Wi-Fi产品射频电路调试问题分析

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－频率曲线与电阻的阻抗－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。

图2-5 电感的等效电路

2.4.2. 电感的Q值

电感的感抗与串联电阻Rs的比值称为电感的Q值，即Q=X/Rs与电容类似，Q值越大，则电感的质量越好。如果电感是一个理想电感，那么Q值应该是无限大，但是实际中不存在理想的电感，所以Q值无限大的电感是不存在的。

在低频情况下，电感的Q值非常大，因为这个时候Rs只是导线的直流电阻，这是一个很小的值。当频率升高时，电感的感抗X会变大，所以电感的Q值会随着频率的提高而增大（这个时候趋肤效应还不明显）；但是，当频率提高到一定的程度的时候，趋肤效应就不可忽视了，这时串联电阻Rs会随着频率的提高而变大，同时串联电容C也开始发挥作用，从而导致Q值随着频率的提高而降低。图2-6给出了某公司的一款电感的Q值与频率的关系。

图2-6 某公司的电感的Q值与频率变化关系曲线

为了尽量增大电感的Q值，在制作电感时，我们通常可以采用以下的几种方法：

使用直径较大的导线，可以降低电感的直流阻抗；

将电感的线圈拉开，可以降低线圈之间的分布电容；

增大电感的磁导系数，这通常用磁芯来实现，如铁氧体磁芯。

其实，电感的手工制作，是射频工程师的必修课，但是这部分内容比较复杂，本文暂不进行讨论，感兴趣的读者可以查阅相关文献。

3 RF Debug经验分享

3.1. 某无线AP 2.4GHz Chain0 无输出功率

在一次对某无线AP（双频大功率11n无线AP）的测试过程中，突然听到一声清脆悦耳的破裂声，随后看到一缕青烟缓缓的从板子上升起（可惜没看清具体是哪个位置），周围便迅速充满了令人不爽的焦臭味，VSA（Vector Signal Analyzer，矢量信号分析仪）上的功率也跌落至0dBm以下。稍微有点经验的人都可以得出一个结论：“有东西烧掉了”。

没有输出功率，可想而知，一定是Tx回路的某个器件损坏了，但是究竟是哪个呢？

首先采用目测法（所谓目测法就是直接用眼睛观察元器件的外观，查看是否有破裂或者烧焦的痕迹），结果没看出来。

然后采用“点测法”，这时候你可能会问：“什么是点测法呢？”点测法就是用探针或探棒直接检测待测点的信号状态，常用于时域信号检测，如示波器，但是由于Wi-Fi产品的工作频率较高，一般会通过频域进行信号检测，也很少使用点测法进行检测。

实践证明，点测法是一种确定RF问题所在的快速有效的手段。

说起点测法，不得不说说简易探针的制作。取一条SMA Cable（如图3-1所示），将其一端的SMA连接器去掉（不可以将两端的都去掉），剥去长度1~2cm屏蔽层，使其芯线露出。这样，一段普通的SMA Cable就此华丽转身，升级为点测探针，成为一种检测利器，也成为了RF工程师的好助手。

3.2. 输出功率过大

现象：输出功率超级大，星座图一片模糊，无法解调。

这是一个稍显复杂的问题。

我们知道，Atheros的方案都会有输出功率的控制部分，也就是让Target Power和实际功率值相一致，这是如何实现的呢？我们将AP96的2.4GHz PA部份电路取出进行研究，如图3-2所示。

图3-2 2.4GHz PA电路

在图3-2中，U27及其外围电路组成了功率放大器，经过C208和R263送至后续的电路。图中的PC1是一颗印制定向耦合器，其3，4两脚的电压随着输出功率的增大而增大，L18，L19，D1，C217和R248组成了半波整流电路，将定向耦合器感应到的电压变为直流电信号，并送至Transceiver检测，也就是AR9223_PDET_0这个网络。这样，Transceiver就可以随时知道当前的输出功率，功率与电压值的关系是在Calibrate的过程中建立的。

板子经过Calibrate并Load EEPROM之后，我们用ART进行Continue Tx，这时，板子会按照我们设定的Target Power打出信号，Transceiver会提高自身的输出功率直至与Calibrate过程中记录的对应的那个电压值（AR9223_PDET_0）一致。

这时我们回到一开始的问题“输出功率超级大，星座图一片模糊，无法解调”，怎么回事？肯定是Transceiver无法得到正确的那个电压值，所以只能一直提高自身的输出功率直至PA的输出功率达到饱和。检查L19，L18，D1，C217，R248，发现D1已开路，换一颗新的二极管，恢复正常。

这里需要指出的是，采用定向耦合器进行输出功率控制是Atheros特有的一种方法，Broadcom和Ralink中至今还未看到采用这种方法的。另外，PA的本身一般都会内置功率检测单元，并通过一个引脚出来，通常成为V_DET。