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如何實現天線的調試匹配

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

資料介紹

  通常對某個頻點上的阻抗匹配可利用SMITH圓圖工具進行,兩個器件肯定能搞定,即通過串+并聯電感或電容即可實現由圓圖上任一點到另一點的阻抗匹配,但這是單頻的。而手機天線是雙頻的,對其中一個頻點匹配,必然會對另一個頻點造成影響,因此阻抗匹配只能是在兩個頻段上折衷。在某一個頻點匹配很容易,但是雙頻以上就復雜點了。因為在900M完全匹配了,那么1800處就不會達到匹配,要算一個適合的匹配電路。最好用仿真軟件或一個點匹配好了,在網絡分析儀上 的S11參數下調整,因為雙頻的匹配點肯定離此處不會太遠,只有兩個元件匹配是唯一的,但是pi 型網絡匹配,就有無數個解了。這時候需要仿真來挑,最好使用經驗。仿真工具在實際過程中幾乎沒什么用處。因為仿真工具是不知道你元件的模型的。你必須要輸入實際元件的模型,也就是說各種分布參數,你的結果才可能與實際相符。一個實際電感器并不是簡單用電感量能衡量的,應該是一個等效網絡來模擬。本人通常只會用仿真工具做一些理論的研究。實際設計中,要充分明白Smith圓圖的原理,然后用網絡分析儀的圓圖工具多調試。懂原理讓你定性地知道要用什么件,多調是要讓你熟悉你所用的元件會在實際的圓圖上怎么移動。(由于分布參數及元件的頻率響應特性的不同,實際件在圓圖上的移動和你理論計算的移動會不同的)。雙頻的匹配的確是一個折衷的過程。你加一個件一定是有目的性的。以GSM、DCS雙頻來說,你如果想調GSM而又不太想改變DCS,你就應該選擇串連電容、并聯電感的方式。同樣如果想調DCS,你應該選擇串電感、并電容。理論上需要2各件調一個頻點,所以實際的手機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、常規(guī)翻蓋機;稍微復雜些的采用雙L型(2串2并):對于更復雜的,采用L+Pai型(2串3并),比如用拉桿天線的手機。記住,匹配電路雖然能降低反射,但同時會引入損耗。有些情況,雖然駐波比好了,但天線系統的效率反而會降低。所以匹配電路的設計是有些忌諱的;比如在GSM、DCS手機中匹配電路中,串聯電感一般不大于5.6nH。還有,當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(VSWR,return loss)在設計過程中一般只要作為參考。關鍵參數是傳輸性參數(如效率,增益等)。有人一味強調return loss,一張口要-10dB,駐波比要小于1.5,其實沒有意義。我碰到這種人,我就開玩笑說,你只要反射指標好,我給你接一個50歐姆的匹配電阻好了,那樣駐波小于1.1啊,至于你手機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SWR為理想值(1)時,端口理想匹配,此時天線效率就等于輻射效率。

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