摘要：明明LoRa模块搭配天线标称10公里超远距，为什么400MHz穿墙就扑街？LoRa模块900MHz组网总被隔壁设备干扰到哭？真相是——选频段只是入门局，天线这几个参数才是LoRa性能的生死判官！

明明LoRa模块搭配天线标称10公里超远距，为什么400MHz穿墙就扑街？LoRa模块900MHz组网总被隔壁设备干扰到哭？真相是——选频段只是入门局，天线这几个参数才是LoRa性能的生死判官！

下面用亿佰特公司最常见的天线的各种参数讲起，天线型号为TX433-JKD-20P，该胶棒天线的性能参数如图1所示。

图1 TX433-JKD-20P胶棒天线性能参数

一、基础必看参数

1.1 中心频率、工作频率，天线带宽

中心频率（CenterFrequency）是指天线的主要共振点，性能最优，增益、匹配最好。通常是频率带宽的中心值。工作频率（OperatingFrequency）是指天线设计并优化用于传输或接收电磁波的频率或频率范围，这是天线最重要的基本参数之一，单位通常是MHz或GHz。例如LoRa常用频段有433MHz、868MHz、915MHz。天线必须与模块的频率匹配，否则性能会严重下降；天线的带宽是指工作频率上下限之间的频率宽度，反映天线支持的“频谱范围”。

作为普通消费者注意以下两点：

①天线的工作频率需匹配LoRa模块使用的频率。无线通信（如LoRa）依赖电磁波在特定频率下传播。天线的尺寸、结构和材料是根据某一频率设计的，只有在该频率或附近，天线才能高效地辐射或接收信号。如果天线的工作频率不匹配LoRa模块使用的频率，会导致：发射信号效率低（信号功率反射回去）；接收灵敏度下降；通信距离缩短；整个系统的不稳定或失效。

②带宽越宽，不代表天线性能越好。宽带天线适合多频点通信，但增益可能不如窄带天线高；对于LoRa这类窄带通信，重点是中心频率是否精准匹配你的使用频率（如433MHz、868MHz）。

1.2 增益

天线的增益是指天线在某个方向上相对于理想参考天线（比如各向同性天线）的辐射能力增强了多少倍，单位是dBi或dBd。dBi是相对于理想各向同性天线的增益；dBd是相对于半波振子天线的增益。用一句话理解，天线增益表示天线把能量“集中”到某个方向的能力，数值越大，信号在某方向越强。

很多人误以为“增益越高=信号越强”，其实不完全对。天线不会放大信号的总能量，它只是通过设计，把信号“集中”在某个方向，就像聚光灯→光没变强，只是聚在一处；扩音喇叭→声音没变大，只是往一个方向更响。

举一个例子，你买了一个433MHz的LoRa天线，参数写着“增益：5dBi”，这意味着这根天线在它主辐射方向上的信号强度，相当于一个各向同性天线在所有方向都均匀辐射的情况下增强了5dB，它会让你在特定方向上的通信距离更远，但在其他方向上，信号会减弱。下面是一个简单的表格，总结得出：增益越高，覆盖角度越小；增益越低，覆盖范围越广。

1.3 极化方式

极化方式是指电磁波中电场矢量随时间变化的振动方向。简单说来就是在电磁波传播过程中，电场与磁场始终相互垂直，且均垂直于传播方向，极化方式即由电场矢量的空间方向和随时间变化的轨迹所决定。

对于普通消费者我们应该注意什么呢？

选购天线要注意通信的发射天线和接收天线的极化方式必须匹配，否则信号会严重衰减，称为“极化失配”。举个例子：如果发射天线是垂直极化，但接收天线是水平极化，那么信号可能衰减20dB以上，这几乎等于没接收到信号。

天线的安装也和极化方向有关，例如买的两个橡胶棒天线极化方向相同，两个天线的安装方向不同（比如一个立着，一个躺着），就形成了极化不匹配。极化不匹配的后果，信号强度会损失严重，最多可达20dB（等效于信号减弱100倍）。即使信号还能收到，通信距离也会大大缩短，特别是LoRa这种远距离通信协议，极化不一致很容易导致掉包、丢连接等问题。正确做法：如果你使用的是橡胶棒天线，让两个天线都“垂直放置”（天线朝上或朝下都行，但方向一致）；如果你想让设备平放，那就可以把天线也水平放置，但两端一致。总之，保持两端天线的安装角度一致，就能保证极化一致。

二、进阶参数

2.1 阻抗

天线阻抗是天线中一个非常重要的参数，尤其是在射频（RF）系统中，理解它有助于我们确保信号最大限度地传输，而不是被反射掉。天线阻抗是指天线输入端口对外呈现的电阻抗（包含电阻+电抗），单位是欧姆（Ω）。

为什么LoRa天线几乎都是50Ω？主要原因：整个射频系统都以50Ω为“标准接口阻抗”，方便连接、匹配和设计。在射频系统中（比如LoRa模块→PCB→连接器→天线），信号从源头传到负载时，如果阻抗不匹配，就会产生反射。就像水管接头对不上会漏水，阻抗不匹配也会“漏能量”。结果就是：信号反射（SWR升高，反射系数上升）；发射功率降低；接收灵敏度变差；可能导致芯片过热或烧毁。

2.2 电压驻波比（VSWR）

当我们了解了天线阻抗之后，和阻抗有着密切关系的是电压驻波比（VSWR，VoltageStandingWaveRatio）,电压驻波比是天线参数中非常关键的一个指标，它直接反映了天线和射频系统之间的阻抗匹配程度。用一句话概述，VSWR表示的是反射信号与前向信号之间的比例关系，反映了天线输入端的“匹配好不好”。VSWR越接近1:1，说明反射越少、匹配越好，信号传输越高效。

举个例子，当你从LoRa模块向天线送出射频信号时，如果天线阻抗与系统不匹配，就会出现一部分信号被反射回去。这会导致：有用信号减少；模块发热甚至受损；通信距离下降。而这些反射产生的“站立波”现象，就是VSWR所衡量的。

VSWR与反射关系对照表：

假设你用的是433MHz的LoRa模块：如果天线的VSWR=1.2:1，信号几乎全送出，性能优良；如果VSWR=2.5:1，说明大量信号被反射回来→传输效率下降；如果VSWR> 3:1，模块可能因反射功率过高而受损！

2.3 功率容量

天线的功率容量是指它在不损坏、不过热、不性能劣化的情况下，可以安全承受的最大射频功率，通常以瓦特（W）或毫瓦（mW）表示。为什么这个参数重要？当你的LoRa模块发射射频信号时，信号通过馈线（如射频线）送到天线，如果天线的承受能力不足，会导致：天线损坏（烧蚀、变形、脱焊）；驻波升高、性能恶化；辐射失效，通信距离反而下降；严重时损坏模块的射频芯片或功放（因反射太强）；

作为普通消费者只需要关心模块的发送功率是否超出天线的功率容量，举个例子，LoRa模块发射功率为20dBm，换算成功率为100mW，此时使用20W功率容量的天线就完全没有问题，因为100mW远小于20W，所有可以放心使用。

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来源：亿佰特物联网应用