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WiFi产品射频电路调试经验谈.docx


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WiFi产品射频电路调试经验谈
序言
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碰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,如果这份文档可以对大家的工作起
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,如果可以对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解起来都会十拿九稳。同样,我的这篇文档也将会以
最通俗易懂的语言,表达最通俗易懂的Debug技巧。在本文
中,我尽量防备写一些空洞的理论知识,可是第二章的内容除外。“微波频次下的无源器件”这部分的内容截取自我尚
未达成的“长篇大论”——WiFi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,如果可以被大家发现,希望可以提出,这样我们便可以共同进步。
微波频次下的无源器件
在这一章中,主要解说微波频次下的无源器件。一个简单的
问题:一个1K的电阻在直流情况下的阻值是1K,在频次为
10MHz的回路中可能仍是1K,可是在10GHz的情况下呢?
它的阻值还会是1K吗?答案是否认的。在微波频次下,我
们需要用其他一种目光来对待无源器件。
2.1.微波频次下的导线微波频次下的导线可以有好多种
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,导线内部的电流是平均的,可是在微波频次下,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齐集,进而使电流只在导线的表面流动,这种现象就称为趋肤效应。趋肤效应致使导线的电阻增大,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,如收音机的感觉线圈,为了减少趋肤效应造成的信号衰减,平时会使用多股导线并排绕线,而不会使用单根的导线。
我们平时用趋肤深度来描绘趋肤效应。趋肤深度是频次与导
线本身共同的作用,在这里我们不会作深入的议论。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,在导线两头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,微波频次下的导线会体现出电感的特性,这种电感称为直线电感。或许你会直线电感很微小,可以忽略,可是我们将会在后边的内容中看到,随着频次的增高,直线电感就越来越重要。电感的观点是特别重要的,因为微波频次下,任何导线(或许导体)
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都会体现出一定的电感特性,就连电阻,电容的引脚也不例
外。
2.2.微波频次下的电阻从根本上说,电阻是描绘某种材
料阻截电流流动的特性,电阻与电流,电压的关系在欧姆定
律中已经给出。可是,在微波频次下,我们就不能用欧姆定
律去简单描绘电阻,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己的阻值,
L是
电阻的引脚,C因电阻构造的不同而不同。我们很容易便可
以想到,在不同的频次下,同一个电阻会体现出不同的阻值。想想平时在我们进行WiFi产品的设计,几乎不用到直插的元件(大容量电解电容除外),一方面是为了减小体积,另一方面,也是更加重要的原因,减小元件引脚惹起的电感。
图2-1电阻的等效电路图2-2定性的给出了电阻的阻值与频次的关系。
图2-2电阻的阻值与频次我们试着解析电阻拥有这样的特
性的原因。当频次为0时(对应直流信号),电阻体现出的阻值就是其自己的阻值;当频次提高时,电阻体现出的阻值是自己的阻值加上电感体现出的感抗;当频次进一步提高
时,电阻自己的阻值加上电感的感抗已经相当的大,于是电阻表现出的阻值就是那个并联的电容的容抗,而且频次越高,容抗越小。
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2.3.微波频次下的电容在射频电路中,电容是一种被广
泛使用的元件,如旁路电容,级间耦合,谐振回路,滤波器等。和电阻同样,微波频次下电容的容抗特性也会发生很大
的变化。2.3.1.电容的等效电路我们知道,电容的材料决定着电容的特性参数,电容的等效电路如图2-3所示。C是电容自己的容值,Rp为并联的绝缘电阻,Rs是电容的热损耗,L是电容的引脚的电感。图2-3电容的等效电路对于电
容,我在这里介绍几个平时大家在选料是可能不会关注的参数。
图2-4定性的给出了电容在不同

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  • 时间2022-05-17