MF RC500 匹配电路和天线的设计
MF RC500
匹配电路和天线的设计
2005年2月
深圳吉盛科技有限公司
目录
应用笔记 MF RC500 匹配电路和天线的设计 (4)
1. 简介 (4)
2. 系统基本原理 (4)
2.1 框图 (4)
2.2 系统配置 (4)
2.3 MIFARE 射频接口 (5)
2.3.1 能量发送 (5)
2.3.2 RWD到CARD的数据传送 (6)
2.3.3 Card 到 RWD 的数据传送 (7)
3 MF RC500 匹配电路和天线的设计 (10)
3.1 基本设计规则 (10)
3.2 优化天线尺寸评价 (12)
3.3 直接匹配天线 (13)
3.3.1 EMC电路 (13)
3.3.2 接收电路 (13)
3.3.3 直接匹配天线的天线匹配电路 (14)
3.4 50?匹配天线 (18)
3.4.1 EMC电路 (18)
3.4.2 接收电路 (18)
3.4.3 50? full range solution (18)
3.4.4 50?小范围解决方法 (19)
3.4.5 50?天线的天线匹配电路 (20)
4 环境影响 (22)
4.1 金属天线环境 (22)
4.2 多种天线 (23)
4.3 温度 (23)
5 天线防护，补偿 (23)
5.1.1 电气防护 (23)
5.1.2 补偿 (24)
5.1.3 导磁防护 (25)
6.1 通用布线提示 (28)
6.1.1 EMC过滤和接收电路 (28)
6.2 天线布线和匹配电路 (28)
6.3 直接匹配天线例子 (28)
6.3.1 防护和补偿矩形天线 (28)
6.3.2 矩形天线 (30)
6.3.3 防护矩形天线 (30)
6.4 50?匹配天线的例子 (31)
6.4.2 补偿环形天线 (32)
6.4.3 防护环形天线 (33)
7 天线调整 (35)
7.1 最好操作距离的调整方法 (35)
7.1.1直接匹配天线的调整 (35)
7.1.2 调试50?匹配天线 (36)
7.2 品质因素checking (41)
8 references (43)
9 附录A (43)
9.1 缩写 (43)
9.2 电线线圈感应系数的计算 (44)
9.3 天线电阻的计算 (45)
应用笔记 MF RC500 匹配电路和天线的设计
1. 简介
这是支持MF RC500 MIFARE 读写集成电路IC的有关射频设计的应用笔记。意在提供对MIFARE 射频接口（ISO 14443A）所需的理解来设计具体天线应用和匹配电路，为了使无接触MIFARE卡通信有最优表现。本文给出了系统的RF部分背景，以及如何为标准应用设计和调试天线的过程概述。详细说明了两种不同的天线和匹配概念以及它们的设计实例。还描述了完整的调试天线的步骤。作为附件的一部分，有兴趣的读者会发现RF接口的详细理论描述。
2. 系统基本原理
2.1 框图
MF RC500是高度集成的非接触集成电路系列的成员之一。它工作在13.56MHz。MF RC530支持ISO 14443的所有层。图2-1显示了简单的方框图。
图2-1 MF RC500 简单方框图
MF RC500完成如下功能：
并行u-Controller接口自动侦测连接的8位并行口。
数据处理单元完成并行数据到串行数据的转换。它支持帧生成校验、CRC/奇偶生成和校验以及位编码和处理。当MF RC500工作在全透明方式，支持ISO 14443的所有层。
状态和控制单元允许根据环境影响配置设备，使每个应用都有最好的表现。
Crypto1流密码单元支持和MIFARE传统产品的通讯。
安全非可变的密码记忆用来存储Crypto1 key-sets。
模拟单元包含两个内部桥驱动输出，来取得操作距离到100mm，取决于天线线圈和环境影响。
而且，内部接收单元无需外部过滤就可接收和解码数据。
2.2 系统配置
基于MIFARE RC500的 MIFARE reader 的系统配置如图2-2所示。为了将天线连接到reader IC，用户可以在两种概念之间选择。根据应用，是
50欧姆匹配天线，或是
使用直接匹配天线配置
一般，两种概念的系统组件都是可比较的。三个单元是必须的：
必须设计1个接收电路来接收卡发送的数据。
1个过滤器和迅变电路来抑止高阶谐波，最优化到读卡天线的电能传输。
1个匹配电路为了天线线圈取得最优表现。需要自行设计天线线圈。无论是直接或是在天线和读卡器之间使用线缆都需要建立1个连接。
图2-2 系统配置
两种概念都要完成不同的要求，来取得性能最优化。下面章节讲述这些组件的设计。
2.3 MIFARE 射频接口
MIFARE 技术描述了基于ISO 14443-Type A 射频接口（为读卡器和非接触卡之间通信用）。
表1给出了MIFARE射频接口的简介。基本上，MIFARE 射频接口遵循变压器原则（transformer principle）。MIFARE卡无片上电池，被动接收。因此，为了读卡模块和卡片之间的通信，以及双向数据传送的可能，需要能量的发送。
表1 overview MIFARE RF Interface
Energy transmission Transformer priciple; MIFARE card passive
Operating frequency 13.56MHz
Communication structure Half duplex, reader talks first
Data rate 105.9 kHz
Data transmission RWD Card Card RWD Both directions
100% ASK, Miller Coded
subcarrier load modulation, subcarrier frequence 847.5kHz, Manchester Coded
接下来的部分描述以基本能量发送开始的MIFARE 射频接口基本原理。最后，显示了数据发送和习惯用的两个方向的数据编码。
2.3.1 能量发送
读卡器天线和被动MIFARE卡之间的能量传送是以变压器原理为基础的。读卡器需要天线线圈，
并且卡内部需要安置卡线圈。图2-3显示了基本原理和等效电路图。图的左边部分描述了天线以及基本的能量传送。
图2-3 变压器模型
RWD 天线线圈的电流I产生磁通量。部分磁通量穿过卡线圈，在卡线圈上产生感应电压。该电压经过校正，当达到操作电压的时候，卡集成电路就激活。在读卡天线和MIFARE 卡之间的距离内，感应电压会变化。由于电压的变化，可以达到的操作距离就受到传送能量的限制。右半部分显示了等效电路，为变压器模型。有关能量传送的详细描述见本文的附件A。
2.3.2 RWD到CARD的数据传送
为了从读卡器到卡发送数据，MIFARE 使用半双工通讯结构。读卡器首先talk并开始通信。从读卡器到卡的数据发送采用100% ASK pulse pause 调制（依据ISO 14443 Type A）。图2-4显示了典型的信号形状。
图2-4 Data Transmission RWD to CARD typical signal shape
由于天线的品质因素Q，发送的信号变成图2-5所示。该形状可用开测量天线的调谐。计算天线品质因素Q的理论背景和计算匹配电路组件的过程见第三章节。
前面提到，MIFARE 卡是被动的。为了读卡器和卡之间的通信，能量传送到卡上。因此，MIFARE 采用优化的编码，提供恒量的能量级（独立于数据发送到卡）。使用修改了的Miller Code传送数据。图2-6详细描述了Miller Code。
图2-4 Data Transmission RWD to CARD， Miller Coding
MIFARE 数据率是105.9KHz，因此1个位帧的长度是9.44μs。米勒编码的1个脉冲宽度是3μs。
位帧中间的脉冲表示逻辑‘1’，
两种可能性表示逻辑‘0’。该编码取决于前1位：
如果前1位是‘0’，下一个位帧的前半部分的3μs脉冲表示后面紧跟的是‘0’。
如果前1位是‘1’，下一个位帧没有脉冲表示后面紧跟的是‘0’。
2.3.3 Card 到 RWD 的数据传送
2.3.3.1 Subcarrier Load Modulation Principle
卡到RWD的数据传送使用load modulation原理，如图2-7所示。卡设计成共振电路，消耗读卡器生成的能量。能量的消耗在RWD端反应为电压的下降效果。通过改变卡集成电路的load or resistance，使用压降效果从卡端传送数据到读卡器端。
图2-7 Subcarrier Load Modulation Principle
MIFARE读卡天线应当调谐到13.56MHz的共振频率f R。实际上读卡天线共振电路产生的电压有时候比电源电压高。由于RWD和卡天线间微弱的连接因素，卡回应大约要比读卡填充产生的电压低60dB。为了检测该微弱信号，需要一个设计很好的接收电路。MIFARE 采用 sub-carrier 频率f SUB来调制数据而不是采用direct load modulation。子载波调制的结果是在13.56MHz的载波频率附近产生了±f SUB的side-bands。子载波引导调制实现了对接收信号的简单、健壮的检测。
在子载波调制前，对基带中的数据，MIFARE 射频接口使用Manchester编码。图2-8显示了典型的数据编码以及时域中的子载波引导调制。首先，数据在内部编码成曼彻斯特编码。MIFARE 中读卡器和card间通信的数据率是105.9kHz，因此位帧宽度是9.44μs。曼彻斯特编码采用上升沿和下降沿来编码数据。
位帧中间的下降沿表示逻辑‘1’；
位帧中间的上升沿表示逻辑‘0’。
MIFARE 卡集成电路产生的子载波频率f SUB＝f R/16＝847.5 kHz。 To 表示操作频率的脉冲宽度，To＝1/f R＝74ns。曼彻斯特编码数据调制成子载波频率。最后，进行子载波引导调制。
图2-8 Principle Data Coding card to RWD time domain
因此，子载波引导调制在频域产生了2个附带宽；频率较高的那个在14.41MHz，频率较低的那个在12.74MHz。图2-9显示了该信号的光谱域。一方面，显示了数据编码的附带宽，另一方面显示了操作频率的载波频率的附带宽。
图2-9 Data Coding card to RWD Frquency domain
3 MF RC500 匹配电路和天线的设计
3.1 基本设计规则
MF RC500是单一读卡基础电路。它设计来在无外部放大器的条件下操作距离高达100mm。余下的被动的RF部分的设计是直截了当坦率的简单的straightforward。首先要决定，那一个可能的基本概念最符合应用要求。图3-1显示的设计帮助，帮助你决定。设计天线和匹配电路有两种不同的概念。
直接匹配天线用来建立小型、完整、读卡器和卡之间距离小的终端。控制读卡器在一间小屋子或者用手提读卡器就可以做此应用。
50?匹配天线用来轻松解决读卡器和天线间使用同轴电缆的长距离情况。在读卡匹配电路和天线之间使用同轴电缆，距离可达10m。
图3-1 Design Help
注意：该设计帮助是第一步。为了取得所追求的操作距离，还必须考虑天线本身的实际和环境的影响。
表2比较了不同的概念，更为详细地显示了必要组件。基本上采用50?匹配或者直接匹配天线概念。对于50?匹配概念，一个高端方案来取得操作距离高达100mm，以及低花费方案解决操作距离在50mm以内有效。
表2 Comparison of antenna concepts 50? mateched Directly matched Concept
Full range Short range
MF RC500
EMC-Circuit Same circuitry and values Receiving circuit Same circuit and values
R e a d e r
Impedance Transformation Using TX1 and TX2 Using only TX1
Cable 50? coaxial
Short wire or directly connected
Antenna matching circuitry Same circuit, but different values depending on the antenna size
Same circuit, but different values depending on the antenna size
Antenna coil Operating distance depends on the antenna size and environmental influence
Oprating distance depends on the antenna size and environmental influences
A n t e n n a
Antenna shielding
Shielding depends on the application, e.g. the housing and
environmental influences
推荐使用所示的概念。接下来的部分开始评价由需求电路设计的天线形状可取得的操作距离。
3.2 优化天线尺寸评价
MIFARE 系统可取得的操作距离取决于一些因素： 读卡天线尺寸
针对给出天线的匹配电路的品质 环境影响
下一设计步骤是根据天线尺寸评价操作距离。完整的计算见附录A 。
MIFARE 卡由读卡器产生的磁通量供电。卡集成电路的可得能量随着读卡天线和卡之间的距离变化。第2、3章节中提到，MIFARE 系统是基于变压器原理的。1个描述变压器的重要参数是耦合系数（coupling coefficient ）k 。它定义为依赖读卡天线和卡线圈之间距离、两者尺寸的几何参数。假设MIFARE 卡的标准应用有片卡的三维尺寸，卡线圈的尺寸就是固定的。
在附件A 中显示了能够对于读卡天线和卡线圈之间固定距离上，能达到的最大耦合系数k ，当读卡天线的半径（范围）和距离相等的时候。对电路天线做计算。如果用到了长方形或正方形的天线，可使用有着等效范围的电路来评估。
可把结果作为设计给定应用的最优天线的rule of thumb 。
应当注意：
读卡天线的半径应当等效可操作距离的评估只是成功的天线设计的第一步。对完整的设计来
说，还要考虑环境影响以及由于应用相关限制导致的天线尺寸限制。
该评估显示，增加天线的半径会自动增加操作距离。读卡器到卡的能量传送是限制因素，可以
表达为最小耦合系数k MIN＝0.3。
计算耦合系数的公式不依赖于读卡天线的谐次（频率）。
图3-2给出了不同天线尺寸的读/写距离的大概值。它反映了最佳读写距离在天线直径尺寸大约为20cm（R＝10cm）时取得。并不是天线越大，操作距离越远。
图3-2 Antenna Radius versus oprating distance
3.3 直接匹配天线
表2的一个提议就是直接匹配天线。推荐的电路可时操作距离高达100mm。操作距离主要取决于天线尺寸以及天线匹配电路的正确值。将要描述必要的组件（EMC过滤器、接收电路以及天线匹配电路）和它们对MIFARE系统的功能性必要。图3-3显示了直接匹配天线的推荐电路。
3.3.1 EMC电路
MIFARE系统是以13.56MHz的操作频率为基础。该频率由石英晶振产生。与此同时还会产生高阶谐波。为了符合内部电磁兼容性规则，13.56MHz的三次、五次及五次以上的高阶谐波必须适当的抑止。在multi-layer layout，强烈建议配置一低通滤波器，如图3-3所示。低通滤波器包含元件L0和C0。它们的值在表3中给出。
3.3.2 接收电路
MF RC500的内部接收单元采用新的接收概念。它使用卡回应的子载波引导调制生成的both side-bands。建议使用使用内部产生的V MID电位作为R X管脚的输入电位。为减少扰动，需用电容将V MID接地。读卡器的输入单元需要在R X和V MID管脚间增加电压驱动。此外，建议在天线线圈
和电压驱动之间使用串联电容。图3-3显示了推荐的接收电路。该接收电路包含元件R1，R2，C3和C4，其值由表3给出。
图3-3 complete direct matched antenna configuration
表3 value of the EMI Filter and Receiving Circuit
Components Value Remark
L0 2.2 ?μH±10% Magmetic shielded e.g. TDK ACL3225S-T
C047pF±2% NP0 material
R1820?±5%
R2 2.7k?±5%
C315pF±2% NP0 material
C4100nF±2% NP0 material
注意：为取得最好功能，使用到的电容和电感至少应当具备推荐的表现和公差。
3.3.3 直接匹配天线的天线匹配电路
建议一步一步地设计直接匹配天线。首先设计天线线圈。天线本身是个低阻值的设备。为将天线线圈连接到MF RC500，需要一个匹配电路。以天线等效电路评价和品质因素的计算为开始，最终得到匹配电路电容的推荐值。
3.3.3.1天线等效电路的决定
读卡天线线圈可描述为图3-4左半部分的等效电路。建议设计直接匹配天线时，将天线线圈中央抽头接地。该中央抽头使用来提高天线的电磁兼容性。天线本身可用电感L a、L b，R a、R b，并联电容C a、C b。无论如何，最好不要计算等效电路的元件，因为L a和L b之间的耦合效应。
建议使用图3-4右半部分所示的等效电路模型，而不是完整的模型。在Tx11和Tx12之间完整的天线线圈的感抗表示为L ant，阻抗表示为R ant。天线容抗C ant表示绕组和接线柱之间的容抗。
图3-4 Equivalent circuit of an antenna coil for a directly matched antenna
建议使用阻抗分析仪测量天线等效电路。连接到天线环路（当使用保护层时，将保护层接地），并测量等效电路。对计算品质因素Q和天线调谐时，容抗C ant可忽略。
注意：如果没有阻抗分析仪，将计算出来的感抗和阻抗作为初始值。为评估这些值，附录A中给出了公式。MIFARE 的操作频率是13.56MHz。该频率下，欧姆表面效应损失不可忽略。这就是仅仅使用线圈直流阻抗是错误的原因。
请使用附录A中的评估来求出阻抗R ant的初始值。建议在次之后测量品质因素来检验完整的设计。必要的话，改变初始值，然后重新进行调谐过程。
3.3.3.2 品质因素
接下来的部分假定天线容抗L ant和阻抗R ant已知。建议使用阻抗分析仪测量L ant和R ant。如果该评估值是使用公式计算的，谨记这些值只是初始值，在品质因素验证后可能需要更改。
对天线的正确调谐和可行表现来说，天线的品质因素是重要的特性。天线的品质因素定义为：
Q＝ωR×L ant / R ant ，ωR＝2π f R
受地理条件影响，天线Q的值通常在50到100。为了合适的数据发送，该值不得不减小。章节2.3.2中提到，MIFARE 的波特率是105.9kHz/sec，从RWD到卡的数据发送采用米勒编码，脉冲
宽度T＝3μs。
带宽B定义为
B＝f R / Q
定义要求时间-带宽乘积
B×T≥1
品质因素Q可计算为
Q≤f R×T
≤13.56MHz×3μs
≤40.68
由于公差和元件的温漂，建议Q＝35。
为减小最初的Q，需要放置附加外部电阻R EXT，如图3-5所示。R EXT的计算公式为
R EXT＝ωR×L ant / Q－R ant
＝ωR×L ant / 35－R ant
正如上面提到的，建议使用centre tap对直接匹配天线设计天线线圈。因此，外部电阻的值必须分成两个相等的部分。减小天线品质因素的完整电路如图3-5所示。
图3-5 External resistance to reduce the antenna’s quality factor
3.3.3.3 直接匹配电路的阻抗匹配
为设计直接匹配电路，建议使用图3-6所示的匹配电路。电容C s和C p的值取决于天线本身和环境影响。
建议使用表4中的电容值，作为调谐过程的初始值。为了将天线调谐到最优，必须遵循第七章描述的对直接匹配天线的调谐过程。初始值取决于天线的自感系数。
图3-6 complete matching circuit
表4 Starting Values for the antenna matching circuit
L ant [ μH]C s [ pF]C p1 [ pF]C p2 [ pF]
0.8 27 270 330
0.9 27 270 270
1.0 27 220 270
220 1.1 27 180||22
1.2 27 180 180||22 1.3 27 180 180 1.4 27 150 180 1.5 27 150 150
150 1.6 27 120||10
1.7 27 120 150 1.8 27 120 120
该表架设天线线圈带15pF的偏置电容。电容C s和C p应当具备一个NP0的电介质，容差为±2%。
天线自感系数的实际值取决于以下不同的参数。
天线构造（PCB 类型）
导体厚度
distance between the turns
保护层shield layer
附近环境中的金属或铁制
由于这些影响，实际设计中C p的值必须优化。合理的过程间章节7.1.1。
3.4 50?匹配天线
在表2中提出了2个设计50?天线的概念。两种概念的EMC电路和接收电路都是一样的。首先，这些单元将描述为long-and the short-range impedance transformation 电路。最后一部分将介绍50?匹配天线的匹配电路设计。
3.4.1 EMC电路
MIFARE系统是以13.56MHz的操作频率为基础。该频率由石英晶振产生。与此同时还会产生高阶谐波。为了符合内部电磁兼容性规则，13.56MHz的三次、五次及五次以上的高阶谐波必须适当的抑止。在multi-layer layout，强烈建议配置一低通滤波器，如图3-7所示。低通滤波器包含元件L0和C0。它们的值在表5中给出。
3.4.2 接收电路
MF RC500的内部接收单元采用新的接收概念。它使用卡回应的子载波引导调制生成的both side-bands。建议使用使用内部产生的V MID电位作为R X管脚的输入电位。为减少干扰，需用电容将V MID接地。读卡器的输入单元需要在R X和V MID管脚间增加电压驱动。此外，建议在天线线圈和电压驱动之间使用串联电容。图3-7显示了推荐的接收电路。该接收电路包含元件R1，R2，C3和C4，其值由表5给出。
表5 value of the EMI Filter and Receiving Circuit
Components Value Remark
L0 1.0μH±10% Magmetic shielded e.g. TDK ACL3225S-T
C047pF±2% NP0 material
R1820?±5%
R2 2.7k?±5%
C315pF±2% NP0 material
C4100nF±2% NP0 material
注意：为取得最好功能，使用到的电容和电感至少应当具备推荐的表现和公差。
3.4.3 50? full range solution
为了能够把50?同轴电缆连接到MF RC500，必须做一个阻抗转换。该阻抗转换需达到三个要求： EMC 滤波器的执行
MF RC500的低输出阻抗与50?之间的阻抗转换
导致MF RC500的对称输出驱动T X1和T X2将同轴电缆的非对称电压接地
设计达到这些要求的电路的方法是使用变压器或是不平衡变压器产生地非对称电压（ground unsymmetrical potential）。图3-7显示了使用不平衡变压器的典型实现。以L0和C0为基础的EMC 过滤器具有相同的结构，正如直接匹配天线设计提示中提到的。元件L0、C0和C1组成了T-Filter 结构。该过滤器将输出驱动电阻转化为同轴电缆的50?电阻。不平衡变压器B1变压比应当是1:1，且应当匹配到50?。电容C2b正好可选。不平衡变压器的非对称行为可以减轻，that tuning capacitance to the maximum output voltage at the antenna。
值得注意：MF RC500的桥输出驱动是个低阻值的设备。为取得最好效果，需要在T X1和T X2之间
匹配30?。
计算所需的阻抗转换最简单的方法是使用smith图表。
图3-7 Full Range Solution 50? impedance transformation
使用变压器或是不平衡变压器是产生对地非对称电压的一种方法。不平衡变压器概念演示了如何用外部元件以及50?匹配达到全操作距离。不平衡变压器的基本功能和阻抗网络的计算可在标准文献中找到。计算结果将给出调谐过程的初始值，来找到最好的解决方法。为了提供EMC过滤器的功能，要找到匹配到50?和过滤器之间的折中办法。表6显示了调谐过程的结果。可选的调谐电容应当用来在实际设计中找到最好的结果。
表6 Type50-1 Value for the impedance transformation
Components Value Remark
C182pF±2% NP0 material
C2a69pF±2% NP0 material
C2b0~30pF
B11:1 Transformer e.g. Coilcraft 1812WBT-3
注意：为取得最好的功能，用到的电容和电感至少应当具备推荐电容、电感的表现和容差。
3.4.4 50?小范围解决方法
建立50?天线的第二种提议是仅仅使用1个驱动stage，T X1或T X2 。图3-8中显示了完整的阻抗转换和接收单元。以L0和C0为基础的EMC 过滤器具有相同的结构，正如直接匹配天线设计提示中提到的。元件L0、C0和C1组成了T-Filter结构。该过滤器将输出驱动电阻转化为同轴电缆的50?
电阻。电容C1b可选。推荐在第一次测试中使用这个调谐可能性来找出C1的最优值。
为了提供EMC过滤器的功能，要找到匹配到50?和过滤器之间的折中办法。表7显示了调谐过程的结果。
表7 Values for the impedance transformation
Components Value Remark
C1a69pF±2% NP0 material
material
C1b0~30pF NP0
注意：为取得最好的功能，用到的电容和电感至少应当具备推荐电容、电感的表现和容差。
3.4.5 50?天线的天线匹配电路
匹配50?电缆的天线设计必须符合一些要求。首先，天线线圈本身必须构建，其感抗必须测量或评估。使用附件A中的公式计算天线感抗。如此的天线是低阻设备。为连接线圈到50?电缆，必须完成阻抗转换。此外，需要一个共振电路来产生操作频率13.56MHz下的最高电压。
3.4.5.1 天线等效电路的确定
读卡天线可用图3-9中的等效电路来表示。天线就是绕组本身。绕组感抗用L ANT表示，另外绕组还有串联电阻R ANT（电阻损失），和并联电容C ANT（绕组和接线柱间的电容损失）。
图3-9 Equivalent circuit of an antenna coil
建议使用阻抗分析仪测量天线等效电路。连接到天线环路（当使用保护层时，将保护层接地），并测量图示的等效电路。对计算品质因素Q和天线调谐时，线圈容抗C ant可忽略。
注意：如果没有阻抗分析仪，将计算出来的感抗和阻抗作为初始值。为评估这些值，附录A中给出了公式。MIFARE 的操作频率是13.56MHz。该频率下，欧姆表面效应损失不可忽略。这就是仅仅使用线圈直流阻抗是错误的原因。请使用附录A中的评估来求出阻抗R ant的初始值。建议之后通过测量品质因素来检验完整的设计。必要的话，改变初始值，然后重新进行调谐过程。
3.4.5.2 品质因素
天线匹配调试流程
PCB天线匹配调试流程（个人总结） 根据个人调试经验归纳总结调试天线匹配的步骤流程，仅供参考--ab。 步骤1、根据结构和PCB大小设计线圈圈数、线宽、圆方等设计PCB天线线圈。可以根据实际产品需求按照“附件1：非接触天线电感计算”的参数计算出大约的线圈电感和品质因数Q。 步骤2、按照步骤1设计出PCB的天线线圈，利用网络分析仪测试裸板的天线线圈实际的Q值，然后根据产品对Q值的需要进行并电阻调节Q值大小。 Q值计算和意义： ，f为谐振频率，R为负载电阻，L为回路电感，C为回路电容。 一般而言，Q越高，能量的传输越高，但是过高的Q值会影响读写器的带通特性，尤其是读写器本身频率点比较偏的时候，标签Q值过高，有可能会导致标签的频率点在读卡器的带通范围之外。一般设置Q值为20的时候带通特性和带宽都比较好。一般L和C的值由于要匹配谐振，不怎么好改动，因此要降低Q 可以通过并联一个电阻R来解决。所以在设计之初，需要尽量的让品质因数Q 留有余量，以便后期调试。如果设计太小Q值就不好往高调试了。 步骤3、针对AS3911芯片的匹配电路可以参考“附件2： AS3911_AN01_Antenna_Design_Gui”初步确定出EMC、matching电路。 天线匹配电路参考
步骤4、利用网络分析仪适当调整EMC、matching电路让天线谐振在，匹配10欧~50欧的电阻。根据AS3911文档推荐匹配20~30欧效率最高，如果考虑功耗等因素可以适当的匹配电阻变大，提高输入阻抗。 天线匹配意义： 在天线的LCR电路中产生谐振，使电路中呈现纯阻抗性，此时电路的阻抗模值最小。当电压V固定时，电流最大。 (1) 电路阻抗最小且为纯电阻。即Z=R+jXLjXC=R (2) 电路电流为最大。 (3) 电路功率因子为1。 (4) 电路平均功率最大。即P=I2R (5) 电路总虚功率为零。即QL=QCQT=QLQC=0 史密斯圆图图示 步骤5：可以根据史密斯圆图来调整匹配电路。目标：将与实数轴相交，交点就是谐振在的电路阻抗最小且呈纯阻性，此时电路的阻抗模值最小。当电压V固定时，电流最大。 可以根据"附件3：AS3911 Matching " 来调整史密斯圆图的参数。 如果想对射频理论知识感兴趣可以参考。《射频电路设计》
教你学会看手机电路图轻松修手机
第一篇、教你学会看电路图轻松修手机 一、一套完整的主板电路图，是由主板原理图和主板元件位置图组成的。 1.主板原理图，如图： 2.主板元件位置图，如图：
主板元件位置图的作用：是方便用户找到相应元件所在主板的正确位置。而主板原理图是让用户对主板的电路原理有所了解，知道各个芯片的功能，及其线路的连接。 二、相关名词解释 电路图中会涉及到许多英文标识，这些标识主要起到了辅助解图的作用，如果不了解它们，根本不知道他们的作用，也就根本不可能看得懂原理图。所以在这里我们会将主要的英文标识进行解释。希望大家能够背熟记熟，同时希望大家多看电路图，对不懂的英文及时查找记熟。 如图：
以上英文标识在电路图上会灵活出现，比如“扬声器”是“SPEAKER” ，它的缩写就是“SPK”，“正极”是“positive” ，缩写是“P” ，那么如果在图中标记SPKP，那么就证明它是扬声器正极。所以当有英文不明白的时候，可以将它们拆开后再进行理解，请大家灵活运用。
第二节主板元件位置图 一、元件编号 每一个元件在主板元件位置图中，都有一个唯一的编号。这个编号由英文字母和数字共同组成。编号规则可以分成以下几类： 芯片类：以U 为开头，如CPU U101 接口类：以J 为开头，如键盘接口J1202 三极管类：以Q 为开头，如三极管Q1206 二级管类：以D 为开头，如二极管D1102 晶振类：以X 为开头，如26M 晶体X901 电阻类：以R 或VR（压敏电阻）为开头，如电阻R32 VR211 电容类：以C 为开头，如电容C101 电感类：以L 为开头，如电感L1104 侧键类：以S 为开头，如侧键S1201 电池类：以 B 为开头，如备用电池B201 屏蔽罩：以SH 为开头，如屏蔽罩SH1 振动器：以M 为开头，如振子M201 还有一部分标号是主板上的测试点，以TP 为开头。 二、查找元件功能 用户可以根据相应的元件编号去查找主板原理图，从而了解此元件的作用。随便拿块主板作为示例。 如果想了解某一个元件的主要功能（图中红圈内元件） 如图：
天线测试方法介绍
天线测试方法介绍 对天线与某个应用进行匹配需要进行精确的天线测量。天线工程师需要判断天线将如何工作，以便确定天线是否适合特定的应用。这意味着要采用天线方向图测量(APM)和硬件环内仿真(HiL)测量技术，在过去5年中，国防部门对这些技术的兴趣已经越来越浓厚。虽然有许多不同的方法来开展这些测量，但没有一种能适应各种场合的理想方法。例如，500MHz以下的低频天线通常是使用锥形微波暗室(anechoic chamber)，这是20世纪60年代就出现的技术。遗憾的是，大多数现代天线测试工程师不熟悉这种非常经济的技术，也不完全理解该技术的局限性(特别是在高于1GHz的时候)。因此，他们无法发挥这种技术的最大效用。 随着对频率低至100MHz的天线测量的兴趣与日俱增，天线测试工程师理解各种天线测试方法(如锥形微波暗室)的优势和局限的重要性就愈加突出。在测试天线时，天线测试工程师通常需测量许多参数，如辐射方向图、增益、阻抗或极化特性。用于测试天线方向图的技术之一是远场测试，使用这种技术时待测天线(AUT)安装在发射天线的远场范围内。其它技术包括近场和反射面测试。选用哪种天线测试场取决于待测的天线。 为更好地理解选择过程，可以考虑这种情况：典型的天线测量系统可以被分成两个独立的部分，即发射站和接收站。发射站由微波发射源、可选放大器、发射天线和连接接收站的通信链路组成。接收站由AUT、参考天线、接收机、本振(LO)信号源、射频下变频器、定位器、系统软件和计算机组成。 在传统的远场天线测试场中，发射和接收天线分别位于对方的远场处，两者通常隔得足够远以模拟想要的工作环境。AUT被距离足够远的源天线所照射，以便在AUT的电气孔径上产生接近平面的波阵面。远场测量可以在室内或室外测试场进行。室内测量通常是在微波暗室中进行。这种暗室有矩形的，也有锥形的，专门设计用来减少来自墙体、地板和天花板的反射(图1)。在矩形微波暗室中，采用一种墙面吸波材料来减少反射。在锥形微波暗室中，锥体形状被用来产生照射。 图1：这些是典型的室内直射式测量系统，图中分别为锥形(左)和矩形(右)测试场。
卫星天线的调试策略和技巧
卫星天线的调试策略和 技巧 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
浅谈地面卫星天线的调试方法和技巧 ——普陀区广电台张皓摘要：本文阐述了调试地面卫星天线中需要注意的各种要素、原则、方法和以及调试过程中的注意事项。 关键词：卫星天线搜星要素调整方法注意事项 随着卫星转发的广播电视节目和数据不断增多，各电视台下行接收设施也越来越多，而且由于各种原因导致传输原节目的卫星轨道经常变化，因此地面卫星接收站也需要不断调整天线方向来对准卫星，以保证正常收视。 一、地面站搜星要素 搜索卫星一般要注意四个要素：仰角、方位角、极化和焦距。 仰角：指卫星地面站的天线主瓣波束轴线对准卫星的连线与其在地平面的投影夹角，常用EL表示。 方位角：指当以地理正北为零度，按顺时针方向参考时，天线波束主瓣轴瞄准卫星的连线的投影线与正北方向线的夹角，常用AZ来表示。 极化：指电磁波在传播过程中的电场矢量方向和幅度随时间变化的特性，一般包括左旋、右旋圆极化及水平、垂直线极化四种极化方式，我国卫星接收信号通常采用水平、垂直线极化波。地卫站天线的极化方式一定要与所接收的卫星下行信号的极化方式一致即极化匹配，才能保证接收质量达到规定的标准，否则将影响信号的正常接收及质量。 焦距是指卫星接收天线对接收信号反射后信号汇聚最强的位置点。 二、常用计算公式与调星原则 地面站方位角、仰角是卫星接收天线指向的两个重要数据，馈源极化角ρ、焦距f是卫星接收天线调整中另外两个不容忽视的参数。四个参数可由以下卫星天线定位经验计算公式获得，实际应用中我们一般以Az的大小与正负来确定方位角。
射频发射和射频接收电路
图3.26动态天线的增益变化(左后轮) 图3.27动态天线的阻抗变化(左后轮) 根据上图动态天线的模拟结果，我们可以得知，天线的实际辐射电阻值比较小，而且随着轮轴的旋转而不断变化，分析可知上述变化规律和上图2.1所示的垂直辐射电阻的变化规律十分类似。 3.2 TPMS接收天线的仿真分析 TPMS传输天线的模型如下图3.30所示，传输天线使用1 /4λ型天线。接下来，笔者将详细的论述在理想条件下单天线与车辆，以及单天线组成的结构特征。图3.30接收天线模型
1)单天线 图3.31单天线方向图 图3.32方位角平面(仰角900)方向图
图3.34仰角平面(方位角900)方向图 2)车天线 图3.35车天线方向图
图3.37仰角平面(方位角00)方向图 图3.38仰角平面(方位角900)方向图
以上说明：单天线可以很好的维持1 /4λ型天线的所有特征，但是车身与单天线组成的车辆整体受到的影响作用比较强烈(上述方向图有一定的对称性，但是在很多方向也产生零点)。 3.3 本章小结 在本章里，笔者详细论述了针对TPMS传输天线展开的模拟仿真运行： (1)考虑到车身和轮胎对信号收发的影响，建立了动态天线模型，进行了相关的仿真。 (2)对车天线进行了方向性分析。
4 射频发射和射频接收电路 4.1 身寸频发射电路设计 射频发射电路的设计目的为:把数据信号中频率是315±0. 035MHz 的射频数据信号，符合FCC 关于短距离无线通信规定20dB 带宽≤0.25%的要求，同时把数据信号展开功率扩增处理。 基本上所有的TPMS 射频电路使用的都是Infineon 集团推出的低能耗单片合成FSK/ASK 传送IC 模块TDK5101F 来实现，其工作原理示意图如下图4.1所示。这个板块生成FSK 数据信号的工作原理和第二章里提到的工作原理类似，不同之处在于数据信号的调整改变采用的是频率源的工作频率，并不是锁相环的分频率。 图4.1 TDK S101F 功能图 主要性能参数如下表所示: 工作频率围 311~317MHz 最大信号发射功率 5dBm 射频发射电路要注意的几个问题: 1)功率放大器输出匹配: TDA5101F 的功率扩增设备运行在高效率的C 状态，从理论上分析可知，最佳载荷阻抗为R opt ，根据下式可以得出： o S opt P V R 2/2 其中，V s 为供电电压，P o 为输出功率。但是在实际上，阻抗还会受到其他多种运行参数的作用，因此，必须结合实际工作情况，获得有效的匹配值。 在实际工作中，采用动态天线电阻的调整改变来进行匹配电路的设计具有很
如何调试卫星天线角度介绍
如何调试卫星天线角度介绍 1、卫星转发器 卫星转发器,是这样的设备，接收地面发射站发来的14GHz或6GHz的微弱的上行电视信号，经频率变换（一次变频、二次变频）为不同的下行频率12GHz或4GHz，再由技术处理放大到一定功率向地球发射，有卫星电视接收设备接收。每一路音视频和数据通道都是由一个卫星转发器进行接收处理然后再传输，每一个转发器所处理的信号都有一个中心频率及一个特定的带宽，目前卫星转发器主要使用L、S、C、Ku和Ka频段。 2、水平极化、垂直极化 极化通常是指与电波传播方向垂直的平面内，瞬时电场矢量的方向。在极化波中，以地平线为准，当极化方向与地面平行时，称为水平极化。当极化方向与地面垂直时，称为垂直极化。 3、卫星天线 卫星天线的作用是收集由卫星传来的微弱信号，并尽可能去除杂讯。大多数天线通常是抛物面状的，也有一些多焦点天线是由球面和抛物面组合而成。卫星信号通过抛物面天线的反射后集中到它的焦点处。 4、馈源 馈源的主要功能是将天线收集的信号聚集送给高频头（LNB），馈源在
接收系统中的作用是非常重要的。 馈源的种类 锥形馈源 环形馈源 圆锥馈源 梯状馈源 6、LNB高频头 高频头（Low Noise Block）即下行解频器，其功能是将由馈源传送的卫星经过放大和下变频，把Ku或C波段信号变成L波段，经同轴电缆传送给卫星接收机。 调试过程 由于一般用户都没有场强仪等专用设备，因此本文将介绍的是如何使用指南针、量角器等常用设备寻星。 器材准备：卫星天线、高频头（馈源一体化）、卫星接收机、电视机、指南针、量角器以及连接线若干。 计算寻星所需参数 对于固定式天线系统，需要根据天线所在地的经纬度及所要接收卫星的经度计算出天线的方位角和仰角，并以此角度调整天线使其对准相应的卫星。
天线匹配电路电子切换开关研究报告
天线匹配电路电子切换开关研究报告 （研发中心线路研究部曾庆刚） 一、项目背景 模拟对讲机的天线由于尺寸和结构形式的限制，最坏频点的驻波比通常会大于2，在VHF 频段甚至会接近4；这样，由于主机与天线阻抗不匹配而导致发射机的效率降低，同时，接收机的灵敏度也会下降，除此之外，发射机的反射功率对射频功率放大器也会造成不同程度的损伤；所以，在主机电路中增加天线匹配电路是十分必要的，但是，由于HYT现有产品只有一个射频输出口，匹配了天线就会影响传导指标测试的结果，这样就出现了天线匹配与指标测试的矛盾，该研究项目也正是基于这个矛盾而提出的。 二、设计思路 天线匹配与指标测试的矛盾是由于天线阻抗与测量仪器输入阻抗不一致引起的，既然这样，主机只需要提供两种输出阻抗就可以同时满足指标测试与天线匹配的要求。Motorola的做法是用一个机械式的切换开关在指标测试与天线匹配之间切换，这样做的好处是既满足了指标测试与天线匹配的要求，又让使用者感觉不到有两个输出端口；但机械式的切换开关会增加成本和结构的复杂度，所以，本文介绍了一种电子式的切换开关，下文将详述这种电子开关的电路结构、设计说明和性能指标。 三、VHF频段天线匹配电路电子切换开关设计实例 电路结构如下图所示：
容，R1、R2是限流电阻，L2提供直流到地的通路，Q1、Q2、Q3、R3、R4是把一个控制信号转换为两个控制信号，同时给开关二极管提供驱动电流。D2反接是为了提高不同阻抗之间的隔离度。 调试说明： 1、 高频扼流电感和旁路电容的取值应根据工作频率来确定，工作频率越高其值越小 2、 限流电阻的取值应根据二极管的正向导通电阻和二极管最大允许电流来确定 3、 匹配电路中，到地的并联谐振回路应在工作频带内保证足够大的阻抗，以确保到地的二 极管承受的高频功率最小，一般在满足匹配的前提下尽量使电感的取值偏大
天线测试方法介绍
天线测试方法介绍 来源：Vince Rodriguez公司 对天线与某个应用进行匹配需要进行精确的天线测量。天线工程师需要判断天线将如何工作，以便确定天线是否适合特定的应用。这意味着要采用天线方向图测量(APM)和硬件环内仿真(HiL)测量技术，在过去5年中，国防部门对这些技术的兴趣已经越来越浓厚。虽然有许多不同的方法来开展这些测量，但没有一种能适应各种场合的理想方法。例如，500MHz 以下的低频天线通常是使用锥形微波暗室(anechoic chamber)，这是20世纪60年代就出现的技术。遗憾的是，大多数现代天线测试工程师不熟悉这种非常经济的技术，也不完全理解该技术的局限性(特别是在高于1GHz的时候)。因此，他们无法发挥这种技术的最大效用。 随着对频率低至100MHz的天线测量的兴趣与日俱增，天线测试工程师理解各种天线测试方法(如锥形微波暗室)的优势和局限的重要性就愈加突出。在测试天线时，天线测试工程师通常需测量许多参数，如辐射方向图、增益、阻抗或极化特性。用于测试天线方向图的技术之一是远场测试，使用这种技术时待测天线(AUT)安装在发射天线的远场范围内。其它技术包括近场和反射面测试。选用哪种天线测试场取决于待测的天线。 为更好地理解选择过程，可以考虑这种情况：典型的天线测量系统可以被分成两个独立的部分，即发射站和接收站。发射站由微波发射源、可选放大器、发射天线和连接接收站的通信链路组成。接收站由AUT、参考天线、接收机、本振(LO)信号源、射频下变频器、定位器、系统软件和计算机组成。 在传统的远场天线测试场中，发射和接收天线分别位于对方的远场处，两者通常隔得足够远以模拟想要的工作环境。AUT被距离足够远的源天线所照射，以便在AUT的电气孔径上产生接近平面的波阵面。远场测量可以在室内或室外测试场进行。室内测量通常是在微波暗室中进行。这种暗室有矩形的，也有锥形的，专门设计用来减少来自墙体、地板和天花板的反射(图1)。在矩形微波暗室中，采用一种墙面吸波材料来减少反射。在锥形微波暗室中，锥体形状被用来产生照射。
陶瓷(微带)天线调试方法
▲L 2007.05.30 陶瓷天線微調手則 目前GPS 業界最常使用的陶瓷天線有兩種，分別為偏心饋入式及中心饋入式陶瓷天線，這兩種形式的天線是以饋入點位置作區別，所謂的偏心饋入其饋入點位置在陶瓷天線正中心偏一角的對角線上 ( 如Fig-1所示)，而中心饋入式天線其饋入位置並非在其正中心，它是在正中心往上移 一點的位置(如Fig-2所示)。 因GPS 衛星為所使用的發射天線為右旋圓極化 (RHCP) 天線，為使待接收的GPS 裝置能順利接收衛星訊號，因此通常在設計接收天線時會使用相同的右旋極化結構來設計，如Fig-1(a) 、Fig-2(a)皆為右旋極化結構。左旋極化結構如Fig-1(b)、Fig-2(b)所示。 (a) RHCP (b) LHCP Fig-1，偏心饋入式陶瓷天線 (a) RHCP (b) LHCP
■ 偏心饋入式陶瓷天線 Fig-3 此饋入方式是藉由兩互相垂直的模態 (Lx 及Ly) 其共振長度的些微差異 (Lx ≠ Ly) 所形成圓極化輻射波，若Lx > Ly，此為右旋圓極化天線(RHCP antenna)；反之，若Lx < Ly，則為左旋圓極化天線(LHCP antenna)。因GPS天線需設計為RHCP ，所以Lx > Ly，故Lx為低頻模態( f L)，Ly為高頻模態( f H)。如圖Fig-4 所示，由Return Loss可看出其兩模態位置，f L 頻率為marker-2，f H 頻率為marker-3，其圓極化中心頻率為marker-1，須特別注意圓極化中心頻率為Smith Chart 兩模態所相交的尖點，並非Return Loss的最低點。而微調的方式可分為削邊、挖槽縫及截角三種方式，其操作方式如下敘述。 H f L
手机原理与故障维修技巧与实例习题答案
《手机原理与故障维修技巧与实例》习题答案 思考与练习1 1、什么是通信？移动无线通信系统由什么构 成？ 答通信是指信息的传递。 移动无线电通信系统由移动通信系统一般由移动台(MS)、基地站(BS)、移动业务交换中 心(MSC)、市话网(PSTN)、中继线等组成。 2、数字移动通信采用什么分区方式，为什么？答：数字移动通信是采用小区制方式，因为数字移动通信要求容纳更多的用户，需要提供数字化的信息服务。 3、越区切换在数字通信中有什么作用？ 答越区切换的作用是在数字蜂窝移动通信 中，当移动台从一个小区移动到另一个小区时，为了保持继续正常通话，不至中断，需要进行 越区切换，即由移动服务交换中心(MSC)命令移 动台从一个小区的无线频道上的通话转接到另 —小区的无线频道上。 4、双频手机的两个频段的频率范围是多少？ 5、双工间隔是指什么？移动通信的双工间隔 是多少？信道间隔是指什么？
6、手机中时钟的晶体类型有那些？时钟晶体 损坏将引起那些故障？主时钟晶体电路的构成有那些类型？ 答手机的时钟晶体有开机时钟晶体和时间显示时间晶体。主时钟晶体损坏将引起不能开机或不能入网的故障。时间晶体损坏将引起不能显示时间的故障，有的手机时间晶体损坏也会引起手机不开机。主时晶体电路构成有现两种，即MOTOROLA、ERICSSON基本采用26MHz晶体、中频芯片中的正反馈放大器、变容二极管组成的，而SAMSUNG及NOKIA采用晶体及芯片构成的。这两种时钟信号振荡器的区别是：前者需要AFC控制信号加到中频电路外围变容二极管的负极上上，控制变容二极管的电压，从而改变电路的谐振频率，并且还需要振荡三极管、电感、电容来构成时钟振荡器电路；后者由中频电路、晶体、AFC控制信号构成，不需要外加振荡三极管、变容二极管等元件。 7、什么是APC电路？有何作用，试画出简图说明APC电路的控制过程？答 APC电路的作用是自动功率控制电路，控制手机的发射
RFID天线安装与调试实训报告
实训报告 姓名学号 系部 专业物联网应用技术 班级 _ 指导教师 实训名称天线安装与调试 完成时间： 2013年月日 目录
1 物联网常用天线简介 (3) 2 物联网天线常见参数 (3) 3 物联网常用器件安装测量记录及分析 (4) 4 标签天线制作及测量分析 (13) 参考文献 (15) 1 物联网常用天线简介
物联网（The Internet of things）的定义： 通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。 天线的基本功能: 将由发射机（或传输线）送来的高频电流（或导波）能量转变为无线电波并传送到空间；在接收端，则将空间传来的无线电波能量转变为向接收机传送的高频电流能量，因此，天线可认为是导波和辐射波的变换装置，是一个能量转换器。 天线种类： 首先按天线用途分：可分为基地台天线和移动台天线 (1) 按天线的辐射方向可划分：可为全向天线和定向天线 (2) 按工作性质划分：可分为接收天线和发射天线 (3) 按天线的极化方向分还分为水平极化天线及垂直极化天线 (4) 按频率分类：长波天线，中波天线，短波天线，超短波天线，微波天线 2 物联网天线常见参数 (1)天线的增益:天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。 (2)带宽:这也是一个重要但容易被忽略的问题。天线是有一定带宽的，这意味着虽然谐振频率是一个频率点，但是在这个频率点附近一定范围内，这付天线的性能都是差不多好的。这个范围就是带宽。 (3)输入阻抗：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。 (4)反射系数(Г): 反射电压/入射电压,为标量。
华为微波天线调测指导书
天线调测指导书 (仅供内部使用) 拟制：邢子彬日期：2009-03-30 审核：日期：yyyy/mm/dd 审核：日期：yyyy/mm/dd 批准：日期：yyyy/mm/dd 华为技术有限公司 版权所有侵权必究
修订记录
天线调测指导书 关键词：天线、主瓣、旁瓣、接收电平 摘要：介绍了天线主瓣与旁瓣相关知识，以及单极化天线和双极化天线的调整方法。 缩略语清单： 一、主瓣和旁瓣 在对调天线前，需掌握天线主瓣和旁瓣的相关知识。 1、主瓣和旁瓣的定义 天线辐射的电场强度在空间各点的分布是不一样的，我们可以用天线方位图来表示。通常取其水平和垂直两个切面，故有水平方向图和垂直方向图，如图1所示为垂直方向图。方向图中有许多波瓣，最大辐射方向的波瓣叫主瓣，其它波瓣叫旁瓣，旁瓣中可以影响对调天线的是第一旁瓣。 图1 主瓣和旁瓣 2、定位主瓣
微波天线的主瓣宽度很窄，通常在0.6～3.7度之间，例如：一个1.2m的天线（工作频率为23 GHz），信号电平从主瓣信号峰值衰减到零只有0.9度的方位角。所以在定位主瓣的时候，一旦检测到信号，则只需要对天线做微调即可。 在对调天线扫描过主瓣的时候，信号电平要经历一个快速变化的过程，通过比较接收到的信号峰值可以确定天线主瓣是否对准，通常情况下主瓣信号峰值比第一旁瓣的信号峰值高20～25dB。当两端天线同时收到对端的主瓣信号，如果两个信号强度差在2dB以内，属于允许范围。 如图2是天线在自由空间传播模型的正面图，旁瓣围绕在以主瓣为圆心的周围成放射状传播。 图2 天线水平方向图 3、扫描路径 在不同的俯仰角（方位角）上扫描信号时，扫描到的旁瓣信号有时被误认为主瓣信号。如图3是天线水平方向上的辐射模型，天线在三种不同仰角位置扫描到的信号电平值： 图3 三种扫描路径
手机供电电路与工作原理
手机供电电路结构和工作原理 一、电池脚的结构和功能。 目前手机电池脚有四脚和三脚两种：（如下图） 正温类负正温负 极度型极极度极 脚脚脚 （图一）（图二） 1、电池正极（VBATT）负责供电。 2、TEMP：电池温度检测该脚检测电池温度；有些机还参与开机，当用电池能开机，夹正负极不能开机时，应把该脚与负极相接。 3、电池类型检测脚（BSI）该脚检测电池是氢电或锂电，有些手机只 认一种电池就是因为该电路，但目前手机电池多为锂电，因此，该脚省去便为三脚。 4、电池负极（GND）即手机公共地。 二、开关机键: 开机触发电压约为2.8-3V(如下图)。 内圆接电池正极外圆接地;电压为0V。 电压为2.8-3V。 触发方式 ①高电平触发：开机键一端接VBAT，另一端接电源触发 脚。 （常用于：展讯、英飞凌、科胜讯芯片平台） ①低电平触发：开机键一端接地，另一端接电源触发脚。 （除以上三种芯片平台以外，基本上都采用低电平触发。如：MTK、AD、TI、飞利浦、杰尔等。） 三星、诺基亚、moto、索爱等都采用低电平触发。
三、手机由电池直接供电的电路。 电池电压一般直接供到电源集成块、充电集成块、功放、背光灯、振铃、振动等电路。在电池线上会并接有滤波电容、电感等元件。该电路常引起发射关机和漏电故障。 四、手机电源供电结构和工作原理。 目前市场上手机电源供电电路结构模式有三种； 1、 使用电源集成块（电源管理器）供电；（目前大部分手机都使用该电路供电） 2、 使用电源集成块（电源管理器）供电电路结构和工作原理：（如下图） 电池电压 逻辑电压(VDD) 复位信号(RST) 射频电压(VREF) VTCXO 26M 13M ON/OFF AFC 开机维持 关机检测 （电源管理器供电开机方框图） 1）该电路特点： 低电平触发电源集成块工作； 把若干个稳压器集为一个整体，使电路更加简单； 把音频集成块和电源集成块为一体。 2）该电路掌握重点: 电 源 管 理 器 CPU 26M 中频 分频 字库 暂存
天线测试方法
1测试方法 1.1技术指标测试 1.1.1频率范围 1.1.1.1技术要求 频率范围：1150MHz～1250MHz。 1.1.1.2测试方法 在其它技术指标测试中检测，其它各项指标满足要求后，本项指标符合要求。 1.1.1.3测试结果 测试结果记录见表1。 表1 工作频率测试记录表格 1.1.2 1.1. 2.1技术要求 极化方式：线极化。 1.1. 2.2测试方法 该指标设计保证，在测试验收中不进行测试。 1.1.3波束宽度 1.1.3.1技术要求 波束宽度： 1）方位面：60°≤ 2θ≤90°； 0.5 2）俯仰面：60°≤ 2θ≤90°。 0.5 1.1.3.2测试框图 测试框图见图1。
图1 波束宽度测试框图 1.1.3.3测试步骤 a)按图1连接设备； b)将发射天线置为垂直极化，将待测天线也置为垂直极化并架设于一维转台上， 设置信号源输出频率为1150MHz，幅度设为最大值； c)使用计算机同时控制一维转台及频谱仪，在一维转台转动的同时频谱仪自动记 录待测天线接收的幅度值，待一维转台完成360°转动后，测试软件绘制该频点的俯仰面方向图； d)从该频点方向图中读出俯仰面波束宽度，并记录测试结果于表2； e)重复步骤b）~d），直到完成所有频点俯仰面波束宽度测试； f)将发射天线置为水平极化，将待测天线也置为水平极化并架设于一维转台上， 设置信号源输出频率为1150MHz，幅度设为最大值； g)使用计算机同时控制一维转台及频谱仪，在一维转台转动的同时频谱仪自动记 录待测天线接收的幅度值，待一维转台完成360°转动后，测试软件绘制该频点的方位面方向图； h)从该频点方向图中读出方位面波束宽度，并记录测试结果于表2； i)重复步骤f）~h），直到完成所有频点方位面波束宽度测试； j)若方位面波束宽度和俯仰面波束宽度60°≤ 2θ≤90°，则满足指标要求。 0.5 1.1.3.4测试结果 测试结果记录见表2。
手机各个部分功能介绍
手机功能电路分析本章系统分析了手机射频部分、逻辑音频部分和电源部分 手机功能电路分析本章系统分析了手机射频部分、逻辑音频部分和电源部分常用的一些功能电路，灵活应用和掌握这些知识，是快速判断和分析故障的前提。因此，无论是初学者还是有一定基础的手机维修人员，理解和掌握本章内容都十分必要。 第一节射频接收功能电路分析 一、接收电路的基本组成 移动通信设备常采用超外差变频接收机。这是因为天线感应接收到的信号十分微弱，而鉴频器要求的输入信号电平较高而且稳定。放大器的总增益一般需在120dB以上。这么大的放大量，要用多级调谐放大器且要稳定，实际上是很难办得到的。另外高频选频放大器的通带宽度太宽，当频率改变时，多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐，这也是难以做到的。超外差接收机则没有这种问题，它将接收到的射频信号转换成固定的中频，其主要增益来自于稳定的中频放大器。 手机接收机有三种基本的框架结构：一种是超外差一次变频接收机，一种是超外差二次变频接收机，第三种是直接变频线性接收机。 超外差变频接收机的核心电路就是混频器，可以根据手机接收机电路中混频器的数量来确定该接收机的电路结构。 1.超外差一次变频接收机 接收机射频电路中只有一个混频电路的称作超外差一次变频接收机。超外差一次变频接收机的原理方框图如图4-1所示。它包括天线电路(ANT)、低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、中频放大器(IF Amplifier)和解调电路(Demodulator)等。摩托罗拉手机接收电路基本上都采用以上电路。 超外差一次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935,--960MHz 或DCSl800频段1805---1880MHz)不断变频，经天线电路和射频滤波器进入接收电路。接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大，放大后的信号再经射频滤波器后，被送到混频器。在混频器中，射频信号与接收VCO信号进行混频，得到接收中频信号。中频信号经中频放大后，在中频处理模块内进行RXI／Q解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO。该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz的RXI／Q 信号。 2.超外差二次变频接收机 若接收机射频电路中有两个混频电路，则该机是超外差二次变频接收机。超外差二次变频接收机的方框图：如图4-2所示。 与一次变频接收机相比，二次变频接收机多了一个混频器和一个VCO，这个VCO在一些电路中被叫作IFVCO或VHFVCO。诺基亚手机、爱立信手机、三星、松下和西门子等手机的接收电路大多数属于这种电路结构。 在图4—1和图4-2中，解调电路部分也有VCO，应注意的是，该处的VCO信号是用于解调，作参考信号而且该VCO信号通常来自两种方式：一是来自基准频率信号13MHz，另一种是来自专门的中频VCO。 超外差二次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935~960MHz 或DCSl800频段1805—1880MHz)经天线电路和射频滤波器进入接收电路。接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大放大后的信号再经射频滤波后被送到第一混频器。在第一混频器
收音机调试步骤及调试方法.
收音机调试步骤及调试方法 一．AM、IF中频调试 1、仪器接线图 扫频仪频标点频率为：450KHZ、455KHZ 、460KHZ或460KHZ、465KHZ 、 470KHZ。 扫频仪 1、检波输出 2、3正负电源4、RF信号输入5、检波输入（INPUT）6频标点 信号输入（PUISE INPUT）7、水平信号输入（HOR、INPUT） 2：测试点及信号的连接： A：正负电源测试点（如电路板中的CD4两端或AC输入端） 正负电源测试点从线路中的正负供电端的测试点输入。 B：RF射频信号输入（如CD2003的○4脚输入）。 RF射频信号由扫频仪输出后接到衰减器输入端，经衰减器衰减后输出端接到测试架上的RF输入端，在测试架上再串联一个10PF 的瓷片电容后，从电路中的变频输出端加入RF信号 将AM的振荡信号短路（即PVC的振荡联短路），或将AM天线RF输入端与高频地短路，（如CD2003○16与PVC地脚短路。） C：检波输出端（如CD2003○11脚为检波输出端） 从IC检波输出端串一个103或104的瓷片电容接到测试架上的OUT输出端。再连接到显示器前面的INPUT端口上以观察波形。
3．调试方法及调试标准 将收音机的电源开关打开并将波段开关切换到AM波段状态，调整中频中周磁帽使波形幅度达到最大（一般为原色或黄色的中周）， 并且以水平线Y轴为基准点，看波形的左右两半边的弧度应基本对 称，以确保基增益达到最大、选择性达到最佳。如图 标准：波形左右两边的弧度基本等等幅相对称， 455KHZ频率在 波形顶端为最理想，偏差不超过±5KHZ。。如果中频无须调试的，则 经标准样机的波形幅度为参考，观察每台机的波形幅度不应小于标准 样机的幅度的3-5DB，一般在显示器上相差为一个方格。 二、FM IF中频调试 １、器接线图 ①扫频仪频率分别为10.6MHZ,10.7MHZ,10.8MHZ至少三个频率点。 1、检波输出 2、3正负电源4、RF信号输入5、检波输入（INPUT）6频标 点信号输入（PUISE INPUT）7、水平信号输入（HOR、INPUT） ②测试点及信号连接；
天线调试匹配相关
通常对某个频点上的阻抗匹配可利用SMITH圆图工具进行, 两个器件肯定能搞定, 即通过串+并联电感或电容即可实现由圆图上任一点到另一点的阻抗匹配, 但这是单频的。而手机天线是双频的, 对其中一个频点匹配,必然会对另一个频点造成影响, 因此阻抗匹配只能是在两个频段上折衷. 在某一个频点匹配很容易，但是双频以上就复杂点了。因为在900M完全匹配了，那么1800处就不会达到匹配，要算一个适合的匹配电路。最好用仿真软件或一个点匹配好了，在网络分析仪上的S11参数下调整，因为双频的匹配点肯定离此处不会太远。，只有两个元件匹配是唯一的，但是pi 型网络匹配，就有无数个解了。这时候需要仿真来挑，最好使用经验。 仿真工具在实际过程中几乎没什么用处。因为仿真工具是不知道你元件的模型的。你必须要输入实际元件的模型，也就是说各种分布参数，你的结果才可能与实际相符。一个实际电感器并不是简单用电感量能衡量的，应该是一个等效网络来模拟。本人通常只会用仿真工具做一些理论的研究。 实际设计中，要充分明白Smith圆图的原理，然后用网络分析仪的圆图工具多调试。懂原理让你定性地知道要用什么件，多调是要让你熟悉你所用的元件会在实际的圆图上怎么移动。（由于分布参数及元件的频率响应特性的不同，实际件在圆图上的移动和你理论计算的移动会不同的）。 双频的匹配的确是一个折衷的过程。你加一个件一定是有目的性的。以GSM、DCS双频来说，你如果想调GSM而又不太想改变DCS，你就应该选择串连电容、并联电感的方式。同样如果想调DCS，你应该选择串电感、并电容。 理论上需要2各件调一个频点，所以实际的手机或者移动终端通常按如下规律安排匹配电路：对于简单一些的，天线空间比较大，反射本来就较小的，采用Pai型（2并一串），如常规直板手机、常规翻盖机；稍微复杂些的采用双L型（2串2并）：对于更复杂的，采用L＋Pai型（2串3并），比如用拉杆天线的手机。 记住，匹配电路虽然能降低反射，但同时会引入损耗。有些情况，虽然驻波比好了，但天线系统的效率反而会降低。所以匹配电路的设计是有些忌讳的；比如在GSM、DCS手机中匹配电路中，串联电感一般不大于5.6nH。还有，当天线的反射本身比较大，带宽不够，在smith图上看到各频带边界点离圆心的半径很大，一般加匹配是不能改善辐射的。 天线的反射指标（VSWR，return loss）在设计过程中一般只要作为参考。关键参数是传输性参数（如效率，增益等）。有人一味强调return loss，一张口要－10dB，驻波比要小于1.5，其实没有意义。我碰到这种人，我就开玩笑说，你只要反射指标好，我给你接一个50欧姆的匹配电阻好了，那样驻波小于1.1啊，至于你手机能不能工作我就不管了！ SWR驻波比仅仅说明端口的匹配程度，即阻抗匹配程度。匹配好，SWR小，天线输入端口处反射回去的功率小。匹配不好，反射回去的功率就大。至于进入天线的那部分功率是不是辐射了，你根本不清楚。天线的效率是辐射到空间的总功率与输入端口处的总功率之比。所以SWR好了，无法判断天线效率一定就高（拿一个50ohm的匹配电阻接上，SWR很好的，但有辐射吗？）。但是SWR不好了，反射的功率大，可以肯定天线的效率一定不会高。SWR好是天线效率好的必要条件而非充分条件。SWR好并且辐射效率（radiation efficiency）高是天线效率高的充分必要条件。当SWR为理想值（1）时，端口理想匹配，此时天线效率就等于辐射效率。 当今的手机，天线的空间压缩得越来越小，是牺牲天线的性能作为代价的。对于某些多频天线，甚至VSWR达到了6。以前大家比较多采用外置天线，平均效率在50％算低的，现在50％以上的效率就算很好了！看一看市场上的手机，即使是名公司的，如Nokia等，也有效率低于20％的。有的手机(滑盖的啊，旋转的啊)甚至在某些频点的效率只有10％左
手机电路分析
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关于地面站天线对准卫星调试方法的探讨
关于地面站天线对准卫星调试方法的探讨 摘要近年来，我国科技水平快速发展，我国的卫星天线事业也取得了傲人的成绩，随着我国卫星天线事业的不断发展，有关于地面站天线对准卫星调试工作的困难程度也在逐渐增加。如何能够将地面站天线对准卫星调试，达到最好的效果，一直都是我国卫星工作人员正在思考的问题，而本文就是通过对地面站天线和对卫星调试方法进行探讨，并提出相应的解决方案。 关键词卫星通信；卫星调试；研究探讨；解决方案 任何一个卫星通信电路，都是与地面站合作进行工作的，地面站在建设过程中包括发端和收端。而卫星通信电路同时也包括上行以及下行线路，还有通信卫星转发器，地面站的建设是一个卫星通信电路中的重要组成部分，而地面站其本身的真正作用就是发射和接收天上卫星传来的信号，同时他也能够接收其他卫星传来的信号。虽然各种卫星的作用都有所差异，但其地面站的建设的作用都是一样的。 1 地面站搜星要素 1.1 仰角 主要就是由地面站所对的中心与卫星连线的直线所在地方与水平面的夹角，常用EL表示。 1.2 方位角 以地理北方为方向，按顺序度角度为参考方向，地面站设备的中心与卫星的连线所对应的投影角就是方位角，常用ZA表示。 1.3 极化 一般指定电磁波在传播过程中电场矢量水平方向和幅度随时间变化特性。一般包含左旋右旋，垂直以及水平线极化。地面站对于计划的选择方式也一定要和卫星的计划选择方式是一致的，这样才能够保证接收到的信号质量达到一定标准，否则就会影响信号的正常接收效率以及质量[1]。 1.4 焦距 地面站所用的设备在进行信号的接收发送送过程中，信号最强的位置。 2 卫星调试方法 2.1 模拟信号调整技巧
微波技术与天线实验3利用ADS设计集总参数匹配电路
一、实验目的 学会用ADS进行集总参数匹配电路设计。 二、实验步骤 1、打开“ADS（Advanced Design System）”软件：点击图标。 2、点击“Close”键，关闭Getting start with ADS窗口（如图1）。 图1 3、在“Advanced Design System 2009（Main）”窗口中点击“File>New Project”（如图2）， 图2 在“New project”窗口中的“C:\users\default\”后输入“matching”，点击“OK”（如图3）。
图3 4、默认窗口中的选项（如图4（a）），关闭窗口“Schematic Wizard:1”，进入 “[matching-prj]untitled1(Schematic):1”窗口（如图4（b））。 图4（a） 图4（b） 5、找到“Smith Chart Matching”，并点击（如图5）。
图5 点击“Palette”下的“Smith chart”图标，弹出“Place SmartComponent:1”窗口,点击“OK”按钮（如图6（a））。在操作窗口中点击出一个smith chart，然后点击鼠 标右键选择“End Command”（如图6（b））。 图6 （a）
图6（b） 6、点击“Tools>Smith Chart”（如图7（a）），出现“Smith Chart Utility”以及 “SmartComponent Sync”窗口，点击“Smartcomponent Sync”窗口中的“OK”（如 图7（b））。 图7 （a）