如何使用贴片天线解决分级和多频带射频问题

的幅度和相位，然后确定共轭匹配，这需要大量的计算周期和时间，或者需要使用查询表。查询表的速度较快，但精度较低。为实施复杂的匹配，需要采用复杂的匹配电路。使用此方法实现的性能提升通常为1 到3 dB。

闭环调谐的替代方法是孔调谐，该方法通常与阻抗匹配搭配使用。这种情况下，将以电气方法更改天线尺寸（调谐状态），将其谐振恢复到最大功率传输点，而不是调整匹配网络以适应天线阻抗变化（图8）。这需要大量小间距的调谐状态。

图8.经过孔调谐的天线会动态调整天线的谐振长度以最大限度减少损耗。（图片来源：Antennasonline.com）

这种情况下，与闭环调谐一样，将在天线的馈电端子处测量反射系数。接着，使用其中的一种方法执行此测量，确定最佳的新调谐状态。其中三种方法为标量方法，只需使用简单的定向耦合器监测天线端子处的反射功率幅度，然后应用不同的计算方法（被称为平方拟合、阈值调整或凹点检测）。

第四种方法基于矢量，并使用反射系数的幅度和相位来确定天线结构的S 参数矩阵解，然后确定恢复天线的共振频率所需的调谐器设置。通常可减少2 到4 dB 的损耗。与阻抗匹配结合使用，总体改进范围为3 到7 dB。

对设计成败至关重要的建模和仿真

对于标准鞭形设计等外部天线，在设计周期的早期只有极少甚至不进行任何性能建模。但对于芯片、PC 板印制线天线，甚至对于非常靠近低噪声放大器或功率放大器的贴片天线而言，天线仿真及其实现都至关重要。不可能仅通过构建、测试、修改、重复和迭代就能找到合适的配置。不仅必须对天线进行建模，还必须对整个周边环境（PC 板、元器件、外壳甚至用户的手或头部位置）进行建模和分析。

所幸的是，已经有很多先进的电磁场解算器应用程序包能够解决仿真问题。为其提供支持的是功能强大的PC 或基于云的计算平台，它们能够运行这些场解算器执行分析所需的海量计算。这些场解算器还能通过最小值/最大值试验或跨多个变量的蒙特卡罗运行，来分析设计容差的影响。它们可以显示在GHz 频率下即便几分之一毫米的变化也能产生重大影响，实施"假设"分析以研究可能的设计变更产生的影响，以及突显设计的不足或意外的特征。

总结

尽管天线的功能很简单，但它是将电路中的电功率转换为电磁场以及执行反向转换的复杂电磁传感器。传统的单元件天线（例如偶极和鞭形天线）现已增强为使用多层陶瓷、扁平贴片结构甚至产品自身的PC 板的一个或多个天线。

将这些天线结合到紧凑型（通常为便携式）产品，需要仔细分析整个系统和封装，验证天线的理想化性能未受到过大的影响，并且能够达成设计目标。利用场解算器软件可以做到这一点，这类软件能够为实际安装中的电磁场和天线性能的详细建模及相关计算提供有力的支持。

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