无线模块天线的原理分析

在无线模块中，用于辐射和接收波的设备称为天线. 天线在发射机或接收机与传播波的介质之间提供所需的耦合. 天线，像发射器和一样，也是设备的重要组成部分. 天线是无源物体，也就是说，它不需要提供功率或其他能量. 它也不是功率放大器. 不会放大输入的无线信号. 相反，由于馈线和连接器引起的信号衰减，释放的无线能量将更少. 天线结点处的能量较低.

实际上，天线仅用作定向放大器，因此发送和接收能量集中在空间的特定区域. 将能量分配区域更改到所需位置是天线的唯一目的. 如果将能量分配给某些无地方的无线设备，或者将能量过度分配给某个区域，则将造成浪费. 根据能量不变性定律，在一个方向上增强能量意味着减少其他区域的能量.

天线的最重要功能是天线的增益. 增益是天线特性的一般表达方法. 它指的是相对于以下两种理想的标准模式在特定区域内的强度增益. 理想的标准模式是: 辐射器的能量从天线发射. 它是各向同性的散热器. 它沿空间的任何方向辐射，所有方向均为0dB. 根据此标准作为参考计算的增益单位为dBi，这是另一个理想标准. 标准模式基于从自由空间半波长偶极子辐射的能量作为参考，计算出的收益单位为dBd. 显然，后一个辐射器具有相对于前一个辐射器的增益，该增益经计算为2.16，即1 dBd = 2.16 dBi.

增益只能用作选择天线的参考. 它只能显示在最强能量方向上的增益. 它不提供任何能量分配. 辐射图可以准确显示自由空间中的能量分布. 常用的有水平辐射图（水平/方位扫描平面）和垂直辐射图（垂直/倾斜扫描平面）两种.

红线（H平面）水平分布. 想象一下，您从天线的顶点看到了信号覆盖范围. 您会发现8dB全向增益天线的能量在天线周围360度左右分布. 蓝线（E平面）垂直分布. 想象一下，您从天线侧面看到了信号覆盖范围. 能量仅以相同的水平发射，并且信号不会辐射到天空或地面.

半功率波瓣宽度

由于并非所有用户都能理解辐射图，因此习惯上使用另一个简化且有效的参数来描述能量分布. 这是“半功率波瓣宽度”（3dB波束宽度或半功率波束宽度），简称“波瓣宽度”，是指两个发射方向之间的最大功率一半的宽度，我们通常将此辐射称为“主要瓣”，瓣宽度可分为水平和垂直，右图是根据上图计算的垂瓣宽度，其显示角度为16度.

根据用途，天线可分为三类: 主瓣水平分布的全向天线，主瓣有方向的全向天线和定向天线. 所谓全向天线是指辐射处于360度的同一水平. 我们必须根据环境的需要选择合适的天线，以使大多数无线设备都能在所需的信号强度下进行无线数据传输. 在大型无线网络中，选择合适的天线和安装方法不仅可以提高整体覆盖性能，而且可以减少AP的数量以降低成本.

主瓣水平分布的全向天线

可以连接到无线设备或AP. 如果将AP和此类全向天线安装在室外30米高的灯柱等非常高的地方，由于天线的辐射形状类似水泡，大多数信号会沿水平方向辐射. 可以增加辐射距离，但会在天线下方造成盲点. 因此，发射器和的天线必须处于同一水平.

在仓库中，如果建筑物底部的高度在10米以内，则也可以使用这种全向天线. 尽管将浪费掉一部分向上的能量，但主要能量是水平辐射，因此覆盖范围将比其他天线大. 在天线下方，尽管可能不在波瓣宽度之内，因为它不远通过天线，能量较小的旁瓣已经可以提供良好的信号覆盖范围.

主瓣向下的全向天线

辐射形状类似于半球. 信号同时向需要考虑与地面无线设备相同的水平双极天线工作原理，这种类型的天线是理想的.

这种天线比主瓣水平分布的全向天线的水平覆盖区域薄双极天线工作原理，但后者只能考虑相同水平的无线设备.

在十米建筑物底部的一些仓库中，不建议使用这种类型的天线. 由于过多的能量分布在天线附近，导致浪费，因此，应使用在主瓣水平分布的全向天线. 水平辐射能量以扩大覆盖范围.

定向天线

辐射能量仅分布在天线的特定方向上. 有不同的增益，水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度可供选择. 它适用于无线设备都在AP的一个方向上的环境，并且它也主要用于点对点1. 一对多无线系统.

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