Wi-Fi產(chǎn)品射頻電路調(diào)試問題分析

2.4.1. 電感的等效電路

不難想象，導(dǎo)線的本身存在一定的電阻，相鄰量個(gè)線圈之前存在一定的電容，于是，我們得到如圖2-5所示的電感的等效電路。其中Rs為導(dǎo)線存在的電阻，L為電感自身的感值，C是等效電容。電感的電感量－頻率曲線與電阻的阻抗－頻率曲線頗有些相似，這與它們具有類似的等效電路有直接關(guān)系。讀者可自行分析電感的頻率特性曲線。

圖2-5 電感的等效電路

2.4.2. 電感的Q值

電感的感抗與串聯(lián)電阻Rs的比值稱為電感的Q值，即Q=X/Rs與電容類似，Q值越大，則電感的質(zhì)量越好。如果電感是一個(gè)理想電感，那么Q值應(yīng)該是無限大，但是實(shí)際中不存在理想的電感，所以Q值無限大的電感是不存在的。

在低頻情況下，電感的Q值非常大，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候Rs只是導(dǎo)線的直流電阻，這是一個(gè)很小的值。當(dāng)頻率升高時(shí)，電感的感抗X會(huì)變大，所以電感的Q值會(huì)隨著頻率的提高而增大（這個(gè)時(shí)候趨膚效應(yīng)還不明顯）；但是，當(dāng)頻率提高到一定的程度的時(shí)候，趨膚效應(yīng)就不可忽視了，這時(shí)串聯(lián)電阻Rs會(huì)隨著頻率的提高而變大，同時(shí)串聯(lián)電容C也開始發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致Q值隨著頻率的提高而降低。圖2-6給出了某公司的一款電感的Q值與頻率的關(guān)系。

圖2-6 某公司的電感的Q值與頻率變化關(guān)系曲線

為了盡量增大電感的Q值，在制作電感時(shí)，我們通常可以采用以下的幾種方法：

使用直徑較大的導(dǎo)線，可以降低電感的直流阻抗；

將電感的線圈拉開，可以降低線圈之間的分布電容；

增大電感的磁導(dǎo)系數(shù)，這通常用磁芯來實(shí)現(xiàn)，如鐵氧體磁芯。

其實(shí)，電感的手工制作，是射頻工程師的必修課，但是這部分內(nèi)容比較復(fù)雜，本文暫不進(jìn)行討論，感興趣的讀者可以查閱相關(guān)文獻(xiàn)。

3 RF Debug經(jīng)驗(yàn)分享

3.1. 某無線AP 2.4GHz Chain0 無輸出功率

在一次對(duì)某無線AP（雙頻大功率11n無線AP）的測(cè)試過程中，突然聽到一聲清脆悅耳的破裂聲，隨后看到一縷青煙緩緩的從板子上升起（可惜沒看清具體是哪個(gè)位置），周圍便迅速充滿了令人不爽的焦臭味，VSA（Vector Signal Analyzer，矢量信號(hào)分析儀）上的功率也跌落至0dBm以下。稍微有點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)的人都可以得出一個(gè)結(jié)論：“有東西燒掉了”。

沒有輸出功率，可想而知，一定是Tx回路的某個(gè)器件損壞了，但是究竟是哪個(gè)呢？

首先采用目測(cè)法（所謂目測(cè)法就是直接用眼睛觀察元器件的外觀，查看是否有破裂或者燒焦的痕跡），結(jié)果沒看出來。

然后采用“點(diǎn)測(cè)法”，這時(shí)候你可能會(huì)問：“什么是點(diǎn)測(cè)法呢？”點(diǎn)測(cè)法就是用探針或探棒直接檢測(cè)待測(cè)點(diǎn)的信號(hào)狀態(tài)，常用于時(shí)域信號(hào)檢測(cè)，如示波器，但是由于Wi-Fi產(chǎn)品的工作頻率較高，一般會(huì)通過頻域進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，也很少使用點(diǎn)測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)。

實(shí)踐證明，點(diǎn)測(cè)法是一種確定RF問題所在的快速有效的手段。

說起點(diǎn)測(cè)法，不得不說說簡(jiǎn)易探針的制作。取一條SMA Cable（如圖3-1所示），將其一端的SMA連接器去掉（不可以將兩端的都去掉），剝?nèi)ラL(zhǎng)度1~2cm屏蔽層，使其芯線露出。這樣，一段普通的SMA Cable就此華麗轉(zhuǎn)身，升級(jí)為點(diǎn)測(cè)探針，成為一種檢測(cè)利器，也成為了RF工程師的好助手。

3.2. 輸出功率過大

現(xiàn)象：輸出功率超級(jí)大，星座圖一片模糊，無法解調(diào)。

這是一個(gè)稍顯復(fù)雜的問題。

我們知道，Atheros的方案都會(huì)有輸出功率的控制部分，也就是讓Target Power和實(shí)際功率值相一致，這是如何實(shí)現(xiàn)的呢？我們將AP96的2.4GHz PA部份電路取出進(jìn)行研究，如圖3-2所示。

圖3-2 2.4GHz PA電路

在圖3-2中，U27及其外圍電路組成了功率放大器，經(jīng)過C208和R263送至后續(xù)的電路。圖中的PC1是一顆印制定向耦合器，其3，4兩腳的電壓隨著輸出功率的增大而增大，L18，L19，D1，C217和R248組成了半波整流電路，將定向耦合器感應(yīng)到的電壓變?yōu)橹绷麟娦盘?hào)，并送至Transceiver檢測(cè)，也就是AR9223_PDET_0這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這樣，Transceiver就可以隨時(shí)知道當(dāng)前的輸出功率，功率與電壓值的關(guān)系是在Calibrate的過程中建立的。

板子經(jīng)過Calibrate并Load EEPROM之后，我們用ART進(jìn)行Continue Tx，這時(shí)，板子會(huì)按照我們?cè)O(shè)定的Target Power打出信號(hào)，Transceiver會(huì)提高自身的輸出功率直至與Calibrate過程中記錄的對(duì)應(yīng)的那個(gè)電壓值（AR9223_PDET_0）一致。

這時(shí)我們回到一開始的問題“輸出功率超級(jí)大，星座圖一片模糊，無法解調(diào)”，怎么回事？肯定是Transceiver無法得到正確的那個(gè)電壓值，所以只能一直提高自身的輸出功率直至PA的輸出功率達(dá)到飽和。檢查L(zhǎng)19，L18，D1，C217，R248，發(fā)現(xiàn)D1已開路，換一顆新的二極管，恢復(fù)正常。

這里需要指出的是，采用定向耦合器進(jìn)行輸出功率控制是Atheros特有的一種方法，Broadcom和Ralink中至今還未看到采用這種方法的。另外，PA的本身一般都會(huì)內(nèi)置功率檢測(cè)單元，并通過一個(gè)引腳出來，通常成為V_DET。