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如何實(shí)現(xiàn)天線的調(diào)試匹配

2020-11-10 | pdf | 0.97 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

  通常對某個(gè)頻點(diǎn)上的阻抗匹配可利用SMITH圓圖工具進(jìn)行,兩個(gè)器件肯定能搞定,即通過串+并聯(lián)電感或電容即可實(shí)現(xiàn)由圓圖上任一點(diǎn)到另一點(diǎn)的阻抗匹配,但這是單頻的。而手機(jī)天線是雙頻的,對其中一個(gè)頻點(diǎn)匹配,必然會對另一個(gè)頻點(diǎn)造成影響,因此阻抗匹配只能是在兩個(gè)頻段上折衷。在某一個(gè)頻點(diǎn)匹配很容易,但是雙頻以上就復(fù)雜點(diǎn)了。因?yàn)樵?00M完全匹配了,那么1800處就不會達(dá)到匹配,要算一個(gè)適合的匹配電路。最好用仿真軟件或一個(gè)點(diǎn)匹配好了,在網(wǎng)絡(luò)分析儀上 的S11參數(shù)下調(diào)整,因?yàn)殡p頻的匹配點(diǎn)肯定離此處不會太遠(yuǎn),只有兩個(gè)元件匹配是唯一的,但是pi 型網(wǎng)絡(luò)匹配,就有無數(shù)個(gè)解了。這時(shí)候需要仿真來挑,最好使用經(jīng)驗(yàn)。仿真工具在實(shí)際過程中幾乎沒什么用處。因?yàn)榉抡婀ぞ呤遣恢滥阍哪P偷摹D惚仨氁斎雽?shí)際元件的模型,也就是說各種分布參數(shù),你的結(jié)果才可能與實(shí)際相符。一個(gè)實(shí)際電感器并不是簡單用電感量能衡量的,應(yīng)該是一個(gè)等效網(wǎng)絡(luò)來模擬。本人通常只會用仿真工具做一些理論的研究。實(shí)際設(shè)計(jì)中,要充分明白Smith圓圖的原理,然后用網(wǎng)絡(luò)分析儀的圓圖工具多調(diào)試。懂原理讓你定性地知道要用什么件,多調(diào)是要讓你熟悉你所用的元件會在實(shí)際的圓圖上怎么移動。(由于分布參數(shù)及元件的頻率響應(yīng)特性的不同,實(shí)際件在圓圖上的移動和你理論計(jì)算的移動會不同的)。雙頻的匹配的確是一個(gè)折衷的過程。你加一個(gè)件一定是有目的性的。以GSM、DCS雙頻來說,你如果想調(diào)GSM而又不太想改變DCS,你就應(yīng)該選擇串連電容、并聯(lián)電感的方式。同樣如果想調(diào)DCS,你應(yīng)該選擇串電感、并電容。理論上需要2各件調(diào)一個(gè)頻點(diǎn),所以實(shí)際的手機(jī)或者移動終端通常按如下規(guī)律安排匹配電路:對于簡單一些的,天線空間比較大,反射本來就較小的,采用Pai型(2并一串),如常規(guī)直板手機(jī)、常規(guī)翻蓋機(jī);稍微復(fù)雜些的采用雙L型(2串2并):對于更復(fù)雜的,采用L+Pai型(2串3并),比如用拉桿天線的手機(jī)。記住,匹配電路雖然能降低反射,但同時(shí)會引入損耗。有些情況,雖然駐波比好了,但天線系統(tǒng)的效率反而會降低。所以匹配電路的設(shè)計(jì)是有些忌諱的;比如在GSM、DCS手機(jī)中匹配電路中,串聯(lián)電感一般不大于5.6nH。還有,當(dāng)天線的反射本身比較大,帶寬不夠,在smith圖上看到各頻帶邊界點(diǎn)離圓心的半徑很大,一般加匹配是不能改善輻射的。天線的反射指標(biāo)(VSWR,return loss)在設(shè)計(jì)過程中一般只要作為參考。關(guān)鍵參數(shù)是傳輸性參數(shù)(如效率,增益等)。有人一味強(qiáng)調(diào)return loss,一張口要-10dB,駐波比要小于1.5,其實(shí)沒有意義。我碰到這種人,我就開玩笑說,你只要反射指標(biāo)好,我給你接一個(gè)50歐姆的匹配電阻好了,那樣駐波小于1.1啊,至于你手機(jī)能不能工作我就不管了! SWR駐波比僅僅說明端口的匹配程度,即阻抗匹配程度。匹配好,SWR小,天線輸入端口處反射回去的功率小。匹配不好,反射回去的功率就大。至于進(jìn)入天線的那部分功率是不是輻射了,你根本不清楚。天線的效率是輻射到空間的總功率與輸入端口處的總功率之比。所以SWR好了,無法判斷天線效率一定就高(拿一個(gè)50ohm的匹配電阻接上,SWR很好的,但有輻射嗎?)。但是SWR不好了,反射的功率大,可以肯定天線的效率一定不會高。SWR好是天線效率好的必要條件而非充分條件。SWR好并且輻射效率(radiation efficiency)高是天線效率高的充分必要條件。當(dāng)SWR為理想值(1)時(shí),端口理想匹配,此時(shí)天線效率就等于輻射效率。

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