PCB天线匹配调试流程(个人总结)
通信系统中射频与天线阻抗匹配的调试方法
通信系统中射频与天线阻抗匹配的调试方法RF工程师在设计芯片和天线间的阻抗匹配时是否也遇到过这样的问题，根据数据手册的参数进行匹配设计，最后测试发现实际结果和手册的性能大相径庭，你是否考虑过为什么会出现这么大的差别？还有，匹配调试过程中不断的尝试不同的电容、电感，来回焊接元器件，这样的调试方法我们还能改善吗？一、理想的匹配通信系统的射频前端一般都需要阻抗匹配来确保系统有效的接收和发射，在工业物联网的无线通信系统中，国家对发射功率的大小有严格要求，如不高于+20dBm；若不能做到良好的匹配，就会影响系统的通信距离。
射频前端最理想的情况就是源端、传输线和负载端都是50Ω，如图1。
但是这样的情况一般不存在。
即使电路在设计过程中仿真通过，板厂制作过程中，线宽、传输线与地平面间隙和板厚都会存在误差，一般会预留焊盘调试使用。
图1理想的阻抗匹配二、造成与芯片手册推荐电路偏差大的原因？从事RF电路设计的工程师都有过这样的经验，做匹配电路时，根据数据手册给的S参数、电路拓扑结构、元器件的取值进行设计，最后得到的结果和手册上的差别很大。
这是为什么呢？其主要原因是对射频电路来说，“导线”不再是导线，而是具有特征阻抗。
如图2所示，射频传输线看成由电阻、电容和电感构成的网络，此时需要用分布参数理论进行分析。
图2传输线模型特征阻抗与信号线的线宽(w)、线厚(t)、介质层厚度(h)和介质常数()有关。
其计算公式如下:由公式可以知道，特征阻抗和介质层厚度成正比，可以理解为绝缘厚度越厚，信号穿过其和接地层形成回路所遇到的阻力越大，所以阻抗值越大；和介质常数、线宽和线厚成反比。
因为芯片的应用场景不同，虽然电路设计一样，但是设计的PCB受结构尺寸、器件种类、摆放位置等因素的影响，会导致板材、板厚、布线的不同，引起特征阻抗的变化。
当我们还是沿用手册给的参数进行匹配时，并不能做到良好阻抗匹配，自然会出现实际测试的结果与手册给的结果偏差较大的情况。
PCB天线设计_基于HFSS15.0
PCB天线设计及HFSS仿真分析一、PCB天线简介：（1）概念：PCB天线顾名思义就是指印制在PCB电路板上的天线，其具有制造简单和成本低等优点，广泛应用于蓝牙(Bluetooth)、WiFi、无线鼠标、Zigbee等近距离无线设备中。
（2）天线的发展历程即其发展的主要原因：1、天线发展史：半波偶极子天线->单极子天线其中，单极子天线包括：倒L天线、蛇形倒L天线、倒F天线和蛇形倒F天线；2、半波偶极子天线：全向天线2.15dB（双向，天线总长为工作波长的1/2，且（在馈点处）上下对称【各为工作波长的1/4】）；3、单极子天线：长度为半波偶极子天线的一半，即天线总长为工作波长的1/4（故辐射空间为半波偶极子天线的一半、输入阻抗减小一半）为减小单极子天线的尺寸（缩小占用PCB板的空间），单极子天线又可设计为：倒L天线（ILA）->蛇形倒L天线（MILA）【其占用空间更小】（他们的长度则不一定就是标准的工作波长的1/4，需结合实际，仿真分析，调试）4、倒F天线：（由于倒L天线的输入阻抗不好调节->引出倒F天线），也属于单极子天线的一种。
（注：天线标准输入阻抗为50欧姆）天线的阻抗分布规律：输入端最小，末端最大故：在天线输入阻抗为50欧姆的地方引出一个馈点，即实现了把天线的输入阻抗控制在标准的50欧姆倒L天线->倒F天线（调节输入阻抗）->蛇形倒F天线（缩小占用PCB的空间）5、天线的工作频率决定性因素是天线长度（决定性因素），天线长度应介于介质波长的1/4和自由空间波长的1/4 之间；6、影响天线质量的主要因素：PCB板材（FR4）、PCB板厚、PCB板参考地面的尺寸、天线走线的宽度、天线位置、外壳故不能直接复制别人的天线，需进行仿真分析和设计具体查看lec02.pdf……二、用HFSS设计实例即具体操作：现以2.4GHZ ISM （工作频段为2.4G HZ ~ 2.4835G HZ）Bluetooth/Wifi PCB天线为例，取其中心频率为2.45G HZ。
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Smi th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GS M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D C S，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。
常见天线以及调整方法及规范
常见天线以及调整方法及规范常见天线以及调整方法及规范1、板状天线调整方式板状天线就是定向天线，板状天线是移动通信系统天线的一种，主要用于室外信号覆盖。
无论是GSM 还是CDMA、LTE，板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。
这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。
1.1 天线方位角调整使用扳手等工具对锯齿夹码处的螺丝进行松动（上图中红圈位置），然后将天线以安装抱杆为中心转动调节，达到期望方位角后再次将螺丝拧紧固定好。
板状天线方位角调整范围比较大,可以根据实际需求调整.1.2 下倾角的调节1.2.1 机械下倾角的调节使用扳手等工具对连接臂处的螺丝进行松动（图片中红圈位置），然后对天线的机械角度进行调节，达到期望角度后将螺丝拧紧固定好。
电子下倾的调整1.2.2 电子倾角的调节板状天线电调有两种，一种是旋转调节，一种是插拔调节。
上图为旋钮式调节电调。
旋转旋钮（图中蓝色部分），电调滑标会移动，红色指针（图中箭头指示的地方）到达某一刻度电调即为多少度。
上图为插拔式调节电调。
在调节电子下倾的时候直接通过插拔电调滑标（图中红圈标示部分）即可对其进行调节，滑标漏出的刻度即为当前电子下倾值。
电子下倾的可调范围一般在天线标签上都有标示,如下图:2、美化天线的调节随着移动通信网络的迅速发展，传统基站天线与周边环境的冲突越来越大，很难融入周边的环境，因此直接影响到城市的美好环境。
另外，随着人们环保意识的提高，大多数市民因为对移动通信基站的不了解而对基站进入其周边大楼具有一种盲目的排斥心理。
这些都极大地加大了移动通信运营商基站物业协调、工程实施和基站维护等工作的难度。
天线美化工程作为一种手段，满足了人们对城市环境要求越来越高的需求，越来越受到有关各方的广泛关注。
美化天线一般可以分为以下几个类型分类：1、美化排气管2、美化集束3、美化路灯杆4、美化方柱5、美化空调6、其他美化天线2．1 美化天线的调整方式2.1.1 美化排气管河南联通LTE-FDD美化排气管目前已知只有京信和摩比两种天线方位角的测量中心点（上图中红圈内的点）对着的方向为天线的主控方向，也就是方位角，在测量时罗盘方向与主控方向一致，读出示数即为当前方位角。
PCB天线匹配调试流程(个人总结)
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：- 2^ fR（ = ------ / f t,l,h l? Will/亠’」，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_A ntenn a_Desig_Gui ”初步确定出EMC matchi ng 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 matchi ng 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=R⑵电路电流为最大。
⑶电路功率因子为1。
⑷电路平均功率最大。
即P=I2R(5)电路总虚功率为零。
天线调试方法及步骤
小天线调试方法及操作步骤1天线的安装依据天线生产厂家对天线各部位的理论设计尺寸，对天线各个部位进行调整，譬如天线馈源的位置、副面位置、副面支撑杆等等。
2对星操作1)依据地球站天线的地理位置和卫星经度计算地球站天线对准卫星的方位角、俯仰角和极化角；2)依据计算的地球站天线对准卫星的极化角，粗调天线极化；3)使用地质罗盘，将天线转动至计算的方位角和俯仰角附近；4)与馈源连接LNA（或LNB），连接电缆至频谱仪。
使用频谱分析仪作为信号接收机，置入卫星信标频率（注意若使用LNB，下行频率为变频后的频率，并注意接入频谱仪的信号没有直流成分），转动天线搜索卫星信标信号。
5)找到卫星信标信号后，依次微调天线方位和俯仰，在信号最大处停止转动。
6)天线对准卫星，要调整天线极化与卫星极化匹配。
方法：一般卫星上有水平和垂直两个信标，将频谱仪置入反极化信标频率。
转动天线极化，将频谱仪显示的反极化信标信号调至最小，此时天线主极化处于最佳状态；7)判断天线是否对准卫星。
正常情况下，转动天线方位或者俯仰，信号的每个第一旁瓣电平从最大值下降-14dB以下，说明天线对准卫星。
8)小站对准卫星（利用频谱仪接收信标，直至信号电平最大，此时天线方位俯仰的任何变化都会使信号电平降低）；9)调整到主极化位置，使接收到的主极化信标电平最大；10)调整到交叉极化位置，使接收到的主极化信标电平最小，并记录此时反极化信标电平值；11)调整回主极化位置，使接收到的反极化信标电平最小；12)小站发射单载波，主站测试此时的发射极化隔离度；13)如果发射极化隔离度大于等于30dB，则不需要再调整馈源；14)如果发射极化隔离度小于30dB，则需要调整馈源，使发射极化隔离度满足要求；15)再次测试接收的反极化信标电平，并计算此时的接收极化隔离度；16)最终调整的目标应使发送和接收极化隔离度均大于等于30dB；17)发射极化隔离度测试时的频谱图由中国卫通负责记录并提交给移动公司；3天线加固及作标记方法安装时可以采取以下几种方式来改善天线的抗风性能：1）现场调整好后，根据当地情况，采取辅助措施增强抗风能力，例如：加焊筋、风口方向加围墙等。
PCB调试
实践表明，一个电子装置，即使按照设计的电路参数进行安装，往往也难于达到预期的效果。
这是因为人们在设计时，不可能周全地考虑各种复杂的客观因素（如元件值的误差，器件参数的分散性,分布参数的影响等），必须通过安装后的测试和调整，来发现和纠正设计方案的不足，然后采取措施加以改进，使装置达到预定的技术指标。
因此，调试电子电路的技能对从事电子技术及其有关领域工作的人员来说，是不应缺少的。
调试的常用仪器有：万用表、示波器和信号发生器等。
电子电路调试包括测试和调整两个方面。
调试的意义是：1、通调试使电子电路达到规定的指标；2、调试发现设计中存在的缺陷予以纠正。
在大学生电子竞赛中，竞赛的选题往往有发挥部分，占50分，通过调试和修改设计电路，使电子电路满足发挥部分的要求，可争取更多的得分。
从这个角度看，调试也是一个不断提高电子电路水平的过程。
一、电子电路调试的一般步骤传统中医看病讲究“望、闻、问、切”，其实调试电路也是如此。
首先“望”，要观察电路板的焊接如何，成熟的电子产品一般都是焊接出的问题；第二“闻”，呵呵，这个不是说先把电路板闻下，是说通电后听电路板是否有异常响动，不该叫的叫了，该叫的不叫；第三“问”，如果是自己第一次调，不是自己设计的要问电源是多少？别人是否调过？有什么问题？第四“切”，检查芯片是否插牢，有先不易观察的焊点是否焊好？一般调试前做好这几步就可发现不少问题。
根据电子电路的复杂程度，调试可分步进行：对于较简单系统，调试步骤是：电源调试～单板调试～联调。
对于复杂的系统，调试步骤是：电源调试～单板调试～分机调试～主机调试～联调。
由此可明确三点：1、不论简单系统还是复杂系统，调试都是从电源开始入手的；2、调试方法一般是先局部(单元电路)后整体，先静态后动态；3、一般要经过测量——调整—一再测量——再调整的反复过程；对于复杂的电子系统，调试也是一个“系统集成”的过程。
在单元电路调试完成的基础上，可进行系统联调。
发射源与天线的阻抗匹配攻略来啦~
发射源与天线的阻抗匹配攻略来啦~在通讯系统中，为了让发射源的传导功率通过天线最大化的辐射到自由空间，就要保证发射源的输出阻抗与天线的阻抗共轭匹配。
所以阻抗的匹配度在通讯系统中非常重要，不但会影响能量的传输效率，如果匹配不好，会严重发热，甚至会烧毁元器件。
怎么样实现发射源与天线之间的阻抗匹配呢？让我们一起来了解下吧~一天线阻抗匹配1、什么是天线阻抗匹配阻抗是天线的一个重要的参数，阻抗 Z = R + j ( XL – XC ) 。
其中R 为电阻，XL 为感抗，XC 为容抗。
如果( XL–XC) > 0，称为“感性负载”；反之，如果( XL – XC ) < 0 称为“容性负载”。
天线阻抗由天线的物理结构（形状、尺寸、材料、材料、使用环境等）决定，高频信号被馈送到天线，大部分能量从天线辐射出去，另外一部分将被反射回发射源。
反射波在传输线上形成“驻波”（参考前面关于驻波的推文）（图一）当发射源阻抗（通常为50Ω）等于负载阻抗（即天线）时，反射最小。
因此，为了减少这些反射和最终的损失率，负载阻抗应等于发射源阻抗。
（图二）天线阻抗匹配（调谐）即是将天线阻抗与发射源阻抗匹配的过程。
如果天线已经具有与电源阻抗相等的阻抗，则不需要进行调谐。
2、天线为什么要阻抗匹配天线是无线通讯系统中物理层上发送和接收信号的“第一道门”，是其极为重要的组成部分，如果天线与发射源之间阻抗匹配。
不但可以增加工作范围，也有助于降低无线设备的功耗。
二天线与发射源的阻抗匹配调试方法首先需要的是一台矢量网络分析仪，本文以安捷伦E5071C 为例，理论联系实践--如何进行天线阻抗匹配。
每一步都有一个使用实例，说明如调试天线与发射源之间的阻抗匹配。
1、阻抗匹配治具制作注意事项：一般天线与发射源连接是通过放置在PCB 上的连接器（SMA、I-PEX 等），天线应尽量远离周围的金属部件，因为金属部件可能会导致天线参数发生变化。
将天线连接到源的馈线应等于源阻抗，因为馈线构成连接天线的传输线的一部分。
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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_Desig n_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
步骤5：可以根据史密斯圆图来调整匹配电路。
目标：将13.56Mhz与实数轴相交，交点就是谐振在13.56Mhz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》。