××关于天线增益的一点想法，请批评××

只看该作者 · 2011-5-13 10:06

本帖最后由 sioca 于 2011-5-13 10:12 编辑

随着无线传输IC应用越来越多，涉及到天线的东西也越来越多，天线种类有PIFA、MONOPOLE，材质有陶瓷、金属，有大有小，我们普通的电子应用人员一般没有天线方面的知识，选择天线时经常很迷惑，如下是我的迷惑：
小弟直觉认为评价一个天线主要指标无外乎：辐射效率、带宽、方向性、VSWR。
其中尤其以辐射效率、带宽、方向性是我们普通应用无法改变，但又对传输效果影响很大的因素。
但当我按照这三个想象中的指标去选型时，却发现天线数据手册一般只写增益，大家聊天也会将天线增益作为唯一指标，极少有提到效率。对此我很迷惑，难道不应该分标注辐射效率和方向性么，增益可以反映天线真实辐射情况么？
我了解了一下资料，天线增益是特定方向上辐射功率和同功率理想全向天线的比值，这个理想天线为辐射效率为100%的全向天线。
如此推想：天线增益与以下指标有关，1.天线实际吸收的功率（VSWR)。2.天线辐射功率（效率）3.天线方向性。

我猜想：增益虽然跟方向性和辐射效率有关。但由于多数用户只关注特定方向的传输性能，或者说“最大”传输距离，所以更关注增益而不是实际辐射效率，天线随意摆放时最短距离却不去考虑，极端一点说就是只要能实际测试到多少多少距离就OK，就说明天线性能好，哪怕天线放歪了后传输距离急剧减少也没有关系，或者没有被研发人员考虑到。

我了解手机天线制作时有两个重要的指标：TRP,TIS。好像就是用来保证天线在各种角度下的传输性能，即关注最差/平均性能是多少，而不是最大性能是多少，那我们平时用无线技术做的无线数传模块，随身防盗机等安装位置不固定的产品，选型天线时是不是也应该直接向厂商索要或者实际测试类似于TRP的指标呢?而不是只关注dBi（好像也比较难实现）。

我以上的外行想法肯定是有问题的，不然合理的东西应该早该被就标记在DATASHEET上或被广泛应用，所以写出来请大牛来批评。菜鸟来讨论。

3万 · 2011-5-13 10:56

你的想法是对的，位置随机的装置，追求天线最大增益没有任何意义

2万 · 2011-5-13 11:00

本帖最后由 HWM 于 2011-5-14 20:52 编辑

to LZ：

关于天线，实际上有三类“指标”，1）匹配（PA至天线或天线至LNA），2）效率（有效辐射和输入之比），3）增益（方向性）。

匹配；自然是指阻抗匹配，这涉及到IL（主要是反射）以及带宽。这些都是在具体设计电路和布板过程中必须注意的。

效率：这是衡量天线自身能量耗散的一个重要指标，与其结构和材质有着密切的关系。对于大功率天线的设计来说，此指标更为重要。

增益：其实这是一个天线的方向性指标。天线是无源器件，原则上无“增益”可言。但如果只考虑某个方向上的传播，则指向性好的天线肯定比一般的全向天线在此特定方向上辐射更强。因此，天线的增益设计其实就是方向性设计，可以是单向的、面向的或全向的。

天线设计是一个电路和场的综合设计（现成的天线器件的使用也一样）。而且，各使用领域对天线的功率、频率、带宽、方向性和封装结构尺寸等都有着完全不同的要求。其实，天线是一门庞大且完整而不是那么好对付的学问。

只看该作者 · 2011-5-13 11:08

可是很多所谓物联网公司，或者卖天线的，效率方面都是只提供dBi这一个指标。
比如我拿到一个陶瓷天线，一个吸盘天线，分别匹配好，实际测试通信距离时吸盘天线会好一个数量级，但是在实测之前却没有办法预估到这个差距，买天线时一般只能口头得到带宽，频点，增益三个指标。好一点的天线会提供DATASHEET，但是DATASHEET上标注的只是dBi，VSWR VS FREQUENCY，再画一个大致辐射图，也许需要根据图来推算效率，只是我不会，不知道其他人怎么做的。
目前项目要选好的天线，那我一般就选个头大一点的，因为一般天线个头和增益以及传输距离成正比。:(

只看该作者 · 2011-5-13 11:18

这个是深圳捷波电子的一根MONOPOLE天线：
==========================================
产品描述：
型号（Model）： TLB-433-J-53A
主要技术参数 Electrical Data
频率范围 Frequency Range(MHz)：433+/-5
驻波比V.S.W.R：<=1.5
输入阻抗Input Impedance(OHM)：50
最大公率Max-power(W)：10
增益Gain(dBi)：3.0
极化 Polarization：垂直极化 Vertical
重量Weight(g)：7
高度Height(mm)：64
引出电缆Cable Length(CM)：无
天线颜色Color：黑色Black
接口形式Connector Type：SMA
=================================================
我了解的这家公司在国内已经做的还算正规了
假设另外有一根其他类型的天线与其增益相仿，那我除了实测，完全没有办法评估两个的实际性能如何，只是可以判定在最大波瓣方向传输性能相仿。但是全向性能完全不能保证。
这种情况是不是只能找微波专业的同事来根据天线类型，极化来猜测其全向性。或者找微波暗室测试了。