【導讀】天線(xiàn)是一種用來(lái)發(fā)射或接收無(wú)線(xiàn)電波的組件，對通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式連接的設備而言，天線(xiàn)接收與發(fā)射電波信號的性能，將對無(wú)線(xiàn)通信的效率、速率，帶來(lái)決定性的影響。本文將為您簡(jiǎn)介一些天線(xiàn)的技術(shù)概念與天線(xiàn)的類(lèi)型，以及由Molex所推出的2.4GHz/5GHz雙頻外置天線(xiàn)的產(chǎn)品特性。
天線(xiàn)對任何無(wú)線(xiàn)電通信系統都至關(guān)重要
無(wú)線(xiàn)通信的基本結構主要是由發(fā)射器與接收器所組成，發(fā)射器負責將語(yǔ)音、視頻以及各種數據編碼為正弦形式的電磁波后發(fā)出，接收器則會(huì )接收并解碼這些電磁波從而獲得數據。其中的發(fā)射器和接收器在發(fā)射信號時(shí)都需要使用天線(xiàn)，天線(xiàn)就是把電場(chǎng)轉換為電磁波的設備。
天線(xiàn)是空間中導體內的電子運動(dòng)及傳播的無(wú)線(xiàn)電波之間的媒介，在傳輸時(shí)，發(fā)射器會(huì )在天線(xiàn)上施加電流而產(chǎn)生輻射的電磁場(chǎng)，使得電流的能量轉變成無(wú)線(xiàn)電波。在接收時(shí)，天線(xiàn)會(huì )由于電場(chǎng)的感應，而在天線(xiàn)內部產(chǎn)生電流，并在其終端產(chǎn)生電壓，在接收器中產(chǎn)生電信號。天線(xiàn)被廣泛應用于廣播、點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)線(xiàn)電通信、雷達和太空探索等通信系統，天線(xiàn)則是無(wú)線(xiàn)電通信系統中的必需組件。
選擇合適天線(xiàn)的關(guān)鍵作法
天線(xiàn)的種類(lèi)依據電波輻射方式，可以分為全向天線(xiàn)與定向天線(xiàn)兩大基本類(lèi)型，全向天線(xiàn)是在平面中均勻輻射，定向天線(xiàn)又稱(chēng)指向天線(xiàn)，則可在某個(gè)方向輻射較多能量。在自由空間內，任何天線(xiàn)都可向各個(gè)方向輻射能量，但是特定的架構會(huì )使天線(xiàn)在某個(gè)方向上獲得較大的方向性，而其他方向的能量輻射則可以被忽略不計。
全向天線(xiàn)則是在所有方向上均等地發(fā)射和接收無(wú)線(xiàn)電信號，全向天線(xiàn)的有效信號模式看起來(lái)像是環(huán)形，天線(xiàn)則位于中心點(diǎn)，手機使用的就是全向天線(xiàn)，當無(wú)線(xiàn)設備位于星形拓撲的中心時(shí)，最適合使用全向天線(xiàn)，而對于長(cháng)距離的點(diǎn)對點(diǎn)通信，則最好使用定向天線(xiàn)。
定向天線(xiàn)則是在同一物理平面中布置多個(gè)金屬組件，將發(fā)射器或接收器的大部分能量集中在單個(gè)方向上。定向天線(xiàn)通常用于室外，適用于較長(cháng)距離的信號傳遞。
此外，天線(xiàn)也可以分成外置天線(xiàn)與內置天線(xiàn)，顧名思義，外置天線(xiàn)為獨立于主板的外部天線(xiàn)，相對于外置天線(xiàn)，則還有PCB天線(xiàn)、FPC天線(xiàn)、LDS天線(xiàn)這類(lèi)內置天線(xiàn)，有著(zhù)自己獨特的產(chǎn)品形態(tài)。PCB天線(xiàn)大量應用于藍牙模塊、Wi-Fi模塊、Zigbee模塊等單一頻段的模塊電路板上，其成本很低，一次除錯完便無(wú)需再次除錯，但僅適合單一頻段；FPC天線(xiàn)則相當于把PCB板上的天線(xiàn)線(xiàn)路拉出來(lái)，用其他外部的金屬來(lái)做天線(xiàn)，通常用于頻段復雜的中低端手機和智能硬件產(chǎn)品里；LDS天線(xiàn)則是FPC天線(xiàn)的進(jìn)化版，空間利用率極高，LDS天線(xiàn)是通過(guò)使用激光將天線(xiàn)圖案直接結構化到模制器件上而形成的，這使得它們非常適合內部空間狹小的應用。這些類(lèi)型的天線(xiàn)各有其明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，可以根據應用的具體情況選擇合適的天線(xiàn)。
使用正確的天線(xiàn)解決方案來(lái)優(yōu)化無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )性能
天線(xiàn)是無(wú)線(xiàn)通信重要的組成部分，合適的天線(xiàn)可以?xún)?yōu)化無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，增加通信范圍和可靠性，反之則意味著(zhù)通信質(zhì)量下降。在選擇天線(xiàn)時(shí)，必須了解多種天線(xiàn)參數，像是頻率、匹配阻抗、電壓駐波比（VSWR）、增益、輻射效率值和極化等參數，以及使用它們的設備之特性。
天線(xiàn)的工作頻率是最關(guān)鍵的參數，以Wi-Fi應用為例，第一代的IEEE 802.11與第二代的IEEE 802.11b的工作頻段為2.4GHz，第三代的IEEE 802.11a的工作頻段則延伸到5GHz，且第四代的IEEE 802.11n（也稱(chēng)為Wi-Fi 4）則同時(shí)包含2.4和5GHz的工作頻段，第五代IEEE 802.11ac（也稱(chēng)為Wi-Fi 5）的工作頻段為5GHz，第六代IEEE 802.11ax（也稱(chēng)為Wi-Fi 6）則是對前幾代產(chǎn)品的重大升級，因為除了當前支持的2.4和5GHz頻段之外，它還可以實(shí)現更快的連接速度。因此，可以同時(shí)支持2.4和5GHz的雙頻天線(xiàn)，可以成為支持越來(lái)越多的新一代高速Wi-Fi設備的候選者。
天線(xiàn)的另一個(gè)常見(jiàn)參數便是增益，天線(xiàn)增益代表天線(xiàn)對信號的能量集中的程度與轉換的效率。增加無(wú)線(xiàn)通信的增益并不是放大信號，而是將信號的能量聚集起來(lái)，增益可以影響天線(xiàn)操作的方向，一般來(lái)說(shuō)，增益越高，天線(xiàn)的定向性越強，當增益越低時(shí)，則所有方向的輻射分布越均勻。
通常天線(xiàn)制造商都會(huì )強調高增益天線(xiàn)，但實(shí)際上，高增益天線(xiàn)是否真的具有優(yōu)勢呢？事實(shí)上仍應以實(shí)際應用情況而定，如果您確切知道所需信號的來(lái)源，想要獲得最大的增益方向，高增益天線(xiàn)將具有優(yōu)勢。但是，如果您不知道所需信號的來(lái)源與方向，則最好使用低增益天線(xiàn)。
在物聯(lián)網(wǎng)應用中非常依賴(lài)連接Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )，因此容易造成網(wǎng)絡(luò )擁塞和射頻復雜性，通常會(huì )導致性能和可靠性下降，解決方案便是通過(guò)采用雙頻Wi-Fi來(lái)滿(mǎn)足這些需求，添加5 GHz頻譜可提供顯著(zhù)更高的性能和更可靠的連接，即使在工業(yè)設施、醫院和制造工廠(chǎng)等高度擁擠的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，也能夠顯著(zhù)地改善網(wǎng)絡(luò )的連接效能。
用于物聯(lián)網(wǎng)應用的高質(zhì)量Wi-Fi雙頻天線(xiàn)解決方案
Molex生產(chǎn)多種即用型射頻（RF）天線(xiàn)產(chǎn)品，其結構緊湊、性能卓越，并以多種形式提供，適用于所有標準天線(xiàn)協(xié)議和頻率，可以協(xié)助客戶(hù)從概念到產(chǎn)品完成，提供完善的支持與多樣的解決方案。
Molex 215868系列Wi-Fi金屬上天線(xiàn)是一種外部天線(xiàn)，頻率范圍為2.4~2.5 GHz和5.15~5.85 GHz。這種雙頻天線(xiàn)可以安裝在金屬表面上，而不會(huì )影響射頻性能。天線(xiàn)尺寸僅為44 x 37 x 8.5mm，射頻功率為2W，阻抗為50Ω。它在金屬基板上表現良好，其自粘式安裝方式便于組裝，并在端接電纜端提供U.FL（MHF兼容）連接器選項。如果需要還可以根據特殊需要訂制電纜和連接器，并支持IPX7防水。
Molex的2.4 GHz/5 GHz Wi-Fi金屬上天線(xiàn)－215868系列配備300.00mm微型同軸電纜，可兼容在U.FL/I-PEX MHF連接器端使用。該天線(xiàn)是緊湊型物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備的理想選擇，是支持Wi-Fi、藍牙和ZigBee通信協(xié)議的絕佳選擇。它可以使用粘合劑和螺釘進(jìn)行安裝，以實(shí)現更堅固的安裝。這款薄型天線(xiàn)僅重7.040克，是線(xiàn)性極化和全向天線(xiàn)，以托盤(pán)包裝形式提供。它的工作溫度范圍為-40至+85℃，適用于零下溫度環(huán)境。該天線(xiàn)的峰值增益為2.0 dBi（2.4 GHz時(shí)）和5.5 dBi（5 GHz時(shí)）。該天線(xiàn)的平均總輻射效率超過(guò)50%（在2.4 GHz時(shí)），在5 GHz時(shí)，性能超過(guò)45%。
結語(yǔ)
天線(xiàn)對于無(wú)線(xiàn)通信的效率影響甚巨，選擇合適的天線(xiàn)將能夠大大提升設備的連線(xiàn)效能，本文介紹的Molex Wi-Fi雙頻天線(xiàn)解決方案具備體積小、效率高等優(yōu)勢，將是相關(guān)應用的最佳產(chǎn)品選擇之一。
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