1. Các loại Antenna
Về mặt vật lý có 3 loại antenna:
PCB Antennas
-
- Tận dụng PCB làm antenna
- Yêu cầu kích thước lớn đối với các hệ thống có tần số thấp (ví dụ 433MHz)
- Có thể tunning để đặt hiệu năng tốt
- Tuy nhiên để tunning phụ thuộc khá nhiều yếu tố: layout, PCBA stackup, grouding, housing, lắp đặt...
Whip Antennas
-
- Chi phí cao: Thường đi kèm nhiều linh kiện
- Hiệu năng cao: Vì thường antenna đã được tuning, đồng thời ít phụ thuộc vào các yếu tố như pcb, housing, lắp đặt
- Tuy nhiên không phải phù hợp với mọi dự án, ví dụ yêu cầu kích thước nhỏ, giá thành rẻ,...
Chip Antennas:
-
- Chi phí cao (Thường thấp hơn Whip Antennas)
- Hiệu năng tốt
Về mặt định hướng, có 3 loại antenna:
Đẳng hướng – vô hướng (Omni-directional)
Anten đẳng hướng truyền tín hiệu RF theo tất cả các hướng theo trục ngang (song song mặt đất) nhưng bị giới hạn ở trục dọc (vuông góc với mặt đất). Ứng dụng dễ thấy nhất là dùng cho wifi băng rộng như hiện nay. Anten đẳng hướng có độ lợi trong khoảng 6dB. Thường dùng làm access point trong các tòa nhà.
Các loại anten đẳng hướng: Rubber Duck, Omni-directional, Celing Dome, Small Desktop, Mobile Vertical..
Anten định hướng – Semi-directional
Anten định hướng (directional) có hướng phát sóng rất hẹp, hướng về một hướng định trước. Có thể hình dung, hướng phát sóng như ánh sáng đèn pin. Thiết bị thu sóng cần nằm chính xác trong phạm vi phát sóng hẹp này của anten định hướng mới có thể thu được sóng phát từ anten.
Anten định hướng có độ lợi lớn hơn anten đẳng hướng, từ 12dBi hoặc cao hơn.
Anten định hướng có nhiều kiểu dáng và kích thước khác nhau, điển hình có các loại anten: Yagi, Patch, Backfire, Dish…
Sự phân cực (Polarization) Anten : Sự phân cực của sóng là hình ảnh để lại bởi đầu mút của vecto trường khi được quan sát dọc theo chiều truyền sóng. Sự phân cực của Anten có thể được phân loại như tuyến tính, tròn hay ellip. Sóng vô tuyến thực chất được tạo bởi 2 trường: điện trường và từ trường. Hai trường này nằm trên 2 mặt phẳng vuông góc với nhau
Định hướng cao (Highly-directional)
Anten định hướng cao là anten để truyền tải với một chùm tia rất hẹp. Những loại ăng-ten này thường giống như các đĩa vệ tinh. Chúng thường được gọi là anten parabol hoặc anten lưới.
Chúng chủ yếu sử dụng trong các ứng dụng vụ trụ thường thấy.
2. Độ suy hao của tín hiệu RF trong không gian
Phương trình truyền dẫn Friis Aerials
Trong đó:
- Pt: là công suất Phát
- Pr: là công suất Thu
- Gt: Độ lợi của bộ Phát
- Gr: Độ lợi của bộ Thu
- Lamda: Bước sóng
- D: Khoảng cách giữa bộ phát và bộ thu
Ví dụ: Đối với tần số sóng mang là 433MHz, 120dB link budget thì có thể truyền được 2000m.
Rule:
- Tăng link budget lên 6dBm --> Tăng khoảng cách gấp đôi
- Tăng tần số sóng mang lên gấp đôi --> Giảm khoảng cách 1 nửa
- Tần số 433MHz sẽ có tầm hoạt động xa hơn 868MHz
3. Tầm hoạt động
Tầm hoạt động sẽ phụ thuộc vào link budget (Phần 1)
- Để tăng tầm hoạt động có thể thực hiện một số cách sau
- Tăng công suất phát (Tx power): có thể thêm mạch PA (Power Amplifier), một số SoC tích hợp PA
- Tăng độ nhạy (Rx Sensitivity): có thể thêm mạch LNA (Low Noise Ampifier)
- Sử dụng antenna có độ lợi cao (antenna có định hướng)
- Giảm tần số hoạt động (giảm suy hao trong không khí)
Các bài về RF Khác:
RF (RADIO FREQUENCY) - PHẦN 1 - MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN
RF (RADIO FREQUENCY) - PHẦN 2 - ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ
RF (RADIO FREQUENCY) - PHẦN 3 - ANTENNA VÀ TẦM HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG RF
Một số sản phẩm sử dụng RF cho các ứng dụng IoT:
