【技术分享】深入解读无线通信中的天线③— 天线性能测试
天线作为无线信号辐射和接收的重要器件，在设计出来后，需要经过测试才能确定其性能是否符合设计要求。那么天线性能测试是如何进行的呢？测试中需用到哪些专业测试设备？本文章带你深入了解。
测试设备
一款天线设计出来后，如何确定它的性能是否符合设计要求？这就需要经过专门的天线测试来评估。天线测试需要用到专业的测试设备，例如矢量网络分析仪、天线测试系统、射频测试线缆等。下面以广州致远电子股份有限公司推出的zm602系列wi-fi模块为例，看看如何测试pcb天线的性能。
表1 测试仪器及工具
仪器和工具
数量
备注
网络分析仪
1
天线性能指标测试
射频转接线
1
测试用
rf转接线
1
焊接至pcb天线
微波暗室
1
消除电磁干扰及多径反射
天线测试系统
1
测试天线增益
测试指标
在往期天线系列文章中，我们介绍了天线的几个关键性能指标：增益、工作频段/带宽、驻波比、输入阻抗，本期我们测试这几个关键参数。
深入解读无线通信中的天线① — 初识天线
深入解读无线通信中的天线② — pcb天线设计
测试步骤
1. 测试仪器校准：为了得到最准确的测试结果，测试前需要对网络分析仪与测试射频线进行校准。我们以安捷伦e5071c为例，此仪器为四端口的网络分析仪，但我们用其中一个端口即可。选择port1，将射频线一端n头接入仪器port1端口，另一端sma接入校准件，依次按仪器面板校准按钮【cal】---【calibrate】---【1-port cal】，分别在开路【open】、短路【short】及50ω负载【load】校准射频线，最后通过端口延伸功能将rf转接线一起校准，校准后效果如图2所示。
图2 网络分析仪校准
2. 取已校准好的rf转接线焊接至pcb天线，如图3所示；
图3 rf转接线焊接至pcb天线
3. 调取网络分析仪s11、vswr、smith测试窗口分别测量工作频段/带宽、驻波比、输入阻抗。s11（工作频段/带宽）：s11小于-10db的频段内为天线的有效带宽，从图4可以看出，zm602模块pcb天线的有效工作频段在2.265ghz~2.588ghz，带宽约为300mhz，完全覆盖wi-fi的工作频段。
图4 s11（工作频段/带宽）
vswr（驻波比）、输入阻抗如图5、图6所示。
图5 vswr（驻波比）
图6 输入阻抗
4. 最后测试天线增益，需用到微波暗室及其测试天线增益的系统，将被测试pcb天线放至微波暗室测试平台上，通过天线增益测试系统可测试出pcb天线增益，如图7~9所示。
图7 天线增益测试系统示意图
图8 微波暗室
图9 天线增益
注意事项
pcb天线也叫板载天线，它是倒f天线衍变而来的，对地尺寸是有要求的，一般为四分之一至四分之三波长时，其增益效果最好。如果模块尺寸小于四分之一至四分之三波长时，天线效果会受到影响。另外，天线一般都会设计匹配电路，以进行性能调试和优化，因此测试时rf转接线需焊接到天线匹配端，才能测到最准确的天线性能指标。
倾角传感器使用中常见问题及解决方案
RFID的应用开发空间不断扩大
简单的暗房曝光定时灯电路
笔记本的养生之道(绝对重视细节)
天承科技致力于研发和生产电路板行业需要的各种化学药水
【技术分享】深入解读无线通信中的天线③— 天线性能测试
利用硅基电池技术优化电动汽车的效率
浮球液位开关替代方案
5G时代产业互联网发展的新思维、新趋势、新路径
基于TMC2660驱动芯片的步进电机驱动设计
基于FPGA NiosII的MPEG－4视频播放器设计
先楫半导体烧写工具HPM_Manufacturing_Tool 介绍
史上最全STM32知识点汇总
博通：获英美放行，预计10月底完成对VMware的收购
车床的构造图解
人工智能发展前景无限,政策助力人工智能发展
混战智能音箱：是硝烟弥漫的战场，还是歌舞升平的乌托邦？
CBLC9低功耗嵌入式Wi-Fi模组的特性及应用
医疗物联网应用的现状和展望
优化特殊PCB板类型的制造工艺
测试设备
一款天线设计出来后，如何确定它的性能是否符合设计要求？这就需要经过专门的天线测试来评估。天线测试需要用到专业的测试设备，例如矢量网络分析仪、天线测试系统、射频测试线缆等。下面以广州致远电子股份有限公司推出的zm602系列wi-fi模块为例，看看如何测试pcb天线的性能。
表1 测试仪器及工具
仪器和工具
数量
备注
网络分析仪
1
天线性能指标测试
射频转接线
1
测试用
rf转接线
1
焊接至pcb天线
微波暗室
1
消除电磁干扰及多径反射
天线测试系统
1
测试天线增益
测试指标
在往期天线系列文章中，我们介绍了天线的几个关键性能指标：增益、工作频段/带宽、驻波比、输入阻抗，本期我们测试这几个关键参数。
深入解读无线通信中的天线① — 初识天线
深入解读无线通信中的天线② — pcb天线设计
测试步骤
1. 测试仪器校准：为了得到最准确的测试结果，测试前需要对网络分析仪与测试射频线进行校准。我们以安捷伦e5071c为例，此仪器为四端口的网络分析仪，但我们用其中一个端口即可。选择port1，将射频线一端n头接入仪器port1端口，另一端sma接入校准件，依次按仪器面板校准按钮【cal】---【calibrate】---【1-port cal】，分别在开路【open】、短路【short】及50ω负载【load】校准射频线，最后通过端口延伸功能将rf转接线一起校准，校准后效果如图2所示。
图2 网络分析仪校准
2. 取已校准好的rf转接线焊接至pcb天线，如图3所示；
图3 rf转接线焊接至pcb天线
3. 调取网络分析仪s11、vswr、smith测试窗口分别测量工作频段/带宽、驻波比、输入阻抗。s11（工作频段/带宽）：s11小于-10db的频段内为天线的有效带宽，从图4可以看出，zm602模块pcb天线的有效工作频段在2.265ghz~2.588ghz，带宽约为300mhz，完全覆盖wi-fi的工作频段。
图4 s11（工作频段/带宽）
vswr（驻波比）、输入阻抗如图5、图6所示。
图5 vswr（驻波比）
图6 输入阻抗
4. 最后测试天线增益，需用到微波暗室及其测试天线增益的系统，将被测试pcb天线放至微波暗室测试平台上，通过天线增益测试系统可测试出pcb天线增益，如图7~9所示。
图7 天线增益测试系统示意图
图8 微波暗室
图9 天线增益
注意事项
pcb天线也叫板载天线，它是倒f天线衍变而来的，对地尺寸是有要求的，一般为四分之一至四分之三波长时，其增益效果最好。如果模块尺寸小于四分之一至四分之三波长时，天线效果会受到影响。另外，天线一般都会设计匹配电路，以进行性能调试和优化，因此测试时rf转接线需焊接到天线匹配端，才能测到最准确的天线性能指标。
倾角传感器使用中常见问题及解决方案
RFID的应用开发空间不断扩大
简单的暗房曝光定时灯电路
笔记本的养生之道(绝对重视细节)
天承科技致力于研发和生产电路板行业需要的各种化学药水
【技术分享】深入解读无线通信中的天线③— 天线性能测试
利用硅基电池技术优化电动汽车的效率
浮球液位开关替代方案
5G时代产业互联网发展的新思维、新趋势、新路径
基于TMC2660驱动芯片的步进电机驱动设计
基于FPGA NiosII的MPEG－4视频播放器设计
先楫半导体烧写工具HPM_Manufacturing_Tool 介绍
史上最全STM32知识点汇总
博通：获英美放行，预计10月底完成对VMware的收购
车床的构造图解
人工智能发展前景无限,政策助力人工智能发展
混战智能音箱：是硝烟弥漫的战场，还是歌舞升平的乌托邦？
CBLC9低功耗嵌入式Wi-Fi模组的特性及应用
医疗物联网应用的现状和展望
优化特殊PCB板类型的制造工艺