WiFi产品射频电路调试经验谈

Wi-Fi产品射频电路调试经验谈1前言这份文档总结了我工作一年半以来的一些射频（RadioFrequency）调试（以下称为Debug）经验，记录的是我在实际项目开发中遇到并解决问题的过程。现在我想利用这份文档与大家分享这些经验，如果这份文档能够对大家的工作起到一定的帮助作用，那将是我最大的荣幸。个人感觉，Debug过程用的都是最简单的基础知识，如果能够对RF的基础知识有极为深刻（注意，是极为深刻）的理解，我相信，所有的Bug解起来都会易如反掌。同样，我的这篇文档也将会以最通俗易懂的语言，讲述最通俗易懂的Debug技巧。在本文中，我尽量避免写一些空洞的理论知识，但是第二章的内容除外。“微波频率下的无源器件”这部分的内容截取自我尚未完成的“长篇大论”——Wi-Fi产品的一般射频电路设计（第二版）。我相信这份文档有且不只有一处错误，如果能够被大家发现，希望能够提出，这样我们就能够共同进步。2微波频率下的无源器件在这一章中，主要讲解微波频率下的无源器件。一个简单的问题：一个1K的电阻在直流情况下的阻值是1K，在频率为10MHz的回路中可能还是1K，但是在10GHz的情况下呢？它的阻值还会是1K吗？答案是否定的。在微波频率下，我们需要用另外一种眼光来看待无源器件。2.1.微波频率下的导线微波频率下的导线可以有很多种存在方式，可以是微带线，可以是带状线，可以是同轴电缆，可以是元件的引脚等等。2.1.1.趋肤效应在低频情况下，导线内部的电流是均匀的，但是在微波频率下，导线内部会产生很强的磁场，这种磁场迫使电子向导体的边缘聚集，从而使电流只在导线的表面流动，这种现象就称为趋肤效应。趋肤效应导致导线的电阻增大，结果会怎样？当信号沿导体传输时衰减会很严重。

在实际的高频场合，如收音机的感应线圈，为了减少趋肤效应造成的信号衰减，通常会使用多股导线并排绕线，而不会使用单根的导线。

我们通常用趋肤深度来描述趋肤效应。趋肤深度是频率与导线本身共同的作用，在这里我们不会作深入的讨论。2.1.2.直线电感我们知道，在有电流流过的导线周围会产生磁场，如果导线中的电流是交变电流，那么磁场强度也会随着电流的变化而变化，因此，在导线两端会产生一个阻止电流变化的电压，这种现象称之为自感。也就是说，微波频率下的导线会呈现出电感的特性，这种电感称为直线电感。也许你会直线电感很微小，可以忽略，但是我们将会在后面的内容中看到，随着频率的增高，直线电感就越来越重要。电感的概念是非常重要的，因为微波频率下，任何导线（或者导体）都会呈现出一定的电感特性，就连电阻，电容的引脚也不例外。2.2.微波频率下的电阻从根本上说，电阻是描述某种材料阻碍电流流动的特性，电阻与电流，电压的关系在欧姆定律中已经给出。但是，在微波频率下，我们就不能用欧姆定律去简单描述电阻，这个时候，电阻的特性应经发生了很大的变化。留2.皂2.潮1.蒸偶档电阻浴的等污效电衬路鉴电阻设的等鸭效电期路如仿图2矩-1禁所示寿。其红中R末就是佛电阻慌在直蛋流情舍况下维电阻常自身凡的阻备值，搬L是植电阻裂的引偿脚，残C因捷电阻贷结构什的不睛同而盐不同刮。我榜们很偿容易滋就可捆以想撇到，护在不讽同的腥频率额下，挡同一喇个电俭阻会唉呈现河出不音同的洒阻值搏。想尾想平兵时在斑我们赢进行陶Wi些-F款i企产品穗的设丛计，肺几乎怎不用渔到直贼插的泛元件呢（大程容量牺电解核电容喇除外萝），丑一方疾面是迷为了萄减小授体积淹，另倍一方樱面，葬也是等更为肆重要旨的原吴因，粉减小优元件豪引脚衣引起前的电妙感。候图2屠-1逢电膜阻的致等效占电路丹图2赛-2敏定性答的给探出了订电阻缓的阻昌值与伸频率肺的关设系。捎图2鹿-2年电窗阻的线阻值忙与频墨率粥我们孕试着糠分析兄电阻舰具有扶这样棋的特栽性的拉原因确。当集频率狭为0谅时（福对应替直流曾信号艳），插电阻孙呈现粉出的乔阻值告就是浮其自隔身的蒸阻值宁；当眼频率完提高之时，洪电阻闪呈现寒出的森阻值趋是自浆身的爸阻值丈加上哪电感查呈现斤出的邀感抗易；当蒙频率赚进一匹步提绵高时泽，电傅阻自奴身的既阻值吐加上狗电感奖的感川抗已宝经相咽当的修大，颤于是捕电阻田表现钉出的婶阻值箩就是汗那个铜并联隙的电角容的叮容抗偏，而跟且频金率越累高，华容抗铲越小浮。民2.舒3.染秧怀微波难频率劫下的兼电容铃在岸射频晴电路翠中，识电容槽是一咽种被疤广泛该使用胞的元沿件，恨如旁摊路电散容，虽级间复耦合胞，谐垫振回驰路，玩滤波天器等角。和处电阻猪一样倚，微旨波频磁率下探电容隙的容苹抗特戏性也贼会发邻生很问大的溜变化劲。牌2.向3.漆1.帖带知电容偿的等疮效电浆路碍我们轻知道靠，电牢容的币材料仁决定敌着电宪容的厌特性引参数归，电骨容的最等效股电路朗如图章2-旗3所娱示。路C是潮电容巡自身坡的容嘉值，菠Rp收为并猪联的拦绝缘地电阻蛮，R笋s是纽电容仗的热油损耗默，L涂是电醉容的垦引脚台的电贷感。洽图2庆-3胳电寿容的窃等效须电路决关于返电容沉，我税在这决里介释绍几慢个平孙时大馆家在贝选料恨是可陶能不音会关殖注的纱参数咳。尽图2射-4抱定性晓的给庆出了吃电容民在不投同频包率下学的表稍现出句的电迹抗特沫性。膝图中万的纵归轴为产插入戏损耗随（I介ns谊er孟ti辅on咸L拾os麻s）群，也控就是汪由于急电容灶的加咳入引乱起的及损耗弊。甩图2寨-4笑电兰容在元不同劈频率吹下的械电抗凭特性压显然满，在悔转折咐之前训，电晴容表潜现出涂的是甜电容善的特具性，艇转折衰之后愤，电睬容表散现出努来的症却是栗电感被的特吸性。泽一般世来说浓，大据容量赵的电粪容会畜比小朝容量音的电居容表面现出到更多滩的电订感特运性。樱因此刊，在谈25星0M幅Hz的的频蒙率下返，一校个0暑.1轻uF汗的旁外路电显容不朋一定竟比1贿00瞎pF色的电汤容效议果更牺好。届换句葬话说岔，容揪抗的巨经典哲公式支似乎众说明董当频黄率一坦定时葛，电蚕容的引容量停越大屯，容旧抗越与小。聚但是绘在微哪波率哭下，轧结论缝是相湖反的陕。在近微波逢频率努下，犁一个牺0.咱1u衫F的史电容挠会表抵现出挖比1予00跨pF冷电容创更大蛾的阻拨抗，林这也内是我能们在共设计锋电源烈电路永时为总什么坐要在扮大容枪量的多电解屠电容互两端简并联夸小容苍量的某电容阵的原仓因，写这些艺小容味量的故电容菠用于感消除环高频贞的噪贼声信角号。烫2.盗3.酿2.仪现蛇电容持的容平量与虎温度合特性汽在C钓IS点库中隆选料布时，句我们贼总会达发现精电容愿有一仿项参离数为哀X7受R或哨者X宝5R避，N龄PO钓等，氧我特京此搜欲寻相何关资芝料，裤翻译雪过来穿，写稿在这赌一节策中。拿这类挤参数果描述被了电遣容采竟用的捉电介床质材哲料类膏别，写温度元特性们以及咽误差喘等参定数，期不同六的值组也对军应着端一定碍的电饼容容颈量的苍范围身。具转体来亦说，站就是饰：蝶X7秩R常挪用于搅容量秘为3恢30浊0p缘F~歼0.去33沫uF绘的电肢容，造这类峰电容帜适用焦于滤旺波，伸耦合挣等场祥合，逐电介评质常字数比咏较大锯，当卸温度薪从0眼°涛C变碌化为裕70汤°偶C时闻，电兴容容糊量的亏变化封为解±悄15央%；浆Y5描P与断Y5索V常含用于横容量项为1鼓50波pF蛙~2毒nF拿的电茄容，截温度档范围唉比较闯宽，兄随着留温度拒变化宜，电少容容则量变血化范妖围为颤±困10晌%或捐者+蜘22末%/皂-8渡2%佳。筒对于沈其他量的编脊码与蚊温度吉特性放的关省系，刷大家悠可以彩参考词表2份-1偿。例狠如，佛X5装R的远意思手就是今该电车容的谣正常夏工作炮温度群为-抽55驼°纪C~榜+8步5乱°忽C，罗对应大的电裂容容新量变怀化为爆±牺15社%。刑表2该-1巡电键容的阳温度佳与容谱量误退差编恭码兆2.券4.估1.逗递塑电感壤的等率效电介路串不难才想象奥，导亡线的犁本身弟存在夜一定僻的电蛙阻，亮相邻带量个瓣线圈航之前忧存在筒一定绣的电等容，蛙于是援，我卡们得竞到如恼图2耕-5华所示白的电奸感的碗等效械电路大。其散中R郑s为礼导线育存在珍的电所阻，渴L为言电感咳自身竟的感淹值，障C是插等效背电容好。电楚感的剩电感惩量－类频率得曲线蹈与电岗阻的币阻抗君－频妨率曲斧线颇胸有些慌相似乐，这贷与它草们具友有类张似的廊等效妥电路做有直纽接关销系。挤读者傅可自洲行分扇析电击感的裕频率本特性斧曲线扎。懒图2昨-5凉电军感的殿等效撕电路芝2.膜4.准2.盛偿倍电感悔的Q区值明电感资的感灰抗与北串联猪电阻谱Rs促的比随值称洽为电皇感的匠Q值伍，即壁Q=抗X/卖Rs葬与电奉容类泰似，游Q值龄越大错，则惕电感言的质与量越脑好。惠如果梅电感松是一伏个理获想电爷感，桶那么快Q值骄应该卖是无帅限大炭，但真是实君际中什不存赞在理辞想的浸电感炉，所剩以Q们值无乡限大紧的电剥感是熄不存薪在的尊。饱在低晴频情盐况下杀，电饶感的臭Q值恐非常誓大，浑因为彩这个努时候乓Rs猎只是持导线淡的直以流电弓阻，指这是料一个房很小社的值材。当驻频率阔升高赔时，领电感啄的感欧抗X羡会变跑大，愚所以阶电感怨的Q秒值会熄随着谨频率庆的提岁高而复增大迫（这奋个时鞭候趋雷肤效逃应还保不明豆显）群；但参是，锋当频壤率提旋高到饱一定谋的程脆度的例时候取，趋爽肤效惜应就拔不可亿忽视霸了，蜻这时塞串联浅电阻材Rs铸会随饱着频衰率的雷提高姻而变户大，宿同时愧串联郑电容今C也冤开始骆发挥厌作用壶，从考而导鹿致Q晚值随妥着频痒率的纤提高它而降才低。殿图2朽-6铺给出柿了某杨公司滩的一茄款电董感的狐Q值家与频线率的疾关系卡。石图2谅-6细某齐公司得的电歪感的舟Q值滴与频疫率变贺化关对系曲罪线扰为了叼尽量堤增大榜电感低的Q吊值，腾在制味作电绵感时顺，我休们通纠常可页以采风用以猫下的鼻几种检方法准：灶使用痰直径卡较大锻的导仙线，局可以宗降低慨电感疼的直每流阻高抗；荣将电瓦感的砌线圈腾拉开烧，可赤以降滔低线消圈之座间的欲分布费电容第；绍增大泽电感喷的磁摩导系座数，萍这通吩常用桑磁芯使来实诸现，绩如铁纠氧体粮磁芯席。破其实旁，电放感的险手工孤制作觉，是灵射频熊工程土师的赌必修哭课，情但是访这部动分内袭容比呢较复重杂，告本文胳暂不扰进行辜讨论愚，感扭兴趣巴的读地者可离以查拿阅相应关文喊献。吧3天熔R汁F抢De把bu膊g经株验分目享组3.铃1.设扮括某无捐线A屋P责2.遣4G泻Hz再C福ha发in绵0劳无输嘴出功述率杂在一垒次对匠某无宪线A妨P（支双频石大功高率1凝1n矛无线怜AP隆）的赚测试玩过程旅中，福突然任听到锁一声川清脆缸悦耳性的破躺裂声佣，随示后看位到一骨缕青换烟缓慈缓的阴从板能子上根升起艺（可许惜没日看清艳具体锈是哪皇个位趴置）厨，周心围便晕迅速径充满线了令冻人不怜爽的骂焦臭烛味，武VS塔A（见Ve歉ct踢or听S逼ig债na章l钓An准al刃yz乎er史，矢娱量信已号分泳析仪变）上阔的功连率也损跌落翁至0泳dB谱m以册下。绵稍微估有点言经验匹的人盛都可颂以得雪出一辛个结莫论：害“埋有东址西烧另掉了糖”塌。致没有责输出糖功率月，可辽想而摩知，殃一定己是T非x回扮路的仿某个望器件零损坏愧了，作但是秆究竟声是哪顿个呢真？末首先觉采用绪目测逝法（揉所谓扑目测滥法就玻是直棍接用廉眼睛道观察悲元器堂件的膜外观停，查衣看是既否有脾破裂绝或者梳烧焦览的痕造迹）终，结司果没吹看出伪来。个然后程采用棒“银点测淹法活”惰，这雁时候旁你可仅能会董问：肢“猎什么辈是析点测浓法创呢？馆”咐点测督法驱就是昏用探重针或摆探棒捏直接楚检测酱待测羊点的物信号神状态触，常软用于娘时域周信号炸检测学，如客示波皂器，扮但是夸由于娱Wi驴-F建i贷产品懒的工守作频介率较饮高，耕一般源会通秩过频华域进尝行信裳号检享测，恰也很芽少使拦用衡点测稼法谅进行怨检测市。黑实践大证明牙，工点测朽法值是一闭种确斧定R所F问洪题所扒在的肝快速托有效呀的手万段。否说起蒸点测晌法，纹不得最不说完说简锋易探弊针的疤制作辽。取抬一条执SM三A糠Ca云bl恒e（衣如图辆3-涛1所坦示）忆，将婚其一玉端的天SM冈A连橡接器伪去掉详（不费可以踏将两欧端的免都去减掉）斯，剥倡去长每度1隆~2止cm棍屏蔽秤层，仆使其烟芯线提露出诱。这泡样，影一段小普通汁的S歪MA辰C徐ab际le径就此堆华丽右转身鹊，升式级为忠点测态探针莲，成滩为一缎种检盐测利沉器，悦也成旋为了归RF小工程乎师的贴好助期手。演3.仆2.接祥踩输必出功横率过词大极现象投：输搏出功由率超稿级大假，星较座图个一片哪模糊肢，无弊法解为调。珍这是李一个翠稍显氧复杂斯的问胳题。恭我们吹知道物，A卧th述er视os贤的方惰案都卸会有冶输出艘功率收的控慈制部巧分，姐也就认是让杆Ta盘rg似et事P闻ow铃er颂和实舍际功柏率值崇相一取致，另这是拌如何狮实现爱的呢嫩？我戏们将撒AP丹96壁的2肆.4贸GH渠z突PA物部份弹电路姿取出戏进行肃研究盘，如乒图3愚-2积所示胳。窃图3迷-2阿2稳.4贿GH于z油PA善电路弯在图速3-仗2中卫，U琴27朋及其裹外围柳电路徒组成懂了功英率放关大器在，经币过C剃20由8和治R2粪63杠送至玉后续菠的电狡路。煎图中棚的P径C1愈是一让颗印熄制定券向耦搬合器尘，其炮3，摘4两经脚的掩电压项随着丑输出订功率零的增沾大而稠增大垫，L脊18方，L可19致，D歪1，海C2币17镜和R谨24坏8组令成了觉半波锯整流阵电路犬，将吃定向左耦合留器感晴应到筝的电誉压变伶为直无流电炕信号朝，并轿送至检Tr捆an孔sc拢ei仇ve拦r检唤测，挽也就跃是A赚R9膏22荒3_施PD溜ET寄_0妙这个矛网络向。这遮样，营Tr尤an迫sc广ei纠ve例r就撇可以毫随时钥知道开当前奋的输邀出功大率，月功率戴与电姻压值最的关弃系是井在C的al太ib杨ra誓te损的过什程中佛建立指的。亩板子胖经过肤Ca盆li臣br登at辱e并填Lo挖ad馋E包EP狸RO堡M之煎后，垂我们煌用A同RT跳进行球Co边nt侦in欲ue坏T永x，啦这时修，板筐子会今按照遵我们骄设定段的T承ar胜ge岭t绪Po袍we春r打园出信爆号，驱Tr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