RF工程师在规划芯片和天线间的阻抗匹配时是否也遇到过这样的问题，根据数据手册的参数进行匹配规划，最终测验发现实践成果和手册的功能截然不同，你是否考虑过为什么会呈现这么大的不同?还有，匹配调试进程中不断的测验不同的电容、电感，来回焊接元器材，这样的调试办法咱们还能改进吗?
一、抱负的匹配
通讯体系的射频前端一般都需求阻抗匹配来保证体系有用的接纳和发射，在工业物联网的无线通讯体系中，国家对发射功率的巨细有严格要求，如不高于+20dBm;若不能做到杰出的匹配，就会影响体系的通讯间隔。
射频前端最抱负的状况便是源端、传输线和负载端都是50Ω，如图1。可是这样的状况一般不存在。即便电路在规划进程中仿真经过，板厂制造进程中，线宽、传输线与地平面空隙和板厚都会存在差错，一般会预留焊盘调试运用。
图1抱负的阻抗匹配
二、构成与芯片手册引荐电路差错大的原因?
从事RF电路规划的工程师都有过这样的经历，做匹配电路时，根据数据手册给的S参数、电路拓扑结构、元器材的取值进行规划，最终得到的成果和手册上的不同很大。这是为什么呢?
其主要原因是对射频电路来说，“导线”不再是导线，而是具有特征阻抗。如图2所示，射频传输线当作由电阻、电容和电感构成的网络，此刻需求用散布参数理论进行剖析。
图2传输线模型
特征阻抗与信号线的线宽(w)、线厚(t)、介质层厚度(h)和介质常数()有关。其计算公式如下:
由公式能够知道，特征阻抗和介质层厚度成正比，能够了解为绝缘厚度越厚，信号穿过其和接地层构成回路所遇到的阻力越大，所以阻抗值越大;和介质常数、线宽和线厚成反比。
由于芯片的运用场景不同，尽管电路规划相同，可是规划的PCB受结构尺度、器材品种、摆放方位等要素的影响，会导致板材、板厚、布线的不同，引起特征阻抗的改变。当咱们仍是沿袭手册给的参数进行匹配时，并不能做到杰出阻抗匹配，自然会呈现实践测验的成果与手册给的成果差错较大的状况。
尽管咱们不能彻底照搬芯片手册电路的一切参数，但能够参阅其间的拓扑结构，如π型、T型或许L型等。那接下来咱们应该怎么调试那些参数呢?
三、惯例的调试办法
完结PCB规划之后，进入调试进程，有的工程师对这个进程茫然失措，不知道该怎么下手。有的工程师会回到数据手册，把手册供给的参数直接焊接到PCB上，经过频谱仪调查功率输出，若不契合期望值;则调整其间的电容和电感，改大或许调小，然后焊回到PCB上，不断的迭代，直到输出值契合期望。
这种办法由于无法得知PCB板上散布参数的阻抗，只能不断的焊接替换参数调试，导致功率很低，并且并不适宜调试接纳链路的阻抗匹配。
四、是否有更有用的调试办法?
假如咱们能知道PCB板上散布参数的阻抗，就能够经过史密斯圆图进行有据可循的阻抗匹配，削减无谓的参数测验。散布参数的阻抗有两种办法能够获得：榜首，运用仿真软件建模仿真，可是树立模型需求知道资料、尺度、结构等条件，其作业量不亚于直接调试;即便能树立模型，怎么保证其精确性也值得讲究。第二，运用网络剖析仪直接丈量，该办法直观并且成果精确。下面介绍怎么经过网分直接得到特征阻抗。
下图3是调试与匹配电路参阅图，由芯片模块、射频开关和天线组成。把射频开关输出端作为50
Ω参阅点，此处接入网络剖析仪别离丈量传输线到天线的阻抗和传输线到芯片端口的阻抗。经过匹配之后，期望从该点往天线方向看进去是50 Ω和往芯片方向看进去也是50
Ω。挑选这儿作为50
Ω参阅点主要有两方面考虑：榜首，该处到天线端是接纳和发射的一起链路，只需求匹配一次，一起把天线对阻抗的影响也考虑了;到芯片端别离是接纳和发射链路，需求分隔匹配;第二，尽管匹配电路次数变多，可是每次匹配元器材数目少了，削减相互间影响，进步匹配功率。
图3调试与匹配参阅图
五、丈量散布参数阻抗
丈量之前，将网络剖析仪进行校准。首先把PCB板上除匹配网络的器材都焊上，然后把阻抗网络的落地元件断路，串联元件用0Ω电阻短路，如图4所示。尽量不运用焊锡短路，由于对高频电路来说，焊锡简单发生寄生效应，影响丈量成果。
图4焊接调试器材
进行天线匹配调试期间，需求断开同芯片的衔接。进行芯片匹配调试期间，需求断开同天线匹配组的衔接，接纳链路的匹配和发射链路的匹配经过开关切换别离进行调试。
需求特别留意的是丈量发射链路的阻抗，一般来说咱们只需得到静态或许小信号发射的阻抗就能协助咱们完结规划，由于芯片发射时处于线性放大区，得到阻抗后只需微调器材，就能到达最佳的输出功率。假如需求更精确作业状况时的输出阻抗呢?当然也是能够的，这就需求咱们参加更多的器材，如图5。
图5丈量芯片发射时的S22
在图5中，被测放大器便是芯片的功率放大器，使其进入最大功率输出;而测验信号源则供给一个反向输入信号a2到放大器;放大器输出端所发生的反射信号b2
经过定向耦合器被接纳机检测到;b2与a2之比即为放大器的大信号S22
参数。需求留意两点：榜首，被测芯片和测验信号源之间需求加定向隔离器，避免大信号损坏信号源;第二，芯片输出频率和信号测验频率要异频。
详细的调试过程如下：
1.校准网络剖析仪，校准到衔接到板上的射频线缆;
2.经过网络剖析仪丈量阻抗;
3.凭借史密斯圆图进行阻抗匹配;
4.挑选适宜的电容和电感焊接到PCB上;
5.丈量无线芯片的输出和输入是否满足要求。
在匹配进程中，挑选元器材一般遵从以下几个准则：
1.落地电容值不要过大，电容越大，容抗则越小，信号简单流入GND。
2.电容、电感值不要过小，由于存在差错，容值、感值越小，差错影响越大，影响批次的稳定性。
3.电容、电感挑选惯例值，便利替换和备料收购。
阻抗匹配进程中，咱们首先要了解数据手册的参数，找到辅导电路规划的根据，如电路拓扑图、S参数等;在调试进程中，凭借网络剖析仪丈量实践电路的阻抗，运用史密斯圆图辅佐咱们完结规划;最终对电容、电感的挑选也给了参阅主张。期望本文能给正在阻抗匹配中的你一些协助。
