基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，主要步驟包括：對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)；測(cè)出天線(xiàn)的輸出阻抗值；使用Smith-Chart軟件獲取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值；組建阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；獲取組建的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試數(shù)據(jù)；驗(yàn)證測(cè)試數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足指標(biāo)要求；阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是否達(dá)到最佳狀態(tài)，若未達(dá)到最佳狀態(tài)，則調(diào)試阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，若達(dá)到最佳狀態(tài)，則調(diào)試通過(guò)，本發(fā)明在保證直觀(guān)、物理概念清晰的前提下還保證了精確度，大大提高了計(jì)算速度，優(yōu)化了天線(xiàn)的性能，同時(shí)克服了計(jì)算機(jī)仿真方法和手工計(jì)算方法的弊端且進(jìn)一步優(yōu)化了天線(xiàn)的性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及阻抗匹配調(diào)試方法，特別是一種基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法。

【背景技術(shù)】
[0002]阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與信號(hào)源內(nèi)部阻抗互相適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)?，F(xiàn)在阻抗匹配調(diào)試有多種方法，但都有各自的弊端。例如:計(jì)算機(jī)仿真方法和手工計(jì)算方法。由于計(jì)算機(jī)仿真這類(lèi)軟件是為不同功能設(shè)計(jì)而不只是用于阻抗匹配，所以使用起來(lái)比較復(fù)雜。設(shè)計(jì)者必須熟悉用正確的格式輸入眾多的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員還需要具有從大量的輸出結(jié)果中找到有用數(shù)據(jù)的技能。另外，除非計(jì)算機(jī)是專(zhuān)門(mén)為這個(gè)用途制造的，否則電路仿真軟件不可能預(yù)裝在計(jì)算機(jī)上。手工計(jì)算是一種極其繁瑣的方法，因?yàn)樾枰玫捷^長(zhǎng)的計(jì)算公式并且被處理的數(shù)據(jù)多為復(fù)數(shù)，只有在射頻領(lǐng)域工作過(guò)多年的人才能使用這種方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，包括如下步驟:
[0004]A、校準(zhǔn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；
[0005]B、將天線(xiàn)與所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，測(cè)出天線(xiàn)的輸出阻抗值；
[0006]C、使用Smith-Chart軟件獲取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值；
[0007]D、根據(jù)步驟C獲取的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值組建阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；
[0008]E、將步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 I連接，獲取端口I的測(cè)試數(shù)據(jù)；
[0009]F、判斷步驟E獲取的測(cè)試數(shù)據(jù)是否達(dá)到指標(biāo)要求:若未達(dá)到，則調(diào)試所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，重復(fù)步驟D至E ;若達(dá)到，則將步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；
[0010]G、根據(jù)所述比對(duì)的結(jié)果判斷所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是否達(dá)到最佳狀態(tài):若未達(dá)到，則重復(fù)步驟D至F調(diào)試所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；若達(dá)到，則調(diào)試通過(guò)；
[0011]優(yōu)選方案是:通過(guò)校準(zhǔn)件對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0012]優(yōu)選方案是:在步驟B中，天線(xiàn)通過(guò)射頻同軸線(xiàn)與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接。
[0013]優(yōu)選方案是:所述測(cè)試數(shù)據(jù)包括反射系數(shù)和電壓駐波比值。
[0014]優(yōu)選方案是:所述指標(biāo)要求具體為:測(cè)試數(shù)據(jù)在400?1200頻率范圍內(nèi)，電壓駐波比均小于3.5且反射系數(shù)均小于_3dB。
[0015]優(yōu)選方案是:步驟G中所述的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳狀態(tài)是指天線(xiàn)的功率達(dá)到最大值。
[0016]優(yōu)選方案是:步驟C中所述的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值為串聯(lián)或并聯(lián)的電容值或電感值。
[0017]優(yōu)選方案是:阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)測(cè)出的反射系數(shù)和電壓駐波比值在計(jì)算機(jī)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中實(shí)時(shí)同步顯示，并支持直接讀取。
[0018]本發(fā)明在阻抗匹配調(diào)試中使用Smith-Chart軟件和功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)配合獲取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值，在調(diào)試過(guò)程中，smith-Chart軟件和功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)配合運(yùn)用計(jì)算機(jī)計(jì)算，組建滿(mǎn)足指標(biāo)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)后再與功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比，在保證天線(xiàn)達(dá)到最大功率的的前提下繼續(xù)調(diào)試阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)一步優(yōu)化了天線(xiàn)的性能，本發(fā)明在保證直觀(guān)、物理概念清晰的前提下還保證了精確度，大大提高了計(jì)算速度，優(yōu)化了天線(xiàn)的性能，同時(shí)克服了計(jì)算機(jī)仿真方法和手工計(jì)算方法的弊端且進(jìn)一步優(yōu)化了天線(xiàn)的性能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明提出的阻抗匹配方法的流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的Smi th圓圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量天線(xiàn)參數(shù)圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明只需要通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試出端口 I的反射系數(shù)Sll和電壓駐波比值來(lái)判斷組建的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是否達(dá)到指標(biāo)要求。反射系數(shù)Sll表示回波損耗特性，一般通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來(lái)看其損耗的dB值和阻抗特性。此參數(shù)表示天線(xiàn)的發(fā)射效率，值越大，表示天線(xiàn)本身反射回來(lái)的能量越大，這樣天線(xiàn)的效率就越差，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)，包括:端口 2匹配時(shí)，端口 I的反射系數(shù)Sll ;端口 I匹配時(shí)，端口 2的反射系數(shù)S22 ;端口 I匹配時(shí)，端口 2到端口 I的電壓傳輸系數(shù)S12 ;端口 2匹配時(shí)，端口 I到端口 2的電壓傳輸系數(shù)S21。
[0024]VSWR為電壓駐波比，一般簡(jiǎn)稱(chēng)駐波比。用來(lái)衡量無(wú)線(xiàn)信號(hào)通過(guò)功率源、傳輸線(xiàn)、最終進(jìn)入負(fù)載的有效傳輸功率。電磁波從甲介質(zhì)傳導(dǎo)到乙介質(zhì)，會(huì)由于介質(zhì)不同，電磁波的能量會(huì)有一部分被反射，從而在甲區(qū)域形成“行駐波”。電壓駐波比，指的就是行駐波的電壓峰值與電壓谷值之比，此值可以通過(guò)反射系數(shù)的模值計(jì)算:VSWR = (1+反射系數(shù)模值)/(1-反射系數(shù)模值)。由上可知，駐波比越大，反射功率越高，傳輸效率越低。從能量傳輸?shù)慕嵌瓤紤]，理想的VSWR為1: 1，即此時(shí)為行波傳速狀態(tài)，在傳輸線(xiàn)中，稱(chēng)為阻抗匹配，最差時(shí)VSWR無(wú)窮大，此時(shí)反射系數(shù)模為1，為純駐波狀態(tài)，稱(chēng)為全反射，沒(méi)有能量傳輸。由上可知，駐波比越大，反射功率越高，傳輸效率越低。對(duì)于一個(gè)理想系統(tǒng)，傳輸能量為100%，需要源阻抗、傳輸線(xiàn)及其它連接器的特征阻抗、負(fù)載阻抗之間精確匹配。由于理想的傳輸過(guò)程不存在干擾，信號(hào)的交流電壓在兩端保持相同。反射系數(shù)Sll和電壓駐波比值在計(jì)算機(jī)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中實(shí)時(shí)同步顯示，可直接讀取。
[0025]功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)為在不同負(fù)載情況下面的一些關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)，比如線(xiàn)性、功率、電流和ACLR等。
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0027]A、按照校準(zhǔn)件的指令，對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)。應(yīng)用校準(zhǔn)件對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)，具有精確、快速、簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 I電壓駐波比在所有頻率范圍內(nèi)均為1±0.0Ol時(shí)，校準(zhǔn)完畢；
[0028]B、將天線(xiàn)通過(guò)射頻同軸線(xiàn)與所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，測(cè)出天線(xiàn)的輸出阻抗值。其中，阻抗值為復(fù)數(shù)形式。射頻同軸線(xiàn)具有安裝費(fèi)用低，維護(hù)成本低，安裝簡(jiǎn)單，擴(kuò)充方便等特點(diǎn)；
[0029]C、使用Smith-Chart軟件獲取η種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值，所述的η種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值為串聯(lián)或并聯(lián)的電容值或電感值，η種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值對(duì)應(yīng)η種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)方案，即Al，Α2，......An ；
[0030]D、根據(jù)步驟C獲取的其中一種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值組建阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)方案，例如方案Al ；
[0031]Ε、將步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 I連接，獲取端口 I的測(cè)試數(shù)據(jù)。端口 I測(cè)試數(shù)據(jù)包括反射系數(shù)和電壓駐波比值。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)測(cè)出的反射系數(shù)和電壓駐波比值在計(jì)算機(jī)中實(shí)時(shí)同步顯示，可直接讀??；
[0032]F、判斷步驟E獲取的測(cè)試數(shù)據(jù)，若測(cè)試數(shù)據(jù)未在400?1200頻率范圍內(nèi)，電壓駐波比均小于3.5且反射系數(shù)均小于_3dB的指標(biāo)要求，則重新選取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)方案，例如:選取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)方案A2，重復(fù)步驟D至E，若測(cè)試數(shù)據(jù)在400?1200頻率范圍內(nèi)電壓駐波比均小于3.5且反射系數(shù)均小于_3dB的指標(biāo)要求，則將步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；
[0033]G、根據(jù)上述比對(duì)的結(jié)果判斷步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是否滿(mǎn)足天線(xiàn)達(dá)到最大功率，若步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)未滿(mǎn)足天線(xiàn)達(dá)到最大功率，則重新選取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)方案，例如:選取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)方案A3，即重復(fù)步驟D至F ;若步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足天線(xiàn)達(dá)到最大功率，則調(diào)試通過(guò)。
[0034]實(shí)施例
[0035]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的Smith圓圖，圖3為本實(shí)施例的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量天線(xiàn)的參數(shù)圖，圖4為本發(fā)明實(shí)施例的功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)圖。本實(shí)施例設(shè)計(jì)在824-849MHZ PA工作頻率下，按照本發(fā)明的步驟調(diào)試，通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得天線(xiàn)輸出阻抗值為:Z = (35.1-J47.5) Ω，即圖2中I點(diǎn)的位置，通過(guò)Smith-Chart軟件獲取阻抗網(wǎng)絡(luò)值，結(jié)果為并聯(lián)電感8.2nH后，天線(xiàn)輸出阻抗為Z = (50.5+J49.7) Ω，g卩:圖2中的2點(diǎn)位置，通過(guò)驗(yàn)證后未達(dá)到在400?1200頻率范圍內(nèi)電壓駐波比均小于3.5且反射系數(shù)均小于_3dB的指標(biāo)要求，重復(fù)上述步驟，結(jié)果為串聯(lián)電容3.9pF后，則天線(xiàn)輸出阻抗值為Z =(50.5+j0.2) Ω，g卩:圖2中的3點(diǎn)位置，通過(guò)驗(yàn)證其滿(mǎn)足在400?1200頻率范圍內(nèi)電壓駐波比均小于3.5的指標(biāo)要求。然后通過(guò)圖4的功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)圖進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果為天線(xiàn)輸出阻抗Z = (50.5+j0.2) Ω滿(mǎn)足天線(xiàn)達(dá)到最大功率，調(diào)試結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，其特征在于，包括如下步驟: A、校準(zhǔn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀； B、將天線(xiàn)與所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，測(cè)出天線(xiàn)的輸出阻抗值； C、使用Smith-Chart軟件獲取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值； D、根據(jù)步驟C獲取的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值組建阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)； E、將步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口I連接，獲取端口I的測(cè)試數(shù)據(jù)； F、判斷步驟E獲取的測(cè)試數(shù)據(jù)是否達(dá)到指標(biāo)要求:若未達(dá)到，則調(diào)試所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，重復(fù)步驟D至E ;若達(dá)到，則將步驟D組建的所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比； G、根據(jù)所述比對(duì)的結(jié)果判斷所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是否達(dá)到最佳狀態(tài):若未達(dá)到，則重復(fù)步驟D至F調(diào)試所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；若達(dá)到，則調(diào)試通過(guò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)校準(zhǔn)件對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，其特征在于，在步驟B中，天線(xiàn)通過(guò)射頻同軸線(xiàn)與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，其特征在于，所述測(cè)試數(shù)據(jù)包括反射系數(shù)和電壓駐波比值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，其特征在于，所述指標(biāo)要求具體為:測(cè)試數(shù)據(jù)在400?1200頻率范圍內(nèi)，電壓駐波比均小于3.5且反射系數(shù)均小于_3dB。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，其特征在于，步驟G中所述的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳狀態(tài)是指天線(xiàn)的功率達(dá)到最大值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，其特征在于，步驟C中所述的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)值為串聯(lián)或并聯(lián)的電容值或電感值。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于功率放大器關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的天線(xiàn)阻抗匹配方法，其特征在于，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)測(cè)出的反射系數(shù)和電壓駐波比值在計(jì)算機(jī)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中實(shí)時(shí)同步顯示，并支持直接讀取。
【文檔編號(hào)】H03F1/56GK104485900SQ201410697042
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】張雷 申請(qǐng)人:重慶藍(lán)岸通訊技術(shù)有限公司