如何通過調(diào)試陶瓷天線匹配讓耳機(jī)通訊距離滿足要求？

背景

天線功能是將射頻電路信號與無線電磁波信號互相轉(zhuǎn)換。由于電磁波在傳播過程中特性受到周圍環(huán)境的影響很大，因此天線的特性也同樣受周圍環(huán)境的影響。金屬導(dǎo)體(PCB的鋪地和走線都是導(dǎo)體)影響：金屬導(dǎo)體對電磁波信號具有屏蔽作用，且會影響天線的電荷排布，導(dǎo)致天線上的射頻信號直接耦合到金屬上無法轉(zhuǎn)換成電磁波，嚴(yán)重影響天線的性能和指標(biāo)。天線周圍的絕緣體影響：如塑料外殼以及其對天線的距離不同等同樣對天線性能造成影響。這種情況下天線需調(diào)試匹配，達(dá)到天線性能最佳狀態(tài)。本例即是根據(jù)客戶需求通過調(diào)試順絡(luò)陶瓷天線匹配使TWS耳機(jī)通訊距離滿足要求。

調(diào)試方案

1、PCB調(diào)試：我司天線SLDA81-3R010G-S1TF，調(diào)試方案為：1#串聯(lián)5.1nH電感，3#后并2.2pF電容。中心頻點阻抗49.2Ω，帶寬100MHz，測試效率45%，對應(yīng)峰值增益4.8dBi。

2、整機(jī)調(diào)試方案：1#串聯(lián)4.3nH電感，3#后并2.2pF電容。中心頻點（2.450GHz）阻抗48.8Ω，帶寬100MHz，測試效率32%，對應(yīng)峰值增益3.2dBi.

3、通過測試室外距離，在10米距離內(nèi)均沒發(fā)現(xiàn)信號盲點，沒有卡頓出現(xiàn)，通訊距離超過12m均會出現(xiàn)信號盲點，某個角度發(fā)現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，且發(fā)生卡頓的距離及角度（角度范圍很小），搭配我司天線調(diào)試結(jié)果達(dá)到客戶要求。

陶瓷天線參數(shù)

1、天線匹配概念

天線（負(fù)載）與饋線（傳輸線）的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時饋線終端沒有功率反射，饋線上沒有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。 天線的匹配就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。匹配的優(yōu)劣一般用三個參數(shù)來衡量，即反射系數(shù)、駐波比和回波損耗。一般移動通信天線的輸入阻抗為50Ω。

1.1反射系數(shù)

反射系數(shù)即用網(wǎng)絡(luò)分析儀測得的S11參數(shù)，表示端口阻抗與系統(tǒng)所需阻抗的匹配程度，表示輸入信號有多少未能進(jìn)入濾波器而被反射回輸入端。0≤反射系數(shù)≤ 1，理想情況是0，等于1是發(fā)生完全發(fā)射。

1.2駐波比

駐波比則指駐波波腹電壓與波谷（波節(jié)）電壓幅度之比。 當(dāng)駐波比等于1時，表示饋線與天線阻抗完全匹配，此時源端發(fā)射的信號被天線完成輻射出去，沒有能量反射，即無能量損耗； 當(dāng)駐波比大于1時，表示饋線與天線阻抗部分匹配，源端信號發(fā)生部分反射，能量沒有完全輻射出去，有部分能量損耗。 一般認(rèn)為駐波比小于等于2時，是天線可以接受的匹配程度，此時已有90%的功率被輻射出去。

1.3回波損耗

定義為端口網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射功率與入射功率之比的（負(fù)）分貝數(shù)，回波損耗的值在0dB—∞之間，其絕對值越小表示匹配越差，絕對值越大表示匹配越好。0表示全反射，無窮大表示完全匹配?；夭〒p耗的絕對值越大越好。

2、天線匹配電路

3、天線的其他參數(shù)

3.1天線增益

在相等的輸入功率下，天線的最大輻射功率密度與一理想的無方向性無損耗天線在空間同一點所產(chǎn)生的功率密度的之比。同時考慮損耗和方向性，可以理解為天線的最大輻射功率密度與把相同的輸入功率無方向性地分布在球面上時的功率密度的比值。天線增益體現(xiàn)為將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。天線的增益由振子疊加而產(chǎn)生，增益越高，天線長度越長，輻射距離越遠(yuǎn)。天線增益越高，方向性越好，能量越集中。

3.2天線頻帶

指天線工作的頻率范圍，在這個范圍內(nèi)天線的性能都是可以接受的，而頻率范圍的中心頻點就稱為天線的中心頻率。一般藍(lán)牙的中心頻點為2.442GHz，在實際應(yīng)用中天線需要調(diào)頻將藍(lán)牙頻段的阻抗調(diào)到匹配狀態(tài)，此時天線阻抗最小，效率最高，駐波比最小。我司陶瓷天線的中心頻率有2.45GHz、 2.8GHz 、2.51GHz、2.54GHz等，須通過調(diào)試匹配應(yīng)用于藍(lán)牙頻段的智能設(shè)備中。

順絡(luò)射頻元件-陶瓷天線

1、特征及用途：

特征

●重量輕、結(jié)構(gòu)緊密

●帶寬寬、低成本

●高增益的內(nèi)置天線

用途

●Wi-Fi、藍(lán)牙、無線局域網(wǎng)

●家庭網(wǎng)絡(luò)無線射頻系統(tǒng)、TWS耳機(jī)、智能穿戴等

2、外觀及焊盤：

尺寸

3、規(guī)格特性：

4、陶瓷天線內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)用布局

陶瓷天線內(nèi)部結(jié)構(gòu)

陶瓷天線應(yīng)用布局

5、規(guī)格特性-反射損耗：

SLDA31-2R800G-S1TF

SLDA31-2R400G-S1TF

SLDA31-2R450G-S2TF

SLDA52-2R510G-S1TF

SLDA52-2R540G-S1TF

SLDA81-3R010G-S1TF

原文標(biāo)題：無線耳機(jī)中的陶瓷天線

文章出處：【微信公眾號：順絡(luò)電子】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責(zé)任編輯:haq