【導讀】隨著無線設備的普及，如今需要強大的信號強度和高質量的RF天tian線xian設she計ji和he集ji成cheng，以yi實shi現xian最zui佳jia性xing能neng。無wu論lun是shi現xian成cheng的de產chan品pin還hai是shi高gao度du定ding製zhi的de解jie決jue方fang案an，天tian線xian集ji成cheng都dou不bu是shi微wei不bu足zu道dao的de，也ye不bu應ying該gai是shi事shi後hou的de想xiang法fa。必bi須xu將jiang天tian線xian輸shu入ru阻zu抗kang匹pi配pei到dao50Ω，以確保從RF電路到天線的最大功率傳輸，而不會產生任何反射。

隨著無線設備的普及
，如今需要強大的信號強度和高質量的RF天tian線xian設she計ji和he集ji成cheng，以yi實shi現xian最zui佳jia性xing能neng。無wu論lun是shi現xian成cheng的de產chan品pin還hai是shi高gao度du定ding製zhi的de解jie決jue方fang案an，天tian線xian集ji成cheng都dou不bu是shi微wei不bu足zu道dao的de
，也ye不bu應ying該gai是shi事shi後hou的de想xiang法fa。必bi須xu將jiang天tian線xian輸shu入ru阻zu抗kang匹pi配pei到dao50Ω

，以確保從RF電路到天線的最大功率傳輸，而不會產生任何反射。

射頻天線的關鍵實現方麵

shixianzouxianhuoxinpiantianxiandezuiguanjianyinsuzhiyishitianxianyuwuxiandianxinpiandezukangpipei。tianxianzaizuzhuangzaichanpinzhongshibixujinxingzukangpipei
，yinweitianxianbupipeikenenghuidaozhiyixiahouguo：

減少範圍損失：阻抗不匹配會導致更多的信號反射，從而為天線輻射到自由空氣中提供更少的功率，從而縮小範圍

在特定所需工作頻率下減少天線的回波損耗：在所需的工作頻率下，天線應具有至少-10 dB或更小的回波損耗。阻抗失配會增加所需頻率範圍內的回波損耗，從而導致在該頻率範圍內傳輸到天線的RF功率減少

更高的耗電量：由於阻抗不匹配引起的信號反射導致天線輻射的功率較小。這將要求RF芯片以更大的功率傳輸信號以達到所需的範圍，從而增加整體功耗

由於信號反射導致射頻芯片發熱：由於阻抗不匹配引起的信號反射導致射頻能量回流到發射器中

，從而導致發射器發熱

，從而延長發射器的使用壽命

不可靠的數據吞吐量：由於阻抗不匹配，信號反射引起的較高數據包誤碼率（PER）和RF收發器的數據吞吐量可能不是該產品的最佳選擇

大多數PCB走線或芯片天線被構造為四分之一波單極子，這需要所有PCB層上的堅實接地層才能正常工作。該接地層被稱為“對位”，並且很重要，因為它充當單極天線的假極
，使其像完整的偶極子天線一樣運行。

平衡的長度和寬度應至少為 λ/4 個單位。下圖使用芯片天線實現示例顯示了各種接地層尺寸的影響。

此外，PCB材料也會影響天線係統阻抗。特別是對於FR4型(xing)基(ji)材(cai)，其(qi)還(hai)取(qu)決(jue)於(yu)編(bian)織(zhi)圖(tu)案(an)，根(gen)據(ju)編(bian)織(zhi)的(de)緊(jin)密(mi)性(xing)導(dao)致(zhi)材(cai)料(liao)的(de)介(jie)電(dian)常(chang)數(shu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)

，並(bing)且(qie)由(you)於(yu)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)的(de)變(bian)化(hua)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)局(ju)部(bu)阻(zu)抗(kang)不(bu)連(lian)續(xu)。對(dui)於(yu)PCB走線天線的實現，設計人員必須嚴格遵循天線設計指南和天線製造商在走線寬度、層堆疊

、平衡尺寸
、PCB材cai料liao和he材cai料liao編bian織zhi圖tu案an方fang麵mian的de建jian議yi

，以yi便bian在zai實shi現xian走zou線xian或huo芯xin片pian天tian線xian時shi獲huo得de最zui佳jia結jie果guo。天tian線xian係xi統tong阻zu抗kang還hai受shou到dao其qi周zhou圍wei的de其qi他ta電dian路lu組zu件jian和he產chan品pin外wai殼ke材cai料liao的de影ying響xiang
，應ying予yu以yi考kao慮lv。

使用矢量網絡分析儀 （VNA） 調試天線

阻抗不匹配可以使用矢量網絡分析儀 （VNA） 進行調試。默認情況下，VNA 在校準平麵上進行測量，並且需要在進行測量之前進行校準。為了匹配天線和RF芯片之間的阻抗，需要測量回波損耗（RL），也稱為S11參數。

讓我們了解矢量網絡分析儀（VNA）的校準方法

大多數 VNA 都帶有 N 型連接器作為其端口。調試任何天線係統的第一步是使用 N 型到 SMA 電纜和各種（開路、短路和 50Ω）校準標準，在校準平麵上校準 VNA。VNA必須連接到天線係統，以便匹配網絡也包含在測量過程中。這可以通過在“MC1”處安裝一個0Ω串聯電阻並使用稱為“端口擴展”的合適電纜來完成。端口擴展必須具有已知的長度和已知的速度因子
，因為需要將此數據饋入VNA，以補償端口擴展在測量過程中增加到係統的額外長度和阻抗。此外，應選擇端口擴展，使其特性阻抗與目標係統阻抗相匹配。

校準VNA的另一種方法是使用匹配的元件焊盤在PCB本身上創建短路/開路/負載（SOL）條件。這不需要應用端口擴展。根據董事會的實施情況，應從兩者中選擇合適的方法。

使用史密斯圖進行阻抗匹配

VNA以複數R+jX Ω形式提供天線係統的阻抗
，其中R是由純電阻引起的阻抗的實部
，X是由電抗引起的阻抗的複數部分。獲得天線係統的複阻抗後，可以將其繪製在“史密斯圖”上，以確定所需匹配組件的值和拓撲。如今，這可以使用諸如“ SimSmith”之類的程序輕鬆完成。

將天線係統的複阻抗饋入 SimSmith jiangdaozhizaishimisitushangdexiangyingdianshanghuizhiyigedian。rushangtusuoshi，tianxianxitongdefuzukangkeyiweiyushimisitudedianganhuodianrongliangbanzhong。tongguoliyongjigeguanjiandianlaiquedingpipeidewangluozujianyishitianxianxitongyumubiaopipeifuzaipipei：

串聯電感沿恒定電阻圈順時針方向移動繪製的複阻抗點

串聯電容器沿恒定電阻圈以逆時針方向移動繪製的複阻抗點

並聯電感沿恒定圓逆時針方向移動繪製的複阻抗點

並聯電容器沿恒定電導圈順時針方向移動繪製的複阻抗點

串聯或並聯配置中可能需要多個組件或多個組件的組合
，以匹配目標阻抗

最好使用串聯電感器和並聯電容器，因為增加兩者的元件值會導致繪製的阻抗點沿恒定電阻/電導圓的軌跡進一步移動。這是有利的，因為電感或電容器的極低值實際上無法實現

使用單個匹配網絡通常會導致係統帶寬下降，可以使用匹配網絡的多個階段來實現適當的匹配和最佳帶寬

例如，下圖顯示了使用串聯電感和並聯電容器將複阻抗為25+j8.5Ω的天線係統與目標阻抗為50Ω的匹配。

盡管阻抗匹配看起來很複雜，但它確保了任何無線產品的最佳性能
，否則天線可能會成為產品性能的瓶頸。

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