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[嵌入式]如何理解低功耗智能通信产品资产监测设备中的天线效率?

天线效率问题一直是智能产品必需要面对的问题,特别是目前的便携式智能设备的相关天线设计,下面我们以资产监测设备的GPS天线来做个简单的理解。
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资产监测设备定义:
资产监测设备是在利用全球定位技术与传感技术采集数据后,通过通信模块与网络进行数据传输。资产监测设备是基于物联网发展的衍生物。主要应用方向是智能物流。对物流运输过程进行实时监测,避免资产在运输过程中出现破损、丢失等异常情况。资产监测设备具备低功耗与续航长的特征,广泛应用于贵重物品运输监测、跨境运输监测等方向。同时设备还会自动报警,当设备遭遇恶意拆除或电量过低时,避免监测过程的中断。
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如何理解低功耗资产监测设备中的GPS天线效率?
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如果我们使用常规的圆极化的patch天线来接收GPS信号,那么环境不错的情况下,C/N0值相对是很可观的,基本上40dBHz的卫星能有好几颗。这里主要针对智能手表和手环产品,这些产品由于空间尺寸的限制,各种架构的天线形态都难以展开,在加上由于佩戴时人体吸收的因素,从而天线的效率都不是很大。
一个理想的天线,或者说是100%效率的天线,会发射全部入射功率,不会产生任何反射。如果该回波损耗RL是无限大的,则认为天线与传输线完全匹配。一般如果回波损耗RL≥10dB(也既≤–10dB),此时效率也便不错了。
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假如我们定义输入功率为,天线发射出去的功率为,由于不匹配反射回来的功率为,回波损耗与功率间的关系式为:。上面的评估也可以通过这个关系式得出,当=10dB时,,那么效率为,这就意味着90%的入射功率被传给天线以进行发射出去,还有10%的功率被浪费了。
天线效率有线性表示x%,也有对数性表示ydB,两者的转化关系式为:
比如天线效率为x%=10%,那么变成对数表示有ydB=-10dB;
比如天线效率为x%=100%,那么有ydB=0dB;
我们经常见到的智能穿戴手表的GPS天线效率大部分都集中在-9dB-14dB(12.6%3.9%)之间,手表空间大的能够做到-9dB-10dB,手表空间小的一般也在-12dB-14dB。
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对天线效率相关知识疑惑或感兴趣的用户,可参考以上文档。

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加:2021-10-01 17:03:16  更:2021-10-01 17:04:40 
 
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