無論您是設(shè)計手機(jī)，平板電腦，筆記本電腦，無線路由器還是基站，您選擇的天線（或多個天線）在信號鏈中起著關(guān)鍵作用，決定了系統(tǒng)的性能。隨著數(shù)據(jù)速率升級超過1 Gbit/s，這種選擇變得更加重要，即使接收信號流中的短間隙也可能導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)丟失。在這些系統(tǒng)中，一些系統(tǒng)運(yùn)行單個發(fā)送/接收信道，而其他系統(tǒng)采用多輸入/多輸出（MIMO）無線電系統(tǒng)，波束成形技術(shù)和信道綁定，以獲得處理數(shù)百個數(shù)據(jù)速率所需的范圍和帶寬。超過1 Gbit/s的兆比特。這些技術(shù)與優(yōu)化的天線相結(jié)合，確保發(fā)射和接收路徑能夠提供最后一微伏的RF信號。

在任何無線系統(tǒng)中，都可以調(diào)整幾個關(guān)鍵性能指標(biāo)，以優(yōu)化應(yīng)用的無線網(wǎng)絡(luò)。這些指標(biāo)包括：

RSSI - 無線電信號強(qiáng)度指示 - 接收信號的強(qiáng)度（天線增益，低噪聲放大器和功率放大器都在最大化信號強(qiáng)度方面發(fā)揮作用）。

SNR - 信噪比 - 信號（有用信息）與任何背景噪聲（不需要的信號）之間的功率比。

數(shù)據(jù)包傳送 - 發(fā)送和接收消息的指示符。通常，大于50％是固態(tài)的，因?yàn)閿?shù)據(jù)分布在一個頻譜上。

接收機(jī)的靈敏度 - 通常為-83 dBm或更大的負(fù)數(shù)。數(shù)字越負(fù)，靈敏度越高。每次接收器靈敏度下降-3 dBm時，接收器檢測輸入信號的能力提高了兩倍。

LOS（視線） - 這是指兩個距離射頻（RF）收發(fā)器可以在沒有阻礙的情況下明顯地看到對方。在估算分隔兩個收發(fā)器的范圍（距離）時，這很重要。諸如墻壁，樹木，建筑物等障礙物減少了兩個設(shè)備可以分開的距離，并且仍然保持所需的數(shù)據(jù)傳輸速率。諸如MIMO和波束成形之類的技術(shù)可以提高信號的通過能力。

分集 - 在許多無線傳輸系統(tǒng)中，由于信號從各種結(jié)構(gòu)反彈，信號需要多條路徑（多路徑）才能到達(dá)接收機(jī)。彈跳導(dǎo)致信號到達(dá)其預(yù)期目的地的輕微延遲，導(dǎo)致信號的多個副本到達(dá)接收器。接收器必須能夠選擇最佳信號進(jìn)行放大，并濾除剩余的副本。

所有這些指標(biāo)都與天線捕獲和放大射頻信號的能力直接相關(guān)。接收方，或在發(fā)送方提供最強(qiáng)的信號。因此，天線和無線電布置（單信道與MIMO）的選擇是任何無線系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵決策點(diǎn)。通常，無線設(shè)備的物理設(shè)計將決定可以使用的天線的尺寸和類型。例如，在蜂窩手機(jī)中，設(shè)計已經(jīng)遠(yuǎn)離外部短截線或可擴(kuò)展天線，有利于內(nèi)置天線，使手機(jī)具有光滑的外觀。但是，在手持設(shè)備中使用內(nèi)置天線時存在兩個重要問題。 。天線音量是首要考慮因素：天線的大小取決于其設(shè)計運(yùn)行的頻率。因此，手持設(shè)備在其外殼內(nèi)需要專用空間用于內(nèi)部天線或多個天線。通常空間有限，因此總是需要較小的天線。第二個問題是天線與其周圍環(huán)境之間的潛在干擾。這可能包括手機(jī)中的RF組件/電路，外殼本身，甚至是拿著手機(jī)或其他設(shè)備的人的干擾。

對于手機(jī)，平板電腦和其他便攜式設(shè)備，一些天線可以直接存放在系統(tǒng)上主印刷電路板或產(chǎn)品外殼的內(nèi)部，而其他的是預(yù)制在小型可表面貼裝的芯片級基板上，而這些基板又安裝在產(chǎn)品的主電路板上。此外，用于Wi-Fi，藍(lán)牙，蜂窩網(wǎng)絡(luò)，GPS和其他無線標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)中的多個無線電通常共享一個或多個天線，這些天線在發(fā)射時在不同的功率放大器之間切換，并且低噪聲放大器在接收方。

陶瓷芯片天線的一個例子是Johanson的5400AT18A1000E系列是采用低溫共燒陶瓷技術(shù)制造的無源表面貼裝元件（圖1）。該天線的頻率范圍為4，900至5，900 MHz，具有線性極化和近全向輻射模式，并匹配50Ω阻抗。長度僅為3.2毫米，寬度僅為1.6毫米，厚度僅為1.3毫米，可以將天線擠壓到緊密封裝的電路板上。

圖1：設(shè)計用于表面安裝，這是共燒的Johanson Technology的陶瓷天線（此處顯示的放大視圖）實(shí)際尺寸僅為3.2 x 1.6 x 1.3 mm，頻率范圍為4，900至5，900 MHz。

多頻片式天線也很容易獲得。例如，TDK的ANT016008LCD1575MA1處理GPS頻段，中心頻率為1，575 MHz，ISM頻段的中心頻率為2，442 MHz（圖2）。該天線具有線性極化和4的VSWR，同時具有50Ω的阻抗。與Johanson的單波段天線相比，占用的電路板空間更小，TDK天線僅為1.6 x 0.8 x 0.4 mm。

圖2：多頻帶芯片天線，TDK的ANT016008LCD1575MA1處理GPS和2.4 GHz ISM頻段，尺寸僅為1.6 x 0.8 x 0.4 mm。

如果系統(tǒng)有足夠的空間，即使是在PCB上制造的天線也可以用過的。此解決方案可能更適用于無線路由器，筆記本電腦和其他大型無線設(shè)備。 PCB天線的一個例子來自TE Connectivity，這是一種四頻段解決方案（標(biāo)記為1513259-1），尺寸為37.59 x 11.94 x 1.57 mm，適用于824至960和1，710至1，990 MHz頻段（圖3）。該天線的VSWR小于3，線性極化，峰值增益為+1 dBi。

圖3：在小型印刷電路板上實(shí)現(xiàn)的四頻天線TE Connectivity可處理美國和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的824至960和1，710至1，990 MHz頻段。雖然內(nèi)置天線可提供穩(wěn)定的性能，但有些應(yīng)用需要使用外部棒狀天線，以獲得更高的增益和配置靈活性例如Linx Technologies ANT-DB1-RAF系列雙頻半波天線，覆蓋2.45和5 GHz頻段（圖4a）。天線包括傾斜和旋轉(zhuǎn)接頭，允許其定向以優(yōu)化接收或傳輸。 Pulse Electronics的W1043多頻段天線提供略微不同的物理外觀，也可在2.4和5 GHz ISM頻段（5.15和5.85 GHz）上運(yùn)行，使其與IEEE 802.11a/b/g/n，藍(lán)牙和ZigBee兼容標(biāo)準(zhǔn)，以及其他ISM頻段應(yīng)用（圖4b）。 Linx和Pulse天線都具有全向輻射模式，可提供寬廣的360°覆蓋范圍

圖4：雙頻天線，例如Linx Technologies（a，top）的ANT-DB1-RAF和Pulse Electronics的W1043（b，底部），專為外部使用而設(shè)計常用于網(wǎng)絡(luò)路由器，接入點(diǎn)和其他需要廣泛覆蓋區(qū)域的系統(tǒng)。

總之，天線是無線系統(tǒng)的核心，因?yàn)橄到y(tǒng)的性能與天線的性能密切相關(guān)。其基本功能是在特定頻帶或頻帶中發(fā)送和接收電磁波。本文回顧了工程師可用的選項(xiàng)，這些工程師負(fù)責(zé)決定哪種天線可能與應(yīng)用程序和系統(tǒng)配置選項(xiàng)最相關(guān)。