一 基本原理
射頻模塊的天線輸出口ANT端,可以被稱為Source端,天線可以被稱為Load端,而我們所要匹配的線路乃是Source端到Load端之間的走線。因為最理想的情況下,一般射頻模塊Source端輸出阻抗為50歐(具體實際阻抗必須詳看模塊datasheet),傳輸線的阻抗也為50歐姆,負載Load端的阻抗也為50歐姆,這樣就可以使的source端的能量完全通過天線輻射出去,不會在傳輸線中產生損耗。但是實際情況由于板材的介電常數、布線線寬、銅箔厚度等因素,未必會使得Source端到Load端的傳輸線阻抗為50歐姆,所以通常會在Source端到Load之間留有Π網絡,以便進行阻抗匹配。
二 天線匹配步驟
1. 首先在射頻模塊的ANT腳包上一層青稞紙,防止測試的時候同軸電纜的信號饋線與模塊的ANT腳形成電氣連接,影響測試的準確性,然后同軸電纜的饋線焊接在模塊對應封裝上的ANT腳PAD上,緊接著把對地的兩個器件去掉,串聯器件使用精度為1%的電阻替代,天線焊接上,然后用矢量網絡分析儀連接同軸電纜,測試傳輸線最原始的阻抗,接下來才利用Smith chart匹配元件,把阻抗傳輸線阻抗匹配到50歐姆。(注意,在焊接串聯0R電阻時,不能使用焊錫直接短路,因為從高頻上看,利用焊錫短路這種方式,會有寄生效應,使得測出來的原始阻抗不準)
2. 校準矢量網絡分析儀,進行阻抗測試,比如我們舉個例子,如果測試的負載在470Mhz(比如470Mhz是射頻模塊發送的中心頻點)上原始阻抗在(40.3+j13),接下來我就要用smith chart,將在470Mhz的阻抗匹配到50歐姆。也就是通過Z1,Z2,Z2把阻抗由(40.3+j13)歐姆,匹配到50歐姆。首在Smith chart上找到40.3+j13這個點。
3.通過采用在史密斯圓圖上并聯電容,串聯電容,并聯電感,串聯電感的方式,把原始阻抗點匹配到50歐姆,也就是紅色大圓和藍色大圓的交界點。
下圖為串聯電感,串電容,并電感,并電容的軌跡圖。
4. 最終通過并聯一個34.8nh,串聯一個10.4pf的電容,使得把40.3+j13的阻抗匹配到50歐姆。
5.有時候我們匹配到的器件參數值,市面上很難有相對應的器件,此時,我們就要選擇相接近的參數值。把所匹配到器件值上到對應的位置,需要用矢量網絡分析儀再次去驗證,根據實際結果,再次進行器件值微調整。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:詳解天線如何接在射頻電路?
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