CN104538749A - 外置天线及其阻抗匹配网络参数的调试方法、天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外置天线及其阻抗匹配网络参数的调试方法、天线；外置天线包括：控制器、第一电容、第二电容、第一电感、发射天线；控制器通过第一电感连接发射天线，第一电感的一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端通过第二电容连接第一电感的另一端，第一电容的另一端接地；控制器接收发射源的发射信号，并将发射信号输入至π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，匹配后的发射信号通过发射天线进行发射，使发射信号发射前，经过50欧姆阻抗匹配，减少发射信号在外置天线传输过程中的衰减，提高发射信号通过外置天线进行发射的发射功率，可以保证外置天线信号发射工作的顺利进行，避免由于无法完成信号的发射工作而进行的二次开发。

Description

外置天线及其阻抗匹配网络参数的调试方法、天线

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种外置天线及其阻抗匹配网络参数的调试方法、天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，无线信号发射的相关应用在我们工作生活中越来越多，其中无线局域网(WLAN)技术更是一枝独秀，应用市场日益广阔。无线局域网是利用无线技术实现快速接入以太网的技术，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，是对有线连网方式的一种补充和扩展。其特点是成本低、灵活性、移动性强、吞吐量、通信可靠。如今，已经兼容IEEE802.11a，IEEE802.11b和IEEE802.11g，IEEE802.11n等规范的多种模式无线网络已是社会和市场发展的需要。

在各种无线通信的应用场景中，都需要通过天线实现对信号的发送或者接收，天线一般包括外置天线和内置天线，现有技术的外置天线通常是发射信号被相关处理器获取后，直接通过外置天线进行发射，这样容易使信号在外置天线的传输线路中衰减大，影响到信号的发射功率；另外，由于线路衰减大，导致外置天线的发射信号功率低，有时候甚至需要进行相关装置的二次开发。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中，外置天线的发射信号功率低，有时候甚至需要进行相关装置的二次开发的技术问题，提供一种外置天线及其阻抗匹配网络参数的调试方法、天线。

一种外置天线，包括：控制器、第一电容、第二电容、第一电感、发射天线；

所述控制器通过第一电感连接发射天线，所述第一电感的一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端通过第二电容连接第一电感的另一端，所述第一电容的另一端接地；其中，所述第一电容、第二电容、第一电感构成π型阻抗匹配网络；

所述控制器接收发射源的发射信号，并将所述发射信号输入至π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，匹配后的发射信号通过发射天线进行发射。

上述外置天线，使发射信号进行发射前，经过由第一电容、第二电容、第一电感组成的π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，可以减少发射信号在外置天线传输过程中的衰减，提高发射信号通过外置天线进行发射的发射功率，进一步可以保证外置天线信号发射工作的顺利进行，避免由于无法完成信号的发射工作而进行的外置天线的二次开发。

一种天线，包括控制器、第一电容、第二电容、第一电感、发射天线、无线驱动电路、内置天线；

所述控制器通过无线驱动电路连接第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接发射天线，所述第一电感的一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端通过第二电容连接第一电感的另一端，所述第一电容的另一端接地；其中，所述第一电容、第二电容、第一电感构成π型阻抗匹配网络；

所述控制器通过无线驱动电路连接内置天线；

所述控制器接收发射源的发射信号，所述发射信号经过无线驱动电路驱动放大后，当进行天线近距离发射信号发射时，控制内置天线进行发射信号的发射；当进行天线远距离发射信号发射时，将所述发射信号输入至π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，匹配后的发射信号通过发射天线进行发射。

上述天线，发射信号经过无线驱动电路驱动放大后，在近距离发射发射信号时，控制内置天线进行发射信号的发射，以降低天线发射发射信号产生的功耗；当进行天线远距离发射信号发射时，选择外置天线进行发射信号的发射，并且在发射信号进行发射前，先经过由第一电容、第二电容、第一电感组成的π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，可以减少发射信号在外置天线传输过程中的衰减，提高发射信号通过外置天线进行发射的发射功率；这样可以保证天线的信号发射工作的顺利进行，避免由于无法完成信号的发射工作而进行的天线的二次开发。

一种外置天线阻抗匹配网络参数的调试方法，用于对上述外置天线阻抗匹配网络参数进行调试，包括：

通过数据线将网络分析仪连接控制器，利用网络分析仪检测控制器输出的发射信号；

预设第一电容、第二电容和第一电感的初始值；

判断网络分析仪显示的史密斯圆图的测试点是否存在偏移；

若测试点不存在偏移，确定第一电容、第二电容和第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数；若测试点存在偏移，通过迭代方式依次调整第一电容、第二电容和第一电感的初始值得到对应的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容、第二电容和第一电感的调整值为阻抗匹配网络参数。

上述外置天线阻抗匹配网络参数的调试方法，利用网络分析仪检测控制器输出的发射信号，通过预设第一电容、第二电容和第一电感的初始值，并判断网络分析仪显示的史密斯圆图的测试点是否存在偏移，根据上述判断结果确定第一电容、第二电容和第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数，或者继续调整第一电容、第二电容和第一电感的初始值，将测试点不存在偏移时对应的调整值为阻抗匹配网络参数，可以提供准确的外置天线阻抗匹配网络参数，进一步保证外置天线发射发射信号的发射功率；并且该方法通过检测外置天线的控制器的输出信号，通过对阻抗匹配网络各元件参数的调试，可以直接确定外置天线阻抗匹配网络参数，确定好相关参数后，外置天线便可以直接用于信号的发射工作，无需在其他特定的天线发射装置中进行相关参数的调试，可以提高外置天线阻抗匹配网络参数的调试效率，进一步保证外置天线的发射信号的功率。

附图说明

图1为一个实施例的外置天线结构示意图；

图2为一个优选实施例的外置天线结构示意图；

图3为一个优选实施例的外置天线结构示意图；

图4为一个实施例的天线结构示意图；

图5为一个优选实施例的天线结构示意图；

图6为一个实施例的外置天线阻抗匹配网络参数的调试方法流程图；

图7为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图8为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图9为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图10为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图11为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图12为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图13为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图14为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图15为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图16为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图17为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图18为一个实施例的网络分析仪显示示意图；

图19为一个实施例的网络分析仪显示示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的外置天线及其阻抗匹配网络参数的调试方法、天线的具体实施方式作详细描述。

参考图1，图1所示为一个实施例的外置天线结构示意图，包括：控制器11、第一电容13、第二电容15、第一电感17、发射天线19；

所述控制器11通过第一电感17连接发射天线19，所述第一电感17的一端连接第一电容13的一端，第一电容13的另一端通过第二电容15连接第一电感17的另一端，所述第一电容13的另一端接地；其中，所述第一电容13、第二电容15、第一电感17构成π型阻抗匹配网络；

所述控制器11接收发射源的发射信号，并将所述发射信号输入至π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，匹配后的发射信号通过发射天线19进行发射。

本实施例提供的外置天线，使发射信号进行发射前，经过由第一电容、第二电容、第一电感组成的π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，可以减少发射信号在外置天线传输过程中的衰减，提高发射信号通过外置天线进行发射的发射功率，进一步可以保证外置天线信号发射工作的顺利进行，避免由于无法完成信号的发射工作而进行的外置天线的二次开发。

为了更清楚的阐述本发明提供的外置天线，下面结合附图2对若干个实施例进行说明。

参考图2所示，在一个实施例中，上述控制器11与第一电感17之间还可以连接第一电阻14，用于同等电势电压传输。本实施例中，在控制器11与第一电感17之间连接第一电阻14，上述第一电阻14在该电路中可以当作跳线使用，用于同等电势电压传输，可以进一步减弱发射信号在外置天线传输过程中的衰减。

如图2所示，在一个实施例中，上述控制器11可以通过无线驱动电路12连接第一电阻14。本实施例中，在发射信号通过第一电阻14输入π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配前，首先经过无线驱动电路12对发射信号进行驱动放大，可以进一步稳定发射信号进行发射时的功率。

参考图3所示，上述外置天线，还可以包括连接控制器11的插座22，用于接入调试装置。

作为一个实施例，上述控制器11与插座22之间还可以连接第二电阻21，用于同等电势电压传输。

本实施例中，在控制器11的输出端接入一个插座22，可以接入相关的调试装置，利用接入的调试设备可以对外置天线的相关元件的参数直接进行调试，无需通过其他装置或者途径进行外置天线的相关参数调制，能够避免对外置天线构造元件的二次开发，可以确保上述外置天线发射工作的顺利进行。上述插座22可以通过第二电阻21接入控制器11，上述第二电阻21可以当作跳线使用，用于同等电势电压传输，能够减弱调试装置所获取的发射信号的衰减。

参考图4，图4所示为一个实施例的天线结构示意图，包括控制器31、第一电容33、第二电容35、第一电感37、发射天线39、无线驱动电路32、内置天线35；

所述控制器31通过无线驱动电路32连接第一电感37的一端，所述第一电感37的另一端连接发射天线39，所述第一电感37的一端连接第一电容33的一端，第一电容33的另一端通过第二电容35连接第一电感37的另一端，所述第一电容33的另一端接地；其中，所述第一电容33、第二电容35、第一电感37构成π型阻抗匹配网络；

所述控制器31通过无线驱动电路32连接内置天线35；

所述控制器31接收发射源的发射信号，所述发射信号经过无线驱动电路32驱动放大后，当进行天线近距离发射信号发射时，控制内置天线35进行发射信号的发射；当进行天线远距离发射信号发射时，将所述发射信号输入至π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，匹配后的发射信号通过发射天线39进行发射。

本实施例提供的天线，发射信号经过无线驱动电路32驱动放大后，在近距离发射发射信号时，控制内置天线35进行发射信号的发射，以降低天线发射发射信号产生的功耗；当进行天线远距离发射信号发射时，选择外置天线进行发射信号的发射，并且在发射信号进行发射前，先经过由第一电容33、第二电容35、第一电感37组成的π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，可以减少发射信号在外置天线传输过程中的衰减，提高发射信号通过外置天线进行发射的发射功率；这样可以保证天线的信号发射工作的顺利进行，避免由于无法完成信号的发射工作而进行的天线的二次开发。

参考图5，图5所示为一个优选实施例的天线结构示意图天线，如图示，上述无线驱动电路32与第一电感37的一端之间还连接第一电阻34，用于同等电势电压传输。本实施例中，在控制器31与第一电感37之间连接第一电阻34，上述第一电阻34在该电路中可以当作跳线使用，用于同等电势电压传输，能够进一步减弱发射信号在外置天线传输过程中的衰减。

在一个实施例中，如图5所示，上述天线还可以包括连接无线驱动电路32的输出端的插座42，用于接入调试装置。本实施例中，在无线驱动电路32的输出端接入一个插座42，可以接入相关的调试装置，利用接入的调试设备可以对天线的相关元件的参数直接进行调试，无需通过其他装置或者途径进行天线的相关参数调制，能够避免对天线构造元件的二次开发，可以确保上述天线发射工作的顺利进行。

参考图6，图6所示为一个实施例的外置天线阻抗匹配网络参数的调试方法流程图，用于对上述外置天线阻抗匹配网络参数进行调试，可以包括：

S10，通过数据线将网络分析仪连接控制器，利用网络分析仪检测控制器输出的发射信号；

其中，上述网络分析仪的型号可以为Agilent E507C；在使用Agilent E507C进行相关参数调试前，可以先对该网络分析仪的相关状态进行预设，比如将其Preset键调至OK档；

如图7所示，Meas键可以调至S11档；

如图8所示，数据格式Format可以设为Log Mag，也可以设为smith；

如图9所示，在点击网络分析仪的Start键后，可以输入调试的起始频率，然后点击Stop键，输入调试的终止频率；以单频2.4GHz为例，调试频率可以设为2-3GHz频段；

如图10所示，Mark点可以设置为Mark1，然后在网络分析仪的面板上输入频点，也可以根据调试需求设置为Mark2或者Mark3；对于选择单频2.4GHz进行调试的外置天线，需要保证有200MHz的带宽，中心频率上下各100MHz；主要设置频点可以如下：

Mark1:2.412GHz

Mark2:2.432GHz

Mark3:2.484GHz

Mark4:2.332GHz

Mark5:2.532GHz。

上述数据线可以采用有线电视电缆，如图11所示，可以选择适于该外置天线调试的有线电视电缆的校准套件，比如：Cal→cal kit→85032F，如图12所示，可以利用OSL进行校准对网络分析仪进行，其校准步骤可以包括：

将OSL校准器的开路(O)端接入电路，点击“OPEN”进行校准，校准后“OPEN”前会出现“√”，表示OPEN校准完毕；

然后将OSL校准器的开路(S)端接入电路，点击“short”进行校准，校准后“short”前会出现“√”，表示Short校准完毕；

最后将OSL校准器的开路(L)端接入电路，点击“Loard”进行校准，校准后“Loard”前会出现“√”，表示Loard校准完毕；

完成以上校准后选择“done”即校准设置执行完毕；

校准完毕后，可以查看smith圆图，如图13所示，此时校准频点在中心点50欧姆。

S20，预设第一电容、第二电容和第一电感的初始值；

S30，判断网络分析仪显示的史密斯圆图的测试点是否存在偏移；

S40，若测试点不存在偏移，确定第一电容、第二电容和第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数；若测试点存在偏移，通过迭代方式依次调整第一电容、第二电容和第一电感的初始值得到对应的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容、第二电容和第一电感的调整值为阻抗匹配网络参数。

完成网络分析仪的校准操作后，开始进行天线元件的参数调试，在Log Mag格式下，查看是否满足<-15dB的规格要求，对应Smith圆图是否靠近中心点50欧姆。

未作匹配前的测试数据可以如图14所示，Smi th圆图可以如图15所示，可以先根据用户的调试经验预设第一电容、第二电容和第一电感的初始值，然后利用网络分析仪上的Smith圆图中测试点的第一电容、第二电容和第一电感的具体值进行确定或者调整。

Smith圆图的判断原则是：“上感下容，左并右串”，即smith的上半圆为感性负载，下半圆为容性负载，并上元器件则测试点向左边偏，串上元器件则测试点向右偏。

根据测试结果选择并联电容，首先可以预设第二电容的初始值为0.2PF(皮法)(根据经验值，匹配的元器件都是数值较小的器件)，测试结果可以如图16所示。

作为一个实施例，当测试点有明显向下，并向中心点移动的趋势时，可以将第二电容进行迭代方式调整为1PF，这时测试结果可以如图17所示；

根据测试结果判断，测试选用数据明显太大，可以再次调整第二电容为0.5PF，这时测试结果可以如图18所示；这样依次调整第一电容、第二电容和第一电感的初始值得到对应的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容、第二电容和第一电感的调整值为阻抗匹配网络参数。作为一个实施例，上述测试点不存在偏移或者偏移很小时对应的网络分析仪的LOG值曲线可以如图19所示，此时，第一电感的调整值可以为0，第二电容的调整值可以为0.5pF(皮法)。

上述实施例提供的外置天线阻抗匹配网络参数的调试方法，利用网络分析仪检测控制器输出的发射信号，通过预设第一电容、第二电容和第一电感的初始值，并判断网络分析仪显示的史密斯圆图的测试点是否存在偏移，根据上述判断结果确定第一电容、第二电容和第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数，或者继续调整第一电容、第二电容和第一电感的初始值，将测试点不存在偏移时对应的调整值为阻抗匹配网络参数，可以提供准确的外置天线阻抗匹配网络参数，进一步保证外置天线发射发射信号的发射功率；并且该方法通过检测外置天线的控制器的输出信号，通过对阻抗匹配网络各元件参数的调试，可以直接确定外置天线阻抗匹配网络参数，确定好相关参数后，外置天线便可以直接用于信号的发射工作，无需在其他特定的天线发射装置中进行相关参数的调试，可以提高外置天线阻抗匹配网络参数的调试效率，进一步保证外置天线的发射信号的功率。

在一个实施例中，上述外置天线阻抗匹配网络参数的调试方法，可以包括：

保持第二电容和第一电感的初始值不变，根据预设第一电容步进值依次向前、向后调整第一电容得到第一电容的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容的调整值、第二电容和第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数；

保持第一电容的调整值和第一电感的初始值不变，根据预设第二电容步进值依次向前、向后调整第二电容得到第二电容的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容和第二电容的调整值以及第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数；

保持第一电容和第二电容的调整值不变，根据预设第一电感步进值依次向前、向后调整第一电感得到第一电感的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容、第二电容和第一电感的调整值为阻抗匹配网络参数。

作为一个实施例，上述预设第一电容步进值、预设第二电容步进值、预设第一电感步进值可以分别为0.5pF(皮法)、0.5pF(皮法)、0.2mH(毫亨)，也可以根据调试的具体情况进行设置。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种外置天线，其特征在于，包括：控制器、第一电容、第二电容、第一电感、发射天线；

所述控制器通过第一电感连接发射天线，所述第一电感的一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端通过第二电容连接第一电感的另一端，所述第一电容的另一端接地；其中，所述第一电容、第二电容、第一电感构成π型阻抗匹配网络；

所述控制器接收发射源的发射信号，并将所述发射信号输入至π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，匹配后的发射信号通过发射天线进行发射。

2.根据权利要求1所述的外置天线，其特征在于，所述控制器与第一电感之间还连接第一电阻，用于同等电势电压传输。

3.根据权利要求1所述的外置天线，其特征在于，所述控制器通过无线驱动电路连接第一电阻。

4.根据权利要求1所述的外置天线，其特征在于，还包括连接控制器的插座，用于接入调试装置。

5.根据权利要求4所述的外置天线，其特征在于，所述控制器与插座之间还连接第二电阻，用于同等电势电压传输。

6.一种天线，其特征在于，包括控制器、第一电容、第二电容、第一电感、发射天线、无线驱动电路、内置天线；

所述控制器通过无线驱动电路连接第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接发射天线，所述第一电感的一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端通过第二电容连接第一电感的另一端，所述第一电容的另一端接地；其中，所述第一电容、第二电容、第一电感构成π型阻抗匹配网络；

所述控制器通过无线驱动电路连接内置天线；

所述控制器接收发射源的发射信号，所述发射信号经过无线驱动电路驱动放大后，当进行天线近距离发射信号发射时，控制内置天线进行发射信号的发射；当进行天线远距离发射信号发射时，将所述发射信号输入至π型阻抗匹配网络进行50欧姆阻抗匹配，匹配后的发射信号通过发射天线进行发射。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述无线驱动电路与第一电感的一端之间还连接第一电阻，用于同等电势电压传输。

8.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，还包括连接无线驱动电路的输出端的插座，用于接入调试装置。

9.一种外置天线阻抗匹配网络参数的调试方法，用于对权利要求1至5任一项所述的外置天线阻抗匹配网络参数进行调试，其特征在于，包括：

通过数据线将网络分析仪连接控制器，利用网络分析仪检测控制器输出的发射信号；

预设第一电容、第二电容和第一电感的初始值；

判断网络分析仪显示的史密斯圆图的测试点是否存在偏移；

若测试点不存在偏移，确定第一电容、第二电容和第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数；若测试点存在偏移，通过迭代方式依次调整第一电容、第二电容和第一电感的初始值得到对应的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容、第二电容和第一电感的调整值为阻抗匹配网络参数。

10.根据权利要求9所述的外置天线阻抗匹配网络参数的调试方法，其特征在于，

保持第二电容和第一电感的初始值不变，根据预设第一电容步进值依次向前、向后调整第一电容得到第一电容的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容的调整值、第二电容和第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数；

保持第一电容的调整值和第一电感的初始值不变，根据预设第二电容步进值依次向前、向后调整第二电容得到第二电容的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容和第二电容的调整值以及第一电感的初始值为阻抗匹配网络参数；

保持第一电容和第二电容的调整值不变，根据预设第一电感步进值依次向前、向后调整第一电感得到第一电感的调整值，直至测试点不存在偏移时，确定第一电容、第二电容和第一电感的调整值为阻抗匹配网络参数。