天線性能有哪些關(guān)鍵參數(shù)應(yīng)該如何選擇射頻電路中的天線參數(shù)

天線參數(shù)

下面部分提供了天線性能的某些關(guān)鍵參數(shù)。

? 回波損耗：天線的回波損耗表示天線如何與阻抗為 50Ω的傳輸線 （TL） 實(shí)現(xiàn)匹配，將其顯示為 Figure 7 中的信號(hào)饋送。通常，這個(gè) TL 的阻抗值為 50Ω，但也可以是其他數(shù)值。對(duì)于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，商業(yè)天線和它的測(cè)試設(shè)備的電阻為50Ω，因此建議您最好使用該值。

回波損耗顯示：由于不匹配，天線反射的入射功率大小 （公式 1）。一個(gè)理想的天線會(huì)發(fā)射全部功率，不會(huì)產(chǎn)生任何反射。

如果該回波損耗是無(wú)限的，則認(rèn)為天線與 TL 完全匹配，如 Figure 7 所示。S11是回波損耗的倒數(shù)，其單位為 dB。

大多數(shù)情況下，如果回波損耗 ≥ 10 dB （即 S11 ≤ –10 dB），便足夠大。Table 1 顯示了天線的回波損耗 （dB） 與反射功率 （%）?；夭〒p耗為 10 dB 時(shí)，表示 90%的入射功率被傳給天線以進(jìn)行發(fā)射。

Table 1 天線的回波損耗及反射功率

? 帶寬：是指天線的頻率響應(yīng)。它表示在采用的整個(gè)頻帶上，即在 BLE 應(yīng)用的 2.40 GHz 至 2.48 GHz 的范圍內(nèi)，該天線與 50 Ω 的傳輸線如何相互匹配。

Figure 8. 帶寬

如 Figure 8 所示，在 2.33 GHz 至 2.55 GHz 的帶寬上，回波損耗大于 10 dB。因此，采用的帶寬為 200 MHz 左右。

在大多數(shù)情況下，更寬的帶寬是首選，因?yàn)樗梢宰畲笙薅鹊販p少產(chǎn)品在實(shí)際使用中天線周?chē)h(huán)境變化引起的失諧效應(yīng) （例如放置在木材/金屬/塑料桌上的鼠標(biāo)，鼠標(biāo)周?chē)氖值龋＃?/p>

? 輻射效率：指的是非反射功耗中的一部分 （請(qǐng)參見(jiàn) Figure 7） 被消耗為天線中的熱量。產(chǎn)生熱量是由于 FR4 基板中的介電損耗以及銅線中的導(dǎo)體損耗造成的。該信息作為輻射效率。輻射效率為 100%時(shí)，全部非反射的功耗都被發(fā)

射到空間內(nèi)。對(duì)于小型的 PCB 外形因素，熱耗最小。

? 輻射圖型：該圖型表示輻射的方向性，即表示在哪個(gè)方向上的輻射更大，哪個(gè)方向上的輻射更小。這有助于在應(yīng)用中準(zhǔn)確地確定天線的方向。無(wú)方向性天線可以按與軸線相垂直的平面上所有方向進(jìn)行等效發(fā)射。但大多數(shù)天線都達(dá)不到這個(gè)理想的性能。欲了解詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參看 Figure 9 中所示的 PCB 天線的輻射圖。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都代表 RF 場(chǎng)強(qiáng)，可以通過(guò)接收器中用于接收信號(hào)強(qiáng)度的指示器 （RSSI） 進(jìn)行測(cè)量。正如所料的情況，獲得的輪廓圖像并不是圓形的，因?yàn)樵撎炀€不是各向同性的。

Figure 9.輻射圖

? 增益：增益提供了所采用方向的輻射與各向同性天線 （即可從所有方向進(jìn)行發(fā)射） 進(jìn)行對(duì)比的信息。增益單位為“dBi”，即表示在與一個(gè)理想的無(wú)方向性天線進(jìn)行對(duì)比時(shí)輻射的場(chǎng)強(qiáng)。