参考地对PCB天线的影响:
1. 参考地直接参与辐射,其外形和尺寸会直接影响天线的性能;
2. 参考地的长度:谐振频点变化小,对带宽和效率的影响比较大,S11变浅;
3. 参考地的宽度:影响谐振的中心频点,辐射方向也在改变
天线的谐振频点由尺寸较小的决定,带宽主要受尺寸较大的决定
参考地对PCB天线的影响:
1. 参考地直接参与辐射,其外形和尺寸会直接影响天线的性能;
2. 参考地的长度:谐振频点变化小,对带宽和效率的影响比较大,S11变浅;
3. 参考地的宽度:影响谐振的中心频点,辐射方向也在改变
天线的谐振频点由尺寸较小的决定,带宽主要受尺寸较大的决定
变形天线:
蛇形天线与倒L和倒F天线结合起来:
PCB实现双频天线:
蛇形天线添加一条分支实现双频天线;
低包高结构PIFA天线:S11曲线很不错,
低包高结构比倒F蛇形天线要好。
多频段天线需要增加寄生分支或者增加天线开关的方式来实现。
倒L天线:
将单极子天线弯折90度,天线臂与地平面平行,其形状像一个放倒的L,因此得名为倒L天线;
影响倒L天线的性能:
1. 天线的总长度;
谐振频率
2. 天线臂与参考地平面的间距;
间距越小,带宽越窄,频率越高,S11也变差,阻抗分布变大;
在倒L天线的馈电点附近并联一个电感,可以有效改善倒L天线的辐射性能;
倒F天线的原理:
倒F天线的谐振频率和天线的线长相关;
天线阻抗和天线的高度相关;
接地分支相当于并联的电感:
可以调整接地分支与馈电分支的间距来调整天线的阻抗;
间距越小,分支等效的接地电感的感值就越小,工作频率越高,两个分支之间的距离就越小;天线与参考地之间的间距越小,两个分支也要减小。
倒F天线开槽也可以调整天线的阻抗。
单极子天线到螺旋天线的转换:
可以不改变天线谐振中心频率的条件下,大幅度减小天线的尺寸。
螺旋天线的带宽要小。
螺旋的半径和螺距影响天线的带宽;拉伸后的总长度和螺旋天线的高度影响天线的谐振频率。
螺旋天线从3D转换为2D的蛇形天线:
差异很小。折叠线的间距不能太小;
PCB天线:
成本低,一致性好。带宽窄,性能较差
单极子天线在参考地上产生镜像电流形成类似于半波偶极子天线的另一个天线臂,所以参考地的大小和形状会对单极子天线的性能产生显著的影响。
影响带宽和回波损耗,波瓣图偏向地面积大的一边。
终端外置天线:
1. 增益高,不容易被终端本体干扰,在水平面一般会有全向辐射特性
2. 带宽窄,SAR值高,不利于携带
内置天线:
大多数都是倒L天线或者倒F天线,或者是它们的演进天线;
PCB板
钢片
FPC天线
LDS天线:天线直接附着在塑料片或者外壳上
陶瓷贴片天线,NFC,无线充电天线不属于上述天线。
天线:
终端设备的外设,器件都与天线靠的很近,一方面对天线的辐射波瓣图、带宽和辐射效率带来影响,另一方面,PCB板和各种外设的辐射干扰会通过天线直接进入射频系统中。
使用smith chart匹配电路:
一般第一个交点,会导致器件的C或者L值大,器件的Q值低。
smith chart:
上半部分是感性区,下半部分是容性区
三个特殊点:
1. 匹配点--圆图中心
2. 右边点:开路点,反射是1
3. 左边点,短路点,反射是1
天线匹配网络设计的关键因素:
1. 阻抗匹配位:T型,PI型,L型
1.天线工作带宽
1)绝对带宽:BW=fh-fl
2)相对带宽:RBW=BW*100%/sqrt(fl*fh)
通常带宽小于10%就可以认为是窄带系统
窄带系统一般可以使用1~3个器件,最常用的是L型,也可以T型和PI型
宽带天线匹配电路:需要满足在工作频段几个不同频点的匹配,设计难度较大,很难做到所有频点都兼顾,通常会有所取舍。
一般预留足够多的匹配位,并且串并交替;
双频匹配电路的设计:分别对每个频段做匹配设计,然后再将两个电路级联后综合调试。---
应用了一个规律:
1)并电容串电感--负载:低频段影响大,高频段影响小;
2)并电感串电容--负载:低频段影响小,高频段影响大;
最少两个L型+级联电阻/电容
选择射频匹配器件:
1. 电感:高频电感:电感一般有寄生参数的存在;一般寄生有电容和电阻。电感越过自身谐振频率后,呈现出容性,不再是一个电感;
射频电感的参数:
1。 电感值;
2. 自谐振频率
3. 直流电阻DCR
4. 额定电流
5. 精度
6. Q值--Q=X/R,Q值越高,电感的性能越接近理想的无损电感;高Q值的好处是损耗低,Q值是一个频率函数的变量
类型:绕线电感, 叠层电感;薄膜电感
2. 电容:电容一样存在寄生参数;
1. R1是引线导体的损耗--串联
2. R2是介质损耗--并联
3. L是引线的寄生电感--串联
当越过电容的自身谐振频率后,表现为感性,不再是一个电容;
选择电容的时候,温度特性是很重要的一个参数;C0G材料电容不会随着温度变化容值变化。
3. 超宽频电路需要使用电阻。窄带电路无需使用电阻。
天线的S参数与阻抗匹配:
S参数:在某个频率下的射频信号在通过射频网络时,在输入端口处的反射以及在输入端口到输出端口之间的传输过程中,信号的幅度与相位所发生的变化。
双端口网络共有4个参数:
1. S11:1端口信号反射
2. S21:端口1到端口2的信号传输
3. S12:端口2到端口1的信号传输
4. S22:端口2信号反射
天线的S参数:任何单一端口输入的天线,都是一个单端口网络,可以等效一个负载。天线的S11回波损耗越小,说明反射能量越小,除去天线本身的欧姆损耗,其它能量都辐射出去了。
不同天线辐射的信号之间会有互相干扰的可能,用于描述天线间互扰程度的参数叫做天线之间的隔离度。将两个天线整体看成是一个双端口网络,以两天线间的传输损耗S21来表征天线之间的隔离度。
天线之间的隔离度越大越好,一般要求20dB的隔离度。
射频电路要实现最大的功率传输,就需要实现Rs=RL;这就需要在源和负载之间插入一个无源网络,即匹配网络:
其实现的基本功能:
1)减少噪声干扰;
2)提升功率容量;
3)改善频率响应的线性度
4)最大化功率传输 -- 共轭匹配网络
匹配网络其实就是阻抗变换网络;
在源与负载之间的线路中间插入测试点,从测试点向源看过去的是源输出阻抗Rs;从测试点向负载看过去的是负载输入阻抗RL。
注意事项:要匹配谁,匹配网络就要尽量靠近谁。
匹配调试:
1)顺序:靠近待匹配负载的匹配位为先,靠近测试仪器的匹配位为后;
对称偶极子天线的辐射原理:
电荷的移动产生电流,电流的变化产生磁场,和电场交错,形成电磁波的发送。
越大值的器件,自谐振频率越低,
1、匹配电路时,串电感并电容对低频段影响比价大,对高频段影响比较小;而串电容并电感则对低频段影响小对高频段影响大。
LNA接受的灵敏度
射频PA需要调是原因
PA调试仪器:
矢量网络分析仪,
电源,最好电流门限可以调
衰减器,防止功率过大烧坏器件。
ADS软件
频分双工
时分双工:适合下载多,上传少的场景
频分半双工:用户数量多的情况
频分半双工模式:窄带物联网NB-IOT 180k带宽
第一个: