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。洗2.授2.兔1.盾危孔电阻献的等会效电禾路亦电阻笋的等风效电口路如市图2闯-1底所示易。其欣中R白就是锅电阻革在直敢流情级况下罩电阻剂自身胸的阻芒值，最L是帮电阻功的引刷脚，氏C因绑电阻头结构碎的不蜘同而朴不同柿。我粘们很泳容易仓就可戴以想跨到，们在不蛋同的眼频率趋下，守同一淡个电尽阻会愉呈现问出不云同的验阻值吹。想隆想平进时在活我们踩进行砍Wi魂-F误i候产品与的设邻计，侧几乎祸不用握到直完插的膊元件破（大阵容量骄电解圣电容罚除外盛），饼一方怖面是怜为了旺减小乎体积雕，另枣一方认面，厉也是萍更为届重要环的原蜂因，乓减小填元件售引脚浪引起迟的电送感。顺图2斜-1挠电促阻的席等效权电路双图2樱-2隐定性搜的给隐出了赠电阻刑的阻曲值与腹频率灶的关浅系。旱图2派-2刑电毁阻的遣阻值鸡与频成率我我们率试着货分析喘电阻俊具有窃这样统的特气性的戚原因鼻。当霉频率营为0塔时（芳对应彩直流脉信号丛），饼电阻添呈现观出的院阻值苏就是钉其自摩身的单阻值沿；当村频率货提高流时，蝴电阻渣呈现急出的穿阻值牺是自月身的耳阻值客加上陵电感庙呈现岸出的老感抗兵；当市频率久进一宏步提望高时兽，电零阻自长身的杠阻值症加上样电感倘的感对抗已掘经相阿当的酬大，愿于是星电阻源表现群出的培阻值识就是蛛那个漂并联围的电织容的胖容抗犯，而款且频粗率越凑高，市容抗岩越小担。席2.案3.换理宿微波它频率捆下的业电容易在终射频原电路书中，遮电容怪是一骑种被脊广泛脂使用昨的元默件，饼如旁辱路电晃容，群级间基耦合筐，谐债振回但路，福滤波绒器等缎。和谣电阻街一样育，微中波频恭率下锡电容倘的容愿抗特眯性也督会发敢生很拉大的析变化茄。刺2.壳3.臭1.锹旁茅电容痛的等朵效电翁路们我们群知道时，电觉容的壮材料吵决定欣着电间容的琴特性企参数忘，电细容的麻等效馒电路牲如图沸2-芹3所构示。市C是自电容刑自身燃的容完值，严Rp韵为并旱联的庸绝缘庸电阻姐，R播s是瑞电容镇的热询损耗嫂，L神是电斜容的极引脚奏的电述感。丈图2羞-3技电餐容的颤等效摔电路发关于笔电容材，我释在这形里介干绍几连个平丑时大追家在熊选料肾是可宁能不膏会关鲜注的酱参数臭。诉图2小-4跌定性昨的给陵出了询电容范在不多同频乞率下押的表朝现出循的电傅抗特庆性。促图中幅的纵牛轴为雾插入泄损耗框（I耳ns芝er众ti驰on腰L肤os瞧s）具，也击就是骨由于明电容吐的加闯入引掩起的预损耗繁。毅图2丝-4耻电酬容在沾不同佛频率蓬下的歪电抗炮特性播显然隆，在输转折很之前况，电弃容表欲现出遥的是脊电容乱的特陡性，架转折器之后膜，电花容表竿现出鸟来的诸却是景电感哀的特钞性。慈一般驳来说寸，大啄容量尾的电数容会练比小咳容量提的电缎容表队现出愿更多漆的电脏感特唉性。神因此寺，在柴25尊0M仿Hz沾的频学率下圈，一顽个0夫.1遥uF虹的旁手路电凯容不岩一定酬比1侮00拜pF纹的电挨容效罗果更定好。般换句歇话说奶，容像抗的诉经典文公式骗似乎艰说明奶当频匪率一糊定时溜，电沃容的研容量居越大裹，容纪抗越泼小。围但是所在微奥波率咳下，欧结论串是相且反的慰。在动微波填频率螺下，盯一个肤0.轰1u倡F的透电容剑会表烤现出昂比1播00奴pF蔬电容眉更大百的阻观抗，夫这也称是我悬们在烈设计西电源殊电路胜时为岭什么箭要在辆大容质量的丹电解井电容豪两端切并联粉小容愿量的度电容卷的原统因，武这些翅小容恶量的钱电容错用于烈消除子高频垮的噪振声信侧号。恐2.具3.随2.春饼判电容娱的容爽量与锅温度盏特性潜在C双IS都库中径选料仰时，孩我们土总会怠发现权电容堡有一彼项参悠数为披X7斤R或报者X降5R剪，N雪PO眯等，创我特玩此搜偿寻相能关资购料，途翻译息过来丸，写粗在这疤一节老中。咸这类栏参数族描述篇了电翻容采婶用的器电介气质材必料类尝别，巴温度困特性踩以及写误差想等参球数，对不同饱的值腾也对哨应着迎一定请的电巷容容捷量的波范围由。具滑体来腹说，躬就是受：步X7勿R常西用于州容量竞为3亩30程0p历F~欢0.燥33缩uF某的电仗容，灭这类榴电容株适用饭于滤俩波，才耦合拌等场居合，户电介著质常拘数比赴较大盗，当稳温度葬从0括°请C变烈化为穿70弓°悔C时碍，电筑容容说量的疑变化惕为称±雅15吨%；筝Y5效P与论Y5秃V常乎用于烤容量熟为1学50咸pF哭~2党nF蚕的电捕容，雅温度塑范围躺比较流宽，针随着乘温度面变化腊，电沫容容插量变怜化范姿围为私±温10收%或较者+拾22蛾%/将-8杏2%译。蹄对于腔其他衰的编圾码与侍温度戚特性栗的关再系，抖大家皂可以仿参考汗表2杠-1衣。例避如，饭X5榜R的袖意思够就是革该电网容的会正常烂工作服温度袍为-垄55约°践C~投+8烂5鼻°湖C，旱对应偿的电辫容容尊量变倒化为钟±瓜15扫%。俱表2运-1宰电爸容的甘温度疼与容章量误既差编亦码起2.妹4.庙1.图钟云电感领的等眼效电燃路生不难乌想象稳，导泄线的闷本身不存在象一定威的电赢阻，巨相邻买量个霜线圈挤之前司存在地一定坏的电魂容，跨于是愧，我迷们得巷到如得图2育-5炊所示牵的电怨感的道等效丰电路橡。其持中R阅s为匙导线荣存在灾的电绩阻，默L为扑电感秋自身萌的感后值，篮C是牢等效院电容骡。电际感的志电感部量－收频率恒曲线柏与电纤阻的敌阻抗慰－频拖率曲解线颇嫂有些太相似蹦，这滤与它嘴们具设有类悬似的宿等效突电路器有直逃接关远系。仗读者驱可自案行分谈析电订感的钟频率短特性隙曲线矿。剑图2款-5毅电余感的碎等效眠电路窗2.尊4.冠2.滤弹过电感钓的Q亮值隶电感救的感滔抗与骆串联报电阻弓Rs责的比贤值称搭为电盲感的寄Q值玻，即她Q=术X/绸Rs战与电袭容类况似，俱Q值伍越大骨，则陆电感芳的质表量越淹好。钻如果悬电感叨是一缝个理捏想电害感，缘那么浆Q值斩应该界是无办限大芦，但黑是实牢际中矩不存革在理秩想的俘电感皆，所疏以Q递值无缘限大携的电竞感是答不存坡在的巷。训在低锁频情匆况下研，电详感的坛Q值颤非常踪大，庸因为僻这个盯时候感Rs再只是饮导线盒的直创流电祖阻，液这是抬一个两很小市的值照。当被频率宅升高罚时，代电感阴的感延抗X迷会变时大，抬所以溉电感责的Q略值会发随着盒频率蒸的提柱高而棕增大齿（这鞋个时炮候趋酱肤效籍应还月不明己显）闸；但迈是，查当频技率提早高到云一定劫的程振度的伐时候护，趋洁肤效蝶应就裳不可寿忽视骆了，缩这时钟串联翁电阻箭Rs快会随锡着频洪率的宗提高妄而变斧大，黄同时插串联姻电容链C也伶开始犯发挥收作用吊，从河而导诉致Q绪值随汉着频义率的龄提高宋而降亚低。阵图2来-6剃给出辟了某助公司屿的一贺款电辟感的祸Q值暂与频臂率的异关系异。苹图2墓-6剃某纵公司蜜的电词感的授Q值滚与频梅率变胁化关针系曲带线冤为了蹈尽量向增大捕电感盆的Q败值，顿在制荐作电壶感时愉，我三们通黄常可摘以采长用以天下的银几种姐方法飞：降使用贴直径畜较大匀的导慢线，激可以涛降低趁电感蓄的直斥流阻无抗；河将电退感的金线圈宇拉开弃，可炸以降敏低线留圈之爸间的枝分布街电容茅；省增大搭电感胆的磁站导系瞒数，在这通圣常用享磁芯茂来实掌现，赔如铁愚氧体邻磁芯锁。证其实委，电员感的您手工团制作刘，是惹射频保工程为师的接必修显课，泛但是跌这部锯分内长容比裂较复馆杂，拒本文发暂不蛋进行律讨论捐，感纤兴趣邻的读繁者可号以查猛阅相葬关文吹献。讨3费惨R轻F华De债bu就g经亦验分径享定3.目1.少旺迁某无员线A东P罢2.晒4G获Hz著C圣ha斑in村0观无输冷出功饰率震在一败次对续某无亚线A盆P（岩双频仪大功获率1四1n耳无线瓜AP零）的孕测试遮过程插中，帝突然茎听到洲一声钻清脆腊悦耳孔的破种裂声谜，随滤后看束到一恒缕青侨烟缓吃缓的季从板幻子上述升起刃（可轿惜没顿看清寒具体柿是哪厘个位榜置）厦，周冶围便匹迅速擦充满卷了令济人不离爽的醋焦臭刮味，作VS扩A（伞Ve魔ct惨or移S淘ig浑na掌l腔An声al反yz补er畜，矢吉量信珠号分缸析仪宾）上痒的功舒率也哪跌落访至0韵dB萄m以范下。沟稍微拥有点振经验致的人沃都可莲以得扩出一应个结渣论：马“妥有东精西烧除掉了三”惯。察没有档输出呜功率陪，可巡想而舞知，缠一定朝是T粗x回敏路的尊某个愁器件赞损坏蛙了，旗但是怖究竟梯是哪刚个呢察？肾首先则采用判目测仓法（掌所谓假目测废法就圾是直嘉接用剧眼睛幼观察恨元器兔件的夹外观训，查巨看是亡否有户破裂裂或者默烧焦扰的痕锻迹）欲，结品果没障看出基来。晌然后固采用权“锹点测叔法絮”毯，这影时候惧你可宫能会哪问：冲“愚什么崇是型点测蝇法划呢？呀”烫点测香法犁就是拔用探统针或握探棒拦直接朵检测而待测遇点的碎信号埋状态损，常孙用于鹊时域韵信号均检测灯，如芒示波绸器，活但是锈由于乖Wi周-F哨i氧产品蛙的工睛作频愿率较久高，靠一般好会通搜过频陕域进要行信凶号检能测，惩也很冠少使秀用据点测愁法流进行刘检测态。照实践娘证明判，今点测木法神是一情种确跨定R仿F问茎题所奸在的肆快速皂有效忙的手葵段。包说起隆点测配法，六不得胸不说昆说简洋易探财针的凤制作煎。取展一条盼SM秩A掉Ca痰bl随e（赶如图断3-盏1所窝示）所，将吓其一鼻端的栗SM色A连居接器迫去掉街（不除可以剑将两婶端的乎都去敌掉）稳，剥迟去长书度1救~2辣cm序屏蔽牵层，段使其柳芯线脏露出地。这游样，迎一段翅普通寨的S京MA饰C妙ab腐le第就此级华丽羞转身郑，升循级为汽点测蹈探针撇，成舒为一比种检圈测利捷器，井也成盆为了婆RF红工程息师的没好助回手。绞3.都2.寒跑各输躬出功逐率过偿大合现象漏：输岭出功恨率超满级大浴，星帅座图峡一片阵模糊足，无鸟法解舟调。胡这是想一个隶稍显邪复杂纺的问倾题。保我们缎知道夫，A套th颠er瞒os泄的方定案都垮会有犬输出邮功率赞的控侄制部室分，快也就觉是让奇Ta纸rg好et荣P沾ow咱er辱和实烟际功著率值代相一相致，锣这是争如何蚕实现袭的呢弦？我版们将拼AP动96押的2歌.4搜GH顽z缩PA吵部份宾电路父取出企进行霸研究老，如赏图3开-2闷所示即。耗图3单-2扩2催.4仿GH籍z搭PA酬电路榜在图率3-法2中州，U超27书及其超外围狮电路谷组成宪了功哀率放股大器坦，经验过C教20孙8和铅R2谁63俊送至某后续诊的电牺路。色图中寿的P只C1模是一黎颗印匀制定梳向耦涨合器舍，其拢3，惧4两刊脚的弊电压懒随着疑输出闸功率灾的增概大而桌增大吩，L志18疗，L填19炕，D晃1，此C2稻17额和R礼24宫8组训成了铲半波莲整流惰电路假，将板定向核耦合予器感管应到购的电绪压变怎为直艇流电和信号悲，并愿送至街Tr羞an后sc符ei扶ve造r检价测，跪也就某是A煤R9窃22谈3_邀PD傻ET定_0栋这个因网络羽。这探样，宫Tr避an粒sc颂ei匆ve纠r就俊可以昨随时隐知道芒当前剧的输冰出功府率，石功率耻与电尤压值的的关降系是利在C淹al最ib告ra统te恭的过到程中驻建立匙的。纠板子烘经过容Ca朵li酸br袍at屡e并肃Lo洲ad冶E拿EP生RO劝M之顶后，糟我们晃用A揪RT陪进行挠Co恳nt变in劣ue辅T倡x，怠这时流，板封子会输按照扔我们恋设定修的T期ar蜡ge伏t盆Po铲we贱r打棒出信菠号，珍Tr喝an煌sc因ei煌ve忘r会州提高胁自身愉的输蜓出功岩率直渐至与时Ca译li廊br辈at舰e过呢程中吸记录醉的对积应的汁那个粉电压抽值（教AR产92静23删_P巷DE任T_雄0）篇一致将。丘这时业我们肚回到添一开膨始的早问题野“时输出魔功率颂超级殿大，兼星座亡图一总片模侦糊，镜无法济解调敲”锻，怎葬么回伤事？滔肯定恳是T笨ra歌ns浇ce兄iv躺er柿无法坡得到嗽正确巴的那努个电家压值膀，所酷以只幕能一续直提支高自文身的踩输出肺功率鹿直至援PA艺的输料出功册率达贡到饱吸和。湾检查匆L1州9，船L1筹8，久D1习，C爆21臣7，待R2丈48阳，发宰现D颂1已痕开路育，换疑一颗证新的司二极渐管，闻恢复稀正常留。堂这里探需要洞指出朋的是亮，采辞用定卫向耦送合器也进行仿输出迷功率致控制酷是A按th剂er守os鸭特有搭的一调种方作法，防Br程oa稀dc殊om挑和R多al娃in慢k中兵至今折还未抬看到启采用年这种悦方法兼的。券另外冠，P锯A的报本身令一般芝都会次内置把功率湾检测主单元纳，并够通过珠一个协引脚灯出来货，通揭常成伴为V诸_D耽ET非。赖3.姥3.夕军管某无伏线网城卡静懂态发狱热严磁重必现象扩：某允无线尺网卡烫上谅电后蝇，不馆做任妇何操似作，趁四颗贺PA粗就发如出很大大的果热量闲，P柱A的陕表面碰温度糕很高怕，很专烫手盆。袜第一绑判断规就是斤PA熄并不款是处罩于真时正的殿“袄静态纽”菠，它饱们正户在偷述偷地款工作贯！那单么，景如何浇验证率呢？惑拿来湖PA膨（S牛KY立65聋13大7-行11曾）的率De晚mo宝板，糊用P否ow冶er州S宾up阻pl渣y供溜电，搭以便伪观察徒其消递耗的惊电流读。上末电，砖发现床消耗芳的电新流几甘乎为扎零，孔并不誉会出窝现发鬼热的悬现象盯，与紧该无棋线网川卡的古情况众不一僵样。拾研读丑SK寺Y6喂51斤37请-1诊1的碑Da贺ta景sh萌ee陪t，品一个添关键码的引译脚P惠A_争EN溪引起缝了我谊的注蓬意，支这个典引脚史就是严PA拉的使晕能引聋脚。柏在上耗电情鼓况下译，将再此引秋脚拉乞高至岩3.串3V荣，发过现5帽V消率耗的愁电流叼剧增住，随锹之散馅发出巨大量裙的热译，P连A的捉表面蜘温度鸦立刻乎上升漫。将扑PA哈_E风N与顺3.赏3V包断开圆，5政V消键耗的醉电流党随之技下降搅，这江时，致用手支触碰梁PA猾_E货N引绿脚，践发现斥5V窝消耗存的电脚流在式发生虚跳动妙，这源说明拼人体锈感应塑到的雨微弱坐电信尽号足嘱以使迎PA戏处于暴“齐En追ab掉le庆”头状态丑，同柏时说帆明，扁PA唤_E划N是叉一个馆很敏败感的春引脚巡，很你微弱政的信拉号就爽足以情触发库。变分析假该无都线网闭卡的熊SK该Y6花51滚37贝-1秆1单太元电质路，雅如图剧3-银3所绞示（败不包柳括L辽ev剂el乔S岩hi缺ft仪）。吉图3卵-3宾S攀KY血65辣13圾7-赚11稳单元设电路替很容庄易发过现，纤SK秧Y6累51郊37封-1寄1的剪PA渠_E矩N这玉个引越脚是宅通过浮一个晓Le挖ve径l秀Sh亭if久t电偶路直废接与线AR林92忙20尝的控箭制引遵脚进鼠行连亭接，咬这样笑，A煎R9傅22冈0控猎制引狮脚的走微弱总扰动谎就可资以触辩发P粪A，菌所以罩会导浩致静牛态情足况下春PA蜻发热兼。爹解决径办法臣：在刊PA滑_E免N引辰脚处胶用一伯颗1驶0K伶电阻袄下拉耍倒地素，使灶常态鸦下P冈A处再于关脊闭状悟态。虾通过龙上述差办法坝，解虫决了搁PA镰的发除热问权题改3.躬4.季在泼某无听线网俱卡蓝Ca旷li宫br妥at劫e偏不准腔现象瞧：该适无线绪网卡吼经C微al易ib阅ra它te高之后屋，实悼际输龙出功既率与盟Ta场rg她et托P咽ow纺er劳不一亮致。面首先风经过泳排查加，确朵定不惕是C症ab移le堤L蹲os冒s与鼓AR沟T的黑设定燥问题竖。该胆无线限网卡萄的R鄙F部转份是备我们饿自主泄设计荣的，欺有太丑多不驾确定符的因胀素，尼这里泰不进漆行深塑入的拒分析财。在藏3.谋2中座已经很讨论宰过，赖At亭he杨ro愿s的赞方案泥通过葱检测醋PA律的输搁出功项率对圣应的须电压偶值来绢实现阿输出庙功率碗的稳短定；乱静态尾情况莲下，汪若P严A无享输出道功率票，则株对应熊的电器压值这为零碍。通锈过检征测，功发现节SK熔Y6喘51者35桥-2玩1（猪2.识4G陵Hz丧P靠A）提在静顿态下喇输出阵的V黎-D冈et俊ec纺t并仆不是豪零，根而是朵零点得几伏译的电颤压值瓜，这排可能喝是P挣A自葡身的轧问题卵造成青的，哑也正俘是这昌个原滩