天线增益和天线效率
1个回答
展开全部
物联网领域的发展离不开无线通信技术,无线通信技术的发展越来越追求低功耗、长距离,这些都离不开天线技术。本文主要厘清天线几个基本概念。
天线的原理是利用高频交变电流,变化的电场产生变化的磁场,变成的磁场产生变化的电场,不断激发形成无线电磁波传输。
dbm翻译成中文是分贝毫瓦,是一个表示无线功率的绝对值。它的数值是以1mw功率为基准的一个比值。计算公式如下:dbm=10log(p/1mw)。比如:WIFI路由器的功率是100mw,那么它的发射信号强度就是20dbm。
例如CC2642芯片的最大发射功率是5dBm,换算成毫瓦即 10^0.5=3.1mW;nRF52840最大发射功率8dBm,即6.3mW。0dBm对应1mW
常用的两种理想天线叫 均向辐射体 和 双偶极子天线
各向同性辐射体 (英文名:isotropic antenna)是电磁波或声波的理论点源,其在所有方向上辐射相同强度的辐射。它没有首选的辐射方向。它在以辐射源为中心的球体上向各个方向均匀辐射。
现实中并不存在理想的辐射点源,但是一些尺寸比较小的天线在较远的距离上可以看作均向辐射体。
偶极子天线(英文名:Dipole antenna或doublet)由一对对称放置的导体构成,导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。 用作发射天线时,电信号从天线中心馈入导体;用作接收天线时,也在天线中心从导体中获取接收信号。偶极子天线是在无线电通信中,使用最早、结构最简单、应用最广泛的一类天线。
理想的天线可以将所有能量发射出去,实际中的天线可能由于阻抗匹配等原因,只能发射一部分能量,另一部分损耗了。天线效率指的是天线发射出去的功率占输入功率的比例,总是小于100%。
不同的天线其波束形状各不相同,天线增益是描述天线方向性+天线效率的一个综合指标。天线增益定义为在信号最强的方向上,信号的发射强度,与相同功率驱动的理想均向辐射体的信号强度的比值(dBi),或者与相同功率驱动的双偶极子天线在最强方向上信号强度的比值(dBd)。
理想的双偶极子天线增益为2.15dBi,因此Gain(dBd)=Gain(dBi)-2.15
天线增益可以很大,也可以很小,主要取决于天线的方向性,以及天线效率。
例如下图是一个典型板载偶极天线的测试报告,可以看到,天线效率是43%,天线增益是3.43dBm。此天线有方向性,在最强的方向上,其发射功率比理想均向辐射体强大约一倍多,但是更多的方向上要比均向辐射体弱。
关于BLE设备信号传输距离的估算, 官方网站 给出了一个估算器,结合模式,发送功率,天线增益,可以计算出通信距离范围
https://new.qq.com/omn/20210404/20210404A027J400.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/360479857
https://zhuanlan.zhihu.com/p/367186279
https://www.antenna-theory.com/cn/basics/gain.php
天线的原理是利用高频交变电流,变化的电场产生变化的磁场,变成的磁场产生变化的电场,不断激发形成无线电磁波传输。
dbm翻译成中文是分贝毫瓦,是一个表示无线功率的绝对值。它的数值是以1mw功率为基准的一个比值。计算公式如下:dbm=10log(p/1mw)。比如:WIFI路由器的功率是100mw,那么它的发射信号强度就是20dbm。
例如CC2642芯片的最大发射功率是5dBm,换算成毫瓦即 10^0.5=3.1mW;nRF52840最大发射功率8dBm,即6.3mW。0dBm对应1mW
常用的两种理想天线叫 均向辐射体 和 双偶极子天线
各向同性辐射体 (英文名:isotropic antenna)是电磁波或声波的理论点源,其在所有方向上辐射相同强度的辐射。它没有首选的辐射方向。它在以辐射源为中心的球体上向各个方向均匀辐射。
现实中并不存在理想的辐射点源,但是一些尺寸比较小的天线在较远的距离上可以看作均向辐射体。
偶极子天线(英文名:Dipole antenna或doublet)由一对对称放置的导体构成,导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。 用作发射天线时,电信号从天线中心馈入导体;用作接收天线时,也在天线中心从导体中获取接收信号。偶极子天线是在无线电通信中,使用最早、结构最简单、应用最广泛的一类天线。
理想的天线可以将所有能量发射出去,实际中的天线可能由于阻抗匹配等原因,只能发射一部分能量,另一部分损耗了。天线效率指的是天线发射出去的功率占输入功率的比例,总是小于100%。
不同的天线其波束形状各不相同,天线增益是描述天线方向性+天线效率的一个综合指标。天线增益定义为在信号最强的方向上,信号的发射强度,与相同功率驱动的理想均向辐射体的信号强度的比值(dBi),或者与相同功率驱动的双偶极子天线在最强方向上信号强度的比值(dBd)。
理想的双偶极子天线增益为2.15dBi,因此Gain(dBd)=Gain(dBi)-2.15
天线增益可以很大,也可以很小,主要取决于天线的方向性,以及天线效率。
例如下图是一个典型板载偶极天线的测试报告,可以看到,天线效率是43%,天线增益是3.43dBm。此天线有方向性,在最强的方向上,其发射功率比理想均向辐射体强大约一倍多,但是更多的方向上要比均向辐射体弱。
关于BLE设备信号传输距离的估算, 官方网站 给出了一个估算器,结合模式,发送功率,天线增益,可以计算出通信距离范围
https://new.qq.com/omn/20210404/20210404A027J400.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/360479857
https://zhuanlan.zhihu.com/p/367186279
https://www.antenna-theory.com/cn/basics/gain.php
已赞过
已踩过<
评论
收起
你对这个回答的评价是?
莱尔
2024-04-16 广告
2024-04-16 广告
当然选择苏州莱尔微波技术有限公司,莱尔微波是一家专业研发、制造、销售射频微波产品及微波系统集成设备的高新技术企业。公司的主要产品包括高性能射频微波电缆组件、射频微波连接器、射频微波器件等,广泛应用于军工、航空航天、卫星通信、雷达、移动通信等...
点击进入详情页
本回答由莱尔提供
推荐律师服务:
若未解决您的问题,请您详细描述您的问题,通过百度律临进行免费专业咨询