CN103795482B - 一种天线传输性能调试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天线技术，提出了一种天线传输性能调试方法，通过有性能保障的天线A2和其与待调试天线A1间的空间传输系数S21，来获得待调试天线A1的最佳调整方式，通过最佳调整方式对待调试天线A1进行调整，从而改善天线的传输性能。这种调试方法不仅简单易行，而且具备较好的操作精度，便于调试天线的传输特性。

Description

一种天线传输性能调试方法
技术领域
本发明涉及天线技术，特别是天线传输性能调试方法。
背景技术
天线是无线电子设备的必要构成之一，典型结构单元如图1所示，包括：馈电点，阻抗匹配网络，辐射单元，电介质基材等。
通过仿真工具设计的天线，理论上的性能一般满足或高于工程上的要求，但其在实际的无线系统中的性能因受到诸多因素的影响，而需要调试天线的前端阻抗、馈电点位置、及辐射单元尺寸等才能保证天线的最佳传输性能。所述诸多因素包括：电介质基材的损耗；金属导体有限的电导率及趋肤效应、阻抗损耗等；空间辐射损耗；周围金属物体存在等。
天线的传输性能指标参数一般包括但不限于：
1.谐振频率(f0)：也即天线的中心频率，一般该频点位于天线通频带的中心位置。
2.通频带(BW3dB)：通频带表示天线的应用频带宽度，理论上天线均可以接收或者可以发射任何位于通频带内的信号。
3.回波损耗(S11)：回波损耗衡量的就是电子装置射频前端电路和天线之间的匹配情况，匹配状况越好回波损耗的值也就越小。
4.驻波系数(VSWR)：常用电压驻波系数衡量，表征传输路径上最大电压的幅值与最小电压的幅值之比，该参数可以在矢量网络信号分析仪上直接按下Format测试SWR得到。
5.天线隔离度：适用于多天线的情形，用于衡量天线之间的隔离情况。
本发明提出了一种天线传输性能调试方法，通过有性能保障的天线A2和其与待调试天线A1间的空间传输系数S21，来获得待调试天线A1的最佳调整方式，通过最佳调整方式对待调试天线A1进行调整，从而改善天线的传输性能。这种调试方法不仅简单易行，而且具备较好的操作精度，便于调试天线的传输特性。
发明内容
本发明给出了一种天线传输性能调试方法，具体步骤包括：
(1)选择合适的调试场地后，放置天线A1、A2，其中天线A1为经过谐振频率、通频带、回波损耗、驻波系数四项指标测试且均合格的待调试全向天线，天线A2为经过全面应用验证满足实际使用要求的全向天线；
(2)将连接有射频同轴线的矢量网络信号分析仪进行传输校准；
(3)通过所述射频同轴线将天线A1、A2分别连接到矢量网络信号分析仪的两个端口；
(4)将矢量网络信号分析仪的显示模式设置为观察空间传输系数S21的模式，将A1作为发射天线，将A2作为接收天线；
(5)在天线测试频段内设定天线通频带中心频点f用于观察S21的值；通过上、下、左、右、前、后移动A2，确保A2不处于信号接收的盲区，固定A2，标记A2的固定位置为P2；移动A1，找到使频点f上的S21最大的位置，标记该位置并记为P1；记录P1位置对应的频点f的S21参数值大小为Sinitial，以及A1的馈电点位置、辐射单元尺寸和形状、和阻抗匹配网络的部件状态；
(6)调整A1的馈电点位置、辐射单元尺寸和/或形状、和/或阻抗匹配网络的部件中的一个或多个，查看S21的值是否变大，如果变大则记下对A1所做的调整方式和此时频点f对应的S21值，如果没有变大则不记录；
(7)再执行步骤(6)N次；其中N为正整数；
(8)记录N+1次调整中S21值最大值S大所对应的天线A1的调整方式D；
(9)如果S大大于Sinitial，则使用调整方式D，对天线A1进行调整，获得调整后的天线A11；否则，将A1作为调整后的天线A11。
优选地，本方法在步骤(9)之后还包括步骤：
(10)如果S大小于或等于Sinitial，则令S大等于Sinitial；将A11作为接收天线，将A2作为发射天线，并分别固定于步骤(5)确定的位置P2、P1，记录该情况下频点f的S21值S；如果S与S大的差值的绝对值小于某一阈值，则天线A11的收发性能一致。
优选地，1＝<N<＝50。
优选地，合适的调试场地例如为射频暗室或空旷环境。
优选地，天线A1、A2在整个测试过程中的距离大于或等于1米。
所述阈值优选为0.1db到3db之间的某一值，例如为2db。
优选地，天线A1、A2均为PCB(印刷电路板)天线。
附图说明
图1为典型天线结构单元。
图2为优选的天线调试连接拓扑示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
步骤1、选择合适的调试场地后，放置天线A1、A2，其中天线A1为经过谐振频率、通频带、回波损耗、驻波系数四项指标测试且均合格的待调试全向天线，天线A2为经过全面应用验证满足实际使用要求的全向天线。
合适的调试场地优选为射频暗室或者无线干扰小的空旷环境。调试场地优选地关闭了周边的无线电子设备。合适的调试场地优选地在天线附件区域无具有金属表面的物体。A1、A2在整个测试过程中，优选地放置有足够的直线距离，例如大于或等于1米。
步骤2、将连接有射频同轴线的矢量网络信号分析仪进行传输校准。校准时需要包含分别连接两个天线的两段射频同轴线缆。射频同轴线的长度在该步骤之前可以随意调节，但在该步骤之后，优选地不再增加或者减小。
步骤3、通过所述射频同轴线将天线A1、A2分别连接到矢量网络信号分析仪的两个端口，如图2所示。
步骤4、将矢量网络信号分析仪的显示模式设置为观察空间传输系数S21的模式，将A1作为发射天线，将A2作为接收天线。将矢量网络信号分析仪的显示模式设置为观察空间传输系数S21的模式，例如是：切换矢量网络信号分析仪的功能菜单，使矢量网络信号分析仪的显示屏切换为可以观察S21传输曲线参数的模式。
步骤5、在天线测试频段内设定天线通频带中心频点f用于观察S21的值；即f＝fmin+(fmax-fmin)/2，这里fmin代表待调试天线通频带的最小频点，fmax代表待调试天线通频带的最大频点；通过上、下、左、右、前、后移动A2，确保A2不处于信号接收的盲区，固定A2，标记A2的固定位置为P2；其中，S21的值一直处于极小值且移动天线A2没有明显改观就意味着天线A2落在接收盲区内。移动A1，找到使频点f上的S21最大的位置，标记该位置并记为P1；记录P1位置对应的频点f的S21参数值大小为Sinitial，以及A1的馈电点位置、辐射单元尺寸和形状、和阻抗匹配网络的部件状态。
Sinitial的值紧密相关于A1的馈电点位置、辐射单元尺寸和形状、和阻抗匹配网络的部件状态，例如：在其他条件都相同的情况下，A1的辐射单元尺寸不同，一般会出现不同值的Sinitial。再例如，在其他条件都相同的情况下，A1的阻抗匹配网络内任一部件的状态值例如电阻值不同，一般会出现不同值的Sinitial。调整A1的馈电点位置、辐射单元尺寸、辐射单元形状、阻抗匹配网络的部件中的任意一个部件，一般都可能改变S21参数值大小。
步骤6、调整A1的馈电点位置、辐射单元尺寸和/或形状、和/或阻抗匹配网络的部件中的一个或多个，查看S21的值是否变大，如果变大则记下对A1所做的调整方式和此时频点f对应的S21值，如果没有变大则不记录；
步骤7、将步骤6再执行N次；其中N为正整数；
步骤8、记录N+1次调整中S21值最大值S大所对应的天线A1的调整方式D；
步骤9、如果S大大于Sinitial，则使用调整方式D，对天线A1进行调整，获得调整后的天线A11；否则，将A1作为调整后的天线A11。
优选地，本方法在步骤9之后还包括：
步骤10、如果S大小于或等于Sinitial，则令S大等于Sinitial；将A11作为接收天线，将A2作为发射天线，并分别固定于步骤5确定的位置P2、P1，记录该情况下频点f的S21值S；如果S与S大的差值的绝对值小于某一阈值，则天线A11的收发性能一致。
所述阈值优选为0.1db到3db之间的某一值，例如为2db。
本发明的优点包括但不限于：只需要一台矢量网络分析仪和一个测试人员就可以完成天线的一系列调试，实际操作时流程简洁、方便，而且具备较好的操作精度，便于调试天线的传输特性，测试天线用作收、发不同角色时的传输性能差异，有效保证天线设计的可靠性和准确性。
以上是对本发明具体实施例的说明，在具体的实施过程中可对本发明的方法进行适当的改进，以适应具体情况的具体需要。因此可以理解，根据本发明的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种天线传输性能调试方法，包括以下步骤：
（1）选择合适的调试场地后，放置天线A1、A2，其中天线A1为经过谐振频率、通频带、回波损耗、驻波系数四项指标测试且均合格的待调试全向天线，天线A2为经过全面应用验证满足实际使用要求的全向天线；
（2）将连接有射频同轴线的矢量网络信号分析仪进行传输校准；
（3）通过所述射频同轴线将天线A1、A2分别连接到矢量网络信号分析仪的两个端口；
（4）将矢量网络信号分析仪的显示模式设置为观察空间传输系数S21的模式，将A1作为发射天线，将A2作为接收天线；
（5）在天线测试频段内设定天线通频带中心频点f用于观察S21的值；通过上、下、左、右、前、后移动A2，确保A2不处于信号接收的盲区，固定A2，标记A2的固定位置为P2；移动A1，找到使频点f上的S21最大的位置，标记该位置并记为P1；记录P1位置对应的频点f的S21参数值大小为Sinitial，以及A1的馈电点位置、辐射单元尺寸和形状、和阻抗匹配网络的部件状态；
（6）调整A1的馈电点位置、辐射单元尺寸和/或形状、和/或阻抗匹配网络的部件中的一个或多个，查看S21的值是否变大，如果变大则记下对A1所做的调整方式和此时频点f对应的S21值，如果没有变大则不记录；
（7）再执行步骤（6）N次；其中N为正整数；
（8）记录N+1次调整中S21值最大值S大所对应的天线A1的调整方式D；
（9）如果S大大于Sinitial，则使用调整方式D，对天线A1进行调整，获得调整后的天线A11；否则，将A1作为调整后的天线A11。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤（9）之后还包括：
（10）如果S大小于或等于Sinitial，则令S大等于Sinitial；将A11作为接收天线，将A2作为发射天线，并分别固定于步骤（5）确定的位置P2、P1，记录该情况下频点f的S21值S；如果S与S大的差值的绝对值小于某一阈值，则天线A11的收发性能一致。
3.如权利要求1-2任一权利要求所述的方法，其特征在于：1=<N<=50。
4.如权利要求1-2任一权利要求所述的方法，合适的调试场地为射频暗室或空旷环境。
5.如权利要求1-2任一权利要求所述的方法，天线A1、A2在整个测试过程中的距离大于或等于1米。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述阈值的范围在0.1db到3db之间。
7.如权利要求1-2任一权利要求所述的方法，所述天线为PCB天线。
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