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天线测试报告解读学习

news 来源：原创 2025/8/22 6:18:13

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文章目录

前言
一、无源测试和有源测试
二、无源测试报告
- 1.驻波
- 2.回损
- 3.史密斯圆图
- 4.效率
- 5.增益
- 6.天线方向图
- 7.天线隔离度
- 8.无源测试总结
三、有源测试报告
- 1.TRP与TIS
- 2.测试指标
- 3.有源测试总结
总结

前言

**报告结构：**测试报告首页包含客户名称、项目名称、开发案号、版本号等关键信息，以及结构工程师、射频工程师等责任人员信息
**版本管理：**报告中会标注修订日期、修订内容和修订者，如示例中的"天线初版调试|V1.0"
公司背景：博安通成立于2003年，专注天线研发设计20年，服务过华为、创维、银石等行业头部企业
**技术实力：**安信可作为博安通全资子公司，共享母公司专业射频性能实验室资源，具备强大的天线射频能力

一、无源测试和有源测试

无源测试：针对单天线在特定环境下的性能测试
有源测试：针对整个系统运作状态下的天线性能测试

无源测试：主要评估天线辐射性能参数，包括驻波比、效率、增益和方向图
有源测试：评估系统级指标，包括发射功率(TRP)和接收灵敏度(TIS)

无源测试：在整机不工作状态下，仅测试天线本身性能，不涉及其他系统组件影响
有源测试：在整机工作状态下，考虑功放、低噪放等系统组件对天线性能的综合影响

无源测试：验证天线本身设计性能是否符合要求
有源测试：评估天线在真实工作环境中的整体通信性能

二、无源测试报告

● 报告组成：包含方向图（3D和2D视图）、史密斯圆图、驻波比曲线以及关键参数数据表格
● 关键参数：
○ 测试频段：2400-2500MHz（2.4G WiFi/蓝牙频段）
○ 效率表示：同时采用dBi（如11.216dBi）和百分比（应用多，如28.606%）两种单位
○ 增益指标：如2.34dBi@2440MHz

1.驻波

定义：电压驻波比（VSWR）是反射波与入射波波幅的比值
理想值：阻抗完全匹配时为1（如测试数据中的1.314U@2450MHz）
工程实际：实际值恒大于1（例：2.4GHz时为1.436U），反射越大，驻波比数值越大
影响：信号弱化/失真，增加丢包率和重传率
典型现象：音视频卡顿、连接反复断开
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2.回损

定义：反射功率与输入功率的比值（dB单位，负值表示损耗）
例：-17.3355dB@2450MHz
理想状态：阻抗完全匹配时趋近负无穷，全反射时为0dB
不良影响：信号过度衰减；反射信号干扰原信号；降低系统可靠性
性能判断：数值越低（负值越大）表示天线性能越好
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3.史密斯圆图

构成： ○ 归一化阻抗圆图 ○ 等反射系数圆
功能： ○ 可视化输入/输出阻抗关系 ○ 计算反射系数（如37.8880-j10.1816Ω@2400MHz）
使用方法： ○ 沿圆周线跟踪数据 ○ 通过导纳圆快速定位匹配点
评估标准： ○ 目标频段轨迹越接近圆心（如2400-2500MHz弧线）匹配越好
典型值：43.8200+j11.2160Ω@2450MHz
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4.效率

定义：天线效率是衡量天线能量转换效能的重要参数，定义为天线辐射功率（有效转换为电磁波的部分）与输入有功功率之比
数值特性：该比值恒小于1，因为存在能量损耗（反射或天线自身损耗）。
系统影响：效率直接影响无线通信系统性能，效率低会导致接收灵敏度和发射功率下降。
行业标准：不同产品和行业对效率有不同标准要求，需根据具体项目评估。

5.增益

定义：在输入功率相等条件下，实际天线与理想辐射单元在空间同一点产生的信号功率密度之比，单位dBi。
物理意义：描述天线将输入功率集中辐射的程度，反映方向性特性。
应用特性：
不是越大越好，需结合具体项目需求评估
增益最大值代表最佳传播方向的性能
增益增加可提升系统发射强度（计算公式：总发射量=发射功率+天线增益，如20dBm+10dBi=30dBm≈1W）
实际影响：主要增强特定方向上的信号传输距离和质量
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6.天线方向图

（1）方向图概念
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定义：描述天线在远场区域辐射场相对场强随空间方向变化的参数，又称"苹果图"或"场形图"
主平面表示法：通过天线最大辐射方向上两个互相垂直的平面（E面和H面）来表示
3D特征：在球坐标系中以3D形式展现，理想方向图像饱满红润的苹果，颜色越红代表信号越强，形状越圆润代表全向性越好
信号分布规律：遵循"轴向最小，法向最大"原则。以棒状天线为例，天线头部所指方向（轴向）信号弱，表现为苹果图两端凹陷；侧面（法向）信号强，表现为向外扩展
剖面图：除3D图外还需观察E剖面（垂直面）和H剖面（水平面）两个切面图
注意事项：方向图仅展示方向性，不能直接反映天线增益。实际增益需通过方向系数与天线效率的乘积计算得出。

（2）测试环境
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设备摆放：测试前需明确设备在暗室中的摆放方位
坐标系确定：必须建立明确的xyz轴坐标系，测试结果需对应实际设备方向
平面图分析：通过xy、xz、yz三个平面的剖面图评估不同角度的方向性差异
实测验证：将测试结果与整机性能对比，验证最差角度是否满足设计要求

7.天线隔离度

定义：多天线系统中，一个天线发射信号与另一个天线接收信号功率的比值（ SIR = 接收信号功率/干扰信号功率）
物理意义：表征天线间的相互影响程度，值越小表示隔离效果越好
影响机制：隔离度过高会导致信号传输效率降低；不足则会引起同频干扰（如4G的2400-2500MHz频段与WiFi/蓝牙的相互干扰）
典型表现：测试时表现为负值，隔离度不足会导致有源测试时TS参数偏差
设计原则：需结合实际需求和应用场景进行权衡，在前期调试中作为重要评估指标

8.无源测试总结

核心作用：通过参数评估无线产品的辐射性能，为有源测试和系统级性能评估奠定基础
理论基础：在远场区测量最大辐射功率密度与平均辐射功率的比值（方向性系数），以及总辐射功率与总输入功率之比（效率）

无源测试的主要参数：包括驻波比(VSWR)、回损(Return Loss)、史密斯圆图(Smith Chart)、效率(Efficiency)、增益(Gain)和方向图(Radiation Pattern)

驻波比的评价标准
工业标准：
常规要求：通常要求小于2.0（如智能锁等消费电子产品）
严格标准：高端应用可能要求小于1.5
理论极限：理想状态下驻波比趋近于1，表示完全阻抗匹配
项目差异：不同项目根据具体应用场景制定个性化标准

回损、史密斯圆图与驻波比的关系
参数转换：
当驻波比要求≤2.0时，对应回损值约≤-10dB
三者可通过数学公式相互转化
史密斯圆图判读：
优质天线：工作频段内各频点应接近圆心位置
调试指标：用于判断天线调试是否达到预期性能
参数关联：这三个参数本质上反映的是同一组阻抗特性数据的不同表现形式

效率与增益的评估标准
典型行业标准（以智能锁为例）：
效率：通常要求≥30%即可满足实际使用
增益：在2.4-2.5GHz频段要求≥1dB
理想目标值：
效率：高端应用追求60%-70%
增益：全频段均衡达到2-3dB以上为佳
参数关系：增益=效率×方向性系数，三者需综合考量

方向图的理想状态
最佳形态：
图形接近正圆形，表示全向性良好
辐射能量分布均匀，无明显凹陷
工程意义：决定设备在实际环境中的通信覆盖能力
调试重点：通过结构调整优化方向图圆度

无源测试与有源测试、实测的关系
测试流程：无源测试通常是产品开发中的第一阶段测试
后续测试：
有源测试：验证天线在真实工作状态下的性能
实测：在实际应用场景中进行最终验证
关联性：无源参数达标是有源测试和实测成功的基础前提

三、有源测试报告

定义: 整机OTA测试是用于验证移动通信空中接口发射功率和接收性能的测试方法，属于三维测试。
测试重点:
辐射性能评估: 主要关注整机的整体辐射性能
三维特性: 能够反映设备在三维空间中的辐射性能
测试环境:
使用屏蔽暗室(Shielded Anechoic Chamber)
配备双极化(Dual Polarized)测量天线
采用低反射率(Low Reflectivity)环境
影响因素:
产品内部辐射干扰
产品结构设计
天线性能
射频芯片收发算法
人体影响因素

1.TRP与TIS

TRP(总辐射功率):
定义: 在三维空间上对有效辐射功率进行球面积分的积分值(球面平均值)
意义: 反映设备在所有方向上的发射特性，决定设备发射信号能力
测试方法: 设备在转台上全向发射功率，暗室系统通过不同角度探头接收并计算

TIS(全向接收灵敏度):
定义: 对有效辐射接收灵敏度进行球面积分的积分值(球面平均值)
意义: 反映设备在所有方向上的接收特性，决定设备接收信号能力
测试方法: 设备在转台上接收模拟基站信号，测试系统判断设备在不同信号强度下的接收能力

指标关系:
共同构成: TRP和TIS共同构成天线OTA测试的两个核心指标
均衡重要性: 两者均衡性对保证设备实际性能至关重要
实际表现示例:
TRP好TIS差：能拨出电话但通话中对方声音卡顿或听不到
TIS好TRP差：能听到对方但自己说话对方听不清

2.测试指标

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测试准备:
确认测试项目: 明确是测TRP(发射功率)还是TIS(接收灵敏度)
选择参数:
频段(如2.4G WiFi)、模式(如b/g/n模式)、传输速率、测试信道、对应频率
测试流程:
传导测试: 测试模块传导值作为基准参考
整机测试:
原始天线整机测试、优化后天线整机测试
性能评估: 比较优化前后测试值，评估天线改进效果
性能判断:
基本原则: TRP和TIS值越接近传导值，性能越好
效率推算: 可根据天线效率推算预期TRP值(如传导值18dB，50%效率下预期TRP约15dB)
实际案例:
传导值18.5dBm，原始天线测到12dBm左右，优化后测到14dBm
优化后比原始天线有2dB提升，判定为明显改进

3.有源测试总结

无源测试作用：主要用于了解天线的基本特性和性能，是前期测试的基础环节。
有源测试必要性：在实际系统评估中必须进行，因其能全面反映整机性能。
系统交互考量：有源测试的核心价值在于能评估系统中各组件间的相互影响和作用。
问题发现机制：通过有源测试可识别系统潜在问题，提升整体可靠性和性能表现。
测试指标应用：需结合和值进行系统性能优劣判断。
环境测试局限：
拉距测试只能模拟特定使用环境
实际用户环境存在极端情况（如恶劣环境下的性能下降）
中等环境测试结果可能无法覆盖所有使用场景

总结

本文仅仅简单介绍了如何对天线测试报告进行解读