信道需求分析与433MHz天线设计V0.1(1).pdfVIP

天线工程师论坛 信道需求分析与433MHz 天线设计 项目需求及分析 设计一款收发天线，满足在产品终端之间的信息传输，信号稳定可靠，同时 适应产品结构。 项目需求 终端天线的使用角度，其主要需求为： 1，天线置于34mm 直径的盒子内，如图1 所示，使用时盒子圆面垂直于地 面。 图1 终端产品尺寸 2，收发天线工作于433 ±0.025MHz，发射功率为5dBm、10dBm 和 15dBm 时，60m 空间外、接收灵敏度优于-115 dBm 的接收机，可以收发优质信号。 3，终端系统为短时收发，单工工作模式。 4 ，终端的使用环境为露天的固定平台。 5，大批量产品，天线生产调试成本和实物的可靠性敏感。 天线指标分解 为满足以上需求，天线的主要要求或指标如表1 所示。 1 天线工程师论坛 表1：天线的主要要求与指标设计列表 要求 设计优先级 工作频率 433 ±0.025MHz ； 高 尺寸 如图1 所示 高 增益 优于-6dB 高 极化 收发天线一致； 中 VSWR 小于3 中 天线罩 低损耗材料（聚四氟乙稀） 中 功率容量 15dBm 高 方向图 垂直/水平全向或直线双向 中 天线可能的形式 PCB 微带天线或小环天线 低 通信分析与估算 增益 经典的信道链路计算公式： 式1：L=20lg （F）+20lg （D）+32.4 ； F 为频率，单位：MHz；D 为距离，单位：Km 根据以上公式，可以求解到在相对理想的环境下，60m 距离的空间损耗为： 60.7db@ 433MHz ；66 db@ 800MHz ；75.6db@ 2.4GHz 式2：Pr=Pt+Gt-L+Gr； Pt 是发射功率，Gt 是发射天线增益，L 是自由空间损耗，Gr 是接收天线增 益。 以低功率5dbm 发射，60m 收发距离，接收灵敏度为-115dbm 的作用条件， 保留30db 余量应对其他损耗与衰减 （线路损耗，材料损耗，多径损耗，天线对 准和天气等环境影响），求解得天线增益应该分别对应： -10db@ 433MHz ； -7db@ 800MHz ；-2db@ 2.4GHz 。 2 天线工程师论坛 驻波比 终端发射时最大功率为 15dBmW，约为 32mW，发射功率低且为短时发射应 用，天线的电压驻波比要求偏弱，天线设计时驻波比可优于3。 带宽 天线带宽主要分增益带宽和驻波带宽，根本意义是工作能正常进行的频率范 围，一般天线的要求是驻波带宽。因为采用时分双工的工作模式，对带宽要求较 低（±2KHz），可满足项目需求。 方向性 工作需要在同一个水平面的两端方向，可选的方向性为水平或垂直全向和直 线双向。 图2 水平全向天线 图3 直线双向天线 在安装时直线双向型的需要整齐排列，对准方向；难以应对比较急的道路拐 弯或站台多车