热门搜索： 网通设备类天线 基站天线 智慧型抄表类天线 车载天线
天线分集技术的原理--飞宇信
发布时间：
2019-08-16 17:42
无线电通信中更难于理解的部分在于无线电通信链路质量与多种外部因素相关，多种可变因素交织在一起产生了复杂的传输环境，而这种传输环境通常很难解释清楚。然而，掌握基本概念往往有助于理解多变的无线电通信链接品质，一旦理解了这些基本概念，其中许多问题可以通过一种低成本、易实现的被称作天线分集(antenna diversity)的技术来实现。
环境因素的考虑
影响无线电通信链路持续稳定的首要环境因素是被称为多径/衰落和天线极化/分集的现象。这些现象对于链路质量的影响要么是建设性的要么是破坏性的，这取决于不同的特定环境。可能发生的情况太多了，于是，当我们试着要了解特定的环境条件在某个时间点对无线电通信链接的作用，以及会造成何种链接质量时，这无疑是非常困难的。
天线极化/分集
这种被称为天线极化的现象是由给定天线的方向属性引起的，虽然有时候把天线极化解释为在某些无线电通信链路质量上的衰减，但是一些无线电通信设计者经常利用这一特性来调整天线，通过限制收发信号在限定的方向范围之内达其所需。这是可行的，因为天线在各个方向上的辐射不均衡，并且利用这一特性能够屏蔽其他（方向）来源的射频噪声。
简单的说，天线分为全向和定向两种。全向天线收发信号时，在各个方向的强度相同，而定向天线的收发信号被限定在一个方向范围之内。若要打造高度稳固的链接，首先就要从了解此应用开始。例如：如果一个链路上的信号仅来自于特定的方向，那么选择定向天线获益更多。装有定向天线的接收器接收位于由天线方向属性决定的视线方向范围之内的发射器发出的信号，而其他位于该方向范围之外的发射器发出的信号被屏蔽。
装有定向天线的发射器发射它的大部分能量到预定的方向上，而不是在所有方向上发射，同时也不会减小它的覆盖能力。为了简化对天线剖面的理解，天线厂商提供了天线辐射图。天线辐射图有不同的格式，如E面图(E plane plot)和波瓣图(polar plot)：
图1
如图1。除了方向性或形状外，E面图提供了大量信息，但通常不如波瓣图表述的那样清楚明了。波瓣图被设计成类似指南针，使得对于任意给定方向上的天线增益更易理解。
图2
如图2中，工程师能看到一个高级的三维视图，指示在预定的面上天线如何运行。然而天线也倾向于在其他轴上改变特性，但通常不提供三维图形数据，因为这会显着增加图表的复杂性。拉杆天线是一个典型的全向天线，它有一个简单的三维剖面。
在平面图中，拉杆天线能提供极佳的覆盖，但是在三维图形中，它们在本身正上方或正下方的表现极差，这有助于我们能更了解天线被放在两层的室内环境中的情况。
通常，由于RF信号会被墙壁和其他室内物体反射，因此不易观察到天线极化的效果，然而，仍可以观察到其它对RF信号可能是建设性或破坏性的作用，此作用被称为多径/衰减。当发射器或接收器有些小移动，且对链接质量造成极大差异时，通常便会观察到此种衰减现象。当天线在接收和传送信号的波峰时便会发生此情况。
多重路径则是此概念的延伸。当无线电通信电波被传送时，它们被接收器接收的路径可能不只一条，由于其他物体(例如墙壁和树木)的反射形成多重路径，信号可能来自多个路径。接收这些来源的信号，其到达的时间可能会有些微小差距，这就意味可能会发生轻微的相位偏移。当这些信号结合在一起，它们可能会导致“衰减这种消失的形式。最差的情况之一，是两个信
号以相差180o的相位到达接收器，接收器将无法看到任何数据，造成100%的信号衰减。在大部分的情况中，接收器不太可能会接收到相位偏移达180o的两个信号，但是当多重路径的环境出现时，某些相位偏移还是有可能发生的，在这些情况下，便会发生某些信号衰减。
天线分集
天线分集是一种被用以恢复信号完整度的技术。在产品中实现天线分集的天线，与另一个天线有一个呈90o的天线架，如此极化/定向性的影响将不会降低潜在无线电通信链接的质量。除此之外，实现天线分集的产品中的各个天线，其天线架的位置皆会维持至少1/4波长的距离，如此能确保至少有一个天线是在波形的波峰中。
虽然天线分集对于恢复信号完整度，以及维持链接边界免受环境影响等颇有益处，但是必须在其它方面做出很大的牺牲，意味着微控制器(MCU)整体成本的增加，因为微控制器必须长时间待命，以时时评估天线信号。增加的微控制器功能将会导致需要规格更高和更贵的微控制器，而微控制器必须“随时待命，也造成电池寿命缩短。在其他情况中，采用两个天线的解决方案将增加额外的空间需求，或是需要其它的编码专业技能，这些都限制设计人员只能采用单一天线设计。
编码一个天线分集系统将会增加设计上的编码负担。许多天线分集系统会经过最佳化，以同步方式运作。接收器上的微控制器具有定时功能，让接收器知道何时要开始接收数据，在这些情况下，微控制器可立刻开始评估两个天线的信号。为评估此信号，微控制器会切换各个天线并评估接收信号强度指示(RSSI，Received Signal Strength Indication)水平。在接收器并未采用定时器的其它产品中，无线电通信必须去侦测一个打包的开始，因为前导信号可能会被误判为噪声(或反之亦然)，不幸的是，特定天线中的强烈噪声可能会导致打包的开始被错过。
为确认此天线切换的频率足以捕捉天线之一的打包，每当此算法进入“测量SQ功能时，便会启动一个定时器。最少切换时间其中：TPL为在特定信号部分中可被容许用来选择天线的最长时间(例如打包的前导信号)N是分集接收器所采用的天线数目。在“Measure SQ功能工作期间，会针对信号质量(SQ)进行测量，若SQ低于信号质量门坎，或是定时器时间结束，则天线会被切换，且会再次启动“测量SQ状态。另一方面，若测量到的SQ高于SQ门坎，则接收器会持续使用被选择到的天线，进行剩余打包的接收。
可能的情况是，当天线因为有效信号指示而被选择时，其信号质量仍可能比最佳信号差，这是因为在天线上进行的测量可能在打包到达前就先被噪声占据了。在首个有效信号质量指示产生时，在选择具有最高信号质量的天线前，EZRadioPRO天线分集算法会先检测其它天线，看看是否有更高的信号质量。
深圳市飞宇信电子有限公司成立于2007年，是一家专业从事无线通信产品开发、生产和销售一体的高新技术型企业。专注于天线类、模块类、应用解决方案、应用终端等产品的研制生产。联系人：13802709089 杨经理(微信同号）。
相关文章--- 天线分集技术的原理
2019-03-19 10:12
WiFi天线具有哪些突出的优势？首先，无线电波覆盖范围很广，基于蓝牙技术的无线电波覆盖范围很小，半径约为50英尺左右?大约15米，而Wi-Fi半径可以达到300英尺?不用多说，在大约100米之外的地方，办公室也可以在整个建筑中找到。 WiFi天线具有哪些突出的优势？据报道，该产品可以是目前的Wi-Fi无线网络300英尺?近100米的通信距离延伸到4英里。6.5公里呢?其次，虽然无线通信质量的Wi
2019-03-19 10:02
现在我们大家应该都有自己的手机吧，手机已经和我们的生活密不可分了，给我们大家提供着很多的服务，那么谈到手机，不知道我们大家究竟对手机的构造了解多少呢，手机是由很多的零件构成的，手机有主板，摄像头，天线，屏幕等，每一个构件都是需要设计的，不知道我们大家平时有没有听说手机天线的设计，今天飞宇信手机天线厂家小编就来普及一下知识，讲解一下手机天线设计的方法。 1.拿到手机，初步看下手机长度(理想状态是四
2019-03-18 10:20
WIFI天线的方向性是怎样的？无线电发射机输出的射频信号功率，经过馈线(电缆)输送到天线，由天线以电磁波方式辐射出去。WIFI天线的方向性是怎样的电磁波抵达接纳地址后，由天线接下来(只是接纳很小很小一部分功率)，并经过馈线送到无线电接纳机。可见，天线是发射和接纳电磁波的一个主要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通讯。天线种类繁多，以供不一样频率、不一样用处、不一样场合、不一样请求等不一样情况下运
2019-03-18 10:15
WIFI天线有怎样的作用?WIFI天线可以分作两种，内置天线和外置天线，内置天线作用于手机电脑、投影仪，路由器等等。外置天线作用于路由器，机顶盒，基站，摄像头等等，很多人会有疑惑，这种WIFI天线有什么作用呢。WIFI天线有怎样的作用？天线是发射和接收电磁波的一个重要设备，天线把接收到的信号传给接收器之后输出。现在的路由器等很多产品都需要安装wifi天线，没有天线接受信号的能力就很差，容易影响上网
2019-03-18 10:01
室内电视天线和室外电视天线有什么区别?原理上没什么区别，都是接收或发射无线电信号。室外电视天线从接收上讲，信号太弱，不能穿透墙壁时，就要把天线安到室外，以利于接收信号，再用馈线把信号送到室内。从发射上讲，室外电视天线可以做得高些，以利信号覆盖更宽，当然也需要功率更大些。
2019-03-16 09:52
wifi天线分非标准wifi天线和标准wifi天线两类，非标准wifi天线一般用于机型结构多变的、复杂结构产品中。根据安装空间选定天线外形，这类天线要强调方向性，不同方向都要好的接收。标准wifi天线又分为贴片的天线和手工焊接天线，手机中都有采用这两类天线。 wifi天线通信系统要求的高数据传输速率使得人们致力于研究开发更先进、高效的编码、调制技术来提高无线频率的效率，同时也对射频前端提出了更苛刻
