CN104378085A - 一种射频阻抗匹配调试方法 - Google Patents

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本发明公开了一种射频阻抗匹配调试方法，主要步骤包括:测试信号源没有优化前的数据；矢量网络分析仪进行校准；矢量网络分析仪测出信号源主板的输出阻抗；使用Smith-Chart软件和load pull数据配合获取阻抗匹配网络值；组建阻抗匹配网络；阻抗匹配网络进行验证，本发明在射频阻抗匹配调试中使用Smith-Chart软件和load pull数据配合获取阻抗匹配网络值，在调试过程中，smith-Chart软件和load pull数据配合运用计算机计算，在保证直观、物理概念清晰的前提下还保证了精确度，同时也大大提高了计算速度，克服了计算机仿真方法和手工计算方法的弊端。

Description

一种射频阻抗匹配调试方法
技术领域
本发明涉及阻抗匹配调试方法，特别是一种射频阻抗匹配调试方法。
背景技术
阻抗匹配是指负载阻抗与信号源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。现在阻抗匹配调试有多种方法，但都有各自的弊端。例如：计算机仿真方法和手工计算方法。由于计算机仿真这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂，设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据，设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能，另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。手工计算是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长的计算公式并且被处理的数据多为复数，只有在射频领域工作过多年的人才能使用这种方法。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种射频阻抗匹配调试方法，包括如下步骤：
A、测试信号源没有优化前的数据，并将数据存储于计算机内；
B、将两根射频同轴线连接到矢量网络分析仪的端口1和端口2，测量出端口1和端口2的反射系数后，再通过校准件控制矢量网络分析仪进行校准；
C、将无源信号源通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接，测出无源信号源主板的输出阻抗；
D、使用Smith-Chart软件和load pull数据配合获取阻抗匹配网络值；
E、根据步骤D获取的阻抗匹配网络值组建阻抗匹配网络，其中阻抗匹配网络的信号源为无源；
F、将步骤E组建的阻抗匹配网络进行验证；
G、若步骤F的验证结果未达到指标要求，则调整阻抗匹配网络，重复步骤C至F；
H、若步骤F的验证结果达到指标要求，则根据步骤E获取的阻抗匹配网络值组建阻抗匹配网络，其中阻抗匹配网络的信号源为有源；
I、将步骤H组建的阻抗匹配网络进行验证；
J、若步骤I的验证结果未达到指标要求，则调整阻抗匹配网络，重复步骤F至I；
K、若步骤I的验证结果达到指标要求，则测试通过。
优选方案是：所述步骤F包括以下子步骤：
F1、将阻抗匹配网络通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接；
F2、由矢量网络分析仪测量出阻抗匹配网络的S参数传送到计算机；
F3、计算机根据步骤A已存储数据和测量出的S参数计算出验证结果。
优选方案是：所述步骤I包括以下子步骤：
I1、将步骤G组建后的阻抗匹配网络通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接；
I2、由矢量网络分析仪测量出阻抗匹配网络的S参数传送到计算机；
I3、计算机根据步骤A已存储数据和测量出的S参数计算出验证结果。
优选方案是：步骤F3和步骤I3是通过计算阻抗匹配网络的电压驻波比来验证结果。
优选方案是：所述步骤A测试信号源没有优化前的数据包括反射系数和插入损耗值。
优选方案是：其中步骤B所述的对矢量网络分析仪进行校准，按照校准件的指令，对两根射频电缆分别依次接开路负载、短路负载和匹配负载，当两个端口的电压驻波比在所有频率范围内均为1±0.001时，校准完毕。
优选方案是：阻抗匹配网络测量出的S参数，包括：端口2匹配时，1端口的反射系数S11；端口1匹配时，2端口的反射系数S22；端口1匹配时，2端口到1端口的电压传输系数S12；端口2匹配时，1端口到2端口的电压传输系数S21，S11、S12、S21、S22在计算机中实时同步显示，可直接读取。
本发明在射频阻抗匹配调试中使用Smith-Chart软件和load pull数据配合获取阻抗匹配网络值，在调试过程中，smith-Chart软件和load pull数据配合运用计算机计算，在保证直观、物理概念清晰的前提下还保证了精确度，同时也大大提高了计算速度，克服了计算机仿真方法和手工计算方法的弊端。
附图说明
图1为本发明提出的阻抗匹配网络调试方法的流程图；
图2为本发明实施例的Smith圆图；
图3为本发明实施例的矢量网络分析仪测量RF参数图；
图4为本发明实施例的Load Pull图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明步骤包括：
A、测试信号源没有优化前的数据，并将数据存储于计算机内。通过矢量网络分析仪对信号源直接测量，读取反射系数和插入损耗值，为了减少误差，通常测量五次取平均值作为最终结果；
B、将两根射频同轴线与矢量网络分析仪的端口1和端口2连接，测量出端口1和端口2的反射系数后，再按照校准件的指令，对两根射频同轴线分别依次接开路负载、短路负载和匹配负载，当两个端口的电压驻波比在所有频率范围内均为1±0.001时，校准完毕；
C、将无源信号源通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接，测出无源信号源主板的输出阻抗，阻抗值为复数形式；
D、使用Smith-Chart软件和load pull数据配合获取阻抗匹配网络值，匹配网络值为串联或并联的元件明细，Load Pull为功率放大器在不同负载情况下面的一些关键指标数据，比如线性，效率等。
E、根据步骤D获取的阻抗匹配网络值组建阻抗匹配网络，其中阻抗匹配网络信号源为无源；
F、将步骤E组建的阻抗匹配网络进行验证，验证步骤为：
F1将阻抗匹配网络通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接；
F2由矢量网络分析仪测量出阻抗匹配网络的S参数传送到计算机；
F3计算机根据步骤A已存储数据和步骤F2测量出的S参数计算出验证结果。
矢量网络分析仪测量的阻抗匹配网络S参数，包括：端口2匹配时，1端口的反射系数S11；端口1匹配时，2端口的反射系数S22；端口1匹配时，2端口到1端口的电压传输系数S12；端口2匹配时，1端口到2端口的电压传输系数S21，这些参数在计算机和矢量网络分析仪中实时同步显示，可直接读取。通过电压驻波比来验证结果，电压驻波比是指驻波的电压峰值与电压谷值之比。理想的比例为1∶1，即输入阻抗等于传输线的特性阻抗，但几乎不可能达到，驻波比越大，反射功率越高，也就是阻抗不匹配，S11、S12、S21、S22参数在计算机和矢量网络分析仪中实时同步显示，可直接读取，本发明在调试之前已将信号源没有优化前的反射系数存储，这样节省了阻抗匹配网络不断重复与信号源连接的时间，综上本发明调试速度快，准确度高，简单易行，克服了背景技术中所述的调试方法的弊端。
G、若步骤F的验证结果未达到指标要求，则调整阻抗匹配网络，重复C至F的步骤；
H、若步骤F的验证结果达到指标要求，则根据步骤D获取的阻抗匹配网络值组建阻抗匹配网络，其中阻抗匹配网络信号源为有源；
I、将步骤H组建的阻抗匹配网络进行验证，验证步骤为：
I1将步骤H组建后的阻抗匹配网络通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接；
I2由矢量网络分析仪测量出阻抗匹配网络的S参数传送到计算机；
I3计算机根据步骤A已存储数据和步骤I2测量出的S参数计算出验证结果。
J、若步骤I的验证结果未达到指标要求，则调整阻抗匹配网络，重复F至I的步骤；
K、若步骤I的验证结果达到指标要求，则测试通过。
实施例
调试PA的GSM850电路板为例，图2为本实施例的Smith圆图；图3为本实施例的矢量网络分析仪测量RF参数图；图4为本发明实施例的Load Pull图。设计在824-849MHz PA工作频率下，信号源阻抗：ZS＝(35.1-J47.5)Ω，即图2中1点的位置。按照本发明的步骤调试，结果为并联电感8.2nH后，信号源阻抗为ZS＝(50.5+J49.7)Ω，即：图2中的2点位置。同时，串联电容3.9pF后，信号阻抗为ZL＝(50.5+j0.2)Ω，即：图2中的3点位置。使其满足在400～1200频率范围内电压驻波比均小于3.5的指标要求，通过对比图4，从而优化PA的GSM频段工作效率，同时将平均电流从180mA降低到了150mA。

Claims (7)

1.一种射频阻抗匹配调试方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、测试信号源没有优化前的数据，并将数据存储于计算机内；
B、将两根射频同轴线连接到矢量网络分析仪的端口1和端口2，测量出端口1和端口2的反射系数后，再通过校准件控制矢量网络分析仪进行校准；
C、将无源信号源通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接，测出无源信号源主板的输出阻抗；
D、使用Smith-Chart软件和load pull数据配合获取阻抗匹配网络值；
E、根据步骤D获取的阻抗匹配网络值组建阻抗匹配网络，其中阻抗匹配网络的信号源为无源；
F、将步骤E组建的阻抗匹配网络进行验证；
G、若步骤F的验证结果未达到指标要求，则调整阻抗匹配网络，重复步骤C至F；
H、若步骤F的验证结果达到指标要求，则根据步骤E获取的阻抗匹配网络值组建阻抗匹配网络，其中阻抗匹配网络的信号源为有源；
I、将步骤H组建的阻抗匹配网络进行验证；
J、若步骤I的验证结果未达到指标要求，则调整阻抗匹配网络，重复步骤F至I：
K、若步骤I的验证结果达到指标要求，则测试通过。
2.根据权利要求1所述的射频阻抗匹配调试方法，其特征在于，所述步骤F包括以下子步骤：
F1、将阻抗匹配网络通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接；
F2、由矢量网络分析仪测量出阻抗匹配网络的S参数传送到计算机；
F3、计算机根据步骤A已存储数据和测量出的S参数计算出验证结果。
3.根据权利要求1所述的射频阻抗匹配调试方法，其特征在于，所述步骤I包括以下子步骤：
I1、将步骤G组建后的阻抗匹配网络通过两根射频同轴线与矢量网络分析仪连接；
I2、由矢量网络分析仪测量出阻抗匹配网络的S参数传送到计算机；
I3、计算机根据步骤A已存储数据和测量出的S参数计算出验证结果。
4.根据权利要求1所述的射频阻抗匹配调试方法，其特征在于，步骤F3和步骤I3是通过计算阻抗匹配网络的电压驻波比来验证结果。
5.根据权利要求1所述的射频阻抗匹配调试方法，其特征在于，所述步骤A测试信号源没有优化前的数据包括反射系数和插入损耗值。
6.根据权利要求1所述的射频阻抗匹配调试方法，其特征在于，其中步骤B所述的对矢量网络分析仪进行校准，按照校准件的指令，对两根射频同轴线分别依次接开路负载、短路负载和匹配负载，当两个端口的电压驻波比在所有频率范围内均为1±0.001时，校准完毕。
7.根据权利要求2或3所述的射频阻抗匹配调试方法，其特征在于，阻抗匹配网络测量出的S参数，包括：端口2匹配时，1端口的反射系数S11；端口1匹配时，2端口的反射系数S22；端口1匹配时，2端口到1端口的电压传输系数S12；端口2匹配时，1端口到2端口的电压传输系数S21，S11、S12、S21、S22在计算机中实时同步显示，可直接读取。
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