本文给出小环形的典型阻抗值,并提供适用的阻抗匹配网络。同时展示了这些网络在抑制发送频率谐波中的有效性。市场上的大多数发送器IC,如Maxim的MAX7044、MAX1472和MAX1479都偏置在最大功率而不是最大线性度,这意味着功率放大器(PA)的谐波分量可能非常高。而所有国家的标准制定机构都要求严格限制杂散发射功率,因此对PA的谐波功率进行抑制非常重要。
环形天线与Maxim发送器IC之间的阻抗匹配的完整模式必须包括偏置电感、PA的输出电容、引线、封装、寄生参量等。这需要对本文所示的匹配元件进行少许修改。本文所设计的网络用于匹配MAX7044发送器,但用于MAX1472和MAX1479也能获得满意结果。MAX7044在驱动125Ω负载时达到其最高效率,而MAX1472和MAX1479支持大约250Ω负载。这些网络用于MAX1472和MAX1479会增加1dB左右的失配,所以,若希望补偿此损耗,可以稍加改变匹配网络。
小环形天线的阻抗
面积为A的印刷电路板小环形天线在波长为λ时,辐射阻抗为:
环形天线的损耗电阻(忽略其介质损耗)用环形天线周长(P)、线宽(w)、磁导率(pi= 400πnH/米)、电导率(σ,5.8 x 107Ω/米,铜的典型值)、频率(f)表示为:
环形天线的电感用周长(P)、面积(A)、线宽(w)、磁导率(u)表示为:
以上三个方程式,可以从相关的天线理论教科书中得到。
图1所示是一个典型的印刷电路板环形天线,其尺寸用于推导小环形天线的典型电阻和电抗,可近似看作25mm x 32mm的长方形,线宽0.9mm。基于该尺寸推导出下列3个参量值(在315MHz):
对于另一个通用频率433.92MHz,这些参数为:
辐射电阻特别小。另外,由耗散损耗产生的电阻比辐射电阻大10倍以上。这意味着,此环路最好的发射效率大约为8% (在315MHz)和27% (在433.92MHz)。匹配网络必须使失配损耗和匹配元件引起的附加损耗最小。通常,小环形天线只能辐射来自发送器功率的百分之几