Page 44 - 材料分析層層把關先進製程設備零缺陷

DESIGN IDEAS
讓損耗降至最低
匹配網路應當盡量放置在天 線旁邊(同時保持淨空區域)，以便 讓連接導線的長度縮到最短。如果 在收發器和天線之間必須要有直接 的連接線路，就必須以50Ω發送線 路的方式進行設計。如此才能盡量 減少導線的阻抗不匹配，以及讓導 線成為微型天線而影響系統效率 的情況降至最低。
能量反射或是VSWR的情況， 都可以藉由將天線的阻抗調節成 系統阻抗(通常在50Ω)而降至最 低。匹配網路通常是一個包含電 感和電容的網路，透過這個網路 來調節收發器在此頻段下「透視」 到天線中的阻抗。如果所使用的 匹配網路元件具有高品質係數(Q) 以及很小的變異量，就可以提升 整體的效能。
針對一個多頻段裝置設計完美 搭配的單一匹配網路，通常不會太 困難;不過有時還是會面臨一些挑 戰，尤其是當裝置空間有限且其接 地層很小。另一種替代方案則是針 對每一個需要使用的作業頻段設 計能完美搭配其作業的匹配網路， 然後根據需要而切換不同的網路。 由於每一個網路都只能搭配單一 頻段的需求，因此通常只需要簡單 的幾個元件，而使其價格和體積相 對較低。例如Nordic Thingy:91針 對不同的LTE-M/NB-物聯網頻段
對於蜂巢式物聯網裝置效能 的最後一項檢查項目，必須在無 響室中進行。這是設計的最終測 試，而且通常揭露網路分析器測 試所無法察覺的效率和全向性能 等弱點，而這些問題可能需要透過 重新選用晶片天線、重新設計接地 層和淨空區域以及/或調節匹配網 路加以解決。
匹配網路的設計作業非常具有 挑戰性。其重點不僅在於設計適當 的電路佈局方式，同時還要挑選適 合的電感和電容值，以便調整成所
即使採用了經驗證的開發技 術，天線設計仍然極具挑戰性，而 且通常需要重複測試設計的效能 並微調其配置。此外，小型天線的 效率不彰眾所周知。如果設計能夠 達到50%到60%的效率，就表示設 計人員已經做得非常好了。但其中 通常還會有可以再加以改善之處， 所以再次對設計進行全面檢視絕 對是值得的。
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需要的阻抗。對於只使用一種操作 頻段(例如2.4GHz)的情況，其設計 相對單純;但對於在多個頻段下操 作的蜂巢式物聯網產品，匹配電路 的設計就變得複雜許多。
和藍牙配備了五種匹配網路，以及 一個GPS訊號專用的匹配網路(該 網路中還包含LNA，以提高GPS輸 入訊號)。採用nRF9160 SiP的Arm CortexM-33應用處理器進行控制， 可在不同的網路之間進行切換。
最後的設計必須經過測試，以 確保其不僅能夠達成預期的發送效 率，同時具有幾近全向的特性 (可在 所有的方向發送和接收訊號)。第一 項測試是連接50Ω的微單軸線到天 線，並在PCB上的三或四個點位進 行接地，然後將這條訊號線連接到 網路分析器。其結果不僅僅顯示效 率，同時還包括頻率響應和頻寬。 這項測試通常決定是否需要對匹 配網路進行調整。
Ignion TRIO mXTEND虛擬天線可用於蜂巢式RF頻段、GPS/GLONASS與北斗等系統使用的GNSS頻 段，以及低功耗藍牙和Wi-Fi等短距離無線頻段。
出現的導體，只能是PCB上用來連 接晶片天線與其他電路的觸點和 導線。另一個比較好的做法是讓 天線遠離固定外殼用的螺絲、支 架，以及其他金屬零件。
在天線系統設計中，最重要的 部份或許就是匹配電路。匹配電路 位於晶片天線和收發器之間。其目 的是為了在物聯網裝置發送訊號 時，抑制從天線反射回來的能量或 稱為電壓駐波比(VSWR)的情況。
測試天線系統