优化天线连接 提升物联网设备功率与效率

 决定无线设备功耗的因素并不是单一的，首先设备需要传输和接收的数据量将功耗的范围框定在了一个区间内。考虑到设备无线网络的地理覆盖面和范围以及设备通信时间与睡眠时间的比例，根据设备实际使用中的具体情况，功耗也会受很大影响。

无线协议本身也是影响功耗的因素，有些支持低功率低数据传输的无线协议在设备上的功耗天然就低一些。比如广为人知、备受欢迎的无线技术ＷｉＦｉ，是智能家居和智能建筑应用的理想选择，但对于大多数低功耗物联网应用来说，这种无线协议太过耗电。用于短程通信的低功耗蓝牙数据速率比ＷｉＦｉ低不少，功耗也低很多。支持物联网连接的无线协议众多，每种技术在成本、性能上表现不一，根据具体应用选择最适合的无线协议也是降低功耗的重要一环。

除了上面这些因素，根本上最影响功耗的，还是设备天线组件的射频性能。根据天线理论里最基本的弗里斯传输公式，在覆盖范围确定的无线链路中，从给定发射功率接收到的功率水平由发射和接收天线的射频性能（增益、方向性、阻抗匹配效率、辐射效率）以及两个天线之间的偏振匹配效率决定。也就是说，无线链路为了达到一定的接收功率，所需要的发射功率是由天线性能决定的。天线辐射方向展示了天线在特定方向上的发射以及接收功率强度，以蓝牙插槽天线为例，其天线辐射在Ｘ－Ｚ平面的增益很低，所以沿该平面方向发射／接收的功率很小。Ｙ平面的天线辐射增益会明显大于Ｘ－Ｚ平面，所以当该蓝牙天线用于发射时，需要将该天线的Ｙ轴指向接收天线，以最大程度地提升输送到接收天线的功率，并避免天线在Ｘ－Ｚ平面上部署接收天线产生干扰。

作为接收使用，天线也同样需要将最大增益辐射方向指向入射波的方向。比如车辆与车辆通信时，天线需要在水平面上用全向辐射，而车辆与卫星通信时则相反，天线则应该保持对天空的辐射最大，水平面辐射要极可能小。

天线带宽与目标频段

天线的ＲＬ表明了最大的被反射功率，剩下的功率会被传送到天线进行发射，这个回波损耗定义了天线的带宽。在为物联网设备选择天线时，天线组件实际的带宽大于目标频段的带宽是非常重要的。因为理论上的带宽在天线组件被集成进设备中后，会因为附近的ＳＭＴ元件等结构发生阻抗改变，进而使频率发生改变。

只有在天线的带宽大于目标频段时候，回波损耗才可能在天线性能改变后依旧满足目标频段的性能要求。但是一味地提高天线带宽又会使组件更容易接收到干扰，所以根据不同的物联网应用需求确定带宽是保证天线组件稳定运行的关键。