无线物联网智能压力终端天线的选择及注意事项.docx

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1、智能无线压力终端天线的选择及注意事项物联网无线智能压力终端天线的选择及注意事项！一、天线的基本原理天线的基本概念：电磁场的传播时变电场激发磁场；时变磁场激发电场，电场和磁场相互激发，由近及远传播天线的基本概念：偶极子频率越低，波长越长，天线尺寸越大频率越高，波长越短，天线尺寸越小第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项天线的基本概念：单极子单极子的电流和偶极子类似，但是输入电压只有偶极子的一半，则其输入阻抗为偶极子一半单极子天线的主要覆盖空间是上半空间天线的基本概念：IFA/PIFA天线IFA和PIFA是同样

2、类型的天线，只是天线的宽度不同而已，IFA是线状走线，PIFA是面状走线，IFA是非常重要的一种天线形式，应用非常广。第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项二、物联网天线的关键指标天线是无线设备中必不可少的设备。天线的指标选取与其使用场景密切相关。物联网天线有其独特的使用场景。在讨论物联网天线之前，需要了解下天线的基本知识。以便更好理解指标的选定。天线的基本概念：天线的本质是一种能量转换装置，将电信号转化为电磁波或者进行相反的转换。天线的功能：控制辐射能量的方向天线指标：回波损耗RL=20*log10[(V

3、SWR+1)/(VSWR-1)]回波损耗跟驻波的物理意义是相近的，表征的是天线跟RF网络匹配程度。回波损耗越小（回波损耗≤0dB），表明天线跟射频网络的匹配程度高的可能性越大。第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项以下图为例，当天线的阻抗跟传输线的特征阻抗接近时，输出了95%的能量，只有5%被反射回系统。隔离度表征的在多天线系统中（至少两个天线），天线独立的程度，隔离度越小（隔离度≤0dB），表明天线间越独立，也就是相互影响程度越小。Isolation=10lg（A/B）A表示输入功率，B表示输出功率，单位

4、为mw天线指标：效率效率是天线一个非常重要的指标，表征天线辐射出去的功率（即有效地转换成电磁波的功率）和输入到天线的有功功率之比。，高效率是天线能力的一个重要体现。常用的单位有dB和%。第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项天线指标：增益天线领域说的增益，跟射频领域和基带领域说的增益是两个概念，前者表明天线能量的集中程度，增益越高表明天线辐射的能量越集中在某些方向。其常用单位有dBi和dBd其中dBi=dBd+2.15dB天线指标：方向性方向图指标有很多，但与本文主题相关的主要是方向性。顾名思义，也就是考虑

5、天线的能量在空间中如何分配，我们希望能量尽可能集中在场景使用的空间。我们常提到的定向天线和全向天线也就是根据方向图的特点做的划分。第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项从上述内容中可以看出天线的指标很多，如何选取与我们业务紧密相关的指标才是关键。因此我们要先了解物联网终端产品的使用场景，根据场景来确定指标。我们以本文提到的水表、电表、燃气表、烟感、地磁和中继等设备为例，其的特点包括：安装分散，分布在基站设备的四周。安装的位置在大楼里，离基站较远。设备安装时不会有固定朝向。我们通过应用场景可以归结出三大主要指

6、标:第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项指标的选定已经完成，接下来我们要考虑如何测试这些指标上述的指标需要用到两个主要设备：一个是网络分析仪，一个是微波暗室系统。第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项天线应用实例：第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项暗室长度为12米，能满足500MHz的小口径天线方向图测试。天线方向图：主波束绕过了背后的金属容器。天线效率：第11页智能压力仪表压力测控解决方案智能无线压力终端天线的选择及注意事项单极子的

7、带宽依然有欠缺，但是重点频段的增益非常突出，最高点能达到25%四、整机堆叠与调试疑问从上述内容中可以明显看出内置天线与外置天线性能存在差异。为什么内置天线会比外置天线差？-----从效率上可以看出，内置天线效率较外置天线低很多。为什么单一天线很难做到“球”形覆盖？-----即便是外置天线，其全向的定义也仅适用某个面上，而不是球形。总的来说，内置天线有两大主要问题：空间狭小，天线的净空区域不足，净空不足会造成两个影响a）有金属物质进入天线的近场区，影响回损和方向图b）天线辐射面积太小，影响天线效率离噪声源太近，结果就是影响天线的TIS（接收灵

8、敏度）a）主要的噪声源包括DDR/Core/USB3.0/SATA/DCDC/等b）噪声的影响会降低产品的使用距离内置天线设计建议1、适度的ID和结构倾斜，让天线拥有尽可能大的辐