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蓝牙PCB天线详细调试步骤

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发表于 2023-2-23 09:53 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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蓝牙PCB天线详细调试步骤
% i$ B& U( q3 ?3 x4 G3 H6 L4 ~, D$ H* Z# N5 O: G$ K# s
射频工程师的日常& d& O9 _8 n8 D5 N; u  k) Z
9 [$ k) J6 i+ u6 E( L
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. ~

2 B' ^7 b: n. z" u/ n' h. v: W/ W
* x( _3 v: B7 p  G' U! z4 J$ ]4 j
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。
! _1 T. }* b5 j# c - F7 O* Y5 W+ H

7 n" i" R9 {7 r! f2 z4 M' q
6 ~7 V" u+ A; Z* i/ b; L5 D( v* K1 j/ L( T- r& K

" R6 V( v4 l# p% z8 a
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。
  l! Y8 `- c# H/ O; t" u! F( k6 A

# q1 p) X) H- y; w
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

4 {" n6 |1 c! a. [: E7 v  V0 ]6 d3 u) P3 s/ A- i

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2#
发表于 2023-2-23 10:52 | 只看该作者
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。

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3#
发表于 2023-2-23 13:22 | 只看该作者
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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发表于 2023-2-23 13:32 | 只看该作者
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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5#
发表于 2023-2-23 13:48 | 只看该作者
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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    发表于 2023-2-24 11:38 | 只看该作者
    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。
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