高效率LTE小蜂窝基站天线设计

匹配电路设计

接下来需要将Optenni Lab软件应用于针对端口2的匹配电路设计。Optenni Lab提供了非常容易使用的用户界面，通过使用各种供应商库、公差分析等可以对天线效率开展直接优化。

天线阻抗数据从Touchstone文件中读取，需要输入工作频率范围，并选择想要的元件数量和元件系列。不用几秒钟，Optenni Lab就能提供多种优化过的匹配电路拓扑。这些匹配电路(图5)再经过综合就能在可用带宽内实现最大的效率。剩余的细调步骤包括针对分立元件布局的版图细节实现。

图5：用村田GJM15系列电容和LQW18系列电感实现的端口2的最优三元件匹配电路。

靠近端口2的并串版图(图6a)需要接地，方法是在围绕PCB四边折叠一根带子并将它焊接到地平面。然而，这样做会改变匹配状态，因为并联电容接地也包含电感成份，而且在第一个和最后一个元件之间存在几度的延时(图6b)。图6b显示了最后实现的原型匹配电路，它反应了由于这些效应导致的匹配变化(图7)。

图6a：匹配元件布局的版图细节。

图6b：在测量原型中实现的匹配电路结构。

图7：在匹配元件的理想连接和实际连接情况下经优化的端口2的反射损耗比较。

虽然理想连接与实际连接之间的差异看起来很小，但在整个带宽内实际供给天线的功率(图8)下降了0.2dB。进一步细调设计可以发现更合适的元件选择，从而将效率损失减小到0.1dB。经过这种细调后的匹配元件值被确定为5.6nH串联、2.2pF并联和2.7pF串联值，并使用与以前相同的村田系列元件。

图8：匹配元件的版图安排将效率降低了0.2dB(虚线)。重新优化元件值可以改善0.1dB(绿线)。

图9a和9b显示了端口2使用和不使用匹配电路的条件下测量得到的原型天线效率。

图9a: 使用匹配电路后测量得到的原型效率。

图9b：没用匹配电路时测量得到的原型效率。