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[参考译文] CC2640R2L:阻抗匹配帮助

Guru**** 2384430 points
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/wireless-connectivity/bluetooth-group/bluetooth/f/bluetooth-forum/1206408/cc2640r2l-help-with-impedance-matching

器件型号:CC2640R2L

你好

我正在为2.4GHz MIFA 天线设计的小型 PCB 上进行阻抗匹配。 我认为我的问题与 VNA 校准不良有关。

我附上了射频路径原理图和图片。

我已从射频路径中移除所有组件、然后将半刚性电缆连接到 C5的焊盘。

我已通过连接到电缆、将0欧姆电阻器置于 L2、然后使用 C43作为 Open\Short\Load 来校准 VNA。 之后、我再次短接并添加了时间延迟来设置史密斯圆图。

完成校准后、我在 L4和 C46上放置0欧姆电阻器、并开始阻抗匹配、但是、我使用的 PI 滤波器不会根据理论移动史密斯圆图(甚至不接近)。

我的方法是错误的还是错误的?  

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Eyal:

    您的方法似乎正确。

    为了帮助您进行故障排除、您能否验证以下几点:

    1.您能否澄清声明的这一部分:"我已通过连接至电缆、将0欧姆电阻器置于 L2、然后使用 C43作为 Open\Short\Load 来校准 VNA。 然后我又坐了下来 并添加了时间延迟来设置史密斯圆图。"

    2.您能展示一下天线的基线 S11吗? 这可以让我们深入了解史密斯圆图没有正确移动的原因。

    3.调谐组件使用的值是什么? 在2.4GHz 频率下、电容器的有效值介于0.1 - 5pF 和电感器的1 - 10nH 之间。

    4.您是否可以在 VNA 的端口1和端口2之间连接一个 Thru、并向我展示 S11和 S21?

    此致、

    BUN

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    你好

    1.在 C43连接开路、短路和50欧姆负载(使用2个并联100欧姆负载)并完成校准后,我又在 C43接了一个短接,并使用延时时间将史密斯圆图上的标记移至正确位置。 你可以在下面的图片看到亿特莱-7ps 表示我输入的延时时间。

    2.这是我在校准后立即获得的测量值,L2,L4,C46有一个0欧姆的电阻器(其余未放置)。 探头位于 C5处:

    您可以看到、标记基本上在单位圆之外、但我将其用做了一些测量误差。 我决定在 C43处添加一个1.5pF 电容器、以查看标记正确移动、并使标记远离图表边缘、得到如下:

    这似乎是合理的、与理论接近。 现在我在 L4上添加了一个2.2nH 电感器(当然、之前移除了0欧姆电阻器)、此电感器应该会使我接近20ms 的接纳圆、但我得到的是:

    我不知道该怎么办才好。"

    我尝试了几种滤波器 、总是会出现这种情况、其中电感器似乎没有效果。

    3.您提到的值就是我要使用的值。

    4.我在初始测试时没有校准 Thru。 我今天已经重新校准了、结果是:

    非常感谢、

    Eyal.

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    尊敬的 Eyal:

    感谢您发送编修。 这 给我带来了清晰的画面。 您的基准性能似乎有点电容性过高、因为2.2nH 电感器未移动该性能。 将该延迟与负延迟相结合、该延迟应至少为200-300ps、具体取决于探头/尾纤的长度。 您的电路中的某个位置可能存在一个微小的开路。 请尝试以下几项操作:

    1.检查是否存在中断。

    2.在 L4上尝试100nH 以查看史密斯圆图是否移动。 这会告诉您需要更高的电感。

    3.您能告诉我直通测量的 S11吗?

    此致、

    BUN

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    谢谢你的建议包。

    我已从板上移除所有组件并重试。 这一次电感器确实移动了标记、但标记移动与理论仍有很大差异。 经过无数次、无数次尝试了解和研究我暂时放弃了这个电路的行为。

    相反、我转向其他 PCB 看看我是否可以获得更好的结果。 我已将射频路径的原理图附加在此 PCB 上:

    这次、我使用自己的开路\短路\负载校准套件对 VNA 进行了校准、然后连接了适配器和同轴电缆、并增加了电延迟。 增加延迟之前的情况如下(同轴电缆悬空):

    这是您希望看到的直通测量:

    我添加了230ps 的延迟、并通过刮擦旁边的 GND 将电缆连接到 C78的焊盘。 我将2.4GHz 天线连接到 J13、在 L11上放置一个0欧姆电阻器、然后将所有其他元件都保留下来、得到了这样的结果:

    这是相同配置的 SWR\S11:

    为了进行验证、我尝试使用带有反射电桥的频谱分析仪、看看它是否匹配。 我校准了频谱分析仪(仅具有开路负载校准)、与校准 VNA 的方式相同:

    当我在放置0欧姆电阻器后尝试验证 VSWR 读取时、得到以下结果:

    两者之间存在相当大的分歧、VNA 声称 在2.44GHz 时 S11为-14dB、而频谱分析仪则指出-10 dB。

    比较这样的2个器件是否实用以获得验证?还是只需坚持使用一个器件?

    让我们继续、我在 L11处放置了一个2.2pF 的电容器、该会将我向下移至20m 的接纳线、但我得到了这样的结果:

    我不知道该怎么说。

    我在 L11上尝试了1.2nH 电感器、这应该会将我向上移动到 20m 的透射线、但我得到了这样的结果:

    也不完全接近于理论。 您可能认为我很高兴看到这一点,因为它显示出几乎是一个完美的匹配,但考虑到我看到了这个设备,我非常怀疑这是真的。 我使用频谱分析仪检查了此配置、结果显示为:

      

    这是比使用0欧姆电阻器更糟糕的结果。

    如果 对我在这里可能会做错的事有任何见解,我将不胜感激

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    尊敬的 Eyal:

    在故障排除方面、您走在正确的轨道上、现在很难判断哪个设备是正确的。 由于测试设备有问题、首先要检查的是校准、从图2看、它似乎可以更好、因为我通常是这样做的 针对 S11 =-30dB 或更佳且 S21 = 0.02dB 或更好 。 频谱分析仪也是如此。 之后请按照以下步骤操作、因为这很重要:

    1.确保蓝色射频电缆没有损坏,因为这些类型的细电缆很容易损坏,不像较厚的电缆那样可靠。

    2. 抓取已知良好的具有测量数据的器件/板(又名黄金单元)、检查设备。 这是免除每台设备责任的最快方法。

      答:如果没有、可以借用 Keysight /安捷伦 VNA 或 PNA 来担保这些设备。

    3.导管胶带会改变你的性能吗? 如果是、请将其移除

      答:是否有任何电缆晃动会改变您的性能? 如果是、则连接可能松动。

    此致、

    BUN

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    经过一个多星期的尝试,包括几个小时爬在我的书桌下,进入胎儿的位置和哭泣,我仍然对这件事感到困惑。

    意识到我的主要问题可能是添加了错误的电气延迟、我采取了不同的方法。 从零欧姆电阻器开始、我在史密斯圆图上使用不同的并联电容器值标记了阻抗运动、然后使用不同的串联电感器值。 然后、 使用印刷的史密斯圆图和一对该死的压实机,我尝试按相位旋转所有这些标记,直到它们都正确对齐-这意味着0欧姆电阻标记和电容标记都在同一个导入曲线和0欧姆电阻标记上 和电感器在同一阻抗曲线上。 然后、我在 VNA 上设置与我发现的情况相对应的电气延迟。

    信号  电流 在添加之后出现不一致的行为。 我并不是说存在微小差异、我将讨论添加元件时阻抗的方向与应该的方向完全相反。

    我将放弃这一概念、只是盲目地添加/删除组件、直到频谱分析仪说 SWR 是可以接受的。

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    尊敬的 Eyal:

    我理解这可能是一个令人沮丧的过程、因为我也经历了这个过程。 您遇到的情况对于任何经历射频之旅的人来说都是常见的。 它似乎寄生/不必要的电感/电容是影响您性能的主要因素。 例如、如果并联电容器的接地焊盘无法立即接触到接地过孔、那么它会向接地端引入足够大的寄生阻抗、从而导致无法匹配。

    让我们一步退一步、有条不紊地解决这个问题、以排除和更正每个问题。

    步骤0)在此处提交您的设计审查: https://www.ti.com/tool/SIMPLELINK-2-4GHZ-DESIGN-REVIEWS。除原理图之外、请确保以 Gerber 格式提交布局并正确标注各层。 在 我的团队对此进行审查的同时、我们可以并行解决其他问题。

    步骤1)测量黄金单元、以确保两个设备都具有匹配结果。 黄金单元不必是您的设计/电路板、而是具有众所周知性能的电路板。 它也可以是我们的 LaunchPad 之一。 此步骤很重要、因为它使我们能够认为测试设备和所有连接的电缆都是可靠的。

    步骤2)检查一致性。  一旦设备被视为可靠、请检查3个或更多电路板的基线性能、并安装一个元件、以检查所有3个电路板是否具有相同的行为方式。 如果是、那么它会系统化、并将其范围缩小到布局设计。

    此致、

    BUN