案列分享:無線智能水錶天線定製

無線智能水錶的天線定製案例

1、 定製需求說明

原智能水錶(使用的是內置FPC天線)與Gateway網關(使用的外置膠棒天線)之間採用915MHz頻段進行無線通訊,實測通訊距離為200-300米。客戶需求:

1、 通過改善水錶內置天線性能使其通訊距離達到600米以上。

2、 FPC天線尺寸根據智能水錶的內部空間來設計,採用貼裝方式,天線接口為IPEX(連接到無線模塊)。

3、 諧波儘量小,水錶整機能通FCC國際認證。


2、 原有天線性能評估

1、 實物圖片

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2、 性能測試

使用安捷倫矢量網絡分析儀E5071C測試原有天線的電壓駐波比VSWR及Smith Chart;

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原有天線測試結論:

1、 天線諧振偏高,在1GHz附近。

2、 天線在所要的頻段S參數差(VSWR>6),阻抗匹配嚴重失調,造成通訊距離無法達到要求。


3、 定製設計天線流程及性能對比測試

1、 根據客戶提供天線性能要求、設備外殼及設備內部器件佈置結構設計天線手工樣品。

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設計需要考慮:

1) 給天線預留的空間尺寸大小;

2) 天線性能要求;

3) 認證要求(入網、FCC等)選擇合適的天線類型。

定製天線性能測試。

使用5071C測試定製天線端口的VSWR及Smith Chart;

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定製天線與原有天線性能對比。

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原有天線

定製天線


通過定製設計天線性能改善:

1) 天線諧振在需要的頻點910MHz(900-920MHz& VSWR<2.0),阻抗匹配得到明顯改善;

2) 通過改變天線類型,帶外抑制改善明顯(700-1100MHz外 VSWR>10)。


2、 通過對天線手工樣品的測試,進行第一版天線打樣。

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第一版Antenna


使用E5071C測試優化後第一版樣品天線的VSWR及Smith Chart;

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無源S參數測試OK。


3、 有源測試對比。使用915M頻段的標準天線接到安捷倫頻譜儀9020N上作為接收端,分別用原有天線和改善後的天線做發射端(FPC天線一定要裝到水錶內),在相同的距離(0.5米)進行接收信號強度的對比測試。

1) 原有天線

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2) 手工樣天線

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3) 第一版打樣天線

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測試結論:

經過對比測試,信號強度有較大幅度改善。


4、 實際環境中測試通訊距離。

水錶與網關距離600米,測試收發數據。


水錶與網關距離750米,測試收發數據。


經過實際距離測試,完全滿足600米的通訊距離要求。


4、 使用建議

為保證產品一致性,建議如下:

1、IPEX倒扣在模塊上,容易掉落且安裝不太方便,建議客戶將IPEX底座更改如下圖所示位置(板子反面)。

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2、 排線對天線的干擾較大,建議使用線束或者其他方式固定統一出線方式(在現有的結構下,儘量遠離天線)

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沿著控制閥的邊緣,儘量靠水錶的下底座


3、 天線饋線出線方式如下圖(如果IPEX不能按照建議1更改)

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建議將天線饋線區域控制在左圖的紅色線圍城的框內


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