一、物聯網行業中存在問題

LORA模組相關的產品項目研發過程中，需要對設計的pcb天線進行輻射功率測試，保證LORA模組在相應場景下滿足基本通信需求。

二、該問題帶來的危害及影響

天線在物聯網項目中占據重要地位，有些物聯網項目由于產品外殼尺寸限制，以及防水要求，需要選擇使用內置的PCB天線，PCB天線設計完成后，如果不做天線測試，就無法保證天線性能，無法實現設備的遠距離通信（保證在無遮擋情況下，通信LORA終端（PCB天線）與網關（棒狀天線）的通信距離達到500m以上）

三、解決方法

方法一

1、原理介紹

搭建測試環境，通過頻譜儀測試LORA模塊的PCB天線的輻射功率值，如果輻射功率值達不到要求（小于-15dbm），需要用網絡分析儀測試史密斯原圖，調整射頻π型電路的器件參數。調整射頻阻抗接近50Ω（天線射頻接口保留初始π型電路，只串聯1個0歐電阻）

2、方案詳情

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2.1按上圖所示，頻譜儀接433M天線，帶PCB天線的LORA終端接電池，設定頻譜儀參數，選擇433MHz頻率，125K帶寬，選擇最高點，用50Ω同軸線接入頻譜儀輸入端

2.2點擊PeaK, 光標處在最高點

2.3點擊“View/Trace”進入選項界面：點擊“Max Hold”最大保持

2.2讀取頻率下面的發射功率值為“-32.99dBm

2.3仿真匹配天線到最優

天線匹配到50ohm附近，一種是先串聯電感，再并聯電容；另一種是先串聯電容，再并聯電感。電容和電感的值我們可以用一些工具計算得到。比如說這款Smith 工具：https://www.will-kelsey.com/smith_chart/

我們可以用這個Smith chart的工具很容易就計算出來先要串接48.69nH的電感，然后再并接20.9264pF的電容，最后的阻抗可以基本上為50Ohm。

從下圖中我們可以看出，DP1是我們用網分測出的在433MHz的原始阻抗5.48-117.j ohm,串上電容后，沿著電阻圓移動到DP2,并連電容后，沿著電導圓向下移動到DP3點，基本上就是50ohm附近。

需要注意的事，我們現在得到的串并聯電容和電感的值，都是一個理論值。由于走線上的寄生電容和寄生電感的存在，電容和電感本身也不是一個純的電容和電感，所以我們要把我們仿真的值焊在實際的電路板上，用網絡分析儀去測試。然后根據實際測試的結果，去微調匹配電路的值，使得最終的測試結果接近最優結果，從而天線的性能得到優化。

2.3LORA終端接入網絡分析儀，測試史密斯圓圖

2.4網絡分析儀設置與校準

2.5

點擊“1”“Center”設置中心頻率：如“433.92MHz”

點擊“2”“Span”設置頻率的帶寬：如“100MHz”

點擊“3”“Start”設置頻率的起始頻率：如“383.92MHz”

點擊“4”“Stop”設置頻率的終止頻率：如 “483.92MHz”

點擊“5”“Marker”設置頻率的測試點，界面如下圖所示：

測試點數可以自行設置，點頻的一般設置測試的頻率即可；

點擊“6”“Format”設置測試頻點的駐波比或史密斯圓圖：如下圖所示

選擇“S11”單端校準窗口，點擊后進入：如下圖所示

校準完后就可以正常的測史密斯圓圖。實際測試對應的π型電路，如下圖所示：

2.6 在LORA終端的π型電路上，焊接對應的電感與電容

2.7重復2.1與2.2兩個步驟測試，LORA終端發射功率，如下圖所示,發射功率為-10.45dBm,與匹配前相比發射功率提高了20個dbm

2.8按下圖搭建實驗環境，在實驗室條件下測試LORA網關接收LORA終端的溫度信息。再通過連接網關的測試電腦串口觀察信息接收情況。

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2.9如果串口助手（波特率9600或115200根據程序固件確定）上的測試電腦收到LORA測溫終端信息，表示通信正常

2.10將測溫終端放置在距離LORA網關1公里左右的室外，測試測溫終端與網關的遠距離通信功能，將測溫終端的PCB天線一側面向LORA網關方向，連續給測溫終端上電5次，觀察連接LORA網關測試電腦串口是否接收到測溫終端發送的信息。

3、需要的測試設備或測試環境

3.1、測試電腦

3.2、串口調試助手

3.3、棒狀LORA天線

3.4、聚合物電池

3.5、LORA網關與LORA測溫終端，帶溫度傳感器

3.6、頻譜儀E4402B

3.7、網絡分析儀8783E

3.8、Smith V4.1工具

3.9 433M天線

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