VNA SAA 进行天线阻抗匹配(贴片天线)
天线阻抗匹配包括两个方便:一是发射源到天线这一段传输线的阻抗匹配,如果该传输线比较短,可忽略该传输线的阻抗匹配。二是天线的阻抗匹配,天线焊接到板子上由于天线所处的环境,如外壳,皮肤等影响,会导致中心频率的偏移等。
阻抗匹配步骤:
使用SAA2 网络分析仪(N转SMA,同轴半刚线),几百块钱。SAA配套的上位机。ADS的Smith char 模块。
1) 校准
选择com口,连接设备。Device->com19
设置扫频参数。蓝牙频率为2.4-2.48G,中心频率设置为2.44G。起止频率根据需要设置。改变扫频参数后需要重新校准。
使用校准件校准(所买的网分是N口,这里为了使用同轴半刚线,使用了N转SMA,):将N转SMA接上N口。依次使用short、open、load校准件,并点击响应的图标。图标变色后可以进行下一项。三项结束后,点击apply。Smith 图原点会汇集在中心处,即50欧。移除校准件后,红点聚集在Smith最右侧(阻抗最大,open)。ps:这里只使用一端口测s11,故未进行2端口校准。
保存此次校准结果,下次使用相同N转SMA,可以直接导入此次保存。
2)端口延伸:
接入半刚线后,会产生端口迟延,以及插入损耗。需要设置延迟参数进行补偿。
选择arg(s11)(相位);添加三个频率点,2.44g,2.4g,2.48g;打开port length extension,更改时延,使三个频率点的相位尽可能都接近与0.
3)测试天线阻抗:匹配天线阻抗时必须将源与天线负载断开。
此处的射频信号经巴伦器件后,再经过一个π型匹配电路到天线(推荐使用T型)。
移去巴伦器件,用0欧电阻连接源到天线。焊接同轴线到巴伦输出脚和GND(尽量在设计电路是留一个GND焊盘。保证焊接的稳定性,以防损毁焊盘。)。
连接矢网分析仪,选择SWR(S11)(所需要的频率范围内,SWR要小于2,尽可能接近于1,SWR,RL只是作为参考,关键参数还是看传输性参数,效率、增益等。用案例让你一文搞懂天线与阻抗匹配调试方法),记录阻抗值。ps:将手指放到天线下面,其阻抗也是会变化的。这就要求再进行阻抗匹配时,尽可能在其工作的环境下,如外壳,皮肤等。
4)计算阻抗匹配电路阻容值。
使用ADS的Smith chart 模块,取消归一化,输入负载阻抗,并锁定输入阻抗和源阻抗。通过串并联电阻、电容、电感,使其匹配到50欧。这里设计了高通匹配电路。计算电容值1.82916pF,电感1.61697nH.选择这两个值的实际真实值,进行匹配,即1.8pF,1.6nH进行焊接。
这里推荐观看 《射频电路基础---[中华大学-田教授视频教程]》阻抗匹配章节技巧部分。【声音修复】射频电路基础---[中华大学-田教授视频教程]_哔哩哔哩_bilibili
串联、并联后,阻抗移动的方向。
将Smith图分为感抗区、高导纳区、高阻抗区、容抗区。可进行高通、低通、带通的匹配网络。
5)阻抗匹配
焊接1.8pF,1.6nH电容电感后,再次进行测量,发现阻抗并不是50欧,看SWR(s11),需要往左调节。固定一个,上下调另一个,观察波形变化。
2.5pF,1.6nH
2.7pF,1.6nH
2.7pF,2nH
2.7pF,1.3nH
2.5pF,1.3nH
3pF,1.3nH
3pF,1.2nH
3pF,1.3nH 后来发现,经过一段时间,阻抗值会上升。
在上面的基础上,串联了电阻,但是阻抗没有变化。我之前进行匹配时,串电阻,会使阻抗增大。看来还是要继续学习原理。
欢迎批评指正。
参考:
天线阻抗匹配调试和PCB板厂阻抗控制的区别 - 知乎
杰里之蓝牙耳机距离及 天线匹配 调试方法篇_Rambo-Lamborghini的博客-CSDN博客_蓝牙天线阻抗匹配
SMT表面贴装器件S参数测量方法之端口延伸的实现-众焱电子
【声音修复】射频电路基础---[中华大学-田教授视频教程]_哔哩哔哩_bilibili
简介_哔哩哔哩_bilibili
阻抗匹配的另一种思路 - 知乎
用案例让你一文搞懂天线与阻抗匹配调试方法
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