双频天线提升物联网设备收讯能力且市场增长迅速
【导读】天线是一种用来发射或接收无线电波的组件，对通过无线方式连接的设备而言，天线接收与发射电波信号的性能，将对无线通信的效率、速率，带来决定性的影响。本文将为您简介一些天线的技术概念与天线的类型，以及由Molex所推出的2.4GHz/5GHz双频外置天线的产品特性。
天线对任何无线电通信系统都至关重要
无线通信的基本结构主要是由发射器与接收器所组成，发射器负责将语音、视频以及各种数据编码为正弦形式的电磁波后发出，接收器则会接收并解码这些电磁波从而获得数据。其中的发射器和接收器在发射信号时都需要使用天线，天线就是把电场转换为电磁波的设备。
天线是空间中导体内的电子运动及传播的无线电波之间的媒介，在传输时，发射器会在天线上施加电流而产生辐射的电磁场，使得电流的能量转变成无线电波。在接收时，天线会由于电场的感应，而在天线内部产生电流，并在其终端产生电压，在接收器中产生电信号。天线被广泛应用于广播、点对点无线电通信、雷达和太空探索等通信系统，天线则是无线电通信系统中的必需组件。
选择合适天线的关键作法
天线的种类依据电波辐射方式，可以分为全向天线与定向天线两大基本类型，全向天线是在平面中均匀辐射，定向天线又称指向天线，则可在某个方向辐射较多能量。在自由空间内，任何天线都可向各个方向辐射能量，但是特定的架构会使天线在某个方向上获得较大的方向性，而其他方向的能量辐射则可以被忽略不计。
全向天线则是在所有方向上均等地发射和接收无线电信号，全向天线的有效信号模式看起来像是环形，天线则位于中心点，手机使用的就是全向天线，当无线设备位于星形拓扑的中心时，最适合使用全向天线，而对于长距离的点对点通信，则最好使用定向天线。
定向天线则是在同一物理平面中布置多个金属组件，将发射器或接收器的大部分能量集中在单个方向上。定向天线通常用于室外，适用于较长距离的信号传递。
此外，天线也可以分成外置天线与内置天线，顾名思义，外置天线为独立于主板的外部天线，相对于外置天线，则还有PCB天线、FPC天线、LDS天线这类内置天线，有着自己独特的产品形态。PCB天线大量应用于蓝牙模块、Wi-Fi模块、Zigbee模块等单一频段的模块电路板上，其成本很低，一次除错完便无需再次除错，但仅适合单一频段；FPC天线则相当于把PCB板上的天线线路拉出来，用其他外部的金属来做天线，通常用于频段复杂的中低端手机和智能硬件产品里；LDS天线则是FPC天线的进化版，空间利用率极高，LDS天线是通过使用激光将天线图案直接结构化到模制器件上而形成的，这使得它们非常适合内部空间狭小的应用。这些类型的天线各有其明显的优点和缺点，可以根据应用的具体情况选择合适的天线。
使用正确的天线解決方案來优化无线网络性能
天线是无线通信重要的组成部分，合适的天线可以优化无线网络，增加通信范围和可靠性，反之则意味着通信质量下降。在选择天线时，必须了解多种天线参数，像是频率、匹配阻抗、电压驻波比（VSWR）、增益、辐射效率值和极化等参数，以及使用它们的设备之特性。
天线的工作频率是最关键的参数，以Wi-Fi应用为例，第一代的IEEE 802.11与第二代的IEEE 802.11b的工作频段为2.4GHz，第三代的IEEE 802.11a的工作频段则延伸到5GHz，且第四代的IEEE 802.11n（也称为Wi-Fi 4）则同时包含2.4和5GHz的工作频段，第五代IEEE 802.11ac（也称为Wi-Fi 5）的工作频段为5GHz，第六代IEEE 802.11ax（也称为Wi-Fi 6）则是对前几代产品的重大升级，因为除了当前支持的2.4和5GHz频段之外，它还可以实现更快的连接速度。因此，可以同时支持2.4和5GHz的双频天线，可以成为支持越来越多的新一代高速Wi-Fi设备的候选者。
天线的另一个常见参数便是增益，天线增益代表天线对信号的能量集中的程度与转换的效率。增加无线通信的增益并不是放大信号，而是将信号的能量聚集起来，增益可以影响天线操作的方向，一般来说，增益越高，天线的定向性越强，當增益越低時，则所有方向的辐射分布越均匀。
通常天线制造商都会强调高增益天线，但实际上，高增益天线是否真的具有优势呢？事实上仍应以实际应用情况而定，如果您确切知道所需信号的来源，想要获得最大的增益方向，高增益天线将具有优势。但是，如果您不知道所需信号的来源与方向，则最好使用低增益天线。
在物联网应用中非常依赖连接Wi-Fi网络，因此容易造成网络拥塞和射频复杂性，通常会导致性能和可靠性下降，解决方案便是通过采用双频Wi-Fi来满足这些需求，添加5 GHz频谱可提供显著更高的性能和更可靠的连接，即使在工业设施、医院和制造工厂等高度拥挤的物联网环境中，也能够显著地改善网络的连接效能。
用于物联网应用的高质量Wi-Fi双频天线解决方案
Molex生产多种即用型射频（RF）天线产品，其结构紧凑、性能卓越，并以多种形式提供，适用于所有标准天线协议和频率，可以协助客户从概念到产品完成，提供完善的支持与多样的解决方案。
Molex 215868系列Wi-Fi金属上天线是一种外部天线，频率范围为2.4~2.5 GHz和5.15~5.85 GHz。这种双频天线可以安装在金属表面上，而不会影响射频性能。天线尺寸仅为44 x 37 x 8.5mm，射频功率为2W，阻抗为50Ω。它在金属基板上表现良好，其自粘式安装方式便于组装，并在端接电缆端提供U.FL（MHF兼容）连接器选项。如果需要还可以根据特殊需要订制电缆和连接器，并支持IPX7防水。
Molex的2.4 GHz/5 GHz Wi-Fi金属上天线－215868系列配备300.00mm微型同轴电缆，可兼容在U.FL/I-PEX MHF连接器端使用。该天线是紧凑型物联网（IoT）设备的理想选择，是支持Wi-Fi、蓝牙和ZigBee通信协议的绝佳选择。它可以使用粘合剂和螺钉进行安装，以实现更坚固的安装。这款薄型天线仅重7.040克，是线性极化和全向天线，以托盘包装形式提供。它的工作温度范围为-40至+85℃，适用于零下温度环境。该天线的峰值增益为2.0 dBi（2.4 GHz时）和5.5 dBi（5 GHz时）。该天线的平均总辐射效率超过50%（在2.4 GHz时），在5 GHz时，性能超过45%。
结语
天线对于无线通信的效率影响甚巨，选择合适的天线将能够大大提升设备的连线效能，本文介绍的Molex Wi-Fi双频天线解决方案具备体积小、效率高等优势，将是相关应用的最佳产品选择之一。
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