RF 基本观念简介(F5).ppt

RF基本觀念簡介,Editor:MasouChangNov.7,2010,Confidential,Page2,開場白,運氣好，遇到神。但是卻常常碰到鬼。,電磁學=神學不知道原理,認為RF很多不確定性不知道原理,所以不知道從何處下手解決用簡單理論來說明產線RF觀念,Confidential,Page3,Agenda,基礎微波概念Wireless基本概念SMT對RF信號的影響架設治具注意事項電源對RFcalibration的影響,Confidential,Page4,S-參數介紹,S11:Port1的反射係數(Returnlossatport1)S21:正向穿透係數(Insertionlossatport1)S22:Port2的反射係數(Returnlossatport2)S12:反向穿透係數(Insertionlossatport2),Note:S參數主要是由magnitude與Phase所組成。可由VNA量測得到。當反射能量越多時(S11,S22)，相對的穿透能量(S21,S12)也會變少，意即cableloss會增加。S11(orS22)反射能量越多時，代表RFcable兩端的阻抗(impedance)不匹配，能量無法傳遞出去。如何改善反射能量(S11)的影響，加3dB衰減器or更大的衰減器，如圖所示(當buffer)在最靠近板端的地方即可。影響S參數的因素有:(a)接頭沒鎖緊。(b)RFcable的GND在cable接頭處斷裂。(c)RF接頭磨損。S參數的穩定性，隨著頻率越高，越不穩定。意即頻率越高，意即900MHz的S參數穩定，並不代表2.1GHz的S參數是穩定的。高頻的穩定性比較不好。,基礎微波概念,Confidential,Page5,Note:RFcableloss是隨頻率而變化。頻率越高，cableloss越大。(L=jwL，C=1/jwC，w=2pf，f:頻率)。GND的好壞對RF影響極大，如上圖。GND接觸不好或接頭附近的GND金屬網斷裂，則會影響RFcable上的電容值，造成RFcable的不穩定。最害怕的是，GND金屬網，一半斷掉，一半沒斷，這時候量出來的S參數就會很不穩定。這一點，是常常造成測試不穩定的主因。對於RF傳輸線上的每一個接頭或連接處，都要確定鎖好，鎖穩定；意即GND有接好。RFCable或衰減器(Attenuator)的老化，也需確定清楚。要隨時注意RFcable接頭的好壞。手拿RFcable，請不要去甩動RFcable，否則極容易造成接頭處的GND金屬網斷裂。,GND,GND,儀器,待測物,Pin,Pout,RFcable介紹,鐵氟龍材質,此處的GND最易斷裂,Confidential,Page6,為何需要用扭力版手鎖RF接頭,正常使用扭力板手,鎖過頭,RF接頭如果鎖過頭，在這部份容易產生不確定性干擾，造成量測的誤差。,鎖不緊,Confidential,Page7,Wireless基本概念,Note:要利用金屬片來貼附，用來增加shieldingbox的隔離度時，要確認金屬片與shieldingbox的GND是否有完全接觸(注意:不是單點皆處即可，要有足夠的接觸面積)。Shieldingbox的所有介面接頭，需要接50歐姆的終端電阻(termination)，來增加shieldingbox隔離度。.,概念一:金屬對遮蔽效應的影響,好的遮蔽效應,Confidential,Page8,概念二:Shieldingbox內的GND對電磁波的影響,Note:Path1的能量是我們想要的，其他路徑的Path(Path2,path3,path4)能量是不想要的。只要有金屬平面(or金屬平面)，都會造成電磁波的反射。所以不要隨便貼附銅箔片或金屬片在shieldingbox內部，會產生電磁玻不確定的反射，造成多重路徑干擾，增加量測的不穩定。案例:在DVTrun，貼金屬財編在shieldingbox內的治具，造成3dB的誤差。Shieldingbox內的USBcable，由於整條cable都是被GND所包覆住。所以如果理線方式越複雜或USB線越靠近手機，則越容易造成產生電磁波的反射，增加量測的不確定性。USBcable在每一個Shieldingbox的佈線方式要一致性。否則每一個Shieldingbox內所產生的電磁反射皆不一樣，會造成量測的不一致性。案例:WiFiOTA站，Shieldingbox內USB金屬接頭要固定住，如果固定USB接頭的壓克力破裂或毀損，要立即更換；不然會造成量測的不穩定性。,Confidential,Page9,概念三:影響手機天線的因素,Note:手機天線基本的設計是讓天線接觸到空氣的阻抗377歐姆為主，如果改變的這個條件，會讓天線頻偏。案例:WiFiFlex天線組裝不良或主板組裝不平整，導致Audiojack往上浮，讓WiFiFlex天線更接近背蓋，會造成OTA特性變差。工廠的量測必須放在holder上，因其介電係數(e)的改變，使手機天線的接觸阻抗不再377歐姆，會造成手機上的天線特性改變，所以我們必須選擇一個較低的介電數之材料來做手機的Holder。承載手機的Holder，最好用Teflon(鐵氟龍)材質來做，因為Teflon(鐵氟龍)介電係數(大約2.7左右)較電木板(大約5左右)低，較不易影響手機上的天線。天線本身對週遭的金屬物件(金屬螺絲，shortpin，cowling，Camera的shieldingcase，wifi天線上的膠etc)極為敏感。這是因為這些金屬物件，會改變天線對外的阻抗(377ohm)。所以組裝的手法與細膩對天線的影響極大。案例:Cowlings與WiFiflex的距離就極為重要。天線對於相對應GND面也極為敏感。手機天線所相對應的GND面在哪裡?(整隻手機都是;包含MLB，LCM，電池，金屬螺絲，Cameraetc)。所以金屬螺絲如果鎖不好，就很容易影響天線特性；金屬螺絲與MLB接觸不量也會影響。案例:重新組裝會好，大部分是這個原因所造成的。頻率越高，越容易受到影響。原因是頻率越高，波長越短。(l=c/f)。,=377歐姆(空氣的e=1),Confidential,Page10,概念四:為什麼螺絲所不好或金屬接地接觸不良，會影響天線?,接地螺絲,此處的電磁場被抵銷掉了，造成OTA測試power不良,此處的電流方向改變,Note:1.當天線本體開始發射輻射功率時，會在整枝手機上產生準靜態電流。再透過這些準靜態電流的平均分布，輻射出電磁波功率。所以嚴格的說起來，手機的天線，不單單指的是天線本體而已，連整隻手機的金屬都是天線的一部份。2.如果說，組裝時某方面的接地螺絲或接地金屬改變了(接觸性不好)，就會改變這些準靜態電流的分布，如上圖所示；就會進而改變發射輻射功率。,Fig1-原來電流分布,Fig2-接地螺絲移除後的電流分布,Confidential,Page11,概念五:天線與週遭附近金屬的關係,這個Gap會產生couplingcapacitor，成為天線的一部份。,天線,Metal:likecowling,d,C=ex(A/d)e:介質係數，空氣為1A:截面積d:距離,Note:1.如果天線附近如有金屬物，那天線與這金屬就會產生耦合效應(couplingeffect)，產生耦合電容；進而成為天線特性的一部份。2.所以如何控制這個距離d，就是一個很重要的課題。,等效電路,Confidential,Page12,WhatisthegoodRFGND?,Impedance(寄生電感阻抗)=jwL=j*2*p*Frequency*L,傳輸線的效應,等效電路,Note:1.對dc信號而言，這是0ohm，但對於RF信號而言，卻存在很大的阻抗，意即對RF而言根本沒有GND。所以對於RF信號而言，GND必須以最近的距離，接觸到系統的GND，讓寄生電感效應越小越好。,本來要在這GND，但因錫膏未融化，所以這邊GND只能透過IC的GND，到比較遠的地方接地。這樣會造成傳輸線的效應。本來RF信號是要馬上要接地，卻變成先串接了一個電感(傳輸線的效應)再接地。,良好的RFGND示意圖,GND對RF信號的影響,GND對RF信號的影響,Confidential,Page13,架設治具注意事項,Note:1.WiFiOTA站:需要將powerdivider(功率分集器)需固定住。不能隨意亂擺。2.功率分集器很容易因為用力碰觸或摔落而造成其特性不穩定。,正確架設,錯誤架設,Confidential,Page14,Note:1.功率分集器如果有不用的Port，需要接上終端電阻(termination)，以確保其正常的特性。,Confidential,Page15,Note:1.測試完後，一定要將關閉Shieldbox的門。2.常常用外力碰觸Shieldbox的門，會造成治具滑軌的精準度跑掉與降低Shieldingbox的隔離度(Isolation)。容易讓測試不穩定。,Confidential,Page16,Note:1.R&SCMW500疊架時，一定要確實將上面那台的溝槽卡入下面那台的卡榫內。,正確架設,錯誤架設,Confidential,Page17,Note:1.架設時，要讓RFcable呈現自然彎曲，切勿過度彎曲RFcable，否則極容易損毀接頭處，造成測試的不穩定性。,過度彎曲,自然彎曲,Confidential,Page18,Note:1.架設時，請勿拉扯RFcable，否則極容易損毀接頭處，造成測試的不穩定性。,Confidential,Page19,Note:1.RFcable與儀器接頭須成一直線，再進行鎖緊動作。2.詳細注意事項，請見下一頁。,用手固定RFcable,校正盒要必須平放固定,Confidential,Page20,RF儀器(網路分析儀，頻譜分析儀，功率器)或RFcable皆為精密昂貴之實驗儀器，使用時須注意下列事項：1.不要自行加直流信號於待測電路上，避免免儀器燒燬。2.將待測物與傳輸線連接時，先用手來鎖，若接頭無法順利旋入，不可用蠻力將其旋入，應立即將其退出，重新旋入，以避免接頭上的螺紋磨損。用手鎖緊後，再用鈕力扳手鎖緊，以確保接頭不會鬆脫。3.RFcable傳輸線不得上下左右扭轉，否則接頭附近GND容易斷列(外觀不易看出)，易造成RFcable的不穩定性。4.千萬不要利用兩隻扭力扳手去鎖接頭兩端的RFcable線，因其兩隻手施力不平均，極易造成接頭與RFcable的損害。5.使用校準器校準(calibrationkit)時，用畢請隨時將其放回校準盒內，以避免遺失或污損。6.網路分析儀使用完畢時，請將校準器與傳輸線接頭蓋上保護蓋。網路分析儀以及校準器皆極為精密昂貴之器材，請同仁務必遵守上述規定！,注意事項,Confidential,Page21,電源對RFcalibration的影響