最近我司數(shù)傳電臺客戶在使用超寬頻(410-493MHz)25W數(shù)傳電臺和433MHz天線的過程中遇到模塊失配天線的問題,下面我們不妨再來聊聊這個話題。
問題:客戶在使用這個數(shù)傳電臺的時候,配備某些天線的時候不能夠正常工作,模塊報警自我保護,而絕大部分天線卻能夠正常工作,原因是什么呢?
分析解答
我們知道如果天線的帶寬窄,偏離中心頻率較遠的頻點,會出現(xiàn)駐波(VSWR)過高,這就會導致電臺與天線之間的阻抗失去匹配,電臺發(fā)射的能量大部分不能傳給天線輻射到自由空間,傳不出去的能量完全返回給電臺,如果超出了電臺的承受能力,這樣會導致模塊發(fā)熱嚴重,甚至直接燒毀電臺。
如上圖,一個230MHz的標準天線,其帶寬只有10MHz,頻率離開中心點時,會有較高的VSWR值
故一般大功率電臺都設置了天線檢測保護,如果檢測到天線駐波過高,模塊將直接進入保護模式,目的是保護電臺及系統(tǒng)安全。
而對于一些小功率的模塊,雖然沒有這層保護,但是模組與天線失配也會對通訊質量大打折扣,從而滿足不了系統(tǒng)要求,同時也浪費了很多資源,對于應用來說5dBm發(fā)射功率足矣,但很多應用場景不重視天線選擇,直接去選擇功率更高的模組,甚至上升到以瓦(W)的單位來選型,于是功耗就居高不下,抱怨電池頂不住,同時產品成本也直線上升。
其實往往做到電臺、模組與天線匹配后,以上問題大部分都會迎刃而解。
無線數(shù)傳電臺用于遠距離傳輸數(shù)據(jù),但其發(fā)射功率有限。增益天線可以將有限的信號能量進行集中和加強,使信號在特定方向上更集中地輻射出去。例如,在一個大型的工業(yè)廠區(qū),需要將數(shù)據(jù)從一個車間的傳感器傳輸?shù)轿挥诹硪欢说目刂浦行?。無線數(shù)傳電臺搭配高增益天線,就能將傳感器發(fā)出的微弱信號增強,確保信號能夠穩(wěn)定地傳輸?shù)侥康牡?,就像給電臺裝上了一個信號“放大器”。
增益天線能夠擴大無線數(shù)傳電臺的覆蓋范圍。沒有增益天線時,電臺信號可能只能覆蓋相對較近的區(qū)域,而增益天線可以將信號傳播得更遠。比如在智慧農業(yè)灌溉系統(tǒng)中,要對大面積的農田進行土壤濕度等數(shù)據(jù)的監(jiān)測,使用增益天線的無線數(shù)傳電臺,就能覆蓋整個農田,實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)采集和傳輸。
在復雜的電磁環(huán)境中,各種干擾信號可能會影響無線數(shù)傳電臺的通信質量。增益天線通過增強有用信號的方向性和能量,可以提高信號的信噪比。就好比在嘈雜的環(huán)境中,增益天線能使無線數(shù)傳電臺的“聲音”更突出,從而更好地抵抗外界干擾,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性。
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