天线调试匹配方法

天线调试匹配方法
天线调试匹配方法

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

右。

见过几个手机内置天线的测试报告,天线效率基本都在30-40%左右,当时觉得实在是够差的(比我设计的微带天线而言),现在看来还是凑合的了。不过实际工程中,好像都把由于S11造成的损耗和匹配电路的损耗计在效率当中了,按天线原理,只有介质损耗(包括基板引起的和手机内磁铁引起的)和金属损耗(尽管很小)是在天线损耗中的,而回损和匹配电路的损耗不应该记入的。不过工程就是工程啊,这样容易测试啊。

对了,再补充一句,软件仿真在一定程度上是对工程有帮助的:当然,仿真的结果准确程度没法跟测试相比,但是通过参数扫描仿真获取的天线性能随参数变化趋势还是有用的,这比通过测试获取数据要快不少,尤其是对某些不常用的参数。

“仿真工具在实际工程中没有什么用处”,是说在设计匹配电路时,更具体一点是指设计双频GSM、DCS手机天线匹配电路时。如果单独理解这句话,无疑是错的。事实上,我一直在用HFSS进行天线仿真,其结果也都是基于仿真结果的。

对了,焊元器件真的是一件费劲的事,而且也有方法的,所谓熟能生巧嘛。大的公司可能给你专门配焊接员,那样你可能就只要说焊什么就可以了。然而,我们在此讨论的是如何有效地完成匹配电路的设计。注意有效性!有效性包括所耗的时间以及选择元器件的准确性。如果没有实际动手的经验,只通过软件仿真得出一种匹配设计然而用到实际天线输入端。呵呵,我可以说,十有八九你的设计会不能用,甚至和你的想象大相径庭!

实际设计中,还有一种情况你在仿真中是无法考虑的(除非你事先测量)。那就是,分布参数对于PIFA的影响。由于如今天线高度越来越小,而匹配电路要么在天线的下方(里面)要么在其下方(外面),反正很近,加入一个实际元件在实际中会引入分布参数的改变。尤其如果电路板排版不好,这种效应会明显一些。实际焊接时,甚至如果一个件焊得不太好,重新焊接一下,都会带来阻抗的变化。

所以,PIFA的设计中,通常我们不采用匹配电路(或者叫0ohm匹配)。这就要求你仔细调节优化你的天线。一般来说对现今的柔性电路板设计方案(Flexfilm)比较容易做到,因为修改辐射片比较容易。对于用得比较多的另一种设计方案冲压金属片(stamping metal),相对来说就比较难些了。一是硬度大,受工艺的限制不能充分理由所有空间,二是模具一旦成型要多次修改辐射片的设计也很困难。

在匹配设计上仿真工具有没有很大的用处,没多少人是可以用仿真工具算出匹配来的。再说,有没有很大效果怎么衡量呢?工程上讲究的是快速,准确。为了仿真而仿真,没有实际意义。为了得到一个2、3、最多5个件的匹配你去建立电感、电容的模型,不太值的。还有,你如何考虑上面我提到的PIFA匹配的分布参数的改变?前面我还说到一些匹配电路的忌讳,不是源于理论,完全源于实践。因为天线的设计是希望能提高它的辐射效率(总效率)!我没有成功地在1小时内通过仿真工具找到过准确的匹配电路(就说GSM、DCS)双频的吧,(实际中用视错法是可以的)。

在处理RF系统的实际应用问题时,总会遇到一些非常困难的工作,对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。一般情况下,需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。

在高频端,寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。频率在数十兆赫兹以上时,理论计算和仿真已经远远不能满足要求,为了得到适当的最终结果,还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。

有很多种阻抗匹配的方法,包括

?计算机仿真:由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配,所以使用起来比较复杂。设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。另外,除非计算机是专门为这个用途制造的,否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。

?手工计算:这是一种极其繁琐的方法,因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。

?经验:只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。总之,它只适合于资深的专家。

?史密斯圆图:本文要重点讨论的内容。

本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识,并且总结它在实际中的应用方法。讨论的主题包括参数的实际范例,比如找出匹配网络元件的数值。当然,史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络,还能帮助设计者优化噪声系数,确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。

图1. 阻抗和史密斯圆图基础

基础知识

在介绍史密斯圆图的使用之前,最好回顾一下RF环境下(大于100MHz) IC连线的电磁波传播现象。这对RS-485传输线、PA和天线之间的连接、LNA和下变频器/混频器之间的连接等应用都是有效的。

大家都知道,要使信号源传送到负载的功率最大,信号源阻抗必须等于负载的共轭阻抗,即:R S + jX S = R L - jX L

图2. 表达式R S + jX S = R L - jX L的等效图

在这个条件下,从信号源到负载传输的能量最大。另外,为有效传输功率,满足这个条件可以避免能量从负载反射到信号源,尤其是在诸如视频传输、RF或微波网络的高频应用环境更是如此。

史密斯圆图

史密斯圆图是由很多圆周交织在一起的一个图。正确的使用它,可以在不作任何计算的前提下得到一个表面上看非常复杂的系统的匹配阻抗,唯一需要作的就是沿着圆周线读取并跟踪数据。

史密斯圆图是反射系数(伽马,以符号Γ表示)的极座标图。反射系数也可以从数学上定义为单端口散射参数,即s11。

史密斯圆图是通过验证阻抗匹配的负载产生的。这里我们不直接考虑阻抗,而是用反射系数ΓL,反射系数可以反映负载的特性(如导纳、增益、跨导),在处理RF频率的问题时ΓL更加有用。

我们知道反射系数定义为反射波电压与入射波电压之比:

图3. 负载阻抗

负载反射信号的强度取决于信号源阻抗与负载阻抗的失配程度。反射系数的表达式定义为:

由于阻抗是复数,反射系数也是复数。

为了减少未知参数的数量,可以固化一个经常出现并且在应用中经常使用的参数。这里Z0 (特性阻抗)通常为常数并且是实数,是常用的归一化标准值,如50Ω、75Ω、100Ω和600Ω。于是我们可以定义归一化的负载阻抗:

据此,将反射系数的公式重新写为:

从上式我们可以看到负载阻抗与其反射系数间的直接关系。但是这个关系式是一个复数,所以并不实用。我们可以把史密斯圆图当作上述方程的图形表示。

为了建立圆图,方程必需重新整理以符合标准几何图形的形式(如圆或射线)。

首先,由方程2.3求解出;

并且

令等式2.5的实部和虚部相等,得到两个独立的关系式:

重新整理等式2.6,经过等式2.8至2.13得到最终的方程2.14。这个方程是在复平面(Γr, Γi)上、圆的参数方程(x - a)2 + (y - b)2 = R2,它以[r/(r + 1), 0]为圆心,半径为1/(1 + r)。

更多细节参见图4a。

图4a. 圆周上的点表示具有相同实部的阻抗。例如,r = 1的圆,以(0.5, 0)为圆心,半径为0.5。它包含了代表反射零点的原点(0, 0) (负载与特性阻抗相匹配)。以(0, 0)为圆心、半径为1的圆代表负载短路。负载开路时,圆退化为一个点(以1, 0为圆心,半径为零)。与此对应的是最大的反射系数1,即所有的入射波都被反射回来。

在作史密斯圆图时,有一些需要注意的问题。下面是最重要的几个方面:

?所有的圆周只有一个相同的,唯一的交点(1, 0)。

?代表0Ω、也就是没有电阻(r = 0)的圆是最大的圆。

?无限大的电阻对应的圆退化为一个点(1, 0)

?实际中没有负的电阻,如果出现负阻值,有可能产生振荡。

?选择一个对应于新电阻值的圆周就等于选择了一个新的电阻。

作图

经过等式2.15至2.18的变换,2.7式可以推导出另一个参数方程,方程2.19。

同样,2.19也是在复平面(Γr, Γi)上的圆的参数方程(x - a)2 + (y - b)2 = R2,它的圆心为(1, 1/x),半径1/x。

更多细节参见图4b。

图4b. 圆周上的点表示具有相同虚部x的阻抗。例如,× = 1的圆以(1, 1)为圆心,半径为1。所有的圆(x为常数)都包括点(1, 0)。与实部圆周不同的是,x既可以是正数也可以是负数。这说明复平面下半部是其上半部的镜像。所有圆的圆心都在一条经过横轴上1点的垂直线上。

完成圆图

为了完成史密斯圆图,我们将两簇圆周放在一起。可以发现一簇圆周的所有圆会与另一簇圆周的所有圆相交。若已知阻抗为r + jx,只需要找到对应于r和x的两个圆周的交点就可以得到相应的反射系数。

可互换性

上述过程是可逆的,如果已知反射系数,可以找到两个圆周的交点从而读取相应的r和×的值。过程如下:

?确定阻抗在史密斯圆图上的对应点

?找到与此阻抗对应的反射系数(Γ)

?已知特性阻抗和Γ,找出阻抗

?将阻抗转换为导纳

?找出等效的阻抗

?找出与反射系数对应的元件值(尤其是匹配网络的元件,见图7)

推论

因为史密斯圆图是一种基于图形的解法,所得结果的精确度直接依赖于图形的精度。下面是一个用史密斯圆图表示的RF应用实例:

例:已知特性阻抗为50Ω,负载阻抗如下:

Z1= 100 + j50ΩZ2 = 75 - j100ΩZ3= j200ΩZ4= 150Ω

Z5= ∞ (an open circuit)Z6 = 0 (a short circuit) Z7= 50ΩZ8 = 184 - j900Ω

对上面的值进行归一化并标示在圆图中(见图5):

z1 = 2 + j z2 = 1.5 - j2 z3 = j4 z4 = 3

z5 = 8 z6 = 0 z7 = 1 z8 = 3.68 - j18

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图5. 史密斯圆图上的点

现在可以通过图5的圆图直接解出反射系数Γ。画出阻抗点(等阻抗圆和等电抗圆的交点),只要读出它们在直角坐标水平轴和垂直轴上的投影,就得到了反射系数的实部Γr和虚部Γi (见图6)。

该范例中可能存在八种情况,在图6所示史密斯圆图上可以直接得到对应的反射系数Γ:

Γ1 = 0.4 + 0.2j Γ2 = 0.51 - 0.4j Γ3 = 0.875 + 0.48j Γ4 = 0.5

Γ5 = 1 Γ6 = -1 Γ7 = 0 Γ8 = 0.96 - 0.1j

图6. 从X-Y轴直接读出反射系数Γ的实部和虚部

用导纳表示

史密斯圆图是用阻抗(电阻和电抗)建立的。一旦作出了史密斯圆图,就可以用它分析串联和并联情况下的参数。可以添加新的串联元件,确定新增元件的影响只需沿着圆周移动到它们相应的数值即可。然而,增加并联元件时分析过程就不是这么简单了,需要考虑其它的参数。通常,利用导纳更容易处理并联元件。

我们知道,根据定义Y = 1/Z,Z = 1/Y。导纳的单位是姆欧或者Ω-1 (早些时候导纳的单位是西门子或S)。并且,如果Z是复数,则Y也一定是复数。

所以Y = G + jB (2.20),其中G叫作元件的“电导”,B称“电纳”。在演算的时候应该小心谨慎,按照似乎合乎逻辑的假设,可以得出:G = 1/R及B = 1/X,然而实际情况并非如此,这样计算会导致结果错误。

用导纳表示时,第一件要做的事是归一化,y = Y/Y0,得出y = g + jb。但是如何计算反射系数

呢?通过下面的式子进行推导:

结果是G的表达式符号与z相反,并有Γ(y) = -Γ(z)。

如果知道z,就能通过将的符号取反找到一个与(0, 0)的距离相等但在反方向的点。围绕原点旋转180°可以得到同样的结果(见图7)。

图7. 180°度旋转后的结果

当然,表面上看新的点好像是一个不同的阻抗,实际上Z和1/Z表示的是同一个元件。(在史密斯圆图上,不同的值对应不同的点并具有不同的反射系数,依次类推)出现这种情况的原因是我们的图形本身是一个阻抗图,而新的点代表的是一个导纳。因此在圆图上读出的数值单位是西门子。

尽管用这种方法就可以进行转换,但是在解决很多并联元件电路的问题时仍不适用。

导纳圆图

在前面的讨论中,我们看到阻抗圆图上的每一个点都可以通过以Γ复平面原点为中心旋转180°后得到与之对应的导纳点。于是,将整个阻抗圆图旋转180°就得到了导纳圆图。这种方法十分方便,它使我们不用建立一个新图。所有圆周的交点(等电导圆和等电纳圆)自然出现在点(-1, 0)。使用导纳圆图,使得添加并联元件变得很容易。在数学上,导纳圆图由下面的公式构造:

解这个方程:

接下来,令方程3.3的实部和虚部相等,我们得到两个新的独立的关系:

从等式3.4,我们可以推导出下面的式子:

它也是复平面(Γr, Γi)上圆的参数方程(x - a)2 + (y - b)2 = R2 (方程3.12),以[g/(g + 1), 0]为圆心,半径为1/(1 + g)。

从等式3.5,我们可以推导出下面的式子:

同样得到(x - a)2 + (y - b)2 = R2型的参数方程(方程3.17)。

求解等效阻抗

当解决同时存在串联和并联元件的混合电路时,可以使用同一个史密斯圆图,在需要进行从z

到y或从y到z的转换时将图形旋转。

考虑图8所示网络(其中的元件以Z0 = 50Ω进行了归一化)。串联电抗(x)对电感元件而言为正数,对电容元件而言为负数。而电纳(b)对电容元件而言为正数,对电感元件而言为负数。

图8. 一个多元件电路

这个电路需要进行简化(见图9)。从最右边开始,有一个电阻和一个电感,数值都是1,我们可以在r = 1的圆周和I=1的圆周的交点处得到一个串联等效点,即点A。下一个元件是并联元件,我们转到导纳圆图(将整个平面旋转180°),此时需要将前面的那个点变成导纳,记为A'。现在我们将平面旋转180°,于是我们在导纳模式下加入并联元件,沿着电导圆逆时针方向(负值)移动距离0.3,得到点B。然后又是一个串联元件。现在我们再回到阻抗圆图。

图9. 将图8网络中的元件拆开进行分析

在返回阻抗圆图之前,还必需把刚才的点转换成阻抗(此前是导纳),变换之后得到的点记为B',用上述方法,将圆图旋转180°回到阻抗模式。沿着电阻圆周移动距离1.4得到点C就增加了一个串联元件,注意是逆时针移动(负值)。进行同样的操作可增加下一个元件(进行平面旋转变换到导纳),沿着等电导圆顺时针方向(因为是正值)移动指定的距离(1.1)。这个点记为D。最后,我们回到阻抗模式增加最后一个元件(串联电感)。于是我们得到所需的值,z,位于0.2电阻圆和0.5电抗圆的交点。至此,得出z = 0.2 + j0.5。如果系统的特性阻抗是50Ω,有Z = 10 + j25Ω (见图10)。

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图10. 在史密斯圆图上画出的网络元件

逐步进行阻抗匹配

史密斯圆图的另一个用处是进行阻抗匹配。这和找出一个已知网络的等效阻抗是相反的过程。此时,两端(通常是信号源和负载)阻抗是固定的,如图11所示。我们的目标是在两者之间插入一个设计好的网络已达到合适的阻抗匹配。

图11. 阻抗已知而元件未知的典型电路

初看起来好像并不比找到等效阻抗复杂。但是问题在于有无限种元件的组合都可以使匹配网络具有类似的效果,而且还需考虑其它因素(比如滤波器的结构类型、品质因数和有限的可选元件)。

实现这一目标的方法是在史密斯圆图上不断增加串联和并联元件、直到得到我们想要的阻抗。从图形上看,就是找到一条途径来连接史密斯圆图上的点。同样,说明这种方法的最好办法是给出一个实例。

我们的目标是在60MHz工作频率下匹配源阻抗(Z S)和负载阻抗(z L) (见图11)。网络结构已经确定为低通,L型(也可以把问题看作是如何使负载转变成数值等于Z S的阻抗,即Z S复共轭)。下面是解的过程:

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图12. 图11的网络,将其对应的点画在史密斯圆图上

要做的第一件事是将各阻抗值归一化。如果没有给出特性阻抗,选择一个与负载/信号源的数值在同一量级的阻抗值。假设Z0为50Ω。于是z S = 0.5 - j0.3, z*S = 0.5 + j0.3, Z L = 2 - j0.5。

下一步,在图上标出这两个点,A代表z L,D代表z*S

然后判别与负载连接的第一个元件(并联电容),先把z L转化为导纳,得到点A'。

确定连接电容C后下一个点出现在圆弧上的位置。由于不知道C的值,所以我们不知道具体的位置,然而我们确实知道移动的方向。并联的电容应该在导纳圆图上沿顺时针方向移动、直到找

到对应的数值,得到点B (导纳)。下一个元件是串联元件,所以必需把B转换到阻抗平面上去,得到B'。B'必需和D位于同一个电阻圆上。从图形上看,从A'到D只有一条路径,但是如果要经过中间的B点(也就是B'),就需要经过多次的尝试和检验。在找到点B和B'后,我们就能够测量A'到B和B'到D的弧长,前者就是C的归一化电纳值,后者为L的归一化电抗值。A'到B 的弧长为b = 0.78,则B = 0.78 × Y0 = 0.0156S。因为ωC = B,所以C = B/ω = B/(2πf) =

0.0156/[2π(60 × 106)] = 41.4pF。

B到D的弧长为× = 1.2,于是X = 1.2 × Z0= 60Ω。由ωL = X,得L = X/ω = X/(2πf)= 60/[2π(60 × 106)] = 159nH。

图13. MAX2472典型工作电路

第二个例子是MAX2472的输出匹配电路,匹配于50Ω负载阻抗(z L),工作品率为900MHz (图14所示)。该网络采用与MAX2472数据资料相同的配置结构,上图给出了匹配网络,包括一个并联电感和串联电容,以下给出了匹配网络元件值的查找过程。

图14. 图13所示网络在史密斯圆a图上的相应工作点

首先将S22散射参数转换成等效的归一化源阻抗。MAX2472的Z0为50Ω,S22 = 0.81/-29.4°转换成z S = 1.4 - j3.2, z L = 1和z L* = 1。

下一步,在圆图上定位两个点,z S标记为A,z L*标记为D。因为与信号源连接的是第一个元件是并联电感,将源阻抗转换成导纳,得到点A’。

确定连接电感L MATCH后下一个点所在的圆弧,由于不知道L MATCH的数值,因此不能确定圆弧终止的位置。但是,我们了解连接L MATCH并将其转换成阻抗后,源阻抗应该位于r = 1的圆周上。由此,串联电容后得到的阻抗应该为z = 1 + j0。以原点为中心,在r = 1的圆上旋转180°,反射系数圆和等电纳圆的交点结合A’点可以得到B (导纳)。B点对应的阻抗为B’点。

找到B和B'后,可以测量圆弧A'B以及圆弧B'D的长度,第一个测量值可以得到L MATCH。电纳的归一化值,第二个测量值得到C MATCH电抗的归一化值。圆弧A'B的测量值为b = -0.575,B = -0.575 × Y0 = 0.0115S。因为1/ωL = B,则L MATCH= 1/Bω = 1/(B2πf) = 1/(0.01156 × 2 ×π × 900 × 106) = 15.38nH,近似为15nH。圆弧B'D的测量值为× = -2.81,X = -2.81 × Z0 = -140.5Ω。因为-1/ωC = X,则C MATCH = -1/Xω = -1/(X2πf) = -1/(-140.5 × 2 ×π × 900 × 106) = 1.259pF,近似为1pF。这些计算值没有考虑寄生电感和寄生电容,所得到的数值接近与数据资料中给出的数值:L MATCH = 12nH和C MATCH = 1pF。

总结

在拥有功能强大的软件和高速、高性能计算机的今天,人们会怀疑在解决电路基本问题的时候是否还需要这样一种基础和初级的方法。

实际上,一个真正的工程师不仅应该拥有理论知识,更应该具有利用各种资源解决问题的能力。在程序中加入几个数字然后得出结果的确是件容易的事情,当问题的解十分复杂、并且不唯一时,让计算机作这样的工作尤其方便。然而,如果能够理解计算机的工作平台所使用的基本理论和原理,知道它们的由来,这样的工程师或设计者就能够成为更加全面和值得信赖的专家,得到的结果也更加可靠。

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。

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》

卫星天线安装图解

卫星天线安装图解 天线的安装: 安装前的准备: 1.按说明书的地基施工图做好天线地基。 2.安装工具。包括:活动扳手(大18寸*2、小4寸*2或钳子)、专用改锥、剪子、水平仪、防水胶布等。 3.按照说明书清点卫星天线的另件数是否正确。 4.请准备12寸--14寸带AV输入的彩色或黑白电视机一台,视音频线(AV线)一套,一根3米左右的和一根30米左右的同轴电缆,一条临时的220V电源及插座。 安装步骤: 第一步:注意安装的基座立柱必须保证水平和垂直,可使用水平尺等进行调整。 第二步:安装天线的锅体四脚支撑。注意螺杆、螺母的正反方向。不要旋紧螺丝。 第三步:安装天线的方向轴。方向轴与天线的四脚支撑进行连接。注意方向轴的方向,使天线高频头支撑杆,中间的那只,保持在锅体下方即可。旋紧与之连接的固定螺丝。 第四步:把天线抬起,安装到天线基座的立柱上。 第五步:安装高频头支撑杆。不要把螺丝拧死。 第六步:把高频头置于高频头固定盘上。(可能需要专用螺丝刀,拆开高频头的保护罩) 第七步:使用馈线(同轴电缆)连接高频头的高频输出端至接收机的高频输入端。 第八步:上好其他部分的固定螺丝。注意都不要拧死。 第九步:使用AV线(视音频线)连接卫星接收机的视频输出到电视机的视频输入。 至此,天线的安装已经完成。 寻星指南: 调试前准备:1.安装工具。2.调试器材。3.连接线材。4.寻星参数。 寻星时间:根据你所在的地点和接收卫星的位置计算出当地的寻星时间。这对于卫星覆盖边缘地区、小天线尤为重要。 天线方向的调试:粗调:根据事先算出的仰角和方位角,将天线的这两个角度分别调到这两个数值上,使之对准所要接收的卫星,直至接收到电视信号。细调:使所收的信号最佳。根据现场的条件,可以有多种简易而有效的调整方法。 第一步:检查连接好的线路。 第二步:用量角器调整好天线仰角。 仰角直接用量角器就可以量 先将直尺最低端固定在天线最低端边沿上,另一端固定在天线最高端边沿上,注意直尺一定要通过天线中心,找准直径,不能倾斜,这是关键。直尺顶端留出20㎝以供固定量角器。在量角器中心钻一小孔,用小钉将带有重锤的线穿过量角器中心孔,将量角器一同

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

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。

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

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

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

各种近远场天线测量系统比较

按照天线场区的划分,天线测量系统可分为远场测量系统和近场测量系统。 1. 远场测量系统 远场测量系统按使用环境可分为室外远场测量系统和室内远场测量系统。 室外远场需要较长的测量距离,通常用天线高架法来尽量减小地面反射,其他架设方法还有地面反射法和斜距法。室外远场测量需要在合适的外部环境和天气下进行,同时,室外远场对安全和电磁环境有较高要求。 室内远场在微波暗室中进行,暗室四周和上下铺设吸波材料来减小电磁反射。如果暗室条件满足远场测量条件,可选择传统远场测量法,如果测量距离不够远场条件,可以选择紧缩场,通过反射天线在被测天线处形成平面电磁波。 2. 近场测量系统 近场测量在天线辐射近场区域实施。在三至五个波长的辐射近场区,感应场能量已完全消退。采集这一区域被测天线辐射的幅度和相位数据信息,通过严格的数学计算就可以推出被测天线测远场方向图。 按照扫描方式的不同,常用的近场测量系统可以分为平面近场系统、柱面近场系统和球面近场系统。 (1)近场测量系统 平面近场测量系统在辐射近场区的平面上采集幅相信息,这种类型的测试系统适用于增益>15dBi的定向天线、阵列天线等,最大测量角度<± 70 º。

(2)柱面测量系统 柱面近场测量系统在辐射近场区的柱面上采集幅相信息,这种类型的测试系统适用于扇形波束和宽波瓣的天线。 (3)球面测量系统 球面近场测量系统在辐射近场区的球面上采集幅相信息,这种类型的测试系统适用于低增益的宽波瓣或全向天线。 3.如何选择天线测量系统,需要考虑到的几个重要的特性和指标: 1.天线应用领域; 2.远场角度范围:远场波瓣图坐标系、各种天线性能参数定义、副瓣和后瓣特性; 3.电尺寸:根据电尺寸和计算出远场距离; 4.方向性指标:宽波瓣或窄波瓣; 5.工作频率和带宽:工作频率设计到吸波材料尺寸和暗室工程设计及造价; 6.环境和安全性要求:天气、地表环境等因素; 7.其他因素:转台或铰链、通道切换开关等。 近场(平面、柱面、球面)测量系统与远场|(室外、室内、紧缩场)测量系统的能力比较

远场天线测试系统

远场天线测量系统 睿腾万通 科技有限公司

目录 1概述 (3) 2用户需求分析 (4) 2.1用户需求 (4) 2.2用户远场环境 (4) 3远场天线测量系统特点 (5) 4远场天线测量系统 (5) 4.1系统组成 (5) 4.2系统清单 (6) 4.3系统布局 (8) 4.4系统原理 (8) 4.5系统测试能力 (11) 4.6射频链路预算 (11) 4.7系统扩展性 (12) 5分系统设计 (12) 5.1机械子系统 (12) 5.2控制子系统 (16) 5.3射频子系统 (17) 5.4天线测量软件 (20) 6培训 (21) 6.1安装期间培训 (22) 7系统维护、保修等 (23) 7.1服务优势 (23) 7.2专业的售后服务保障团队 (23) 7.3系统维护服务保障 (24)

1概述 成都睿腾万通科技有限公司很高兴能有机会为客户推荐一套由本公司研发、集成的的远场天线测量系统。睿腾万通公司是一家专门从事天线测量产品的研发、集成、生产与销售的高科技企业。公司以电子科技大学为技术依托,技术团队由多名业内资深的技术专家组成,团队成员的专业领域覆盖电磁场与微波技术,软件工程,自动化控制,结构机械等,具有博士、硕士学历人员占40%。公司具体从事业务覆盖通用近场、远场的开发与集成,基于通用天线测量系统的功能升级,数字阵、相控阵列快速测量与诊断的解决方案,以及天线测量技术咨询与服务。公司掌握远近场天线测量的核心算法与控制,具有丰富的系统集成与研发能力。 我们为国内多个用户提供过系统集成方案,测试频率从500MHz至110GHz,集成系统包括室内远场、室外远场、平面近场及紧缩场。 本方案推荐了一套多轴转台远场天线测量系统,以满足客户的当前以及未来产品的测量需求。推荐的远场测量系统采用4轴被测天线转台,集成是德科技的射频组建,使用睿腾万通公司自主开发的远场天线测量软件及控制系统,构成一套具有高可靠性,高性能的远场测量系统,测量系统除了能够进行常规的远场测量外,还具天线罩参数测量、相控阵及数字阵列的扩展功能。更进一步的细节将在后面的章节有所描述。 为了使客户充分地了解和使用此套天线测量系统的特性和功能,睿腾万通将在现场安装验收期间提供近场测量系统涉及到的测量理论、系统应用、实际操作和维护的详细培训。并在用户使用过程中提供良好的技术服务的咨询。 我们衷心希望能够同用户的专家合作,提供一套高性能远场测试系统。这是一个令人兴奋的工程,我们期待与客户在此项目上完美愉快和顺利的合作。

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。

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。

卫星天线安装大集合(超全)

卫星天线安装大集合卫星知识 作者:佚名文章来源:本站原创点击数:更新时间:2010-10-25 一锅三星安装教程一锅三星调试一锅三星设置一锅三星图如何安装一锅三星 准备工具和软件 1、冲击钻一台,使用8MM的冲击钻头,铅笔或者油性笔、粉笔都行,用来给打孔的位置做记号,注意你想安装的地方离电源的距离,过远还要准备延长电源线。 2、同轴电视线若干,自己量好距离,从你电视机的位置到锅的位置再加上3米左右(四切到高频头的3根连接线),选择同轴电视线很关键,不好的线直接会影响信号,记得一定要买全铜芯,四屏蔽高编的,什么铜包钢,只有双屏蔽的最好不要。 3、8MM膨胀螺丝,锅中自带4个,不用买。 4、扳手一把,小扳手就行,固定螺栓用。 5、剪刀一把,做视频线用。 6、十字和一字螺丝刀各一把,要是刚好有双头的就只要一把够了。 7、尖嘴钳一把。 8、锤子一把,砸膨胀螺栓用。 9、防水电工胶布一卷。 10、其它热缩管,扎带,锅要装的漂亮全靠它们,本店有送,不用买。 11、液晶小彩色电视一个。用于调星。带A V输入。没有的话只能搬大电视啦(注意不能用黑白电视)。实在没有可以搬动的电视也不是不能调了,那你就要需要笔记本一台,要在装锅的位置能和自家路由器连网(有无线路由能连就最好),用笔记本调星还要另外下载个调星软件。 下载链接:https://www.360docs.net/doc/dd206557.html,/Soft/ShowSoft.asp?SoftID=14 12、新手调星都最好下载这个寻星精灵软件 下载链接:https://www.360docs.net/doc/dd206557.html,/Soft/ShowSoft.asp?SoftID=13 注意:安装过程中插拔电缆、连接视频线前一定要把DM500S的电源插头拔掉,热插拔会引起器件损坏。 选择安装位置 使用寻星软件查看你所在地方138星的相关参数,按显示的相应的方向和仰角查看有没有障碍遮挡,一般正东南方向45度仰角以上看过去没有遮挡就没有问题。自己根据你的安装位置选择正装还是倒装。

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

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)

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

PCB天线匹配调试流程(个人总结)

P C B天线匹配调试流程(个 人总结) -标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

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 13.56Mhz,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+jXL?jXC=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=QC?QT=QL?QC=0 史密斯圆图图示

卫星电视接收卡的安装与调试

卫星电视接收卡的安装与调试 卫星电视接收卡的安装跟其它板卡的安装相比并没有特别之处,插入PCI槽并安装驱动程序即可。至此卫星电视接收卡机安装完毕,并没有任何难度。然而有难度的在于卫星天线的安装与对准卫星的操作,这是绝大多数电脑爱好者没有经历过的事情。 硬件安装 首先我们要根据卫星天线的图纸组装天线,一般生产厂提供的图纸都很详尽,按图索骥即可。一般KU波段的天线比较小,安装在阳台、开阔地或楼顶都可以。甚至有些爱好者把KU波段的天线安装在室内,隔着玻璃窗户仍然可以正常接收信号。这样非常便于调节天线,我们在后文调星的步骤中将介绍。但要注意的是,如果窗户玻璃面积不是很大,并且是金属材料构成窗户边框的话,有可能对信号有明显影响,造成无法接收。笔者建议读者最初还是把天线装在阳台的外面,待接收稳定、具备丰富的调星经验后,在转移至阳台内。如果你的天线是C波段的“大锅”肯定不能装在阳台内了,最好还是安装在开阔地或者楼顶上。确定好了安装地点,为了调整天线方向的稳定性,要对天线进行固定。笔者的KU波段偏馈天线就是在阳台外墙用电钻打了四个固定孔,用膨胀螺丝将天线牢牢地固定住,如图所示: 接下来的工作便是制作馈线,根据天线位置与电脑之间的距离确定馈线的大致长度,截取同轴电缆。修剪掉电缆外皮,露出中间的铜线,插入F头并用钳子夹紧F头。连接好高频头和HS1020卫星电视卡,至此所有的硬件连接即大功告成。 对准卫星 这时即便你打开电脑也不会有任何节目播放出来,因为我们还有两个步骤没有完成——安装卫星电视播放软件;调星,使天线对准要接收的卫星; 安装光盘自带的DTV软件,当然安装其他的DVB播放软件也可以。开启软件后进入“属性”选项设置LNB的参数,您只需要按照高频头包装盒上标注的参数填写即可。如图所示。 然后进入“天线设置”选项卡,选择一颗卫星,根据节目表输入一个节目的频率、符号率、极化方式参数。点击“应用”后,即会看到信号强度和信号质量进度条有指示。这时根据目标卫星的经度以及接收地的经纬度用寻星软件计算出天线的方位角、仰角、高频头极化角,调节天线,使天线各项参数达到计算值,继续慢慢微调天线,直至信号质量达到最大,进度条变绿,点击“确定”后即可收到节目。 调节天线的仰角、方位角、极化角对准卫星的整个过程说起来很简单,可调节起来往往并没有这么顺利。这里提醒初学者,天线的仰角很关键,一定要对准确,否则分毫之差可能性好全无。笔者用量角器和螺丝帽自制了一个仰角器,使其靠在天线平面上,很容易测出准确的仰角值。如图所示: 而方位角则可以大致估计,慢慢转动天线,使软件的信号指示条达到最大即可。如果条件许可,建议读者可以购买简易寻星仪串接入高频头与接收卡之间。因为寻星仪用指针来指示信号强度,用它来寻找卫星非常直观,很容易成功。

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