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无线模块通信距离由什么决定?选对天线很重要

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影响无线模块通信距离的首要参数是发射功率,无线模块的发射功率以及对应的理想传输距离在手册上均能查到,在确定了发射功率满足需求的前提下,然后考虑天线的选用和天线的方向性。

首先是天线的选用:

天线的主要指标包含以下几个:频率范围、驻波比 SWR 或 VSWR、天线增益、极化方式和阻抗。频率范围按需选择;驻波比最好小于 1.5;天线增益对传输距离也有影响;极化方式分为线性极化和圆极化;阻抗需要与无线模块的输出阻抗匹配,一般为 50 欧姆。这里要特别注意驻波比参数,购买天线后最好用网络分析仪测试一下 SWR。

驻波比与回波损耗、传输功率的对照表如表 1 所示。


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由上表可知,VSWR=1.5 时,理论传输功率为 96%,当 VSWR=2 时,传输功率只有 88.9%,有的天线驻波比指标是小于 2,选用天线的时候最好是驻波比小于 1.5,可以得到较高的传输功率。

其次是天线的方向性:

天线都有方向性,指的是天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力。衡量天线方向性通常使用方向图,图 1 所示是一个频率范围从 2400MHz 到 2500MHz 天线的方向图。


21.jpg

天线竖直放置时,红色最深的方向是天线辐射或接收能力最强的方向,所以在安装天线的时候,要尽可能往红色指向的方向去安装天线,这样才能保证足够好的信号质量。另外,金属平板对信号有屏蔽作用,所以发射,接收的方向上不要有金属平面。

也有一些天线的手册上给出的天线方向图是用二维图来表示的,分为 H-Plane 和 E-Plane,如图 2 所示。


22.jpg

在测试无线模块相互通信时,天线的方向性必须要考虑,在通信空间没有遮挡且天线的方向对应最强辐射方向时,通信的距离可以达到最大。如果天线安装的不合适,会导致通信距离变短,甚至无法通信。

工程师在测试无线模块通信时,经常会遇到信号弱、通信距离没有达到手册中的说明或者丢包率高,在确定无线模块本身没问题的情况下,不妨先测试一下天线本身的性能,然后再按照天线信号辐射强的方向来测试,会得到更好的测试结果。

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