天線設(shè)計(jì)指南（下）

作者：Tapan Pattnayak 時(shí)間：2016-03-18 來源：電子產(chǎn)品世界

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　　調(diào)試PCB空板

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201603/288483.htm

　　想要調(diào)試PCB空板，先要確定天線的阻抗，然后根據(jù)匹配網(wǎng)絡(luò)組件，在所需頻帶內(nèi)使回波損耗低于10db。

　　1.將一個(gè)8.2pF大小的電容與天線串聯(lián)起來。在所需頻帶內(nèi)，該電容的阻抗為0Ω。該阻抗便是天線阻抗。天線的阻抗等于(100.36–j34.82)，如Smith圖表中紅色圓圈所示。

　　圖30.僅針對(duì)天線的Smith圖表

　　2.確定天線的阻抗后，通過執(zhí)行阻抗轉(zhuǎn)換使用拓?fù)涫固炀€阻抗變?yōu)?0Ω。賽普拉斯MIFA或IFA的大部分匹配網(wǎng)絡(luò)(圖31所示)是由兩個(gè)組件構(gòu)成的。

　　圖31.匹配網(wǎng)絡(luò)

　　可以使用標(biāo)準(zhǔn)的開源工具(如Bern研究院的SmithV3.10)對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)組件進(jìn)行仿真。通過將0.45pF的并聯(lián)電容和3.6nH的串聯(lián)電感連接到天線，可以將天線阻抗轉(zhuǎn)換為50Ω,，從而能夠在所需的頻帶中去除虛擬部分。由于準(zhǔn)確值不可用，因此我們要選擇一個(gè)0.5pF的并聯(lián)電容和一個(gè)3.6nH的串聯(lián)電感。

　　圖32.在Smith圖表中轉(zhuǎn)換為50Ω

　　以下顯示的是匹配網(wǎng)絡(luò)的最終原理圖。ZL表示阻抗為0歐姆時(shí)天線的阻抗。Zin指的是輸出阻抗為50歐姆時(shí)網(wǎng)絡(luò)分析儀觀察到的阻抗。

　　圖33.理論匹配網(wǎng)絡(luò)

　　仿真軟件有助于了解組件值。但實(shí)際組件值與仿真值的差別很大。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)轭l率為2.4GHz時(shí)，電容的走線間電感、焊盤的寄生加載以及接地返回路徑構(gòu)建了一個(gè)附加的寄生回路，從而完全改變了Smith圖表。對(duì)于該應(yīng)用，需要選擇一個(gè)0.7pF的電容和一個(gè)1.2pF的串聯(lián)電容，以得到諧振。

　　圖34.實(shí)際的匹配網(wǎng)絡(luò)

　　下面是該操作的簡(jiǎn)要說明。天線阻抗來自假定阻抗為0歐姆的8.2pF電容器。此外，該圖也顯示了頻率為2.4Ghz時(shí)走線間電感的寄生電容。接地返回路徑緊挨著該天線。但由于使用了匹配組件，接地返回路徑將有額外的寄生電容。這樣天線的電感會(huì)很大，所以要添加幾個(gè)電容器以調(diào)整該電感。這是調(diào)整天線時(shí)遇到的典型問題。理論與實(shí)踐間存在著明顯的差別。用戶可添加一個(gè)電容器，但請(qǐng)注意，如果添加某個(gè)電感，Smith圖會(huì)向一定的方向移動(dòng)。圖35顯示的是使用實(shí)際組件的最終Smith圖表。

　　圖35.使用實(shí)際組件的Smith圖表

　　圖中也顯示了頻率分別為2402MHz、2440MHz和2480MHz的標(biāo)志1、2和3接近Smith圖表上的(50,0)點(diǎn)。顯示的是一個(gè)良好的匹配。

　　下面制圖顯示了組件值的回?fù)軗p耗。大于15db的回波損耗符合我們的應(yīng)用。

　　圖36.使用實(shí)際組件時(shí)的回波損耗

　　如同圖中所示，標(biāo)志1、2和3的回波損耗大于15db。

　　使用塑料和人體接觸來調(diào)整調(diào)試

　　PCB的塑料外殼更改了天線調(diào)整。所有天線均受到近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)物體的影響。如果是一個(gè)窄帶天線，它受近場(chǎng)物體的影響幾率非常大。

　　塑料外殼和附近移動(dòng)的電池線纜可使天線完全失調(diào)，并且在2.402G到2.482G的優(yōu)選頻帶內(nèi)它的回波損耗會(huì)低于10db。因此，調(diào)試PCB空板后，需要使PCB保持在塑料外殼內(nèi)，并使用鼠標(biāo)重新檢測(cè)調(diào)試。這樣操作很復(fù)雜，尤其是還要將同軸電纜引出塑料裝配外。通過在ID內(nèi)鉆出一小孔，可以將該同軸電纜引出去。最后使用塑料外殼或?qū)⒁恢皇址旁谒芰贤鈿ど厦?如同用戶使用鼠標(biāo)時(shí))進(jìn)行檢查調(diào)試效果。所觀察到的回波損耗的影響最小。