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深入解讀無線通信中的天線③— 天線性能測試

發(fā)布時間:2023-09-06 來源:ZLG 責任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】天線作為無線信號輻射和接收的重要器件,在設(shè)計出來后,需要經(jīng)過測試才能確定其性能是否符合設(shè)計要求。那么天線性能測試是如何進行的呢?測試中需用到哪些專業(yè)測試設(shè)備?本文章帶你深入了解。


測試設(shè)備


一款天線設(shè)計出來后,如何確定它的性能是否符合設(shè)計要求?這就需要經(jīng)過專門的天線測試來評估。天線測試需要用到專業(yè)的測試設(shè)備,例如矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、天線測試系統(tǒng)、射頻測試線纜等。下面以廣州致遠電子股份有限公司推出的ZM602系列Wi-Fi模塊為例,看看如何測試PCB天線的性能。


表1 測試儀器及工具

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測試指標


在往期天線系列文章中,我們介紹了天線的幾個關(guān)鍵性能指標:增益、工作頻段/帶寬、駐波比、輸入阻抗,本期我們測試這幾個關(guān)鍵參數(shù)。


深入解讀無線通信中的天線① — 初識天線

深入解讀無線通信中的天線② — PCB天線設(shè)計


測試步驟


1. 測試儀器校準:為了得到最準確的測試結(jié)果,測試前需要對網(wǎng)絡(luò)分析儀與測試射頻線進行校準。我們以安捷倫E5071C為例,此儀器為四端口的網(wǎng)絡(luò)分析儀,但我們用其中一個端口即可。選擇PORT1,將射頻線一端N頭接入儀器PORT1端口,另一端SMA接入校準件,依次按儀器面板校準按鈕【Cal】---【Calibrate】---【1-Port Cal】,分別在開路【Open】、短路【Short】及50Ω負載【Load】校準射頻線,最后通過端口延伸功能將RF轉(zhuǎn)接線一起校準,校準后效果如圖2所示。


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圖2  網(wǎng)絡(luò)分析儀校準


2. 取已校準好的RF轉(zhuǎn)接線焊接至PCB天線,如圖3所示;


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圖3  RF轉(zhuǎn)接線焊接至PCB天線


3. 調(diào)取網(wǎng)絡(luò)分析儀S11、VSWR、Smith測試窗口分別測量工作頻段/帶寬、駐波比、輸入阻抗。


S11(工作頻段/帶寬):S11小于-10dB的頻段內(nèi)為天線的有效帶寬,從圖4可以看出,ZM602模塊PCB天線的有效工作頻段在2.265GHz~2.588GHz,帶寬約為300MHz,完全覆蓋Wi-Fi的工作頻段。


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圖4 S11(工作頻段/帶寬)


VSWR(駐波比)、輸入阻抗如圖5、圖6所示。


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圖5 VSWR(駐波比)


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圖6 輸入阻抗


4. 最后測試天線增益,需用到微波暗室及其測試天線增益的系統(tǒng),將被測試PCB天線放至微波暗室測試平臺上,通過天線增益測試系統(tǒng)可測試出PCB天線增益,如圖7~9所示。


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圖7 天線增益測試系統(tǒng)示意圖


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圖8 微波暗室


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圖9 天線增益


注意事項


PCB天線也叫板載天線,它是倒F天線衍變而來的,對地尺寸是有要求的,一般為四分之一至四分之三波長時,其增益效果最好。如果模塊尺寸小于四分之一至四分之三波長時,天線效果會受到影響。另外,天線一般都會設(shè)計匹配電路,以進行性能調(diào)試和優(yōu)化,因此測試時RF轉(zhuǎn)接線需焊接到天線匹配端,才能測到最準確的天線性能指標。



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