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(Radio Frequency)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。
2.2.1. 电阻的等效电路
电阻的等效电路如图 2-1 所示。其中 R 就是电阻在直流情况下电阻自身的阻值,L 是电阻的引脚,C 因电
阻结构的不同而不同。我们很容易就可以想到,在不同的频率下,同一个电阻会呈现出不同的阻值。想想