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一般天线匹配电路的设计

天线的匹配,最理想的情况是希望源端输出阻抗、传输线阻抗、负载端输入阻抗都是一致的(一般为 50Ω)。

但在实际情况下,比如连接器、焊接、天线阻抗的误差值等,源端之后电路的阻抗,可能与源端的阻抗不匹配。所以天线电路一般需要预留匹配电路,且一般会预留 π 型匹配电路,下文将以其展开说明。

测量原始阻抗

我们首先要知道没有匹配电路的情况。这时候 π 型匹配电路串联器件焊接 0Ω 电阻(不能直接使用焊锡短路,会导致寄生参数不同),对地并联的器件留空不焊。

使用网络分析仪进行测量,具体方法可参考文章 网络分析仪的使用。此时可测量出初始负载阻抗值,假设我们测出来的初始阻抗非常接近 50Ω,那么可以直接不用匹配电路,不仅可以降低成本,也可以降低器件导致的损耗;假设测出来为 (40.6-13j)Ω,接下来就在史密斯圆图上调节匹配,将负载阻抗调到 50Ω 上。

调节匹配

在史密斯圆图上调节匹配,可以使用 SimNEC 这个软件。史密斯圆图的原理可参考文章 史密斯圆图基础,通过从负载端往源端加器件,将负载阻抗调到 50Ω。

匹配的原则:

  • 电感、电容值不应过小(减小误差值的影响),且尽量为常用值(增加可替换性)。
  • 落地电容值不应过大(容值越大,容抗越小,导致大量信号流向地)。
  • 尽可能设计为低通滤波器(顺便可抑制高频谐波)。
  • 两个电感之间距离不要太近,否则可能会产生互感影响匹配效果。
  • 整个频带的阻抗轨迹尽可能收敛。
  • 在 PCB layout 时,匹配电路要尽可能靠近天线,才能尽量减少传输线的延时,使实际值更接近理论设定值。

参考与致谢

文章作者:Power Lin
原文地址:https://wiki-power.com
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