在通訊系統(tǒng)中，為了讓發(fā)射源的傳導(dǎo)功率通過天線最大化的輻射到自由空間，就要保證發(fā)射源的輸出阻抗與天線的阻抗共軛匹配。所以阻抗的匹配度在通訊系統(tǒng)中非常重要，不但會(huì)影響能量的傳輸效率，如果匹配不好，會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，甚至?xí)龤г骷?。怎么樣?shí)現(xiàn)發(fā)射源與天線之間的阻抗匹配呢？
天線阻抗匹配
1、什么是天線阻抗匹配
阻抗是天線的一個(gè)重要的參數(shù)，阻抗z=r+j(xl–xc)。其中r為電阻，xl為感抗，xc為容抗。如果(xl–xc)>0，稱為“感性負(fù)載”；反之，如果(xl–xc)<0稱為“容性負(fù)載”。
天線阻抗由天線的物理結(jié)構(gòu)（形狀、尺寸、材料、材料、使用環(huán)境等）決定，高頻信號(hào)被饋送到天線，大部分能量從天線輻射出去，另外一部分將被反射回發(fā)射源。反射波在傳輸線上形成“駐波”（參考前面關(guān)于駐波的推文）
當(dāng)發(fā)射源阻抗（通常為50ω）等于負(fù)載阻抗（即天線）時(shí)，反射最小。因此，為了減少這些反射和最終的損失率，負(fù)載阻抗應(yīng)等于發(fā)射源阻抗。
天線阻抗匹配（調(diào)諧）即是將天線阻抗與發(fā)射源阻抗匹配的過程。如果天線已經(jīng)具有與電源阻抗相等的阻抗，則不需要進(jìn)行調(diào)諧。
2、天線為什么要阻抗匹配
天線是無線通訊系統(tǒng)中物理層上發(fā)送和接收信號(hào)的“第一道門”，是其極為重要的組成部分，如果天線與發(fā)射源之間阻抗匹配。不但可以增加工作范圍，也有助于降低無線設(shè)備的功耗。
天線與發(fā)射源的阻抗匹配調(diào)試方法
首先需要的是一臺(tái)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，本文以安捷倫e5071c為例，理論聯(lián)系實(shí)踐--如何進(jìn)行天線阻抗匹配。每一步都有一個(gè)使用實(shí)例，說明如調(diào)試天線與發(fā)射源之間的阻抗匹配。1、阻抗匹配治具制作注意事項(xiàng)：一般天線與發(fā)射源連接是通過放置在pcb上的連接器（sma、i-pex等），天線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離周圍的金屬部件，因?yàn)榻饘俨考赡軙?huì)導(dǎo)致天線參數(shù)發(fā)生變化。將天線連接到源的饋線應(yīng)等于源阻抗，因?yàn)轲伨€構(gòu)成連接天線的傳輸線的一部分。為了匹配目的，應(yīng)該在天線放置之前（如果需要匹配天線）添加π網(wǎng)絡(luò)。
為了測(cè)試天線端口的輸入阻抗，需要引入測(cè)試同軸饋線，采用質(zhì)量好、長(zhǎng)度短的同軸饋線，如圖所示，將電纜焊接在pcb上。測(cè)試同軸饋線應(yīng)在微帶線開始點(diǎn)之前焊接（pcb上連接天線的微帶線實(shí)際上是饋電天線的傳輸線的一部分）。
匹配所用的分離器件必須為高q值、高精度的電容電感，不然引入的損耗會(huì)增大。矢量網(wǎng)分校準(zhǔn)：可以參考e5071c的校準(zhǔn)說明，需要注意的是，校準(zhǔn)時(shí)候需要考慮引入測(cè)試的同軸線纜會(huì)增加相位延遲，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。
2、初始天線阻抗匹配測(cè)試
完成矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)后，π型匹配網(wǎng)絡(luò)只串聯(lián)0ω電阻，將天線放置在真實(shí)的使用環(huán)境中（如外殼），在需要使用的頻段內(nèi)查看vswr，vswr＜2.0就足夠了。這是因?yàn)楫?dāng)vswr為2.0時(shí)，傳輸?shù)教炀€的總功率只有11.1%被反射回來。這意味著89.9%的總功率是通過天線傳輸?shù)摹Ｔ趘swr為1.5時(shí)，4%的總功率被反射，96%的功率通過天線傳輸。傳輸功率89.9%與96%無顯著差異。如果天線在使用的頻段內(nèi)vswr不滿足小于2.0，則一般不需要對(duì)天線進(jìn)行阻抗調(diào)試。反之，則需要對(duì)天線阻抗進(jìn)行調(diào)整。
舉個(gè)頻段nb-iot（824-960mhz；1710-2170mhz）天線阻抗匹配實(shí)例：
因?yàn)橐骖欕p頻，多頻，必須非常了解元件對(duì)高低頻的不同影響。最好用軟件多實(shí)驗(yàn)一下，對(duì)各元件值可能拉動(dòng)多少低頻、高頻有一個(gè)直觀的了解：
1、并電感調(diào)低頻：一般18---6.8nh，更大電感時(shí)，調(diào)不動(dòng)，更小電感時(shí)需同時(shí)考慮對(duì)高頻的影響。
2、串電容調(diào)低頻：一般12---2.7pf，更大電容時(shí)，調(diào)不動(dòng)，更小電容時(shí)則調(diào)得太多。
3、串電感調(diào)高頻：一般串0--4.7nh，再大一些就會(huì)調(diào)得太多，損耗太大。
匹配前分析：
低頻850頻段不好，主調(diào)低頻匹配；低頻的阻抗圓分成兩部分來分析，紅色一段頻率更低，在下面一段。綠色部分頻率高一些，在上面一段。
第一步：并一個(gè)電感，則這兩段都會(huì)沿著導(dǎo)納圓向上，但對(duì)于同一個(gè)電感，明顯頻率偏低的一段走得快。
第二步：再串一個(gè)電容，兩者都沿阻抗圓向下，且紅色偏低頻的一段走得更快。這就進(jìn)一步把低頻阻抗圈壓得更扁
經(jīng)過第二步之后，阻抗曲線變?yōu)榧t色偏低頻一段在下面，綠色偏高頻的一段在上。
第三步：并電感。道理跟第一步是一樣的。
經(jīng)過了這三步的阻抗變換之后，匹配帶寬會(huì)大大增加。
左圖是匹配前，右圖為匹配后（并8.2nh,串3.3pf,并9.1nh），見圖四
匹配前、匹配后vswr對(duì)比
對(duì)于調(diào)高頻的π型匹配，也可以用同樣類似地分析，只不過須把電容電感互易。