原创 华为射频天线口匹配设计及调试指导

2024-3-3 15:18 886 4 3 分类: 测试测量 文集: 技术分享
分享一份华为关于射频天线匹配的设计机调试指导,做过相关的设计,觉得指导性比较强,可以供参考,也是很好的学习资料。
本文主要分享要点,如果觉得需要原件,可以百度搜索,资源很多,如果搞不到,可以私信我,发百度网盘链接。


1 整体介绍

1.1 概述

华为终端模块产品设计中, 虽然天线口与外接天线连接器 switch 都是按 50 ohm 设计的,但由于分布参数影响工艺上很难做到刚好都是 50 ohm,如果天线口与外接天线连接器 switch 的阻抗刚好能共轭匹配,将会获得最优的射频性能。所以在模板的天线与外接天线连接时要增加匹配网络,避免因射频通路上的阻抗不匹配而造成的反射和损耗,以致降低了射频性能。

本设计指南介绍了使用终端模块产品时, 射频天线口匹配的设计和调试方法。


2 仪器说明

2.1 所用仪器

我们这里用的矢量网络分析仪是 Agilent E5071C,当然也可选用其它型号的矢量网络分析仪。 Agilent E5071C 参数如下:

品牌: 美国安捷伦 Agilent

型号: E5071C | Agilent E5071C

描述: Agilent E5071C ENA 网络分析仪具有同类产品中最高的射频性能和最快的速度,并具有宽频率范围和全面的功能。它是制造和研发工程师们测试频率范围在 20GHz 以内的射频元器件和电路的理想解决方案。

Agilent E5071C ENA 网络分析仪新款 20 GHz 选件可将 E5071C ENA 系列网络分析仪的频率范围扩展至 20 GHz。新款 20 GHz 选件支持双端口(选件 2K5)和四端口(选件 4K5)两种配置,可用于测量各种成分,例如 WLAN、 WiMAX™、 UWB 或任何4G 技术中的无源器件的第三个谐波。

Agilent E5071C ENA 网络分析仪, 9 kHz 至 8.5 GHz/300 kHz 至 20 GHz。

 广泛的动态范围:在测试端口处具有 > 123 dB 的动态范围(典型值)

 极快的测量速度:全双端口校准时为 41 ms, 1601 点

 低迹线噪声: 70 kHz 中频带宽(IFBW)处为 0.004 dB rms

 Agilent E5071C ENA 网络分析仪集成的 S 参数测试装置

 端口选项: 2 端口和 4 端口

 平衡测量能力(4 端口选件)


3 模块天线口匹配参考原理图

3.1 模块天线口匹配参考原理图

华为模块天线口匹配参考原理图如下图所示:

图3-1 华为模块天线口匹配参考原理图

说明

 匹配网络为 C1、 L1 和 C2 构成的∏型匹配, C3 为隔直电容。

 匹配网络在布局放置时最好能靠近模块的天线焊盘。而从模块的天线焊盘到天线( 或天线SWITCH) 的走线总长度尽量短。

 匹配网络中电容电感符号只是示意图, C1, L1 和 C2 的值要通过阻抗匹配调试来确定, 既可能是电容也可能是电感,当然也可能不用焊上器件( NC)。


4 天线口匹配调试

4.1 天线口匹配网络模型和网络参数

常见的二端口网络如下图所示:

图4-1 常见的二端口网络

a1 和 b1 分别为输入端口的入射波和出射波;

a2 和 b2 分别为输出端口的入射波和出射波;

Sij 表示网络散射参数的各个分量,其中 Sii 表示当所有其它端口接匹配负载时端口 i 的反射系数, Sij 表示当所有其它端口接匹配负载时从端口 j 到端口 i 的传输系数。

我们的天线口匹配就是如图 4-1 所示的一个二端口网络,而且具有互易性,即

S12 = S21。

4.2 天线口匹配调试

调试时,要先设定矢量网络分析仪的测试频率范围,显示模式用 smith(R+jX),然后用校准件进行校准, 最后在 ANT PAD 端口焊开口电缆, ANT 接 50 ohm 射频匹配负载,用矢量网络分析仪调试 C1, L1 和 C2 ,使 S11 参数在所用频带内收敛于 SMITH圆图圆心(50 ohm)处, 越收敛越好, 如图 4-2 所示。

图4-2 模块天线口匹配 S11 圆图

将 S11 参数在所用频带内收敛于 SMITH 圆图圆心(50 ohm)后,匹配已调试完毕,此时测量所用频点的 S12 值,作为线损补偿。测量 S12 时,显示模式最好选用幅值的对数模式 Log Mag 来读值,如图 4-3 所示。一般情况下选所用频带的中信道频点的S12 值作为插损。

图4-3 模块天线口匹配补偿值测量

把 Marker 功能打开, 在图 4-3 的左上方可以读得各 marker 点的 S12 值,其表示这段线路的插损,理论上其绝对值越小越好。

作者: 启芯硬件, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-443713.html

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