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蓝牙PCB天线详细调试步骤
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射频工程师的日常& d& O9 _8 n8 D5 N; u k) Z
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1. PCB Trace尺寸& z! B9 V n% G' I+ S+ G
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。1 b" _, j; Z8 x) ~$ K. ~
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2. 测试前准备
# {8 l6 V3 _6 U! v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) e$ P. Z3 p, I3 H$ E
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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7 V2 ? F* k- a3. VNA校准与调谐
, p2 k+ a$ s6 D( X4 _; z6 yVNA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
$ I" [: |! W- J2 g( D* e+ l' O0 U+ r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
2 p$ ]/ |1 r/ a8 F' M. D1 a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
4 T0 C( q. O3 T5 Y" y8 H: P* n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4 Q. s9 M; E3 h% D) f
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
7 {, W# A, P* h! B, \2441MHz处的史密斯图,此时天线大致调谐完成。
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5 T# I6 o1 D0 ^4. 远场测试( w5 F: p5 U. } n( I# o
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
* e0 i u$ A1 o5 D6 ?# u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# L7 K7 R* V9 t3 V, k
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! c1 }, W# R/ \9 F& D
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
# ^" I3 _7 z. l+ ?; R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0 B: b" o8 m" I3 r' @% W
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、
/ r" [+ d7 s% }; h* a6 I& }5 L% |灯柱和汽车等。$ y& n1 w" ~) l: `. z9 ]$ G, L! w
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