汽车门禁射频接收器阻抗匹配介绍.doc

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1、汽车门禁射频接收器阻抗匹配介绍　　　　1介绍　　目前在汽车领域基本上都实现了遥控钥匙进入、无钥匙进入，启动的方式。无论是RKE（RemoteKeylessEntry）还是PKE（PassiveKeylessEntry）系统，都会用到UHF接收模块。而UHF模块的设计对整个系统性能来说起着非常重要的作用。　　UHF接收模块一般由一下几部分组成：天线，声表面波滤波器（SAWF，可选），外部低噪声放大器（Ext.LNA，可选），UHF接收芯片（UHFReceiver），以及这些元器件之间的阻抗匹配电路。如Fig1.　　　　对于整个

2、接收模块来说，在PCB设计好的情况下，硬件上性能的优化，主要就集中在了如何进行各个子模块之间的阻抗匹配，使得信号在各个模块之间传输时损失最小。这篇文章主要来谈一下UHF接收模块的阻抗匹配的方法。　　总体上来说，阻抗匹配有两种方式：一种是直接匹配，另一种是间接匹配。　　所谓直接匹配，就是说把系统前级模块的输出阻抗和下级模块的输入阻抗，只通过一个匹配网络，直接进行匹配。如Fig2所示。由于匹配的目的是要得到最优的功率传输，所以这个匹配又可以叫做功率匹配或者共轭匹配。例如，假设前级模块的输出阻抗是Zo=x+jyohm，后级模块的输

3、入阻抗是Zin=a+jbohm，通过匹配网络后，从前级模块输出往后级看去阻抗为Zo’=Zo*，即Zo’=x-jy.这样前后级就可以说共轭匹配就完成了。　　　　间接匹配，如Fig3所示。把前级输出阻抗和后级输入阻抗，分别匹配到50ohm。这样前后级就通过50ohm这个“中间人”匹配到了一起，这就是所谓的间接匹配。　　　　对于系统来说，决定是选择直接匹配还是间接匹配有很多因素要可虑。一般来说，直接匹配优点主要是所需匹配元器件少，损耗自然也会小一点，占用PCB空间小，易于PCB设计；缺点是有时前级的输出阻抗

4、比较难测量，只能通过查询相关的规格书来得到，结果有可能会误差比较大；由于模块间是任意阻抗的匹配，而一般RF测试设备都是50ohm输入/输出阻抗，想测试每个模块节点间的性能就很不方便。相反，间接匹配需要更多的匹配元件，占用更多的PCB空间；但优点同样突出，由于模块间都是匹配到50ohm，每个模块节点的性能测试起来都比较方便。　　本文将以下面的（Fig4）模块构架为例来介绍如何进行一步一步的匹配。可以看出里面既包含了间接匹配又包含直接匹配。　　2阻抗匹配的步骤　　在实验室进行阻抗匹配一般需要用到的设备是：网络分析仪（用于阻抗的测

5、试和匹配），RF信号发生器（用于匹配后性能的测试和确认），SmithChart仿真软件，有时还会用到数字型号发生器。在汽车门禁系统，一般用到的频段是315MHz，434MHz，868MHz，915MHz，我们以434MHz频段为例来说明整个流程。　　本文以下面的（Fig4）模块构架为例来分部介绍如何进行阻抗匹配。　　　　阻抗匹配的流程一般为：天线模块的匹配，射频接收器和SAWF输出匹配，SAWF输入端的匹配。　　2.1天线匹配　　由于使用天线总类不同，天线的阻抗也会有很大不同，要么表现为感性阻抗，容性阻抗或者纯电阻。假设测出

6、来的天线阻抗是Zant=20+j200，来看一下如何进行匹配。　　从Zant到50ohm阻抗转换有很多种拓扑结构，以最少元器件原则一般L型网络就可以实现。那具体L型网络的L&C，C&L，C&C，L&L的分布，可以按照具体要选择高通滤波型，低通滤波器型，带通滤波器或者是隔直流型等形式。　　通过SmithChart仿真器仿真（Fig5）可以看到，天线通过串联2.1pF和并联一个9pF的电容，在Fig4的A点可以得到ZA=50ohm的阻抗。这种匹配是最经济的一种方法，只要两个电容就可以实现。　　　　然而如果既要完成阻抗匹配，又要实

7、现低通滤波效果，则可以采用Fig6的形式来实现，　　　　以此类推也可以得到具有高通滤波的匹配网络。　　天线的匹配通过这种方法就可以完成了。在A点向天线看过去，经过匹配网络阻抗转换就得到了50ohm的阻抗。　　通过上述匹配后，天线的性能可以直接在专门的电波暗室里测试。天线的增益，方向性，场分布等性能都是比较重要的参数，对整个系统性能影响也比较大。　　需要注意的是，由于模块外面都有外壳然后放在车内工作，天线的性能受外壳和车内环境影响比较大。在进行天线阻抗匹配的时候一定要注意实际工作的环境，最好是把模块装进外壳，放在车内固定位置进

8、行阻抗匹配。如果这样做实在困难，也可以使用汽车台架来操作。　　　　2.2射频接收器和SAWF的匹配　　在Fig4中可以看出，SAWF输出和射频接收器之间只用到了一个匹配网络，这就是上面提到的直接匹配。在确定要使用SAWF的系统中，一般只要确认SAWF加上射频接收器的灵敏度就可以了，因为SA