经典Wifi射频电路的设计与调试 (7)

第6章. 天线与天线连接器

在这一章里，我要讲的不是天线的设计，因为目前我还不太懂天线设计，而且天线设计是一个十分专业和复杂的学科。在这里我想要说的其实就只是一个问题：一定要在天线或者天线连接器的附近放置一个∏型匹配网络，这一点是我们做射频设计的人必须要牢记的事实。看一下Atheros 和Ralink的方案，会发现∏型匹配网络是必不可少的，典型的设计如图6-1所示。

图6-1 典型的天线连接器电路设计 第7章. 完整设计的射频电路

在前面几章的内容中，我们分成五章分别讲解了射频电路的无线收发器（Radio Transceiver），功率放大电路（Power Amplifier，PA），低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA），收发切换电路（Transmit/Receive Switch），天线与天线连接器（Antenna And Connector），在每章的最后一节，我们都给出了每一部分的完整设计。我想你已经知道了——没错，只要把我们每个部分的完整设计组合在一起，那么我们就得到了Wi-Fi产品的一般射频电路的完整设计，我们不要急，我们再来回顾一下在本文一开始提到的射频设计框图，如图7-1。相信大家这时一定已经可以把每一个部分细化，得到更加详细的射频设计框图。

图7-1 射频设计框图

通过前面的讨论，我们已经知道，功率放大器是由带通滤波器，∏型匹配网络，功率微波器件，增益控制，供电电路，功率检测，温度检测低通滤波器这些部分组成的；低噪声放大器是由∏型匹配网络，低噪声放大电路和增益控制组成的；收发切换器是由∏型匹配网络，切换芯片，滤波器组成的；天线和连线连接器部分是由∏型匹配网络和连接器组成的。于是，我们得到了Wi-Fi产品一般射频电路的详细框图，如图7-2所示。

图7-2 射频设计详细框图

现在，让我们将各个模块的详细电路图，看看我们得到了什么。没错，我们得到了完整的设计图，如图7-3所示。在这个原理图中，我们设计的是一收一发的情况，如果是二发二收，那么原理图就是两个图7-3，复制而已。

图7-3 完整详细的原理图 III. 下一版精彩内容预告

在下一版中，我将设计一个虚拟案例中的射频电路，那将是在没有参考设计的情况下进行设计。这听起来似乎有些疯狂，但是我觉得是可以实现的，因为我们有知识，有智慧。

在设计过程中，我将首先从PRD出发，找到和射频设计有关的参数，然后进行系统的设计，在设计过程中，将密切配合理论计算与ADS仿真，最终完成完整的射频电路的设计。 在下一版中，我也会用一章的内容去讲解Frontend Module的使用。

更多精彩内容敬请关注《Wi-Fi产品的一般射频电路设计第二版》（General RF Design In Wi-Fi Product, Edition 2）。

认真读过这篇文章的人有福了。

二：Wi-Fi产品射频电路调试经验谈

2011-01-20 19:09:10

这份文档是生花通信的一线射频工程师总结了的Wi-Fi产品开发过程中的一些射频调试经验，记录并描述在实际项目开发中遇到并解决问题的过程。

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。想想平时在我们进行Wi-Fi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，也是更为重要的原因，减小元件引脚引起的电感。

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率的关系。

图2-2 电阻的阻值与频率

我们试着分析电阻具有这样的特性的原因。当频率为0时（对应直流信号），电阻呈现出的阻值就是其自身的阻值；当频率提高时，电阻呈现出的阻值是自身的阻值加上电感呈现出的感抗；当频率进一步提高时，电阻自身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，而且频率越高，容抗越小。

2.3. 微波频率下的电容

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。和电阻一样，微波频率下电容的容抗特性也会发生很大的变化。研发设计千人群(电子+结构) 在这里,实现资源共享,人脉扩张! 群号229369157

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是电容自身的容值，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

关于电容，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频率下的表现出的电抗特性。图中的纵轴为插入损耗（Insertion Loss），也就是由于电容的加入引起的损耗。

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