天线理论知识

zigbee通信的传输距离是个和多个因素相关的指标，附件1为一个预估的exel表格，

TI提供的基于friis等式和二维反射平面模型计算的，通过理论计算可得到传输的理论距离。

影响通信距离有如下主要的指标：

①频段选择

选择的通信频段越高，通信距离越短。频段越低天线越难设计。

②发射功率

发射功率越大，通信距离越远，与此同时，板子的功耗也越高，正常情况下，一般芯片的发射功率在5~10dbm，可以通过增加PA的方式增加发射功率。

③天线距离地面的高度

距离地面越高，通信的距离越远。

④环境噪声和干扰源

Zigbee技术的抗干扰特性主要是指抗同频干扰，即来自共用相同频段的其他技术的干扰。

IEEE 802.15.4标准中提供了很多机制来保证ZigBee在2.4GHz频段和其他无线技术标准的共存能力。包括空闲信道评估、动态信道选择、信道算法，合理利用这些技术可以保障zigbee与同频段其他技术的共存。

除了上述几种无线技术标准工作在2.4GHz ISM频段外，还有一些其他的干扰源，比如无绳电话、微波炉、路由器等，保障与干扰源的距离可以提高通信距离。

⑤天线的选择

天线的选择涉及天线的性能指标，若各种指标都较好的情况下，天线对距离的影响不会大，但是若天线指标达不到，将对通信距离产生非常大的影响。

天线指标包含以下内容：

天线的前端指标：发射功率、阻抗匹配、频偏、接收灵敏度

天线的后端指标：效率、带宽、天线尺寸、增益

一旦确定下来使用哪一款天线，天线的后端指标是固定下来的，附件2是TI提供的几款天线的设计，每一款天线都可以使用在任意一款zigbee芯片上，TI不对单独的芯片做天线设计。几款天线的区别就在天线的后端指标上，天线的效率主要是天线的等效辐射功率，对比传导测试的天线的输入功率，50%的效率就意味着3db的损耗。我们现在使用的DN007是TI推荐的首选天线，另一款TI给出的备选天线AN043尺寸小，极化增益高，但是效率低一些，带宽也小一些，使用与对体积要求小，对通信要求不是特别高的场合，可作为终端设备的天线使用。

我们能做的就是尽量优化前端指标，发射功率可以通过增加PA的方式，CC2592可将发射功率增加到22dbm，并且内部的LAN可提高3dbm接收灵敏度。RF6505是一个27dbm的参考设计，前提是电源没问题。在发射功率确定的前提下，调整阻抗匹配、频偏和接收灵敏度。其中阻抗匹配可用网络分析仪分析。发射功率和频偏可用频谱仪分析。灵敏度测试可以用透明模式，但是要有准确的输出功率，建议用信号发生器传导测试，先得到板子的灵敏度。PCB天线的测试可以先把天线断开，用coax测试50欧的，然后再调匹配。

TI给出的建议，如果没有详细的天线技术能力的话，就完全参考天线设计的指导。TI的参考设计如果完全参考，距离还是不错的。通信距离问题不是更换天线就能解决的。