你瞭解反射帶來的“福利”嗎？

公眾號：RFZone

提起反射，射頻工程師都希望越小越好，如果可以實現，巴不得將VSWR做到1：1，這樣不僅可以提高功率傳輸效率，同時還能提高系統穩定性。儘管如此，在射頻測試中有時需要阻抗失配來達到所需要的測試條件。大家最熟悉的應用莫過於源和負載牽引了，透過改變阻抗得到不同的效能，在LNA和PA設計中應用頗多。

不過，今天要給大家分享的不是負載牽引方面的內容，而是阻抗失配在天線孔徑調諧器（Antenna Aperture Tuner）測試中帶來的福利。

什麼是天線孔徑調諧器？

自從進入移動終端4G時代，BOM表上便出現了一種新型器件——天線調諧器，這種器件主要用於調諧天線工作頻段，同時兼顧天線的效率，業界通常稱之為孔徑調諧（Aperture Tuning）。目前天線孔徑調諧技術已經廣泛應用於4G/5G移動終端裝置，尤其對於低頻段的調諧，效果更加明顯。

為了方便，下面統一使用Tuner代指天線孔徑調諧器。

本質上講，Tuner就相當於一個射頻開關，如圖1所示，只是其公共端接地。Tuner是怎麼調諧天線工作頻段的呢？諧振頻率的調諧還是要靠電容或電感等器件，由於移動終端的天線淨空區越來越小，為了保證一定的天線效率，天線的尺寸需要做小一點，但諧振頻率就偏了，藉助於電容或電感等調諧器件，便可以諧振在期望的頻點上，這就是天線孔徑調諧的思路，Tuner也是在這種情況下應運而生的。

圖1。 典型的Antenna Tuner示意圖

值得一提的是，Tuner是直接作用於天線結構上的，並不是位於天線饋電口之前的鏈路上，這意味著Tuner就是天線的一部分，藉助於調諧部件改變的是天線本身的效能。

圖2。 Antenna Tuner的應用示意圖

為什麼反射有助於Tuner測試？

需要說明的是，只是對於Tuner個別引數的測試，在存在反射的情況下會更容易。

Tuner的主要測試引數包括導通電阻、關斷電容、隔離度、諧波及峰值耐壓等，除峰值耐壓外，其它引數都屬於常規引數，那麼峰值耐壓是一個什麼樣的引數，其特殊之處在哪裡呢？在印象裡，貌似很少關注RF Switch的峰值耐壓這個引數，因為RF Switch通常都是位於訊號鏈路上，而移動終端的傳導功率通常也不會超過500mW，承受這麼大的功率還是輕而易舉的，為什麼Tuner會關注這個引數呢？原因在於Tuner的使用位置，前面已經提到，Tuner是直接應用於天線結構上的，而作為一個諧振單元，一方面諧振時形成的駐波電壓要比傳導功率對應的電壓大很多，另一方面，天線不同位置的駐波電壓差異也是非常大的，為了使得Tuner能夠應用於天線任何位置，所以對其耐受電壓提出了比較高的要求。峰值耐受電壓的判定也是有標準的，當產生的諧波不超過限值時的臨界電壓，即為Tuner的峰值耐受電壓。諧波具體限值可以參考3GPP相關標準，此處不再贅述。

有些廠家的Tuner峰值耐壓可以達到60V甚至更高，對應的射頻功率可以達到+46dBm。如果要提供這麼高的射頻功率，就需要一個高功率放大器，增加了測試難度和系統不穩定性。有沒有更合適的方法？當然有，就是透過在Tuner輸出端阻抗失配引起反射，從而形成一定的駐波。有的位置駐波電壓高，有的位置駐波電壓低，當透過調整反射係數的幅度和相位，使得Tuner處的駐波電壓達到最大、同時又是測試所期望的載入電壓值，這就是峰值耐壓測試的思路。

圖3和圖4的資訊量較大，以雙導線為例，分別給出了末端處在不同的反射時，沿線形成的駐波情況，其中圖3是末端VSWR不同、相位為0°時的駐波波形，圖4是VSWR相同、相位不同時的駐波波形。

透過這種方式，當達到一定的載入電壓時，所需要的射頻功率會更低。當駐波比設定為6：1時，如果要產生60V的載入電壓，具體需要多少射頻功率，請大家按照如下公式自己嘗試計算一下吧，有問題可以留言~~

圖3。 不同VSWR形成的駐波波形（Phase=0°）

圖4。 相同VSWR、不同Phase時的駐波波形

如何調整反射係數的幅度和相位呢？這就要藉助於阻抗調諧器，透過改變阻抗調諧器中滑塊的耦合強弱及位置，便可以實現反射係數的調整。當然，測試之前需要使用矢網對反射係數進行校準。因阻抗調諧器不在本文介紹的範圍之內，後面有機會再給大家分享。

以上就是要給大家分享的內容，重點是思路，希望對大家有所幫助~

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