在無(wú)線(xiàn)通訊模塊的實(shí)際應(yīng)用中，常常因?yàn)轶w積限制而不得不使用板載形式的天線(xiàn)。如果天線(xiàn)沒(méi)有處理好，會(huì)大幅影響通訊效果。本文將為大家詳細(xì)講解如何通過(guò)細(xì)節(jié)的優(yōu)化，發(fā)揮出無(wú)線(xiàn)模塊的最佳性能。

1、背景

無(wú)線(xiàn)模塊的傳輸距離，除了模塊本身的性能之外很大程度取決于天線(xiàn)的使用。常用的天線(xiàn)有PCB天線(xiàn)、彈簧天線(xiàn)、陶瓷天線(xiàn)、棒狀天線(xiàn)和吸盤(pán)天線(xiàn)等。不同的天線(xiàn)性能有差異，但是一樣的天線(xiàn)不同的使用方式通信距離也會(huì)差幾倍甚至幾十倍。后面討論影響的PCB天線(xiàn)性能的VSWR和輻射增益。

1.1 天線(xiàn)基礎(chǔ)

天線(xiàn)的基本定義：沿傳輸線(xiàn)的均勻段，兩線(xiàn)間距遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，能量以平面電磁波的模式導(dǎo)行，只有很少的損失（很少的輻射）；沿傳輸線(xiàn)的漸變張開(kāi)段，兩線(xiàn)間距達(dá)到或超過(guò)波長(zhǎng)的量級(jí)，波將向自由空間輻射而表現(xiàn)為天線(xiàn)的性質(zhì)。

前段解釋為白話(huà)：也就是如圖1.1傳輸線(xiàn)與參考地這兩根線(xiàn)張開(kāi)了，這兩根線(xiàn)就是天線(xiàn)；靠得近了兩根線(xiàn)的電磁場(chǎng)相互抵消變成傳輸線(xiàn)如圖1.2所示。文章討論的是如何讓傳輸線(xiàn)上的功率更有效率的傳輸。

圖1.1 半波偶極子

圖1.2 傳輸線(xiàn)

2、PCB天線(xiàn)從模塊到應(yīng)用

2.1 帶PCB天線(xiàn)模塊

一般情況下對(duì)傳輸距離要求不高，但是對(duì)模塊體積要求較高時(shí)。2.4GHz 頻段常選用PCB天線(xiàn)。對(duì)于通信距離要求較高的則需要選用增益和效率較高的棒狀天線(xiàn)和吸盤(pán)天線(xiàn)等。

供應(yīng)商提供帶PCB天線(xiàn)模塊一般都是按照模塊的地仿真調(diào)試的，如圖2.1～圖2.3輻射增益最大2.75dBi，2.4GHz頻段的駐波比（VSWR）都小于2。

圖2.1 模塊倒F天線(xiàn)仿真圖

圖2.2 模塊倒F天線(xiàn)方向圖

圖2.3 模塊倒F天線(xiàn)VSWR圖

2.2 天線(xiàn)下方鋪地

PCB天線(xiàn)只是天線(xiàn)偶極子的一端，并將板子的地作為天線(xiàn)的另外一端。在實(shí)際使用過(guò)程中需注意板子的地應(yīng)與天線(xiàn)保持距離，避免天線(xiàn)的諧振改變而導(dǎo)致輻射效率降低。

在天線(xiàn)下方鋪地仿真如圖2.4～圖2.7，天線(xiàn)的阻抗遠(yuǎn)離50Ω、輻射圖增益只有－3 dBi。輻射增益比原來(lái)的小了將近6dB，并且駐波比也都遠(yuǎn)大于2。顯然天線(xiàn)下方鋪地會(huì)嚴(yán)重影響天線(xiàn)的輻射效率。

審核編輯：符乾江