硬件电路设计之“RF天线阻抗调试”

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来源：硬件助手

本文主要介绍RF天线的阻抗调试过程。

RF天线的设计上一篇文章进行了大概的介绍，设计完成后具体的调试步骤如下：

校准网络分析仪；

通过网络分析仪测量阻抗；

借助史密斯圆图进行阻抗匹配；

选择合适的电容和电感焊接到PCB上；

测量无线芯片的输出和输入是否满足要求。

首先，测试之前需要使用校准套件进行矢网校准，这一步是非常重要的，任何仪器的初始状态都将直接影响测量的准确性。

校准完成之后，就选择测试点测量传输线的阻抗，为了保证测量的准确性和便捷性，会使用一个同轴线缆作为测试连接线，将同轴电缆的馈线焊接在模块对应封装上的ANT脚PAD上（射频模块的ANT引脚作为50Ω参考点），紧接着把对地的两个器件去掉，串联器件使用精度为1%的0Ω电阻替代（在焊接串联0Ω电阻时，不能使用焊锡直接短路，因为对高频电路来说，焊锡容易产生寄生效应，影响测量结果），天线焊接上，然后用矢量网络分析仪连接同轴电缆，测试传输线最原始的阻抗。

如果射频模块端还包含射频开关及匹配网络。则把射频开关输出端作为50Ω参考点，此处接入网络分析仪分别测量传输线到天线的阻抗和传输线到芯片端口的阻抗。通过匹配之后，希望从该点往天线方向看进去是50Ω和往芯片方向看进去也是50Ω。选择这里作为50Ω参考点主要有两方面考虑：第一，该处到天线端是接收和发射的共同链路，只需要匹配一次，同时把天线对阻抗的影响也考虑了；到芯片端分别是接收和发射链路，需要分开匹配；第二，虽然匹配电路次数变多，但是每次匹配元器件数目少了，减少相互间影响，提高匹配效率。

下面引用网上的例子，针对最简单的传输线链路（RF模块直接通过π型网络连接到天线），假设测试的传输线在470MHz（比如470MHz是射频模块发送的中心频点）上原始阻抗在（40.3+j13），接下来才是利用Smith chart匹配阻抗，将传输线在470MHz的阻抗匹配到50欧姆。也就是通过Z1,Z2,Z3把阻抗由（40.3+j13）欧姆，匹配到50欧姆。

接下来在Smith chart上找到40.3+j13这个点。通过采用在史密斯圆图上并联电容，串联电容，并联电感，串联电感的方式，把原始阻抗点匹配到50欧姆，也就是红色大圆和蓝色大圆的交界点。

下图为串联电感，串电容，并电感，并电容的轨迹图。

最终通过并联一个34.8nh，串联一个10.4pf的电容，使得把40.3+j13的阻抗匹配到50欧姆。

在匹配过程中，选择元器件一般遵循以下几个原则：

落地电容值不要过大，电容越大，容抗则越小，信号容易流入GND。

电容、电感值不要过小，因为存在误差，容值、感值越小，误差影响越大，影响批次的稳定性。

电容、电感选择常规值，方便替换和备料采购。没有完全匹配的就要选择相接近的参数值。把所匹配到器件值上到对应的位置，需要用矢量网络分析仪再次去验证，根据实际结果，再次进行器件值微调。

以上就是针对射频天线阻抗的大致调试流程。

6年射频工程师经验分享：有了这3项基本功就算入门？

很多业内同学认为搞射频的都很牛，其实怎么说呢？我感觉每个射频高手都是从泥潭中爬出来的，你感觉成天穿着一件白衬衫、小西服的某某某，本屌认为都是把握方向的专家，也就是把握把握方向而已，很难有扎实的东西，在一个做实业的企业里，可以说如果你还没到35岁,成天把自己弄得跟小资一样的同学，这个绝对不是一个好的射频工程师，为什么呢？自己去想想吧。

其实一个RF工程师的工作内容主要有以下几点：

1、负责射频相关设计方案的可行性分析和实施；

2、制定和建立开发流程。完成相应产品相关文挡（如原理图 、PCB 板和BOM 表和测试分析报告等）的拟制及评审；

3、射频器件的新供应商、新元器件的评估；

4、和结构生产等部门密切协作，保证整个产品的相关目标按期实现；

5、项目量产后支持和维护生产线，解决与射频部分相关的问题；

6、为其他部门提供所需要的射频技术支持。

今天和大家在这里聊聊对射频的一些浅显的理解，我不是前辈，今天在这里胡扯的都是自己理解的浅显的所谓道理，肯定有很多都是不对的，同行们如果看到了，喜欢的就当是给大家打打牙祭。干射频工作已经整整六年了，所谓的老油条的，今天饭后也来聊聊自己的一点心得。

一、射频工程师的必备素质

1、英语。 基本所有的射频器件都是国外的 。

2、理论功底。 从低频到高频，到电磁场，到通信系统，这些理论知识都要有。

3、大量的实际经验，包括：

（1）对器件的熟悉程度；

（2）实际电路调试能力；

（3）对仪器的熟悉程度；

（4）对各种指标例如gsm或者wcdma等等和产品性能的理解程度。

某公司射频芯片设计工程师任职资格：

1.微电子学、集成电路和微波工程相关专业硕士及以上学历；2.熟练设计PLL及相关模块，如VCO、Divider、PFD、Charge Pump、Loop Filter、SDM等。

3.熟悉小数分频PLL的系统Matlab建模及PLL各项参数计算，并在电路优化方面具有丰富经验；

4.掌握小数分频PLL电路测试验证方法；

5.熟练使用Cadence SpectreSpectreRF，Calibre，Matlab，ADS等EDA工具；

6.有成功的小数分频PLL设计开发经历和量产经验；

二、RF工程师基本功

谈基本功，我们在大学学习中，自认为有百分之九十的专业课都在往后工作中很难用到，如果哪位大仙用到了半分之五十，本人认为这位已经定型了，我们也就可以用“也就这样了”来定位这位仁兄。

本人也非射频科班出身，大概掐指算了下，其实真正涉及到射频专业的大学，在国内确实不多，尤其是现在我们从事的终端射频开发工作， 射频专业不想其它专业，例如计算机、软件、通信等，都是可以根据理论及数学模型去实现的。射频专业的理论有很多也是可以根据数学模型实现，但是如果一到真正的实践工程中，真实情况和理论的千差万别，终端射频更甚。

其实我认为射频基本的东西就有这几样：焊接，史密斯，避雷针。

1、焊接

终端射频的第一节课基本功就是练习焊接，焊接技术没有好坏，只有好和更好，就想微雕一样，坏了就是你不行，光有技术只能说明是个匠，有技术还有思想的才能成就为大师。怎么去做一个射频工程师中的焊接大牛呢？说实话，没有捷径，就是苦练，我敢给你保证。真的没什么技术含量，但是我告诉你，如果你是个射频工程师，射频技术一般，但是你焊接很牛逼，至少有三分之一的射频工程师会将你称为大牛的。

用焊接的方法制造产品，即有它的优异性，同时也存在着弊端。比如各种焊接缺陷，裂纹，气孔，夹渣等，影响着产品的寿命；焊接应力，影响着产品尺寸的稳定性；焊接变形影响着产品的尺寸及形位偏差等。

焊接和各种焊接质量问题，如影随形，时而大，时而小。但是，正午的阳光下，影子会小到脚下。焊接产品，又怎样能做到把各种不良减少到最低？所有的熟悉此行业的人都会说,找焊接工艺呀！由此可见焊接工艺有多么重要！

焊接工艺，顾名思义就是用科学的焊接方法，适宜的焊接参数，合理的工装设备，满足操作技能要求的焊工等多方面的组合，来完成焊接过程。

2、史密斯

史密斯同学发明了史密斯图，记着以前来过的一个叫理查德的人说里面有个嘛嘛东东是他发现的，然后我们就开玩笑将这个图叫成理查德圆图，这仅仅是个玩笑而已，对理查德老师没有半点污蔑之意。理查德老师确实讲课很有激情，也是有很多经验的，然而，就是感觉赶不上时代了，在2010年给我司做讲座的时候，问大家“你们有没有听过BGA封装啊？”然后给大家大讲一通，我等几个屌丝就嘿嘿了，理查德老师太小瞧我等搭积木的屌丝了，问世间各个大拿们，我等我辈都乃井底蟾蜍也！

3、避雷针

通信设备的防雷措施

一般来说，建筑物的避免雷击的途径大致有四条：

1）疏导，即将雷云中的电荷疏导之大地，从而避免直接雷击或感应雷击电流流经被保护的建筑物或设备，使这些建筑物或设备免受雷击。

2）隔离，即将雷电信号和被保护物隔离开来从而避免雷击。

3）等位，即将铁塔地、工作地、建筑物的公共地等至于同一电位。

4）消散，即释放出异性电荷和雷云中的电荷进行中和，从而阻止雷电的形成。根据以上的四种避雷途径，具体到一个无线电通信工程的防雷设计来说，其主要的防雷措施有以下几种方法。当然了，你在做我们这行，具备焊接、史密斯图、避雷针这些基本功是远远不够的，可以说还没有入门。

三、RF工程师的超能力

其实做RF工程师，我们必须具备一个强大的超能力-加班。本行业的都深有体会，如果没有把时间熬够，根本就不会成为一个优秀的砖家。

马克思教导我们，资本家压榨了我们的剩余价值，但是我们没有价值，我们有的是身体力行，我们有年轻的躯体，有旺盛的精力，有始终用不完的对射频事业的追求。我们才不会去想：哪里会有时间让阁下去爬山，逛公园，转超市。因为我们有的是精神食粮，所有邪恶都无法让我们放弃自己的事业。

所以说到这里，我们就应该想到自己呆过的企业给自己提供的很好学习平台，让我等有机会去了解这个专业，去深入，去成长，去做一个所谓的砖家了。具体就是：做射频，我们要团结周围所有可以团结的人，去团结射频人，因为老同事把你带进门，同辈人给你了讨论的机会，后辈替你做了很多繁琐的工作，他们都是你成长的直接的因素。

不会焊接0201封装的不要说自己是做射频的，或许几年后再更新成01005；不会做PCB的不要说自己是做硬件的，更不要说自己是做射频的；不加班50%以上的不要说自己是做射频的；做完一个项目没有遇到什么大问题的不要说自己是做射频的，因为如果做完一个项目没有遇到问题，只能说明阁下仅仅走马观花了，没有成长。

四、干大事要靠信仰

射频这东西真的不是我们想的那么简单，真的是一个庞大的学科系，不仅仅是一个学科或者一个专业而已。要想在这行里面吃到肉，需要对射频有信仰，如果不能在里面坚定信念，日积跬步是不能成为一名有实力的射频工程师的。

举个例子，射频分为：射频收发信机、射频前端、天线，当然这里仅仅讨论了一个终端的射频。射频收发信机里边有发射通路，接收通路。发射通路又有变频器、本振、鉴频鉴相、数字滤波器、驱动放大器等等；接收通路也包括LNA、滤波器，变频器等等；这说起来简单，真的想做一个高性能的、能正常工作的射频收发信机那真的比登天还难。

备注：来源网络，侵删！

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