淺談工業無線技術之天線

1、天線是什麼

無線通訊的基本模型主要由發射器與接收器組成，發送器將語音、視頻以及各類數據編碼到正弦形式的電磁波上後發出，接收器接收並解碼這些電磁波從而得到數據。發射器和接收器都須要使用天線。天線就是把電場轉換爲電磁波的設備。

 

圖 無線通訊的簡單模型

2、天線的原理

天線把電場轉換爲磁場從而造成電磁波把信號傳送,反向則把磁場轉換爲電場而後經過線路傳送給設備,從而造成無線信號的發射與接收。

 

圖 動畫模擬無線發送與接收

3、正確使用天線

天線是無線通訊重要的組成部分，合適的天線能夠優化無線網絡，增長通訊範圍和可靠性，反之則會致使通訊質量降低。如何正確選擇天線呢？先要了解天線參數：頻率、匹配阻抗、電壓駐波比（VSWR）、增益和極化。對於工業無線通訊產品來講，產品說明書上比較常見的天線參數是工做頻率和增益。

工做頻率

天線是用來發射和接收電磁波的，就像一個轉換器，將電流變成電磁波，再把電磁波變回電流，最重要的參數就是工做頻率。好比說將2.4 GHz的天線用於IEEE 802.11a標準（工做在5G頻段）的設備通訊，可能會致使信號很是差或者傳輸速率降低，那就像跑步時鞋子不合腳的感受同樣。

增益

另外一個常見參數是增益。天線增益表明天線對信號的能量集中的程度與轉換的效率。增長無線通訊的增益不是放大信號，而是將信號的能量彙集中。增益能夠影響天線操做的方向，通常來講，增益越高，天線的定向性越強，反之全部方向的輻射分佈越均勻。

天線的類型

圖 天線仍是比較常見的

全向天線與定向天線

顧名思義，全向天線在全部方向上均等地發射和接收無線電信號。因爲與無線電相關的物理學，全向天線的有效信號模式看起來像是環形，天線位於孔的中心。手機使用的就是全向天線。在無線網絡中，當無線設備位於星形拓撲的中心時，最適合用全向天線。而對於長距離的點對點通訊，最好不要選擇全向天線。

圖 全向天線

定向天線在同一物理平面中佈置多個金屬元件，將發射器或接收器的大部分能量集中在單個方向上。一般用於室外，用在傳感器網絡中，如監測槽罐液位數據。八木天線也屬於一種定向天線。

圖 定向天線 

天線附件

在選擇天線後還要肯定鏈接器，這裏介紹幾種經常使用的天線鏈接器及其圖片做爲參考。

 

工業設備必定要考慮安裝問題

在選好天線後，若是安裝不正確也會對無線通訊帶來影響，這裏提一個菲涅爾區的概念。信號在傳播過程當中能量最集中的空間範圍稱爲菲涅爾區，尤爲是靠近發射端的空間範圍稱爲第一菲涅爾區，若是此區域被阻擋則信號基本沒法保障有效覆蓋半徑。

 

小結

一句話——好馬配好鞍，天線配無線。