Berätta om antennmatcning hur går det till
Antennmatchning (engelska: antenna matching eller impedance matching) handlar om att få antennen och sändaren/mottagaren att passa elektriskt ihop så att så mycket RF-effekt som möjligt överförs till antennen. Om de inte är matchade reflekteras en del av signalen tillbaka istället för att strålas ut.
Grundprincipen
Tänk dig att du har:
- RF-chip (t.ex. Microchip ZL70323MNJ)
- Matchningsnätverk
- Antenn
RF-chip
│
│ 50 Ω
│
[L]──[C]
│
Antenn
L = spole (induktor)
C = kondensator
Målet är oftast att både RF-kretsen och antennen ska se 50 Ω vid den aktuella frekvensen.
Hur går matchningen till?
1. Man mäter antennen
Först tillverkas kretskortet och antennen.
Sedan mäts antennen med en:
- Vector Network Analyzer (VNA)
- RF-nätverksanalysator
Man får bland annat:
- impedans
- resonansfrekvens
- returförlust (Return Loss)
- SWR (Standing Wave Ratio)
Exempel:
Antennen kanske mäts till
22 − j35 Ω
men radion vill ha
50 + j0 Ω
Då behövs matchning.
2. Beräkna komponenterna
Med hjälp av ett Smith-diagram väljer man exempelvis:
- en spole
- två kondensatorer
eller
- två spolar
- en kondensator
beroende på impedansen.
3. Montera komponenterna
Exempel
RF-chip
│
│
C1
│
───┼────
│
L1
│
C2
│
Antenn
Komponenterna är ofta mycket små:
- 0402
- 0201
- ibland 01005
4. Mäta igen
Efter montering mäter man igen.
Om resonansen ligger fel:
- ändrar man kondensatorn
- eller spolen
tills antennen är rätt matchad.
Vad händer om man inte matchar?
Om antennen inte är matchad:
- kortare räckvidd
- högre strömförbrukning
- lägre känslighet
- mer reflekterad effekt
- sämre batteritid
Exempel med ditt MICS-projekt
För ett system med Microchip ZL70323MNJ och en antenn för 402–405 MHz:
ZL70323
│
│
Matching Network
(C-L-C)
│
402–405 MHz-antenn
│
Luft
Eftersom MICS-bandet ligger runt 403 MHz blir matchningen mycket viktig. En liten förändring av antennens längd eller PCB-layout kan påverka impedansen, så matchningsnätverket fintrimmas efter att kretskortet är byggt.
Hur väljer man första komponenterna?
Man börjar ofta med rekommendationerna från chip- eller antenntillverkaren. Kretskortet utformas med plats för flera kondensatorer och spolar (även om några lämnas obestyckade). Efter mätning med VNA väljer man de slutliga komponentvärdena, till exempel:
- L = 22 nH
- C1 = 3,3 pF
- C2 = 1,8 pF
Dessa värden är bara exempel – de exakta värdena beror på antennens verkliga impedans och PCB-layout.
För ditt projekt med ZL70323MNJ är det normalt att först bygga prototypen, sedan mäta antennen och därefter justera matchningskomponenterna tills radion och antennen är optimalt anpassade vid 402–405 MHz.
Jag tolkar frågan som om du vill veta om ditt RF/antennsystem kan köras eller mätas runt 1000 MHz. Jag kollar både tekniskt och regelmässigt så svaret blir rätt.
Ja, tekniskt kan man bygga något för 1000 MHz, men inte med ZL70323/ZL70103 som radio.
De chippen är gjorda för 402–405 MHz MICS/MedRadio och vissa varianter även 433–434 MHz ISM, inte 1000 MHz.
För 1000 MHz behöver du i stället:
MCU / PC
↓
RF-transceiver för ca 1 GHz
↓
matchningsnätverk
↓
antenn för 1000 MHz
Viktigt:
- Antennen blir kortare vid 1000 MHz än vid 403 MHz.
- Kvartsvågsantenn vid 1000 MHz är cirka 7,5 cm.
- Vid 403 MHz är kvartsvåg cirka 18,6 cm.
- Matchningen görs fortfarande mot ofta 50 Ω.
- Du får inte bara sända fritt på 1000 MHz; i Sverige styr PTS vilka frekvensband som får användas.
Så: mäta/labba med låg effekt och dummy load kan gå, men för trådlös sändning bör du använda ett tillåtet band, till exempel 433 MHz, 868 MHz eller 2,4 GHz, beroende på modul och regler.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar