物联网常用天线指南

这一生的挚爱 提交于 2020-03-08 10:42:25

物联网、智能硬件产品,要联网传输数据,都需要有天线。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。
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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。
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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。
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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
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。
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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。
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蓝牙模块的板载天线(金色蛇形部分)
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综上所述,只选对的不选贵的,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,才能让产品设计与使用更简单。北京奇迹物联专业的物联网通讯模组供应商,模组覆盖2G/4G/NB-IOT网络,通过技术积累、供应链整合、服务体系搭建,致力于推动物联网应用的普及。

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