PDF《AN5129 应用笔记》

4 阻抗匹配 通过π拓扑的阻抗匹配电路,PCB弯折天线可调谐为所需的50 ?阻抗.在图 2中,阻抗匹 配区域用虚线标记.在正常条件下,该天线的阻抗与所需标称阻抗(50 ?)非常接近. 为了检查此设计的性能,制造了一个天线样本(根据本文档中的规范).图 4显示了此天 线. 图4. 802.15.4部分和BLE PCB弯折天线 (比例约为4:1) 假设制造的样本天线具备所需的阻抗(不需要匹配阻抗),该阻抗匹配电路会被两个串联的

100 pF电容旁通,如图 5所示. 图5. 阻抗匹配电路 - 直接射频连接 弯折天线的所有电气参数都需要在带通滤波器(BPF)连接时测量,该滤波器的频率覆盖范 围为2.4 GHz到2.5 GHz. DocID031432 Rev 1[ English Rev 1] 9/22 AN5129 阻抗匹配

21 天线的复阻抗如图 6中的史密斯图所示. 图6. 弯折天线的复阻抗(史密斯图) 阻抗匹配 AN5129 10/22 DocID031432 Rev 1[ English Rev 1] 图 7显示了S11参数的幅值(对数标度). 图7. 采用对数标度的S11参数(直角坐标曲线图) DocID031432 Rev 1[ English Rev 1] 11/22 AN5129 阻抗匹配

21 图 8显示了驻波比(SWR). 图8. 天线驻波比(SWR) 下列更改会影响PCB天线的辐射阻抗: ? 板子尺寸小幅变动 ? 金属屏蔽 ? 使用塑料盖 ? 天线附近存在其他元件 最优性能阻抗匹配电路可以补偿这些影响,从而在工作频率方面实现最优50 ? 阻抗. 辐射方向图,3D可视化 AN5129 12/22 DocID031432 Rev 1[ English Rev 1]

5 辐射方向图,3D可视化 针对ISM频段中心频率2.44175GHz实现了一个三维可视化辐射方向图(远电场|E|幅度). 图9. 3D辐射方向图概述 图10. X-Z平面的辐射方向图 DocID031432 Rev 1[ English Rev 1] 13/22 AN5129 辐射方向图,2D可视化

21 6 辐射方向图,2D可视化 本节中,所有辐射方向图均与远电场|E|的幅度相关,归一化后用对数标度(单位为dB) 表示.这表示最大全局辐射方向图(远电场E的最大幅度)用0 dB等级表示. 为了详细显示天线的辐射方向图,提供了三个二维(2D)主切面.考虑球坐标系中模块方 向,如图 1所示. 一个三维(3D)远场辐射方向图通过一个3D模式可视化为三个二维(2D)切面.三个主要 的平面用于这些切面(图11): ? 一个X-Y平面 ? 两个垂直平面:X-Z平面与Y-Z平面 对于图 11中图的颜色: ? X-Y平面上绘制 蓝色 图,其中方位角?从0°开始沿X轴朝向Y轴,直到达到X轴方向的 360°. ? X-Z平面上绘制 红色 图,其中倾斜角θ从0°开始沿Z轴朝向X轴正向,直到达到Z轴 负向部分的180°.在本图中(X-Z平面切割)倾斜角θ为负值,因为X <

0. ? Y-Z平面上绘制 绿色 图,其中倾斜角角θ从0°开始沿Z轴朝向Y轴正向,直到达到Z 轴负向部分的180°.在本图中(Y-Z平面切割)倾斜角θ为负值,因为XY <

0. 图11. 使用2D图实现3D辐射方向图的主要平面 辐射方向图,2D可视化 AN5129 14/22 DocID031432 Rev 1[ English Rev 1] 本节中的短偶极仅用于对比和分类. 6.1 Y-Z平面的辐射方向图 图13和图 14中的第一个辐射方向图显示了Y-Z平面一个标准的电场辐射方向图|E|(远场).模块相对Y-Z平面与此图的方向如图 12所示. 图12. Y-Z平面的远场辐射方向图 记录基本恒定的辐射水平,此平面上接近全方位辐射.对于一个垂直方面的偶极,此模式等 效于水平辐射. DocID031432 Rev 1[ English Rev 1] 15/22 AN5129 辐射方向图,2D可视化

21 图13. Y-Z平面的归一化辐射方向图(极坐标图) 图14显示了与图 13中相同的辐射方向图,用直角坐标曲线