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深入解讀無線通信中的天線③— 天線性能測試

AGk5_ZLG_zhiyua ? 來源:ZLG致遠電子 ? 作者:ZLG致遠電子 ? 2023-04-06 13:40 ? 次閱讀
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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。

7064161e-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg??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

儀器和工具 數(shù)量 備注
網(wǎng)絡(luò)分析儀 1 天線性能指標測試
射頻轉(zhuǎn)接線 1 測試用
RF轉(zhuǎn)接線 1 焊接至PCB天線
微波暗室 1 消除電磁干擾及多徑反射
天線測試系統(tǒng) 1 測試天線增益

70746c62-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg??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

70746c62-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg??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。

70923512-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

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;

70a4d320-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖3RF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。

717ffd1a-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖4S11(工作頻段/帶寬)

VSWR(駐波比)、輸入阻抗如圖5、圖6所示。

71977c4c-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖5VSWR(駐波比)

71b0618a-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

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。

71c8a2c2-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖7天線增益測試系統(tǒng)示意圖

71e32bf6-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖8 微波暗室

725c1fe8-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖9天線增益

70746c62-d43d-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg??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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原文標題:【技術(shù)分享】深入解讀無線通信中的天線③— 天線性能測試

文章出處:【微信號:ZLG_zhiyuan,微信公眾號:ZLG致遠電子】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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