無線智能水表的天線定制案例

一、定制需求說明

原智能水表（使用的是內(nèi)置FPC天線）與Gateway網(wǎng)關(guān)（使用的外置膠棒天線）之間采用915MHz頻段進(jìn)行無線通訊，實測通訊距離為200-300米。客戶需求：

1、通過改善水表內(nèi)置天線性能使其通訊距離達(dá)到600米以上。

2、FPC天線尺寸根據(jù)智能水表的內(nèi)部空間來設(shè)計，采用貼裝方式，天線接口為IPEX（連接到無線模塊）。

3、諧波盡量小，水表整機(jī)能通FCC國際認(rèn)證。

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二、原有天線性能評估

1、實物圖片

1、有源測試對比。使用915M頻段的標(biāo)準(zhǔn)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后的天線做發(fā)射端（FPC天線一定要裝到水表內(nèi)），在相同的距離（0.5米）進(jìn)行接收信號強(qiáng)度的對比測試。

1）原有天線

1）第一版打樣天線

1、性能測試

  使用安捷倫矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀E5071C測試原有天線的電壓駐波比VSWR及Smith Chart；

原有天線測試結(jié)論：

1、天線諧振偏高，在1GHz附近。

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

三、定制設(shè)計天線流程及性能對比測試

根據(jù)客戶提供天線性能要求、設(shè)備外殼及設(shè)備內(nèi)部器件布置結(jié)構(gòu)設(shè)計天線手工樣品。

設(shè)計需要考慮：

1）給天線預(yù)留的空間尺寸大小；

2）天線性能要求；

3）認(rèn)證要求（入網(wǎng)、FCC等）選擇合適的天線類型。

定制天線性能測試。

使用5071C測試定制天線端口的VSWR及Smith Chart

定制天線與原有天線性能對比

通過定制設(shè)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(jìn)行第一版天線打樣。

上圖是第一版天線

使用E5071C測試優(yōu)化后第一版樣品天線的VSWR及Smith Chart；

無源S參數(shù)測試OK。

3、有源測試對比。使用915M頻段的標(biāo)準(zhǔn)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后的天線做發(fā)射端（FPC天線一定要裝到水表內(nèi)），在相同的距離（0.5米）進(jìn)行接收信號強(qiáng)度的對比測試。

1）原有天線

2）手工樣天線

3）第一版打樣天線

測試結(jié)論：

經(jīng)過對比測試，信號強(qiáng)度有較大幅度改善。

1、實際環(huán)境中測試通訊距離。

水表與網(wǎng)關(guān)距離600米，測試收發(fā)數(shù)據(jù)。

水表與網(wǎng)關(guān)距離750米，測試收發(fā)數(shù)據(jù)。

經(jīng)過實際距離測試，完全滿足600米的通訊距離要求。

使用建議

為保證產(chǎn)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）。

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(tǒng)一出線方式（在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)下，盡量遠(yuǎn)離天線）

天線饋線出線方式如下圖（如果IPEX不能按照建議1更改