這份文檔是生花通信的一線射頻工程師總結(jié)了的Wi-Fi產(chǎn)品開發(fā)過程中的一些射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn),記錄并描述在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中遇到并解決問題的過程。
1?? ?前言
這份文檔總結(jié)了我工作一年半以來的一些射頻(Radio Frequency)調(diào)試(以下稱為Debug)經(jīng)驗(yàn),記錄的是我在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中遇到并解決問題的過程?,F(xiàn)在我想利用這份文檔與大家分享這些經(jīng)驗(yàn),如果這份文檔能夠?qū)Υ蠹业墓ぷ髌鸬揭欢ǖ膸椭饔?,那將是我最大的榮幸。
個(gè)人感覺,Debug過程用的都是最簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)知識(shí),如果能夠?qū)?a href="http://www.nxhydt.com/tongxin/rf/" target="_blank">RF的基礎(chǔ)知識(shí)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)以最通俗易懂的語言,講述最通俗易懂的Debug技巧。
在本文中,我盡量避免寫一些空洞的理論知識(shí),但是第二章的內(nèi)容除外?!?a target="_blank">微波頻率下的無源器件”這部分的內(nèi)容截取自我尚未完成的“長(zhǎng)篇大論”——Wi-Fi產(chǎn)品的一般射頻電路設(shè)計(jì)(第二版)。
我相信這份文檔有且不只有一處錯(cuò)誤,如果能夠被大家發(fā)現(xiàn),希望能夠提出,這樣我們就能夠共同進(jìn)步。
2?? ?微波頻率下的無源器件
在這一章中,主要講解微波頻率下的無源器件。一個(gè)簡(jiǎn)單的問題: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看待無源器件。
2.1.?? ?微波頻率下的導(dǎo)線
微波頻率下的導(dǎo)線可以有很多種存在方式,可以是微帶線,可以是帶狀線,可以是同軸電纜,可以是元件的引腳等等。
2.1.1.?? ?趨膚效應(yīng)
在低頻情況下,導(dǎo)線內(nèi)部的電流是均勻的,但是在微波頻率下,導(dǎo)線內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng),這種磁場(chǎng)迫使電子向?qū)w的邊緣聚集,從而使電流只在導(dǎo)線的表面流動(dòng),這種現(xiàn)象就稱為趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)導(dǎo)致導(dǎo)線的電阻增大,結(jié)果會(huì)怎樣?當(dāng)信號(hào)沿導(dǎo)體傳輸時(shí)衰減會(huì)很嚴(yán)重。
在實(shí)際的高頻場(chǎng)合,如收音機(jī)的感應(yīng)線圈,為了減少趨膚效應(yīng)造成的信號(hào)衰減,通常會(huì)使用多股導(dǎo)線并排繞線,而不會(huì)使用單根的導(dǎo)線。
我們通常用趨膚深度來描述趨膚效應(yīng)。趨膚深度是頻率與導(dǎo)線本身共同的作用,在這里我們不會(huì)作深入的討論。
2.1.2.?? ?直線電感
我們知道,在有電流流過的導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),如果導(dǎo)線中的電流是交變電流,那么磁場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)隨著電流的變化而變化,因此,在導(dǎo)線兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻止電流變化的電壓,這種現(xiàn)象稱之為自感。也就是說,微波頻率下的導(dǎo)線會(huì)呈現(xiàn)出電感的特性,這種電感稱為直線電感。也許你會(huì)直線電感很微小,可以忽略,但是我們將會(huì)在后面的內(nèi)容中看到,隨著頻率的增高,直線電感就越來越重要。
電感的概念是非常重要的,因?yàn)槲⒉l率下,任何導(dǎo)線(或者導(dǎo)體)都會(huì)呈現(xiàn)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,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(yīng)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(jié)構(gòu)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(xiàn)出不同的阻值。想想平時(shí)在我們進(jìn)行Wi-Fi產(chǎn)品的設(shè)計(jì),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?cè)囍治鲭娮杈哂羞@樣的特性的原因。當(dāng)頻率為0時(shí)(對(duì)應(yīng)直流信號(hào)),電阻呈現(xiàn)出的阻值就是其自身的阻值;當(dāng)頻率提高時(shí),電阻呈現(xiàn)出的阻值是自身的阻值加上電感呈現(xiàn)出的感抗;當(dāng)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(dāng)?shù)拇?,于是電阻表現(xiàn)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。
評(píng)論
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