上周我們介紹的天線的基礎(chǔ)知識和天線傳輸距離不理想的原因，今天億佰特為大家介紹一下天線的安裝隊(duì)通信效果的影響。隨著科技的發(fā)展，無線通信越來越深入我們的工作和生活中，同時天線也變成了我們生活中最常見的物品。
天線模塊是一種能量變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無界媒介中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。頻率越低，波長越長，天線越長。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線，同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。比如，天線應(yīng)用在無線設(shè)備上，將無線設(shè)備輸出的電磁波信號傳輸出去或者將天線接收的電磁波信號傳回?zé)o線設(shè)備。那天線是如何對無線模塊通信效果產(chǎn)生影響的呢，接下來就通過天線選型、匹配、安裝和調(diào)試這四個方面來介紹無線模塊安裝天線對通信效果產(chǎn)生的影響。
天線的選型
如果在同一款無線設(shè)備中使用，是有很多方案可以選擇的，尺寸、成本、性能這些都是非常重要的因素。以各種外置天線為例，說明如何選擇天線。 ? ? ? ? ? ?
天線的種類繁多，有FPC天線、短膠棒天線、長可彎折天線、吸盤天線、衛(wèi)星電視接收天線以及板狀天線等。首先，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸來選擇天線。比如說一款無線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常有限，只能考慮將天線放在殼體內(nèi)，那就只能選擇FPC軟天線或者短的膠棒天線，甚至是直接集成天線到PCB板上（做成 PCB 天線）；如果產(chǎn)品的尺寸不受限制，那可以選用增益高、尺寸大一些的吸盤天線或者膠棒天線；如果你是用在衛(wèi)星電視，那可以用專用的衛(wèi)星電視接收天線。當(dāng)然，這個天線的選擇都是不固定的，需根據(jù)自身的需求來選型。
天線的匹配
什么叫天線匹配？匹配就是說饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗，那天線應(yīng)用在無線設(shè)備上，匹配就相當(dāng)于無線設(shè)備的輸出阻抗與天線的輸入阻抗相匹配，或者說無線設(shè)備的輸入阻抗與天線的輸出阻抗相匹配。天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值，最佳的天線都會做成標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆，同時無線設(shè)備的阻抗也是標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆，這樣天線和無線設(shè)備完全匹配，保證沒有傳輸信號的流失，進(jìn)而保證好的通信效果。
天線匹配的優(yōu)劣一般用四個參數(shù)來衡量：反射系數(shù)、行波系數(shù)、駐波比和回波損耗，通常用的較多的是駐波比和回波損耗。在了解這四個參數(shù)之前，我們先來了解一下射頻中常見的 S 參數(shù)。
S 參數(shù)就是S11、S12、S21和S22這四個系數(shù)。S12為反向傳輸系數(shù)，也就是隔離；S21為正向傳輸系數(shù)，也就是增益；S11 為輸入反射系數(shù)，也就是輸入回波損耗；S22 為輸出反射系數(shù)，也就是輸出回波損耗。
反射系數(shù)（τ）：描述的是反射電壓與入射電壓的比值, 是一個標(biāo)量。
行波系數(shù)（K）：等于電壓最小值/電壓最大值，即（入射波振幅-反射波振幅)/(反射波振幅+入射波振幅)。
天線駐波比：VSWR=(1+反射系數(shù))/(1-反射系數(shù)) ，其值在1到無窮大之間。駐波比為1表示阻抗匹配；駐波比為無窮大表示全反射，完全失配。所以駐波比越大，反射功率越高。傳輸效率越低。在無線通信系統(tǒng)中，一般要求駐波比小于1.5。
回波損耗(Return Loss)：其數(shù)值為入射功率與反射功率的比值, 以分貝 dB 值表示?；夭〒p耗的值在0 dB的到無窮大之間，回波損耗越大表示匹配越好。0 表示全反射，無窮大表示完全匹配?；夭〒p耗又稱為反射損耗，是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射，是一對線自身的反射。不匹配主要發(fā)生在連接器的地方，但也可能發(fā)生于電纜中特性阻抗發(fā)生變化的地方，所以施工的質(zhì)量是提高回波損耗的關(guān)鍵。在移動通信系統(tǒng)中，一般要求回波損耗大于 14dB。
天線的安裝應(yīng)用
首先，天線的使用與周圍環(huán)境息息相關(guān)。需附近無高大建筑物阻擋，周圍空間無強(qiáng)電磁干擾，這樣才能發(fā)揮其輻射和接收遠(yuǎn)方信號的作用。現(xiàn)在大城市高樓林立，高樓里對講機(jī)和地下車庫等通訊就出現(xiàn)很多盲區(qū)。為了解決此問題，采用了中繼臺和室內(nèi)分布天線系統(tǒng)，分布式吸盤天線的安裝位置和安裝環(huán)境就顯得特別重要。事先考察并預(yù)留好安裝位置，并鋪設(shè)好安裝環(huán)境要求。一般選址在各層樓道交叉口，開闊處或測試發(fā)現(xiàn)的屏蔽盲區(qū)嚴(yán)重處，避免安裝在豎井內(nèi)或電磁環(huán)境復(fù)雜處，只有這樣才能提高通訊質(zhì)量，減少背景噪音等不可預(yù)測的干擾現(xiàn)象。
但如果是一下這些情況：
建在平地，天線不遠(yuǎn)處就是房屋或者樹林
建在樓頂，但樓頂四周均有一米多高的圍墻，天線基礎(chǔ)座沒有高出圍墻
建在發(fā)射塔或者微波接收塔下，相距很近甚至陰影重疊等。
這些情況接收微波射頻信號，尤其數(shù)字信號都會有直接的影響，會造成接收信號質(zhì)量下降受到干擾。
以成都億佰特的433M吸盤天線為例，此433M吸盤天線覆蓋了頻段410 ~ 450MHz，天線增益3~5dBi，駐波比小于 1.5，輸入阻抗為標(biāo)準(zhǔn)的 50Ω。在該頻段內(nèi)，波長覆蓋了從米波到分米波的范圍，從吸盤天線理論上考慮，垂直直立天線在理想地平面上合適單節(jié)輻射電尺寸有四分之一，二分之一，八分之五波長幾種；從移動使用環(huán)境考慮，其結(jié)構(gòu)應(yīng)具有防酸堿腐蝕，抗風(fēng)強(qiáng)度高，抗曲力度強(qiáng)等特點(diǎn)。該吸盤天線滿足日常在山區(qū)，平原，城市等不同環(huán)境下的使用要求。比如成都億佰特的E22系列lora模塊帶 433M 天線安裝在城市交通燈上，應(yīng)用在城市智能照明系統(tǒng)上。
天線的調(diào)試
天線無論是安裝在室內(nèi)還是室外，都會出現(xiàn)各種情況。不同情況下對通信效果產(chǎn)生出不同深度的影響，以以下出現(xiàn)的情況為例。
由于結(jié)構(gòu)的限制，將無線設(shè)備和天線都內(nèi)置在殼體內(nèi)，傳輸距離可能從百米變?yōu)榱藥资咨踔翈酌住＿@種情況在無線通信系統(tǒng)中都是常見的。
由于結(jié)構(gòu)的限制，將無線設(shè)備和天線都內(nèi)置在金屬殼體內(nèi)，無線設(shè)備直接不能進(jìn)行信號的傳輸。這是由于無線信號完全被金屬材質(zhì)所吸收和反射，沒有信號輻射出去，所以無線設(shè)備根本就不能進(jìn)行通訊。
基于天線的選擇，針對大功率和小功率的無線設(shè)備，大功率的無線設(shè)備由于本身增益比較高，所以需要選擇增益高的天線；而小功率的設(shè)備由于本身增益沒有那么高，需要選擇增益小的天線，這樣實(shí)現(xiàn)天線與無線設(shè)備的完全匹配。
如果無線設(shè)備沒有加天線的話，是無法將能量傳播出去的。因?yàn)樘炀€主要是把電能量轉(zhuǎn)化為電磁波能量向空間中全向散發(fā)或者定向散發(fā)出去，當(dāng)無線設(shè)備沒有天線后，電信號將無法很好的轉(zhuǎn)化電磁波信號，沒有電磁波信號，就無法實(shí)現(xiàn)最基本的無線通信。
關(guān)于天線
綜上所述，在實(shí)際生產(chǎn)過程或者使用中，都不能保證天線和無線設(shè)備都是標(biāo)準(zhǔn)的50 歐姆，所以無線設(shè)備和天線不可能完全匹配。另一方面，從天線的實(shí)際測試中來講，由于現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境不可能是絕對平坦的，如有山丘、建筑物、樹木，不同程度和方式影響電波的傳播。因此，在工程實(shí)施前，必須進(jìn)行現(xiàn)場電波傳播和接收場強(qiáng)測試（準(zhǔn)確到多少dBm），以便根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和工作要求，確定設(shè)備的功率、天線類型、架設(shè)高度等參數(shù)，使上下行信號達(dá)到足夠的抗干擾能力，才能實(shí)現(xiàn)有效可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸。
