RF⼯程师在设计芯⽚和天线间的阻抗匹配时是否也遇到过这样的问题，根据数据⼿册的参数进⾏匹配设计，最后测试发现实际结果和⼿册的性能⼤相径庭，你是否考虑过为什么会出现这么⼤的差别？还有，匹配调试过程中不断的尝试不同的电容、电感，来回焊接元器件，这样的调试⽅法我们还能改善吗？ ⼀、理想的匹配
通信系统的射频前端⼀般都需要阻抗匹配来确保系统有效的接收和发射，在⼯业物联⽹的⽆线通信系统中，国家对发射功率的⼤⼩有严格要求，如不⾼于+20dBm；若不能做到良好的匹配，就会影响系统的通信距离。
电厂脱硫塔防腐射频前端最理想的情况就是源端、传输线和负载端都是50Ω，如图1。但是这样的情况⼀般不存在。即使电路在设计过程中仿真通过，板⼚制作过程中，线宽、传输线与地平⾯间隙和板厚都会存在误差，⼀般会预留焊盘调试使⽤。
图1 理想的阻抗匹配
⼆、造成与芯⽚⼿册推荐电路偏差⼤的原因？
从事RF电路设计的⼯程师都有过这样的经验，做匹配电路时，根据数据⼿册给的S参数、电路拓扑结构、元器件的取值进⾏设计，最后得到的结果和⼿册上的差别很⼤。这是为什么呢？
其主要原因是对射频电路来说，“导线”不再是导线，⽽是具有特征阻抗。如图2所⽰，射频传输线看成由电阻、电容和电感构成的⽹络，此时需要⽤分布参数理论进⾏分析。
图2 传输线模型
特征阻抗与信号线的线宽(w)、线厚(t)、介质层厚度(h)和介质常数(ε)有关。其计算公式如下:
由公式可以知道，特征阻抗和介质层厚度成正⽐，可以理解为绝缘厚度越厚，信号穿过其和接地层形成回路所遇到的阻⼒越⼤，所以阻抗值越⼤；和介质常数、线宽和线厚成反⽐。
因为芯⽚的应⽤场景不同，虽然电路设计⼀样，但是设计的PCB受结构尺⼨、器件种类、摆放位置等
因素的影响，会导致板材、板厚、布线的不同，引起特征阻抗的变化。当我们还是沿⽤⼿册给的参数进⾏匹配时，并不能做到良好阻抗匹配，⾃然会出现实际测试的结果与⼿册给的结果偏差较⼤的情况。
虽然我们不能完全照搬芯⽚⼿册电路的所有参数，但可以参考其中的拓扑结构，如π型、T型或者L型等。那接下来我们应该如何调试那些参数呢？
三、常规的调试⽅法
完成PCB设计之后，进⼊调试过程，有的⼯程师对这个过程茫然失措，不知道该如何⼊⼿。有的⼯程师会回到数据⼿册，把⼿册提供的参数直接焊接到PCB上，通过频谱仪观察功率输出，若不符合期望值；则调整其中的电容和电感，改⼤或者调⼩，然后焊回到PCB上，不断的迭代，直到输出值符合期望。
这种⽅法由于⽆法得知PCB板上分布参数的阻抗，只能不停的焊接更换参数调试，导致效率很低，⽽且并不适合调试接收链路的阻抗匹配。
四、是否有更有效的调试⽅法？
四、是否有更有效的调试⽅法？
如果我们能知道PCB板上分布参数的阻抗，就可以通过史密斯圆图进⾏有据可循的阻抗匹配，减少⽆谓的参数尝试。分布参数的阻抗有两种⽅法可以获得：第⼀，使⽤仿真软件建模仿真，但是建⽴模型需要知道材料、尺⼨、结构等条件，其⼯作量不亚于直接调试；即使能建⽴模型，如何保证其准确性也值得考究。第⼆，使⽤⽹络分析仪直接测量，该⽅法直观⽽且结果准确。下⾯介绍如何通过⽹分直接得到特征阻抗。
下图3是调试与匹配电路参考图，由芯⽚模块、射频开关和天线组成。把射频开关输出端作为50 Ω参考点，此处接⼊⽹络分析仪分别测量传输线到天线的阻抗和传输线到芯⽚端⼝的阻抗。通过匹配之后，希望从该点往天线⽅向看进去是50Ω和往芯⽚⽅向看进去也是50 Ω。选择这⾥作为50 Ω参考点主要有两⽅⾯考虑：第⼀，该处到天线端是接收和发射的共同链路，只需要匹配⼀次，同时把天线对阻抗的影响也考虑了；到芯⽚端分别是接收和发射链路，需要分开匹配；第⼆，虽然匹配电路次数变多，但是每次匹配元器件数⽬少了，减少相互间影响，提⾼匹配效率。
图3 调试与匹配参考图视觉智能识别系统
五、测量分布参数阻抗
测量之前，将⽹络分析仪进⾏校准。⾸先把PCB板上除匹配⽹络的器件都焊上，然后把阻抗⽹络的落地元件断路，串联元件⽤0Ω电阻短路，如图4所⽰。尽量不使⽤焊锡短路，因为对⾼频电路来说，焊锡容易产⽣寄⽣效应，影响测量结果。
图4 焊接调试器件
离心离合器进⾏天线匹配调试期间，需要断开同芯⽚的连接。进⾏芯⽚匹配调试期间，需要断开同天线匹配组的连接，接收链路的匹配和发射链路的匹配通过开关切换分别进⾏调试。
需要特别注意的是测量发射链路的阻抗，⼀般来说我们只要得到静态或者⼩信号发射的阻抗就能帮助我们完成设计，因为芯⽚发射时处于线性放⼤区，得到阻抗后只要微调器件，就能达到最佳的输出功
率。如果需要更准确⼯作状态时的输出阻抗呢？当然也是可以的，这就需要我们加⼊更多的器件，如图5。
高斯加速器
图5测量芯⽚发射时的S22
在图5中，被测放⼤器就是芯⽚的功率放⼤器，使其进⼊最⼤功率输出；⽽测试信号源则提供⼀个反向输⼊信号a2到放⼤器；放⼤器输出端所产⽣的反射信号b2 通过定向耦合器被接收机检测到；b2与a2之⽐即为放⼤器的⼤信号S22 参
⼤器；放⼤器输出端所产⽣的反射信号b2 通过定向耦合器被接收机检测到；b2与a2之⽐即为放⼤器的⼤信号S22 参数。需要注意两点：第⼀，被测芯⽚和测试信号源之间需要加定向隔离器，防⽌⼤信号损坏信号源；第⼆，芯⽚输出频率和信号测试频率要异频。
具体的调试步骤如下：
1.校准⽹络分析仪，校准到连接到板上的射频线缆；
2.通过⽹络分析仪测量阻抗；
3.借助史密斯圆图进⾏阻抗匹配；
4.选择合适的电容和电感焊接到PCB上；
5.测量⽆线芯⽚的输出和输⼊是否满⾜要求。
在匹配过程中，选择元器件⼀般遵循以下⼏个原则：无压锅炉
1.落地电容值不要过⼤，电容越⼤，容抗则越⼩，信号容易流⼊GND；
2.电容、电感值不要过⼩，因为存在误差，容值、感值越⼩，误差影响越⼤，影响批次的稳定性；
滚动转子式压缩机
3.电容、电感选择常规值，⽅便替换和备料采购；
阻抗匹配过程中，我们⾸先要理解数据⼿册的参数，到指导电路设计的依据，如电路拓扑图、S参数等；在调试过程中，借助⽹络分析仪测量实际电路的阻抗，使⽤史密斯圆图辅助我们完成设计；最后对电容、电感的选择也给了参考建议。希望本⽂能给正在阻抗匹配中的你⼀些帮助。
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课程⼤纲内容：
1. 阻抗匹配的作⽤、射频接地
2. ⽆源贴⽚元件等效电路
3. 单端与差分电路详解
4. 巴伦电路解析
5. RF电路PCB设计
6. 接收机噪声、增益及灵敏度
7. 杂散与截点、级联
8. 模拟通信与数字通信浅析
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