Wi-Fi產(chǎn)品射頻電路調試問(wèn)題分析

這份文檔是生花通信的一線(xiàn)射頻工程師總結了的Wi-Fi產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一些射頻調試經(jīng)驗，記錄并描述在實(shí)際項目開(kāi)發(fā)中遇到并解決問(wèn)題的過(guò)程。

1 前言

這份文檔總結了我工作一年半以來(lái)的一些射頻（Radio Frequency）調試（以下稱(chēng)為Debug）經(jīng)驗，記錄的是我在實(shí)際項目開(kāi)發(fā)中遇到并解決問(wèn)題的過(guò)程?，F在我想利用這份文檔與大家分享這些經(jīng)驗，如果這份文檔能夠對大家的工作起到一定的幫助作用，那將是我最大的榮幸。

個(gè)人感覺(jué)，Debug過(guò)程用的都是最簡(jiǎn)單的基礎知識，如果能夠對RF的基礎知識有極為深刻（注意，是極為深刻）的理解，我相信，所有的Bug解起來(lái)都會(huì )易如反掌。同樣，我的這篇文檔也將會(huì )以最通俗易懂的語(yǔ)言，講述最通俗易懂的Debug技巧。

在本文中，我盡量避免寫(xiě)一些空洞的理論知識，但是第二章的內容除外。“微波頻率下的無(wú)源器件”這部分的內容截取自我尚未完成的“長(cháng)篇大論”——Wi-Fi產(chǎn)品的一般射頻電路設計（第二版）。

我相信這份文檔有且不只有一處錯誤，如果能夠被大家發(fā)現，希望能夠提出，這樣我們就能夠共同進(jìn)步。

2 微波頻率下的無(wú)源器件

在這一章中，主要講解微波頻率下的無(wú)源器件。一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：一個(gè)1K的電阻在直流情況下的阻值是1K，在頻率為10MHz的回路中可能還是1K，但是在10GHz的情況下呢？它的阻值還會(huì )是1K嗎？答案是否定的。在微波頻率下，我們需要用另外一種眼光來(lái)看待無(wú)源器件。

2.1. 微波頻率下的導線(xiàn)

微波頻率下的導線(xiàn)可以有很多種存在方式，可以是微帶線(xiàn)，可以是帶狀線(xiàn)，可以是同軸電纜，可以是元件的引腳等等。

2.1.1. 趨膚效應

在低頻情況下，導線(xiàn)內部的電流是均勻的，但是在微波頻率下，導線(xiàn)內部會(huì )產(chǎn)生很強的磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)迫使電子向導體的邊緣聚集，從而使電流只在導線(xiàn)的表面流動(dòng)，這種現象就稱(chēng)為趨膚效應。趨膚效應導致導線(xiàn)的電阻增大，結果會(huì )怎樣？當信號沿導體傳輸時(shí)衰減會(huì )很?chē)乐亍?br />在實(shí)際的高頻場(chǎng)合，如收音機的感應線(xiàn)圈，為了減少趨膚效應造成的信號衰減，通常會(huì )使用多股導線(xiàn)并排繞線(xiàn)，而不會(huì )使用單根的導線(xiàn)。
我們通常用趨膚深度來(lái)描述趨膚效應。趨膚深度是頻率與導線(xiàn)本身共同的作用，在這里我們不會(huì )作深入的討論。

2.1.2. 直線(xiàn)電感

我們知道，在有電流流過(guò)的導線(xiàn)周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果導線(xiàn)中的電流是交變電流，那么磁場(chǎng)強度也會(huì )隨著(zhù)電流的變化而變化，因此，在導線(xiàn)兩端會(huì )產(chǎn)生一個(gè)阻止電流變化的電壓，這種現象稱(chēng)之為自感。也就是說(shuō)，微波頻率下的導線(xiàn)會(huì )呈現出電感的特性，這種電感稱(chēng)為直線(xiàn)電感。也許你會(huì )直線(xiàn)電感很微小，可以忽略，但是我們將會(huì )在后面的內容中看到，隨著(zhù)頻率的增高，直線(xiàn)電感就越來(lái)越重要。

電感的概念是非常重要的，因為微波頻率下，任何導線(xiàn)（或者導體）都會(huì )呈現出一定的電感特性，就連電阻，電容的引腳也不例外。

2.2. 微波頻率下的電阻

從根本上說(shuō)，電阻是描述某種材料阻礙電流流動(dòng)的特性，電阻與電流，電壓的關(guān)系在歐姆定律中已經(jīng)給出。但是，在微波頻率下，我們就不能用歐姆定律去簡(jiǎn)單描述電阻，這個(gè)時(shí)候，電阻的特性應經(jīng)發(fā)生了很大的變化。

2.2.1. 電阻的等效電路

電阻的等效電路如圖2-1所示。其中R就是電阻在直流情況下電阻自身的阻值，L是電阻的引腳，C因電阻結構的不同而不同。我們很容易就可以想到，在不同的頻率下，同一個(gè)電阻會(huì )呈現出不同的阻值。想想平時(shí)在我們進(jìn)行Wi-Fi產(chǎn)品的設計，幾乎不用到直插的元件（大容量電解電容除外），一方面是為了減小體積，另一方面，也是更為重要的原因，減小元件引腳引起的電感。

圖2-1 電阻的等效電路

圖2-2定性的給出了電阻的阻值與頻率的關(guān)系。

圖2-2 電阻的阻值與頻率

我們試著(zhù)分析電阻具有這樣的特性的原因。當頻率為0時(shí)（對應直流信號），電阻呈現出的阻值就是其自身的阻值；當頻率提高時(shí)，電阻呈現出的阻值是自身的阻值加上電感呈現出的感抗；當頻率進(jìn)一步提高時(shí)，電阻自身的阻值加上電感的感抗已經(jīng)相當的大，于是電阻表現出的阻值就是那個(gè)并聯(lián)的電容的容抗，而且頻率越高，容抗越小。