以门锁行业举例探讨天线设计和调试经验

时间： 2024-06-27 来源：安信可科技公众号

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大家好，不少用户知道安信可生产模组，但是有人知道安信可的母公司博安通有20年+的天线设计、生产、测试等经验吗？今天就来给大家介绍下天线的基础知识，这里我们也会以门锁行业举例，讲讲天线设计和调试经验。

先来做个简单的科普：什么是天线？

天线是无线通信设备中用于发射和接收特定频段无线电波的一个重要器件。

●把电信号转换为无线电波发射到空间：无线电发射机输出高频信号，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。

●接收空间的无线电波产生电信号：电磁波到达接收地点后，由天线接下来，并通过馈线送到无线电接收机。

总之，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，天线性能的好坏将会直接影响到通信系统的品质，没有天线也就没有无线电通信。

天线的基本工作原理也给大家讲讲吧，不能讲的太浅是吧。

简单点说就是，导线上有交变电流流动时，就会发生电磁波的辐射。

对于传输线，因为两根导线间距很近、电流幅度相等、相位相反，所以产生的电场被束缚在两导线之间（远区场相互抵消）不会辐射电磁能量。

如果将两根导线张开，因为导线上的电流方向相同，所以产生的电磁场会叠加，从而辐射出电磁能量。

辐射电磁波的能力和导线长度直接相关。

当单根导线长度为1/4波长奇数倍时，会在导线上产生驻波，此时辐射出的电磁能量最大。

最经典、应用最广泛的天线——半波偶极子天线：其单臂长度为1/4波长，全长为1/2波长。

不同行业的模组需要根据具体的应用环境、电路布局、产品结构以及性能要求来选择合适的天线类型。正确的天线选型对于确保产品的射频性能至关重要。

下面我们以智能门锁行业为例，说下天线的选择和调试过程。

注意：门锁功能越多，锁体内部结构越紧凑，天线位置选择越困难。那么智能门锁行业选择和安装天线需要注意哪几点呢？

门锁是全金属结构，就需要考虑天线的装配位置，常规的做法是在金属壳体上开槽，或者把天线设计在塑胶壳体上（天线周围需要一定的净空）。

天线安装的区域应该远离金属（距离金属应该大于10mm以上），不能直接贴在金属上面，天线与附近物体之间需要较大的净空区，否则天线匹配将会变得困难，辐射场会扭曲畸变，天线效率会降低。

天线尽量不要安装在金属正上方或者正下方，如果是在正上方或者正下方请保证天线距离金属20mm以上。

当天线安装在塑胶外壳上时，外壳涂层不能含金属成分，若金属成分比例过高会影响天线信号传输。

同时还要考虑产品尺寸的问题：

当产品尺寸很小时，需要通过调整辐射臂的走线形式将天线小型化，例如蛇形走线，或者通过接地的方式增加天线的电长度。

2.4G-FPC天线，PIFA结构，天线面积要求是45*20mm

2.4G-弹片天线，PIFA结构，天线面积要求是25*8*8mm

LoRa天线，PIFA结构，天线面积要求是50*40mm

以一个客户例子来说明下，该客户主要做智能锁，应用于智能家居行业，前期的沟通和了解后，最适合客户项目产品的需求频段是2.4G-2.5G，天线形式：FPC+同轴线。

客户产品是智能门锁，天线区域开槽尺寸为31*18mm，天线使用PIFA结构，同轴线使用的是RG1.37线，总线长为500mm（线长越长衰减越大），2.4G频段门锁产品一般要求天线效率30%以上，天线驻波比要求2以下。

经过多次测试，从以下图片数据可以看出，天线驻波比小于2，天线效率大于30%。

好了，接下来拿天线，用不同型号门锁的测试数据对比，这里我们简称门锁A和门锁B：

以下S11参数及天线增益和效率的数据是门锁A的数据，天线驻波比小于2，天线效率大于30%,满足行业设计要求。

以下S11参数及天线增益和效率的数据是门锁B的数据，天线驻波比大于2，天线效率小于30%,不满足行业设计要求。

通过数据对比可以看出，当整机环境不一致时，天线效率会出现不一样的结果!

所以天线的使用，需要考虑整机环境的影响，当大小差不多的两个整机，放置同一个天线时，天线周围的环境差异就会对天线产生影响，产生不一样的结果，也会影响产品的使用，还是需要经过多次测试，才能选出最适合的天线。

好了，该打广告了，20多年天线经验是时候秀一把了，加上安信可的模组能力，不来体验一把“模组+天线”打包的服务吗？

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