天線基本原理，回家親手制作一個(gè)WiFi天線，手機(jī)上網(wǎng)超爽

2017-02-26 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一、天線是什么

無(wú)線通信的基本模型主要由發(fā)射器與接收器組成,發(fā)送器將語(yǔ)音、視頻以及各種數(shù)據(jù)編碼到正弦形式的電磁波上后發(fā)出,接收器接收并解碼這些電磁波從而獲得數(shù)據(jù)。發(fā)射器和接收器都需要使用天線。天線就是把電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電磁波的設(shè)備。信立科技一些無(wú)線產(chǎn)品也會(huì)用到天線配合無(wú)線。

二、天線的原理

天線把電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)從而形成電磁波把信號(hào)傳送,反向則把磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)然后通過(guò)線路傳送給設(shè)備,從而形成無(wú)線信號(hào)的發(fā)射與接收。

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動(dòng)畫(huà)模擬無(wú)線發(fā)送與接收

三、正確使用天線

天線是無(wú)線通信重要的組成部分,合適的天線可以優(yōu)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò),增加通信范圍和可靠性,反之則會(huì)導(dǎo)致通信質(zhì)量下降。如何正確選擇天線呢?先要了解天線參數(shù):頻率、匹配阻抗、電壓駐波比(VSWR)、增益和極化。對(duì)于工業(yè)無(wú)線通信產(chǎn)品來(lái)說(shuō),產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上比較常見(jiàn)的天線參數(shù)是工作頻率和增益。

工作頻率

天線是用來(lái)發(fā)射和接收電磁波的,就像一個(gè)轉(zhuǎn)換器,將電流變成電磁波,再把電磁波變回電流,最重要的參數(shù)就是工作頻率。比如說(shuō)將2.4 GHz的天線用于IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)(工作在5G頻段)的設(shè)備通信,可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)非常差或者傳輸速率下降,那就像跑步時(shí)鞋子不合腳的感覺(jué)一樣。

增益

另一個(gè)常見(jiàn)參數(shù)是增益。天線增益代表天線對(duì)信號(hào)的能量集中的程度與轉(zhuǎn)換的效率。增加無(wú)線通信的增益不是放大信號(hào),而是將信號(hào)的能量聚集中。增益可以影響天線操作的方向,一般來(lái)說(shuō),增益越高,天線的定向性越強(qiáng),反之所有方向的輻射分布越均勻。

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天線的類型

全向天線與定向天線

顧名思義,全向天線在所有方向上均等地發(fā)射和接收無(wú)線電信號(hào)。由于與無(wú)線電相關(guān)的物理學(xué),全向天線的有效信號(hào)模式看起來(lái)像是環(huán)形,天線位于孔的中心。手機(jī)使用的就是全向天線。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)無(wú)線設(shè)備位于星形拓?fù)涞闹行臅r(shí),最適合用全向天線。而對(duì)于長(zhǎng)距離的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信,最好不要選擇全向天線。

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全向天線

定向天線在同一物理平面中布置多個(gè)金屬元件,將發(fā)射器或接收器的大部分能量集中在單個(gè)方向上。通常用于室外,用在傳感器網(wǎng)絡(luò)中,如監(jiān)測(cè)槽罐液位數(shù)據(jù)。八木天線也屬于一種定向天線。

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定向天線

工業(yè)設(shè)備一定要考慮安裝問(wèn)題

在選好天線后,如果安裝不正確也會(huì)對(duì)無(wú)線通信帶來(lái)影響,這里提一個(gè)菲涅爾區(qū)的概念。信號(hào)在傳播過(guò)程中能量最集中的空間范圍稱為菲涅爾區(qū),尤其是靠近發(fā)射端的空間范圍稱為第一菲涅爾區(qū),如果此區(qū)域被阻擋則信號(hào)基本無(wú)法保障有效覆蓋半徑。

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