艾博康白皮书讲述天线晶振匹配连接关系

物联网唤醒了有线和无线之间连接的复兴,随着5G的出现,几乎世界上每个地方都将拥有无线设备连接,由于几乎每个人都携带有手机,其中蓝牙功能意味着无线设备可以成为部署的移动电话的扩展,用于消费者和商业设备应用,WiFi带来网络和宽带,那么这些设计的共同点是:射频晶振连接始终需要天线.匹配不良的天线会丢弃宝贵的射频石英晶振信号功率,从而降低无线连接性能,本文带你了解RF匹配的基本步骤,了解如何重新获得珍贵的RF信号功率,提高误码率,扩展范围和振荡器灵敏度.

什么是阻抗匹配如此重要?该天线必须是阻抗匹配的为最终用户环境组装,以便有源晶振在所需的频段内工作最高效率,最佳效率导致最大范围,最小功耗,减少加热和可靠的数据吞吐量,它必须意识到天线本身是可以的被认为是阻抗变压器,该天线转换功率从通过Tx线的RF电路(匹配到大多数情况下阻抗为50Ω)以释放空间(阻抗为377Ω),匹配天线的输入阻抗50Ω是确保最大值的必要条件功率从RF电路转移到反射可忽略不计的天线背部.

驻波比(SWR)是一种衡量标准这定义了天线阻抗的好坏与连接的Tx线路阻抗匹配,小于1.5的值是理想的,低平SWR可实现最大功率传输传输线,SWR可以表示为反射系数Γ的术语,指的是从天线反射的功率,Γ是一个负载阻抗,ZL的功能和特点阻抗,ZO,当ZL获得石英晶体振荡器完美匹配=ZO(Zin=等式2中的ZO),其给出Γ值为零,并且SWR在等式1中变为单位,如果馈线天线的阻抗然后,天线阻抗不匹配源经历复阻抗,这将是行长度的函数,即使天线规格为50Ω使用a实现阻抗或匹配匹配网络,线路馈电的长度天线具有重要意义,特别是如果是的话大于波长的约1/10最高的操作频率.

可以使用矢量网络分析仪(VNA)测量天线的输入阻抗在最终用户环境中,这有助于为实际操作优化天线条件,可以使用矢量网络分析仪(VNA)测量天线的输入阻抗在最终用户环境中,这有助于为实际操作优化天线条件,VNA应校准为尽可能靠近有源晶体振荡器测量平面或在匹配网络的位置,VNA可用于测量S11特性和查看阻抗史密斯圆图,史密斯圆图是一个很好的图形辅助工具可视化任何点的阻抗传输线或天线的输入端系统跨越不同的频率,史密斯图表由常数阻力圆和恒定电导圈如图1所示.

史密斯圆图可以用来确定匹配网络的集总元素值,阻抗匹配方法天线阻抗很复杂,包括电阻和电抗部分,所以匹配网络必须包含组件两种类型实现最佳匹配,如果石英贴片晶振源阻抗纯粹是电阻性的负载阻抗是复杂类型,然后是a负载阻抗的复共轭会是匹配网络所必需的,换句话说,对于R+j*X的负载阻抗,匹配网络的阻抗会是R-j*X或者反过来,如果随心所欲阻抗在点O处,然后是添加的结果匹配网络中的集总元素会如图所示.

通过组合任何串联电感器,系列电容器,并联电感器和分流器电容器,负载阻抗的任何值史密斯圆图可以匹配,除了那些斑点位于lΓl=1的圆上,阻抗在哪里纯粹是电阻性的,传输线是最常用的匹配实际阻抗,阻抗可以通过以下方式实现频率匹配将传输线的长度延长到使阻抗在史密斯圆图上达到包含Γ=0的单位电导圆点;然后加入合适的进口石英晶振并联电抗将组合阻抗移动到Γ=0点,(见图3.)任意阻抗也可以旋转直到达到50Ω圆;然后获得适当的串联电抗产生50Ω点的阻抗.(见图4.)

在RF信号的关键路径中,天线常常成为OSC振荡器信号的阻塞点,降低了RF接收和传输效率,测试和调整天线需要昂贵的RF设备,例如矢量网络分析仪和RF源,总之,天线处于信号接收的关键路径中,因此其效率是使其参数成败,当天线设计可能影响其他主要设计目标时,例如电池寿命,范围,数据速率和最终用户满意度,没有理由让天线设计失效.