（小白邪修版）射频史密斯圆图从原理到 GPS 天线实操全指南（下）

第六部分 GPS 天线阻抗匹配实操：π 型与 T 型网络（小白上手版）

GPS 天线的理想阻抗是50Ω 纯电阻（Z=50+j0Ω），但实际测量中常出现阻抗偏移（如 Z=28+j15Ω、Z=60-j20Ω），需通过π 型或T 型匹配网络调整至 50Ω。本部分以两个典型实测案例（感抗负载、容抗负载）为例，详细拆解 “网络选型→Online Smith Chart 设计→参数计算→实际调试” 全流程，所有步骤均用表格呈现，新手可直接对照操作。

6.1 π 型与 T 型匹配网络基础认知（先懂结构再设计）

π 型和 T 型网络均由 “电容 + 电感 + 电阻” 组成，因结构形似 “π” 和 “T” 得名。两者适用场景不同，需根据负载阻抗与 50Ω 的差距选择。

网络类型	结构示意图（文字描述）	核心组成组件	适用负载阻抗场景	优点	缺点	新手选择建议（一句话）
π 型匹配网络	三个组件 “并联 - 串联 - 并联” 排列，形似 “π”：信号源→【并联组件 1】→【串联组件 2】→【并联组件 3】→负载	- 2 个并联组件（电容 / 电感，用于抵消电抗）- 1 个串联组件（电阻 / 电感 / 电容，用于调整电阻）	1. 负载电阻与 50Ω 差距较大（如 R=20Ω 或 R=80Ω）2. 负载电抗绝对值较大（如 X=±20Ω）3. 要求低功率损耗（并联组件寄生损耗小）	1. 阻抗调整范围大（可覆盖 R=10~200Ω）2. 并联组件散热好（适合高功率）3. PCB 布局简单（组件分布均匀）	1. 组件数量多（3 个，成本略高）2. 宽频匹配难度略大（Q 值易偏高）	负载电阻与 50Ω 差距大、电抗绝对值大时，优先选 π 型
T 型匹配网络	三个组件 “串联 - 并联 - 串联” 排列，形似 “T”：信号源→【串联组件 1】→【并联组件 2】→【串联组件 3】→负载	- 2 个串联组件（电容 / 电感，用于抵消电抗）- 1 个并联组件（电阻 / 电感 / 电容，用于调整电阻）	1. 负载电阻与 50Ω 差距较小（如 R=40Ω 或 R=60Ω）2. 负载电抗绝对值较小（如 X=±10Ω）3. 电路空间有限（串联组件体积小）	1. 组件体积小（串联电容 / 电感比并联小）2. 宽频匹配效果好（Q 值易控制）3. 调试简单（串联组件参数易调整）	1. 阻抗调整范围小（仅覆盖 R=30~70Ω）2. 串联组件散热差（不适合高功率）	负载电阻接近 50Ω、空间有限时，优先选 T 型

6.2 实操案例 1：π 型网络匹配感抗负载（Z=28+j15Ω）

案例背景：网分仪测量 GPS 天线在 1575.42MHz 时的阻抗为Z=28+j15Ω（R=28Ω<50Ω，X=+15Ω 为感抗），需设计 π 型网络将其匹配至 50+j0Ω，目标 VSWR≤1.5（1573.42~1577.42MHz）。

6.2.1 π 型网络设计步骤（Online Smith Chart 实操）

设计步骤	具体操作动作（Online Smith Chart）	界面变化与数据记录	核心原理（小白能懂）	注意事项（避坑）	工具 / 组件选择
步骤 1：设置基础参数	1. 打开网站（https://onlinesmithchart.com/）；2. 下方设置区 “Frequency” 输入 “1575.42”MHz，“Span” 输入 “4” MHz；3. “Z₀” 保持 “50”Ω	- 频率显示：1575.42MHz（中心），1573.42~1577.42MHz（带宽）- Z₀：50Ω- 圆图频率轴更新	确保模拟频率与 GPS 天线工作频段一致，避免设计出的网络不适用	频率单位务必选 “MHz”，若选 “GHz” 会导致后续组件参数错误	电脑（联网）、浏览器（Chrome/Firefox）
步骤 2：添加负载阻抗	1. 下方设置区 “自定义阻抗输入表”： - Real（电阻）：28 - Imaginary（电抗）：152. 点击 “Add” 按钮	- 圆图出现红色负载点（z=0.56+j0.3，28/50=0.56，15/50=0.3）- 右侧结果：Z=28.00+j15.00Ω，VSWR≈2.1	负载阻抗是匹配设计的起点，必须与网分仪实测值一致	电抗值 “15” 不要加负号（X=+15 是感抗，负号代表容抗）	网分仪测量数据（提前记录）
步骤 3：确定 π 型网络结构	1. π 型结构：信号源→并联组件 1→串联组件 2→并联组件 3→负载2. 因负载 X=+15Ω（感抗），并联组件选电容（抵消感抗）；串联组件选电阻（提升 R）	- 电路画布规划：从左到右依次放置 “并联电容 1”“串联电阻”“并联电容 3”- 组件间用导线连接（网站自动连接）	并联电容抵消感抗（X+→X0），串联电阻提升电阻（28Ω→50Ω）	并联组件必须选电容（若选电感会增加感抗，X 更大）	顶部组件选择区：Shorted Capacitor（并联电容）、Series Resistor（串联电阻）
步骤 4：添加并联电容 1（抵消部分感抗）	1. 点击顶部组件区 “Shorted Capacitor”（并联电容），添加到信号源与串联电阻之间；2. 拖动电容滑块，观察右侧 X 变化，直到 X=+5Ω（保留部分感抗，方便后续调整）	- 电容值：约 8pF（C=8pF 时，X 从 + 15→+5Ω）- 阻抗变为：Z=30+j5Ω（R 略升，因并联电容寄生电阻）- 圆图点向 x=0 方向移动	先抵消大部分感抗，避免后续串联组件参数过大	电容值从 5pF 开始逐步增大，不要一次性拖到最大（易错过最佳值）	鼠标（精准拖动滑块）
步骤 5：添加串联电阻（调整电阻至 50Ω）	1. 点击顶部组件区 “Series Resistor”，添加到两个并联电容之间；2. 拖动电阻滑块，观察右侧 R 变化，直到 R=50Ω	- 电阻值：20Ω（30Ω+20Ω=50Ω）- 阻抗变为：Z=50+j5Ω（R=50Ω，X=+5Ω）- VSWR 从 2.1 降至 1.2	串联电阻直接提升总电阻，使 R 接近 50Ω（理想值）	电阻值不要超过 25Ω（太大导致功率损耗 > 15%）	串联电阻（功率≥1W，避免发热）
步骤 6：添加并联电容 3（抵消剩余感抗）	1. 点击顶部组件区 “Shorted Capacitor”，添加到串联电阻与负载之间；2. 拖动电容滑块，观察右侧 X 变化，直到 X≈0Ω	- 电容值：约 15pF（C=15pF 时，X 从 + 5→0Ω）- 最终阻抗：Z=50+j0.5Ω- VSWR≈1