蓝牙PCB天线详细调试步骤

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蓝牙PCB天线详细调试步骤

射频工程师的日常

1. PCB Trace尺寸
设计天线之前，参考一下供应商参考设计资料绘制天线，制板后回来调试。

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# f$ ~2 x" X5 x1 ?6 z# S2. 测试前准备
首先准备一根可焊接的同轴线，割开天线匹配网络与滤波器连接处，将同轴线内芯连接到匹配网
络的输入端，外屏蔽层焊接在PCB的地上，尽量靠近天线的输入端匹配网络。
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3. VNA校准与调谐
VNA通过同轴电缆连接到产品上，可在同轴电缆外套上铁氧体磁环，铁氧体磁环有助于防止射频
电流在同轴电缆外面流动(会干扰测量)。对VNA Port1（单端口）使用电子校准件或者机械校准
进行开路、短路、负载校准。校准完毕后，将PCB和VNA连接，使用S11/Smith Chart测量输入
端阻抗（注意调试时去嵌），可借助Smith Chart2.0 阻抗匹配软件调整匹配网络的LC电容电感
的 值 来 调 谐 ， 同 时 也 可 以 切 割 Trace 天 线 的 长 度 ， 直 到 S11 轨 迹 ( 显 示 在 VNA) 在 中 心 频 点
! ^$ ~9 L% j0 O) t+ A2441MHz处的史密斯图，此时天线大致调谐完成。

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/ C, R3 x) ^+ b4. 远场测试
% W, O* {& h) D/ X4 H使用VNA网络分析仪Smith Chart进行天线调谐后，还有必要进行微调，结合蓝牙产品的发射功
+ }7 S$ |/ l- l9 u) e3 k. j能，从而使天线性能得到优化并最终定稿。对于性能测试，最好是在半电波暗室中进行，能得到
' v: z3 M6 D. p1 ]4 x. P天线全部的指标。但是往往现实不尽如人意，大多数工程师并不从事射频工作，从供应商直接采
购蓝牙模组产品进行集成，对于天线更是一无所知。因此，对于硬件工程师，我们可以使用简单
, |0 L, _5 v5 L. ^. Z的测试方法，在室内或室外距离产品2米处使用频谱仪接收功率（X,Y,Z三个方向进行评测），从
7 f& @3 T0 X9 `, [! U% U! ^频谱上的功率显示来判断天线性能。测试过程中注意避免金属物体，如实验室金属桌、文件柜、
( X1 P2 N$ {8 g; w% x! a% X8 l  ~灯柱和汽车等。
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常见的蓝牙天线主要分为偶极天线、PIFA天线和陶瓷天线三种。

风吹过后

PIFA天线属于单极子天线,它的反射损耗对地板大小比较敏感,同时,其远场辐射不均匀,难以满足手机、蓝牙耳机等终端设备对天线的全向辐射要求;

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陶瓷天线普遍增益较小;偶极天线易于实现较大的增益和较小的反射损耗,但其电长度一般都是波长的1/2。计算工作在2. 45 GHz的蓝牙天线需有约60mm长。

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广泛应用于移动电话、便携式电脑等设备中,普遍接受它的工作频段为2. 4 GHz—2. 484 GHz。

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常见的蓝牙天线主要分为偶极天线、PIFA天线和陶瓷天线三种。