罗德与施瓦茨FPC1500频谱分析仪物联网与低功耗设备的天线匹配

天线已成为消费类电子设备的重要组件，在小型便携的低功耗设备中也是如此。因此，天线需要确保体积小巧、节能高效。

连接到 R&S®FPC1500 和天线电缆的匹配网络

您的任务

天线匹配是所有发射射频系统的一个重要因素，以便实现一流覆盖和低功耗。但是，天线的外形尺寸是一个棘手问题。常用于 IoT 应用的小型天线由于尺寸受到限制，需要权衡性能。小型天线的低效率特性通常包含在链路预算计算中，并且会通过提高发射功率加以解决，但这会损害电池寿命等系统性能。因此，适宜的天线匹配非常重要，因为匹配良好的天线可以尽量提高其作为输入端接收的功率的辐射效率。

罗德与施瓦茨解决方案

为了补偿电缆和连接器的影响，需要在测量平面(即耦合网络和网络分析仪电缆之间的接口)进行校准。手动校准需要手动切换开路器-短路器-负载标准件，既容易出错又耗时。R&S®ZN-Z103 校准单元可自动切换标准件。这有助于减少连接错误，并将校准时间缩短到几秒。天线的匹配步骤包括：

校准

测量

调整

USB端口处检测到的 R&S®ZN-Z103 校准单元

校准

首先设置测量条件，包括所需频率范围、分辨率带宽和测量点数量。然后，将 R&S®ZN-Z103 连接到 R&S®FPC1500 的 USB 端口。仪器会自动识别校准单元。接着，将同轴电缆的两端分别连接到 R&S®FPC1500 的输出端口和校准单元。依次按下“Calibrate”(校准)、“Full 1-port”(全单端口)。仪器现已完成校准。

使用多个标记记录 R + jX 阻抗值

测量

天线附近的物体(如外壳、实验室设备、电缆或测量设备)会改变天线辐射方向图及其输入阻抗。因此，需要尽可能将天线放置在与其期望操作区域相似的环境中。

史密斯圆图是直观显示匹配状态的简单方法，可通过 R&S®FPC-K42 矢量反射测量选件获得。记录标记的 R + jX 阻抗值。适宜在中频或使用多个标记在多个频率中记录此值。

调整

许多模拟器均可用于计算所需的匹配网络。计算完成后，可以构建相应网络并连接到天线。重新测量连接匹配网络的天线以检查天线集成状况，以便验证匹配质量。

您可能需要稍加调整。您可以轻松了解更改事宜，只需使用随仪器附送的免费电脑软件 R&S®InstrumentView 进行记录和对比即可。

总结

IoT 和低功耗设备的天线匹配涉及合理平衡外形尺寸、功耗和信号覆盖。R&S®FPC1500 测量天线反射性能，有助于调整设计以实现适宜的天线匹配，进而在电池寿命和信号覆盖或接收方面提供一流的用户体验。