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智能产品开发选择什么类型的天线?

发布时间:2018-05-14 07:31:19 浏览次数:1493 编辑 : 欧源通天线厂家

物联网、智能硬件产品,要联网传输数据,都需要有天线。

随着移动通信的迅速发展,越来越多的业务将通过无线电波的方式来进行,有限的频谱资源面对着越来越高的容量需求的压力。

空间越小、频段越多,天线设计越复杂。

常用天线,按照使用场景分类,主要有以下几种:

大尺寸产品,用外置天线

外置天线一般都是标准品,买频段合适的,无需调试,即插即用。

例如快递柜、售货机这些,普遍使用磁吸的外置天线,吸在铁皮外壳上即可。

这些天线不能放在铁皮柜里面,金属会屏蔽天线信号,所以只能放在外面。

好处是使用方便、价格便宜,坏处是不能用在小尺寸产品上。


1.


磁吸外置天线,SMA接头

低频通信,用外置天线

天线的长度大约是电磁波波长的1/4,所以信号频率越低,天线的长度越长。

因此100MHz左右的FM收音机需要长杆天线,400MHz左右的对讲机,也需要用外置长杆天线。物联网常用的433MHz的无线串口,通常也用外置天线。

天线做的更短,如1/8波长或1/16波长,也能用,只是效率会下降。某些设备会采用“短天线+LNA”的方式,也能达到长天线的接收效果。

但是短天线要达到长天线的发射效果,就需要提升发射功率了,因此对讲机需要发射信号,都是长的外置天线,而FM收音机只收不发,有内置接收天线。


2.


高频信号,可以用内置天线

例如2G(900MHz)、4G(700-2600MHz)、WIFI和蓝牙(2.4GHz)、GPS(1.5GHz),这些常用的物联网通信方式,可以做内置天线。

对于手持机、穿戴设计、智能家居等小尺寸产品,很少使用外置天线,普遍采用内置天线。

集成度高,产品外观更美观,性能比外置天线略弱一点。


3.


手机内置天线(黄色部分)

主流内置天线,种类和特性

内置天线主要有:陶瓷天线、PCB天线、FPC/钢片天线、LDS天线

  • 陶瓷天线

陶瓷天线,在物联网产品中用的最多的,就是GPS天线和蓝牙天线了。

优点是:占用空间很小、性能比较好。

缺点是:很难做到多频段,因此难以应用在4G类产品中。对电路板净空要求比较高,不适用于特别紧凑的产品。


4.


GPS、蓝牙和GSM陶瓷天线

  • PCB天线

上面讲了,天线就是一根特定长度的导线。这根线也可以画在PCB板上,这就是PCB天线。如下图金色蛇形部分。

PCB天线大量应用于蓝牙模块、WIFI模块、ZIGBEE模块等单一频段的模块电路板上。

优点:几乎不需要成本,一次调完就无需再次调试。

缺点:只适合单一频段,如蓝牙,wifi。不同批次的PCB天线性能会有一定偏差。


5.


蓝牙模块的板载天线(金色蛇形部分)

  • FPC/钢片天线

钢片和FPC,相当于把PCB板上的天线线路拉出来,用其他外部的金属来做天线。

通常用于频段复杂的中低端手机和智能硬件产品里。

优点:适用于几乎所有的小型电子产品,能够做4G这样的十多个频段的复杂天线,性能好,成本也比较低。

缺点:需要根据每一款产品单独调试。


6.


钢片天线和FPC天线

  • LDS天线

LDS天线是FPC天线的进化版。空间利用率极高。

钢片天线是冲压出来的,必须要做到平整,不能冲压出来复杂的形状。

FPC天线是一整块平面,虽然能弯折,但是也不能做的太复杂。

在4G手机时代,天线频段特别多,产品内部空间非常紧凑,很难找到一大块平整的平面给天线。于是LDS天线诞生了:通过激光把天线的图形雕刻出来。

优点:可以充分利用立体空间的中的各种不规则的面,缩小天线体积。

缺点:贵。比FPC天线要贵一个数量级。且对产品外表面的工艺也有很多特殊要求。


blob.


LDS天线

总结

成本:PCB天线 >钢片天线 >FPC天线 >外置天线 >陶瓷天线 >LDS天线

性能:外置天线>内置天线(各类内置天线性能类似)

空间:LDS最小,外置天线最大

要根据物联网和智能硬件产品的频段需求、外观需求、成本要求来选择合适的天线。


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