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幵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 为深刻（注意，是极为深刻）的理解，我相信，所有的
RF的基础知识有极
Bug解起来都会易如反掌。
Debug技巧。
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
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” 一一 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勺回路中可能还是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。
22 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 乎不用到直插的元件（大容量电解电容除外）
Wi-Fi产品的设计，几
，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。
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。 (Insertion Loss )，也就是由于电容的加入引起的损耗。
图中的纵轴为插入损耗
图2-4电容在不同频率下的电抗特性
显然，在转折之前，电容表现出的是电容的特性，转折之后，电容表现出来的却是 电感的特性。一般来说，大容量的电容会比小容量的电容表现出更多的电感特性。
因此，在250MHz的频率下，一个0.1uF的旁路电容不一定比100pF的电容效果更好。 换句话说，容抗的经典公式
似乎说明当频率一定时，电容的容量越大，容抗越小。但是在微波率下，结论是相 反的。在微波频率下，一个0.1uF的电容会表现出比100pF电容更大的阻抗，这也是 我们在设计电源电路时为什么要在大容量的电解电容两端并联小容量的电容的原 因，这些小容量的电容用于消除高频的噪声信号。
232. 电容的容量与温度特性
在CIS库中选料时，我们总会发现电容有一项参数为 搜寻相关资料，翻译过来，写在这一节中。
X7R或者X5R NPO等，我特此
这类参数描述了电容采用的电介质材料类别，温度特性以及误差等参数，不同的值 也对应着一定的电容容量的范围。具体来说，就是：
X7R常用于容量为3300pF?0.33uF的电容，这类电容适用于滤波，耦合等场合，电介 质常数比较大，当温度从0°C变化为70°C时，电容容量的变化为土 15%
Y5P与Y5V常用于容量为150pF~2nF的电容，温度范围比较宽，随着温度变化，电容 容量变化范围为±1 0%或者+22%/-82%。
对于其他的编码与温度特性的关系，大家可以参考表 2-1。例如，X5R的意思就是该
电容的正常工作温度为-55° C~+85 C,对应的电容容量变化为土 15%
表2-1电容的温度与容量误差编码
2.4.1. 电感的等效电路
不难想象，导线的本身存在一定的电阻，相邻量个线圈之前存在一定的电容，于是， 我们得到如图2-5所示的电感的等效电路。其中
Rs为导线存在的电阻，L为电感自 身的感
值，C是等效电容。电感的电感量一频率曲线与电阻的阻抗一频率曲线颇有 些相似，这与它们具有类似的等效电路有直接关系。读者可自行分析电感的频率特 性曲线。
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