2024年3月22日发(作者：茹海凡)
通常对某个频点上的阻抗匹配可利用SMITH圆图工具进行, 两个器件肯定能搞定, 即
通过串+并联电感或电容即可实现由圆图上任一点到另一点的阻抗匹配, 但这是单频的。而
手机天线是双频的, 对其中一个频点匹配,必然会对另一个频点造成影响, 因此阻抗匹配只
能是在两个频段上折衷.
在某一个频点匹配很容易，但是双频以上就复杂点了。因为在900M完全匹配了，那么
1800处就不会达到匹配，要算一个适合的匹配电路。最好用仿真软件或一个点匹配好了，
在 网络分析仪上 的 S11参数下调整，因为双频的匹配点肯定离此处不会太远。，只有两个
元件匹配是唯一的，但是 pi 型网络匹配，就有无数个解了。这时候需要仿真来挑，最好使
用经验。
仿真工具在实际过程中几乎没什么用处。因为仿真工具是不知道你元件的模型的。你必
须要输入实际元件的模型，也就是说各种分布参数，你的结果才可能与实际相符。一个实际
电感器并不是简单用电感量能衡量的，应该是一个等效网络来模拟。本人通常只会用仿真工
具做一些理论的研究。
实际设计中，要充分明白Smith圆图的原理，然后用网络分析仪的圆图工具多调试。懂
原理让你定性地知道要用什么件，多调是要让你熟悉你所用的元件会在实际的圆图上怎么移
动。（由于分布参数及元件的频率响应特性的不同，实际件在圆图上的移动和你理论计算的
移动会不同的）。
双频的匹配的确是一个折衷的过程。你加一个件一定是有目的性的。以GSM、DCS双
频来说，你如果想调GSM而又不太想改变DCS，你就应该选择串连电容、并联电感的方式。
同样如果想调DCS，你应该选择串电感、并电容。
理论上需要2各件调一个频点，所以实际的手机或者移动终端通常按如下规律安排匹配
电路：对于简单一些的，天线空间比较大，反射本来就较小的，采用Pai型（2并一串），如
常规直板手机、常规翻盖机；稍微复杂些的采用双L型（2串2并）：对于更复杂的，采用
L＋Pai型（2串3并），比如用拉杆天线的手机。
记住，匹配电路虽然能降低反射，但同时会引入损耗。有些情况，虽然驻波比好了，但
天线系统的效率反而会降低。所以匹配电路的设计是有些忌讳的；比如在GSM、DCS手机
中匹配电路中，串联电感一般不大于5.6nH。还有，当天线的反射本身比较大，带宽不够，
在smith图上看到各频带边界点离圆心的半径很大，一般加匹配是不能改善辐射的。
天线的反射指标（VSWR，return loss）在设计过程中一般只要作为参考。关键参数是
传输性参数（如效率，增益等）。有人一味强调return loss，一X口要－10dB，驻波比要小
于1.5，其实没有意义。我碰到这种人，我就开玩笑说，你只要反射指标好，我给你接一个
50欧姆的匹配电阻好了，那样驻波小于1.1啊，至于你手机能不能工作我就不管了！
SWR驻波比仅仅说明端口的匹配程度，即阻抗匹配程度。匹配好，SWR小，天线输入
端口处反射回去的功率小。匹配不好，反射回去的功率就大。至于进入天线的那部分功率是
不是辐射了，你根本不清楚。天线的效率是辐射到空间的总功率与输入端口处的总功率之比。
所以SWR好了，无法判断天线效率一定就高（拿一个50ohm的匹配电阻接上，SWR很好
的，但有辐射吗？）。但是SWR不好了，反射的功率大，可以肯定天线的效率一定不会高。
SWR好是天线效率好的必要条件而非充分条件。SWR好并且辐射效率（radiation efficiency）
高是天线效率高的充分必要条件。当SWR为理想值（1）时，端口理想匹配，此时天线效
率就等于辐射效率。
当今的手机，天线的空间压缩得越来越小，是牺牲天线的性能作为代价的。对于某些多
频天线，甚至VSWR达到了6。以前大家比较多采用外置天线，平均效率在50％算低的，
现在50％以上的效率就算很好了！看一看市场上的手机，即使是名公司的，如Nokia等，
也有效率低于20％的。有的手机(滑盖的啊，旋转的啊)甚至在某些频点的效率只有10％左
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右。
见过几个手机内置天线的测试报告，天线效率基本都在30-40%左右，当时觉得实在是
够差的（比我设计的微带天线而言），现在看来还是凑合的了。不过实际工程中，好像都把
由于S11造成的损耗和匹配电路的损耗计在效率当中了，按天线原理，只有介质损耗（包括
基板引起的和手机内磁铁引起的）和金属损耗（尽管很小）是在天线损耗中的，而回损和匹
配电路的损耗不应该记入的。不过工程就是工程啊，这样容易测试啊。
对了，再补充一句，软件仿真在一定程度上是对工程有帮助的：当然，仿真的结果准确
程度没法跟测试相比，但是通过参数扫描仿真获取的 天线性能随参数变化趋势还是有用的，
这比通过测试获取数据要快不少，尤其是对某些不常用的参数。
“仿真工具在实际工程中没有什么用处”，是说在设计匹配电路时，更具体一点是指设计
双频GSM、DCS手机天线匹配电路时。如果单独理解这句话，无疑是错的。事实上，我一
直在用HFSS进行天线仿真，其结果也都是基于仿真结果的。
对了，焊元器件真的是一件费劲的事，而且也有方法的，所谓熟能生巧嘛。大的公司可
能给你专门配焊接员，那样你可能就只要说焊什么就可以了。然而，我们在此讨论的是如何
有效地完成匹配电路的设计。注意有效性！有效性包括所耗的时间以及选择元器件的准确性。
如果没有实际动手的经验，只通过软件仿真得出一种匹配设计然而用到实际天线输入端。呵
呵，我可以说，十有八九你的设计会不能用，甚至和你的想象大相径庭！
实际设计中，还有一种情况你在仿真中是无法考虑的（除非你事先测量）。那就是，分
布参数对于PIFA的影响。由于如今天线高度越来越小，而匹配电路要么在天线的下方（里
面）要么在其下方（外面），反正很近，加入一个实际元件在实际中会引入分布参数的改变。
尤其如果电路板排版不好，这种效应会明显一些。实际焊接时，甚至如果一个件焊得不太好，
重新焊接一下，都会带来阻抗的变化。
所以，PIFA的设计中，通常我们不采用匹配电路（或者叫0ohm匹配）。这就要求你仔
细调节优化你的天线。一般来说对现今的柔性电路板设计方案（Flexfilm）比较容易做到，
因为修改辐射片比较容易。对于用得比较多的另一种设计方案冲压金属片（stamping metal），
相对来说就比较难些了。一是硬度大，受工艺的限制不能充分理由所有空间，二是模具一旦
成型要多次修改辐射片的设计也很困难。
在匹配设计上仿真工具有没有很大的用处，没多少人是可以用仿真工具算出匹配来的。
再说，有没有很大效果怎么衡量呢？ 工程上讲究的是快速，准确。为了仿真而仿真，没有
实际意义。为了得到一个2、3、最多5个件的匹配你去建立电感、电容的模型，不太值的。
还有，你如何考虑上面我提到的PIFA匹配的分布参数的改变？前面我还说到一些匹配电路
的忌讳，不是源于理论，完全源于实践。因为天线的设计是希望能提高它的辐射效率(总效
率)！我没有成功地在1小时内通过仿真工具找到过准确的匹配电路（就说GSM、DCS）双
频的吧，（实际中用视错法是可以的）。
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻
抗进行匹配就是其中之一。一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之
间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹
配。匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、
不可预知的影响。频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到
适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。需要用计算值确定
电路的结构类型和相应的目标元件值。
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2024年3月22日发(作者：茹海凡)
通常对某个频点上的阻抗匹配可利用SMITH圆图工具进行, 两个器件肯定能搞定, 即
通过串+并联电感或电容即可实现由圆图上任一点到另一点的阻抗匹配, 但这是单频的。而
手机天线是双频的, 对其中一个频点匹配,必然会对另一个频点造成影响, 因此阻抗匹配只
能是在两个频段上折衷.
在某一个频点匹配很容易，但是双频以上就复杂点了。因为在900M完全匹配了，那么
1800处就不会达到匹配，要算一个适合的匹配电路。最好用仿真软件或一个点匹配好了，
在 网络分析仪上 的 S11参数下调整，因为双频的匹配点肯定离此处不会太远。，只有两个
元件匹配是唯一的，但是 pi 型网络匹配，就有无数个解了。这时候需要仿真来挑，最好使
用经验。
仿真工具在实际过程中几乎没什么用处。因为仿真工具是不知道你元件的模型的。你必
须要输入实际元件的模型，也就是说各种分布参数，你的结果才可能与实际相符。一个实际
电感器并不是简单用电感量能衡量的，应该是一个等效网络来模拟。本人通常只会用仿真工
具做一些理论的研究。
实际设计中，要充分明白Smith圆图的原理，然后用网络分析仪的圆图工具多调试。懂
原理让你定性地知道要用什么件，多调是要让你熟悉你所用的元件会在实际的圆图上怎么移
动。（由于分布参数及元件的频率响应特性的不同，实际件在圆图上的移动和你理论计算的
移动会不同的）。
双频的匹配的确是一个折衷的过程。你加一个件一定是有目的性的。以GSM、DCS双
频来说，你如果想调GSM而又不太想改变DCS，你就应该选择串连电容、并联电感的方式。
同样如果想调DCS，你应该选择串电感、并电容。
理论上需要2各件调一个频点，所以实际的手机或者移动终端通常按如下规律安排匹配
电路：对于简单一些的，天线空间比较大，反射本来就较小的，采用Pai型（2并一串），如
常规直板手机、常规翻盖机；稍微复杂些的采用双L型（2串2并）：对于更复杂的，采用
L＋Pai型（2串3并），比如用拉杆天线的手机。
记住，匹配电路虽然能降低反射，但同时会引入损耗。有些情况，虽然驻波比好了，但
天线系统的效率反而会降低。所以匹配电路的设计是有些忌讳的；比如在GSM、DCS手机
中匹配电路中，串联电感一般不大于5.6nH。还有，当天线的反射本身比较大，带宽不够，
在smith图上看到各频带边界点离圆心的半径很大，一般加匹配是不能改善辐射的。
天线的反射指标（VSWR，return loss）在设计过程中一般只要作为参考。关键参数是
传输性参数（如效率，增益等）。有人一味强调return loss，一X口要－10dB，驻波比要小
于1.5，其实没有意义。我碰到这种人，我就开玩笑说，你只要反射指标好，我给你接一个
50欧姆的匹配电阻好了，那样驻波小于1.1啊，至于你手机能不能工作我就不管了！
SWR驻波比仅仅说明端口的匹配程度，即阻抗匹配程度。匹配好，SWR小，天线输入
端口处反射回去的功率小。匹配不好，反射回去的功率就大。至于进入天线的那部分功率是
不是辐射了，你根本不清楚。天线的效率是辐射到空间的总功率与输入端口处的总功率之比。
所以SWR好了，无法判断天线效率一定就高（拿一个50ohm的匹配电阻接上，SWR很好
的，但有辐射吗？）。但是SWR不好了，反射的功率大，可以肯定天线的效率一定不会高。
SWR好是天线效率好的必要条件而非充分条件。SWR好并且辐射效率（radiation efficiency）
高是天线效率高的充分必要条件。当SWR为理想值（1）时，端口理想匹配，此时天线效
率就等于辐射效率。
当今的手机，天线的空间压缩得越来越小，是牺牲天线的性能作为代价的。对于某些多
频天线，甚至VSWR达到了6。以前大家比较多采用外置天线，平均效率在50％算低的，
现在50％以上的效率就算很好了！看一看市场上的手机，即使是名公司的，如Nokia等，
也有效率低于20％的。有的手机(滑盖的啊，旋转的啊)甚至在某些频点的效率只有10％左
1 / 17
右。
见过几个手机内置天线的测试报告，天线效率基本都在30-40%左右，当时觉得实在是
够差的（比我设计的微带天线而言），现在看来还是凑合的了。不过实际工程中，好像都把
由于S11造成的损耗和匹配电路的损耗计在效率当中了，按天线原理，只有介质损耗（包括
基板引起的和手机内磁铁引起的）和金属损耗（尽管很小）是在天线损耗中的，而回损和匹
配电路的损耗不应该记入的。不过工程就是工程啊，这样容易测试啊。
对了，再补充一句，软件仿真在一定程度上是对工程有帮助的：当然，仿真的结果准确
程度没法跟测试相比，但是通过参数扫描仿真获取的 天线性能随参数变化趋势还是有用的，
这比通过测试获取数据要快不少，尤其是对某些不常用的参数。
“仿真工具在实际工程中没有什么用处”，是说在设计匹配电路时，更具体一点是指设计
双频GSM、DCS手机天线匹配电路时。如果单独理解这句话，无疑是错的。事实上，我一
直在用HFSS进行天线仿真，其结果也都是基于仿真结果的。
对了，焊元器件真的是一件费劲的事，而且也有方法的，所谓熟能生巧嘛。大的公司可
能给你专门配焊接员，那样你可能就只要说焊什么就可以了。然而，我们在此讨论的是如何
有效地完成匹配电路的设计。注意有效性！有效性包括所耗的时间以及选择元器件的准确性。
如果没有实际动手的经验，只通过软件仿真得出一种匹配设计然而用到实际天线输入端。呵
呵，我可以说，十有八九你的设计会不能用，甚至和你的想象大相径庭！
实际设计中，还有一种情况你在仿真中是无法考虑的（除非你事先测量）。那就是，分
布参数对于PIFA的影响。由于如今天线高度越来越小，而匹配电路要么在天线的下方（里
面）要么在其下方（外面），反正很近，加入一个实际元件在实际中会引入分布参数的改变。
尤其如果电路板排版不好，这种效应会明显一些。实际焊接时，甚至如果一个件焊得不太好，
重新焊接一下，都会带来阻抗的变化。
所以，PIFA的设计中，通常我们不采用匹配电路（或者叫0ohm匹配）。这就要求你仔
细调节优化你的天线。一般来说对现今的柔性电路板设计方案（Flexfilm）比较容易做到，
因为修改辐射片比较容易。对于用得比较多的另一种设计方案冲压金属片（stamping metal），
相对来说就比较难些了。一是硬度大，受工艺的限制不能充分理由所有空间，二是模具一旦
成型要多次修改辐射片的设计也很困难。
在匹配设计上仿真工具有没有很大的用处，没多少人是可以用仿真工具算出匹配来的。
再说，有没有很大效果怎么衡量呢？ 工程上讲究的是快速，准确。为了仿真而仿真，没有
实际意义。为了得到一个2、3、最多5个件的匹配你去建立电感、电容的模型，不太值的。
还有，你如何考虑上面我提到的PIFA匹配的分布参数的改变？前面我还说到一些匹配电路
的忌讳，不是源于理论，完全源于实践。因为天线的设计是希望能提高它的辐射效率(总效
率)！我没有成功地在1小时内通过仿真工具找到过准确的匹配电路（就说GSM、DCS）双
频的吧，（实际中用视错法是可以的）。
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻
抗进行匹配就是其中之一。一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之
间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹
配。匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、
不可预知的影响。频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到
适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。需要用计算值确定
电路的结构类型和相应的目标元件值。
2 / 17