Antenna Design

Mesh Systems 中的天线放置

为了获得最佳性能,天线应尽可能远离设备底部。

技术原因:

  • 地面(earth 或大面积金属表面)会对 RF 能量起到有损吸收和反射作用。
  • 当天线安装在靠近底部的位置时,其辐射方向图会被扭曲:能量会被地面吸收,并出现建设性/破坏性干涉(multipath)。
  • ground plane effect 会降低有效增益,尤其是在低角度方向。而低角度方向对于 mesh 中可靠的 peer-to-peer 链路非常关键。
  • 较低的天线位置会增加遮挡,因此障碍物后方或距离较远的节点可能无法建立稳定连接。

将天线保持在更高位置并远离地面,可以让辐射瓣更加对称,改善覆盖范围,并让网络中的链路质量(RSSI、SNR)保持一致。

常见做法是将天线放在设备前部光学结构下方。因为 uplight 放在地面上时通常始终朝上。

天线设计

Keep-out & enclosure

  • 在天线周围提供真实的 keep-out 空间,不要有金属、ground 或高介电常数塑料。
  • 避免在天线前方使用金属化涂层、含碳塑料和水膜。
  • 如果无法避免金属,请使用 on-metal 类型(PIFA/patch/slot),并将金属视为 ground plane 处理。

PCB & ground

  • 严格按照 antenna datasheet 的 keep-out 要求执行;在 radiator 下方或周围不要放置 ground 或走线,除非 datasheet 明确允许。
  • 其他区域应使用完整 ground,并通过 via stitching 加强;RF feed 下方不要分割 ground。
  • 对于 monopole,请确保有足够 counterpoise(ground plane edge length >= lambda/10),或增加经过调谐的 ground extension/sleeve。

Feed & matching

  • 使用 50 Ohm controlled-impedance feed。RF 路径应尽量短,避免 stub 和直角转弯。
  • 在 feed 位置放置 pi-network(shunt-series-shunt),用于在最终外壳中调谐。初始可使用 0 Ohm/NP,并通过测量进行调谐。
  • 不要在 RF 路径中随意加入 ESD/EMI 元件;只能使用 RF-rated components。

Cables & noise

Coax 应远离金属并避免急弯;连接器需要 strain relief。

DC/DC converters、crystal cans、快速数字边沿信号和显示屏应远离天线。噪声网络应走内部层,并用 ground vias 进行屏蔽。

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