天线的目标是非常多的,其中很多目标是相互关联的,只是看问题的角度不同罢了,根据本人的工程经验,正确的把握好增效,功效,波束宽度,回波损耗等主要目标的平衡关系,那么你的天线性能是能达到预期的。
天线的电性能与什么有关
有的人会把天线分成外置天线和内置天线,我就是这么做的,这实际是个相对概念或者是伪命题,可以从两个方面来看,物理的角度来说是有意义的,从天线的构思来说是没有意义的,天线仿真软件构思的天线,都是真空环境中的天线,这在实际应用的范围中是找不到的,而天线的电性能与周围的材料特性是密不可分的,就像密封在物联网水,电,气表中的天线就是内置天线,在这次疫情防控期间出现的物联网房门封条,很多用的是棒状天线,你觉得它是内置天线还是外置天线,从天线构思者的角度来说,它是内置天线。因为天线周围除了空气之外,还有砖混结构的墙体和金属房门,这些存在对天线性能是有影响的,脱离实际应用范围,给出的天线目标是没有意义的,或是打折扣的,因此,天线目标应该是实际应用范围中的目标。
只选高增益天线是正确的吗天线的本质是无源的,因此不可能对信号进行放大,天线增效实际是一个方向性的参数,它的物理意义是此处的信号强度与标准天线在此处信号强度的大小之比,比如同样剂量的火炸药炮弹与地雷,地雷爆炸时的杀伤范围是半径10米的圆,而炮弹的杀伤是沿弹道1000米处的A点(假设弹头不爆炸,与地雷同当量的炮弹火炸药只起推进的作用),那么在弹道的方向,炮弹的杀伤距离是地雷的100倍,而且地雷的构思就是要粉碎人的肢体和生命,以达到无法挽救的地步,有一个误区,很多的用户在选天线时,光想选高增效的天线,这样的选择是正确的吗。
拥有专利的高增效天线,你需要的是弹道方向上的高增效天线,天线在一个方向上信号强,在其它的方向上就会弱,所以,你真正需要的是信号方向上的增效,不在信号方向上的增效,即使再大也是没用的,辐射功效指天线辐射出去的功率与天线的激励功率之比,辐射的功效越高,内耗的功率越少,反之,辐射的功效越低,内耗的功率越大。
波束决定增益的高低基站采用的是定向天线方式,采用波束赋形原理,有效的利用电磁波能量,在无用方向的辐射小,从而提高能量的利用功效,不管怎么样,高辐射功效再加上天线设计师方向图的调整,只有好处没有坏处,根据仿真结果和实际测试相结合的经验,功效达90%以上时,天线效果不会太差,高功效才是永恒的追求目标,经常讲ppt的人,激光笔是有效的工具,能给观众一个醒目的提示,它的光束就像是一条直线,并且射程的距离非常远,同样是两节5号电池的手电筒,就没有那么远的射程了,但它的光束类似一个圆锥形,覆盖面也比较大。
电磁波束与光波束是相似的,同样激励功率的前提下,波束越宽,增益越低,覆盖面越大,波束越小,增效越高,覆盖面越小,追求高增效,能提高传送距离,但目标必须对准,追求宽波束,相当于撒大网,相对近距离目标应收尽收,波束宽度和天线增效虽然比较矛盾,但也要找平衡点,如果吃不准,把你的应用场景告诉天线设计师,一块找平衡点。
匹配的好,能量就会发射举一个不太恰当的例子,用高压水枪对着墙上的一个小洞进行喷水,试图把水喷到墙的另一面,如果水柱粗细跟墙洞相匹配,水会全部喷到墙的另一边,但如果水柱较粗或准头差点,则会有一部分水打到墙壁上反射回来,如果不想让水发射回来,有两个方法可以解决,一个是调整水柱的粗细并提高射击的准头(积极的办法)。
另一个是在墙洞的周围布上吸水性很强的材料,水不反射了,但射到墙另一边的量也少了(消极的办法),天线与电路板的匹配,就跟上面的这个例子非常的像,如果匹配的好,大部分的能量就会发射出去,如果匹配的不好,能量就会反射回来。如果一味的追求匹配的目标,可以在电路中加一个衰减电阻,把反射回来的信号消耗掉,目标一样的好看,我们需要的是天线辐射出去的能量足够多,不是以回波的损耗硬目标论英雄,物联网通信就是在一定的距离上,要保证可靠的数据传送,但是,由于传送性质的不确定,很难给出精确的计算公式,不过在空气性质中传送的工程公式还是有的。
20LgD= P+G1+g2-32.5-20lgf-S,其中,D:传送距离(Km),P:发射机发射功率(dbm) G1:发射机天线增效(db)G2:接收机天线增效(dB),F:通信频率(MHz),S:接收机接收灵敏度(dBm),信号强度或传送方向天线增效增加6db,距离增加一倍。