關(guān)于LoRa天線匹配及布板的學(xué)習(xí)

天線作為無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用中不可缺少的部分，在不同應(yīng)用中會(huì)有不同的要求。天線為終端設(shè)備配套了全系列的天線，提供豐富的安裝模式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便快速安裝，可以涵蓋室外或室內(nèi)各種應(yīng)用場(chǎng)景。

LoRa 是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國(guó)Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡(jiǎn)單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。

LoRa技術(shù)與其他無(wú)線技術(shù)對(duì)比

目前，LoRa 主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433、868、915 MHz等。

LoRa技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、低功耗（電池壽命長(zhǎng)）、多節(jié)點(diǎn)、低成本的特性。

LoRa 網(wǎng)絡(luò)主要由終端（可內(nèi)置 LoRa 模塊）、網(wǎng)關(guān)（或稱基站）、Server 和云四部分組成。應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

隨著LoRa技術(shù)在業(yè)內(nèi)的持續(xù)發(fā)熱，加上其獨(dú)特優(yōu)越的傳輸性能，運(yùn)用LoRa技術(shù)的群體正在爆發(fā)式的增長(zhǎng)，由于很大部分群體對(duì)LoRa等射頻技術(shù)均是初次接觸，在做產(chǎn)品的過(guò)程中，通常會(huì)遇到棘手的射頻電路設(shè)計(jì)問題，其實(shí)只要掌握幾大要點(diǎn)，就基本可以發(fā)揮LoRa的性能。

要點(diǎn)一、匹配電路設(shè)計(jì)

要點(diǎn)二、微帶線走線規(guī)則

要點(diǎn)三、LoRa模塊郵票孔式天線接口

要點(diǎn)四、PCB鋪地要求

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我們遇到過(guò)很多這樣的情況：用戶將我們的模塊用到產(chǎn)品上，產(chǎn)品程序上使用與我們?cè)u(píng)估板一樣的配置參數(shù)，并使用我們?cè)u(píng)估板上的天線，通信效果卻明顯比我們的評(píng)估板差很多。與通信距離相關(guān)的無(wú)非就發(fā)射功率、接收靈敏度和天線這三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，其中前面兩個(gè)參數(shù)在我們模塊出廠家時(shí)有測(cè)試過(guò)的，不合格的產(chǎn)品是當(dāng)廢品處理掉的，而天線是因用戶的設(shè)計(jì)不同而不同。影響通信的距離主要就是天線這個(gè)參數(shù)，其它兩個(gè)參數(shù)幾乎不會(huì)因用戶的板子不同而發(fā)生較大的變化。在空氣中，頻率為470MHz的電磁波波長(zhǎng)為63CM，若設(shè)計(jì)一款標(biāo)準(zhǔn)的半波偶極子天線，則這款天線至少為半個(gè)波長(zhǎng)，即31.5CM。實(shí)際應(yīng)用中，絕大部分的產(chǎn)品并沒有給天線設(shè)計(jì)預(yù)留這么大的空間，所以普遍采用彈簧天線。使用這種彈簧天線時(shí)，天線接在不同的板子上，其性能參數(shù)是不一樣的。這是因?yàn)檫@種類型的天線，彈簧只是整個(gè)天線的一部分，另一部分是電路板上的地，故在電路鋪地的時(shí)候就得有講究了，總原則就是：一是要盡可以使天線垂直電路板安裝，二是要使鋪地的銅塊盡量大并且連續(xù)，并依靠密集的過(guò)孔來(lái)使正反兩面的鋪地連續(xù)也是可行的。

要點(diǎn)五、天線安裝規(guī)范

在所有硬件參數(shù)調(diào)整好后，天線的安裝也是關(guān)鍵一步，天線輻射是有方向性的，并不是每個(gè)方向輻射相等的能量，如同我們講話一樣，有的方向聽到的聲音強(qiáng)，有的方向弱。安裝天線的時(shí)候，需要將天線輻射最強(qiáng)的方向?qū)?zhǔn)接收的天線，接收天線才可能獲得最強(qiáng)的接收信號(hào)，要做到這一點(diǎn)，必須先知道天線的輻射方向才行。

在沒有暗室等專業(yè)天線測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的情況下，那如何測(cè)試天線的輻射方向呢?我們可以在最終確定產(chǎn)品后，讓其連續(xù)不斷發(fā)送數(shù)據(jù)，并用頻譜分析儀測(cè)試離產(chǎn)品一定距離的信號(hào)強(qiáng)度，旋轉(zhuǎn)被測(cè)試的產(chǎn)品，并記錄各個(gè)方向的信號(hào)強(qiáng)度，從而可以繪制出產(chǎn)品的天線輻射大致方向圖。