華為射頻天線口匹配設(shè)計(jì)及調(diào)試指導(dǎo)

分享一份華為關(guān)于射頻天線匹配的設(shè)計(jì)機(jī)調(diào)試指導(dǎo)，做過(guò)相關(guān)的設(shè)計(jì)，覺(jué)得指導(dǎo)性比較強(qiáng)，可以供參考，也是很好的學(xué)習(xí)資料。

Chrent整體介紹

1.1 概述

華為終端模塊產(chǎn)品設(shè)計(jì)中， 雖然天線口與外接天線連接器 switch 都是按 50 ohm 設(shè)計(jì)的，但由于分布參數(shù)影響工藝上很難做到剛好都是 50 ohm，如果天線口與外接天線連接器 switch 的阻抗剛好能共軛匹配，將會(huì)獲得最優(yōu)的射頻性能。所以在模板的天線與外接天線連接時(shí)要增加匹配網(wǎng)絡(luò)，避免因射頻通路上的阻抗不匹配而造成的反射和損耗，以致降低了射頻性能。

本設(shè)計(jì)指南介紹了使用終端模塊產(chǎn)品時(shí)， 射頻天線口匹配的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。

Chrent儀器說(shuō)明

2.1 所用儀器

我們這里用的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是 Agilent E5071C，當(dāng)然也可選用其它型號(hào)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。Agilent E5071C 參數(shù)如下：

品牌：美國(guó)安捷倫 Agilent

型號(hào)：E5071C | Agilent E5071C

描述：Agilent E5071C ENA 網(wǎng)絡(luò)分析儀具有同類產(chǎn)品中最高的射頻性能和最快的速度，并具有寬頻率范圍和全面的功能。它是制造和研發(fā)工程師們測(cè)試頻率范圍在 20GHz 以內(nèi)的射頻元器件和電路的理想解決方案。

Agilent E5071C ENA網(wǎng)絡(luò)分析儀新款20GHz選件可將E5071C ENA系列網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率范圍擴(kuò)展至20GHz。新款20GHz選件支持雙端口（選件2K5）和四端口（選件4K5）兩種配置，可用于測(cè)量各種成分，例如WLAN、WiMAX、UWB或任何4G 技術(shù)中的無(wú)源器件的第三個(gè)諧波。

Agilent E5071C ENA網(wǎng)絡(luò)分析儀， 9kHz至8.5GHz/300kHz至 20GHz。

廣泛動(dòng)態(tài)范圍：在測(cè)試端口處具有 >123dB的動(dòng)態(tài)范圍(典型值)

極快測(cè)量速度：全雙端口校準(zhǔn)時(shí)為41ms，1601點(diǎn)

低跡線噪聲：70kHz中頻帶寬(IFBW)處為0.004dBrms

Agilent E5071C ENA網(wǎng)分儀集成的S參數(shù)測(cè)試裝置

端口選項(xiàng)：2端口和4端口

平衡測(cè)量能力(4端口選件）

Chrent模塊天線口匹配參考原理圖

3.1 模塊天線口匹配參考原理圖

華為模塊天線口匹配參考原理圖如下圖所示：

圖3-1 華為模塊天線口匹配參考原理圖

說(shuō)明

匹配網(wǎng)絡(luò)為 C1、 L1 和 C2 構(gòu)成的∏型匹配， C3 為隔直電容。

匹配網(wǎng)絡(luò)在布局放置時(shí)最好能靠近模塊的天線焊盤。而從模塊的天線焊盤到天線（ 或天線SWITCH） 的走線總長(zhǎng)度盡量短。

匹配網(wǎng)絡(luò)中電容電感符號(hào)只是示意圖， C1， L1 和 C2 的值要通過(guò)阻抗匹配調(diào)試來(lái)確定， 既可能是電容也可能是電感，當(dāng)然也可能不用焊上器件（ NC）。

Chrent天線口匹配調(diào)試

4.1 天線口匹配網(wǎng)絡(luò)模型和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

常見(jiàn)的二端口網(wǎng)絡(luò)如下圖所示：

圖4-1 常見(jiàn)的二端口網(wǎng)絡(luò)

a1 和 b1 分別為輸入端口的入射波和出射波；

a2 和 b2 分別為輸出端口的入射波和出射波；

Sij 表示網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)的各個(gè)分量，其中 Sii 表示當(dāng)所有其它端口接匹配負(fù)載時(shí)端口 i 的反射系數(shù)， Sij 表示當(dāng)所有其它端口接匹配負(fù)載時(shí)從端口 j 到端口 i 的傳輸系數(shù)。

我們的天線口匹配就是如圖 4-1 所示的一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，而且具有互易性，即S12 = S21。

4.2 天線口匹配調(diào)試

調(diào)試時(shí)，要先設(shè)定矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試頻率范圍，顯示模式用 smith（R+jX），然后用校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)， 最后在 ANT PAD 端口焊開(kāi)口電纜， ANT 接 50 ohm 射頻匹配負(fù)載，用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀調(diào)試 C1， L1 和 C2 ，使 S11 參數(shù)在所用頻帶內(nèi)收斂于 SMITH圓圖圓心（50 ohm）處， 越收斂越好， 如圖 4-2 所示。

圖4-2 模塊天線口匹配 S11 圓圖

將 S11 參數(shù)在所用頻帶內(nèi)收斂于 SMITH 圓圖圓心（50 ohm）后，匹配已調(diào)試完畢，此時(shí)測(cè)量所用頻點(diǎn)的 S12 值，作為線損補(bǔ)償。測(cè)量 S12 時(shí)，顯示模式最好選用幅值的對(duì)數(shù)模式 Log Mag 來(lái)讀值，如圖 4-3 所示。一般情況下選所用頻帶的中信道頻點(diǎn)的S12 值作為插損。

圖4-3 模塊天線口匹配補(bǔ)償值測(cè)量

把 Marker 功能打開(kāi)， 在圖 4-3 的左上方可以讀得各 marker 點(diǎn)的 S12 值，其表示這段線路的插損，理論上其絕對(duì)值越小越好。