天线是无线电通信设备最关键的部件之一,影响着最后“一公里”的通信。
天线的驻波限制了频带宽度受,通常要求天线的驻波比应控制在2.0以内,但频带跨越数倍频程的天线驻波只能做到3.0甚至4.0以内,这使得功放与天线之间严重失配,功放输出效率降低,接收机前端与天线之间也严重失配,使噪声系数增加,接收灵敏度下降。
为了提升天线效率,引入了天线调谐
天线调谐的目的
阻抗匹配:使天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗相匹配,最大化功率传输。
最小化反射:减少因阻抗不匹配引起的功率反射,防止信号损耗。
优化性能:在目标频段内提高天线的接收和发射性能。
天线调谐的基本原理
阻抗匹配
天线调谐的核心是阻抗匹配。天线的输入阻抗是一个复数,由实部(电阻)和虚部(电抗)组成。理想情况下,天线的输入阻抗应与馈线的特性阻抗(通常为50欧姆)相同。当阻抗匹配时,天线可以有效地辐射或接收信号。
调谐方法
天线调谐通常通过以下几种方法实现:
调整天线物理尺寸:如改变天线的长度或几何形状。
使用匹配网络:如π型网络、T型网络等,由电容和电感组成,用于实现精确的阻抗匹配。
自动调谐具体实施
基本原理:从激励输入灌信号,通过耦合器检测耦合信号的强度,来调整接入电感还是电容调谐。
矢量调谐:
VSWR=(1−∣Γ∣)/(1+∣Γ∣)
利用上述公式,通过计算入射电压和反射电压来计算此时的驻波比。
根据检测的数值可以计算出此时的阻抗zL,根据zL的位置接入电容电感,实现阻抗的匹配。
最后的话
射频的学习不再是孤立的器件调试,而是从整体的角度去理解系统,理解器件,理解指标。