wireless维修基础

1、2021-10-31Wireless Trouble Shouting1Wireless 维修基础维修基础- For the new colleagues 2007.10XPWANG2021-10-31Wireless Trouble Shouting2目录目录- 802.11X 无线局域网标准的发展- 802.11X Block Diagram- Wireless RF接收设计技术概述- MITAC wireless 产品简述- Wireless 终端、中继器、AP 测试站点之架设- 黄金射频样品测试系统与整合式测试系统之差异- Wireless 终端 (wireless net adapt

2、er) 维修技术- Wireless 中继器(repeater) & AP (access point) 维修技术附录附录- WLAN 架设浅析- Wireless 专业名词解释2021-10-31Wireless Trouble Shouting3网络协议：网络协议即网络中传递、管理信息的一些规范，如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规则一样， 计算机之间的相互通信亦需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。为各种无线设备互通信息而制订的规则我们把他称为“无线网络协议标准”IEEE802.11无线局域网标准 1997年IEEE802.11标准的制定是无线局域网发展的里程碑，它

3、是由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准。IEEE802.11标准定义了单一的MAC层和多样的物理层，其物理层标准主要有IEEE802.11B,a和g。 1.1 IEEE802.11b 1999年9月正式通过的IEEE802.11b标准是IEEE802.11协议标准的扩展。它可以支持最高11Mbps的数据速率， 运行在2.4GHz的ISM频段上，采用的调制技术是CCK。但是随着用户不断增长的对数据速率的要求，CCK调制方式就不再是一种合适的方法了。因为对于直接序列扩频技术来说，为了取得较高的数据速率，并达到扩频的目的，选取的码片的速率就要更高， 这对于现有的码片来说比较困难；对于接收端的R

4、AKE接收机来说，在高速数据速率的情况下， 为了达到良好的时间分集效果，要求RAKE接收机有更复杂的结构，在硬件上不易实现。1.2 IEEE802.11a IEEE802.11a工作5GHz频段上, 使用OFDM调制技术可支持54Mbps的传输速率。802.11a与802.11b两个标准都存在着各自的优缺点， 802.11b的优势在于价格低廉,但速率较低（ 最高11Mbps）而802.11a优势在于传输速率快（最高54Mbps）且受干扰少，但价格相对较高。 另外， 11a与11b工作在不同的频段上,不能工作在同一AP的网络里，因此11a与11b互不兼容。2021-10-31Wireless T

5、rouble Shouting41.3 IEEE802.11g 为了解决上述问题，进一步推动无线局域网的发展，2003年7月802.11工作组批准了802.11g标准，新的标准终于浮出水面成为人们对无线局域网关注的焦点。802.11工作组开始定义新的物理层标准I802.11g。该草案与以前的802.11协议标准相比有以下两个特点：其在2.4G频段使用OFDM调制技术，使数据传输速率提高到20Mbps以上；IEEE802.11g标准能够与802.11b的WIFI系统互相连通，共存在同一AP的网络里，保障了后向兼容性。这样原有的WLAN系统可以平滑的向高速无线局域网过渡，延长了IEEE802.11

6、b产品的使用寿命，降低用户的投资。802.11b802.11a802.11g802.11n频率2.4 2.4835GHz5.15 5.825GHz2.4 2.4835GHz2.4GHz;2.5GHz最大速率11Mbit/s54Mbit/s54Mbit/s100Mbit/s以上距离100 300 m100 1000 m150 m 10 km业务数据；图象语音；数据；图象语音；数据；图象语音；数据；图象；传真物理层高速直接序列扩展OFDM扩展技术直接序列扩展OFDM,MIMO技术；智能天线技术优点成本低，普及率高数据传输快；频段干扰少数据传输快；与802.11B兼容高传输速率，可双频工作；组网灵活

7、性高；传输范围远服务质量高缺点数据传输慢；受微波炉或蓝牙等同频设备的干扰成本较802.11B高；不兼容已经成熟的802.11B受微波炉或蓝牙等同频设备的干扰技术复杂；成本高2021-10-31Wireless Trouble Shouting51.4 IEEE802.11n IEEE 2003年9月召开首次会议成立802.11n工作小组， 以制定一项新的高速无线局域网标准802.11n。IEEE802.11n计划将WLAN的传输速率从802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上。最高速率可达320Mbps，成为802.11b、802.11a、802.11g之后的另一场重

8、头戏。和以往地802.11标准不同，802.11n协议为双频工作模式（包含2.4GHz和5GHz两个工作频段）。这样11n保障了与以往的802.11a b, g标准兼容。 IEEE802.11n计划采用MIMO与OFDM相结合，使传输速率成倍提高。另外，天线技术及传输技术，使得无线局域网的传输距离大大增加，可以达到几公里（并且能够保障100Mbps的传输速率）。 IEEE802.11n标准全面改进了802.11标准。不仅涉及物理层标准。同时也采用新的高性能无线传输技术提升MAC层的性能，优化数据帧结构，提高网络的吞吐量性能。 1.5 IEEE802.11v 如左图所示，在企业级802.11部署

9、中，网络控制局限在基础设施上，如无线交换机和接入点。网络管理员对便携机、PDA和无线语音电话等无线终端设备没有什么控制能力。无线终端设备在接入点上不均匀的分布通常会导致网络负载严重不平衡，使网络受到带宽和接入问题的影响。因此IEEE组织推出IEEE 802.11v新标准，为了简化网络部署和管理的重要和高效率机制。这项标准将规定无线基础设施控制无线终端适配器上的关键参数，如确定连接哪个网络接入点。制定标准的工作是在今年年初开始的，IEEE预期在2008年初完成这项标准2021-10-31Wireless Trouble Shouting6厂商专用驱动程式DLL和设备控制软件基带处理器IF收发机R

10、F上/下变频器PCI/USB信令转换PA,LNA交换机闪存Flash分集天线RF接口PCI,USB等数字接口PC=外设器件互连主机处理器PDA, PC,LAN 接入点802.11模块图2021-10-31Wireless Trouble Shouting7在此我们只简要讲述一下射频接收机的设计原理,根据RF接收机的架构和发展,可以将RF接收机分为以下几种: 传统外差式接收机;直接转换接收机;宽中频接收机;低中频接收机.外差式 (Heterodyne) 接收机:如右图外差式接收机架构简图图中信号由天线端进入,经过射频前端滤波器(又可称之为前置选择性滤波器)将所要使用频带外的干扰信号(Out-of

11、-band Signal)滤除;如镜频 (Image Frequency)和所要使用的射频信号相距够远,也可以同时对部分镜频信号加以抑制;经过滤波后的信号随之进入低噪声放大器(LNA)加以放大;再进入镜频滤波器, 将出现在频带附近的镜频干扰衰减至最低,留下需要的信号进入混波器(Mixer)与本地振荡源 (LO) 相成后降至一个固定的中间频率简称中频. 注:外差式接收机中本地振荡源的电路是压控振荡器(VCO)利用高Q值电感,和二极管可变电容等零组件,实现高性能,低杂讯的本地振荡源;信号经过混波后,进入中频滤波器(又称带通滤波器),选择所需信号的频道,同时抑制频带外的干扰信号; 信号滤波后进入可编

12、程增益中频放大器 (IFVGA); 最后信号直接转移到基频(Base Band)并作解调;或是先被降至更低的中频 (又称第二中频),然后再转至基频进行解调.2021-10-31Wireless Trouble Shouting8直接转换 (Direct Conversion) 接收机:直接转换接收机 (同频混波, 又称零中频 Zero IF), 是将射频信号直接降至基频,相较与前面所提到的外差式架构,可以把它当成是一个”中频被定在零”的简单外差式接收机.如下图直接转换接收机架构简图在左图中,原本外差式架构中负责频道选择的带通滤波器被省略,而是利用基频的低通滤波器来抑制信号频道之外的干扰信号,进

13、行频道的选择.优点: 中频电路的移除,降低了系统的复杂度;低噪声放大器后无须镜频滤波器,因此设计时避免了低噪声放大器必须驱动低阻抗的要求;用低通滤波器来选择频道;在基频频段电路中进行信号的放大省略了带通滤波器和用于中频电路中的零组件,这样符合了单晶片整合的思想.缺点:直流电压偏移(DC-offsets)发生在基频电路部分,它会导致信号失真,还可能造成后级电路的饱和;本地振荡信号的泄漏 (LO Leakage)造成其自身混波;对于直流偏移电压这个问题,最直接的解决方法是利用交流式电容耦合来传递信号,使前级电路所产生的直流偏移不至于进入后级电路而影响接收机整体的性能。宽中频与低中频接收机在此我们对

14、这两种接收机一起讨论比较，因为它们都是属于双转换式或者说都是外差式的接收机，但又比传统外差式接收机有更多的优点，且都符合单芯片系统整合的趋势。2021-10-31Wireless Trouble Shouting9下图为宽中频接收机的架构图，由于其较高的中频频率，使得镜像频率与信号频率相距甚远，因此具有部分镜频抑制的效果。主要的镜频抑制在第二次降频时处理，其镜频相消原理和Weaver receiver 架构相同，利用四个混波器的输出适当相加造成镜频信号相消。因为是利用信号相加造成镜频消除，而非针对特定的频率去设计，因此这种镜频抑制的方式能够达成较宽范围的镜频抑制。宽中频双转换接收机架构简图 此

15、外，利用第二次降频中的本地振荡信号来作频段选取，因此在第一次降频时所用的本地振荡信号是固定频率的振荡器，不难达成相当好的相位杂音。此外，两个振荡器频率和射频信号频率相差很多，在直接转换接收机中因为自身混波而导致的直流偏移也能大大降低。但是也由于第二次降频中的本地振荡频率较低，其可调频率对于整个要通过的信号频带，比起一个高频的本地振荡器所能达到的可调频率相对地较窄。而正交信号之间的角度振幅不对称，不但造成镜频抑制效果变差，还会直接影响解调之后的信号质量，使接收机的特性变差。低中频接收机架构的原理基本上和宽中频接收机架构很相似，它更结合了外差式与直接转换两者的优点。低中频是利用正交两路降频后的信号

16、相加使镜频自动消除。和高中频双转换架构最大的不同，在于其中频频率相当低，一般是选取在信号信道频宽的一至二倍的频率。 2021-10-31Wireless Trouble Shouting10如下图所示，在第一次降频后利用模拟数字转换器（Analog-to-Digital Converter；ADC）去将信号作取样并数字化，这个模拟数字转换器必须是拥有很好的分辨率，以便利于后段的镜频消除混波过程。低中频双转换接收机架构简图 虽然低中频接收机需要的模拟数字转换器必须比其它架构的分辨率更高，但是进入此模拟数字转换器的信号不包含零频，因此可以用交流偶合方式来输入信号，可省去为了解决直流偏移问题而存在于

17、其它系统之中的直流偏移消除电路，大大降低了模拟设计的复杂度，我们也可把它看成是将模拟电路的复杂度减低，并将其转嫁到数字电路部分 低中频接收机相较于宽中频接收机有一个相当大的优点，在于后段的镜频消除混波已变成数字信号处理方式，这代表此段镜频消除混波过程中，正交信号之间并不会再产生额外的角度或是增益上的误差。甚至于前级电路所产生的正交信号误差，还能透过适当方式将之校正。如此一来，前级模拟电路的误差规格便可变得较宽松而容易设计了。2021-10-31Wireless Trouble Shouting11什么是黄金射频样品？ 黄金射频样品本身也是另一个WLAN产品，同样来自于待测品的生产厂商，此样品会

18、经过一些调整以提供所需的连结和测试信号，且必须由芯片组厂商来提供和支援。黄金射频样品可用来产生RF信号以测试DUT的接受器，以及接受DUT送出的封包。黄金射频样品必须放置在有PF屏蔽的隔离箱中，才能确保测试结果的稳定一致性，且由切换式衰减器来提供黄金射频样品的功率控制。黄金射频样品测试系统所需设备： 两部工业电脑：一个控制黄金射频样品，另一个控制DUT和系统的其他组件 频谱分析仪：用来进行发射器测量（频谱遮罩和发射功率）2021-10-31Wireless Trouble Shouting12黄金射频样品测试系统的优缺点： 1. 是一种比较经济的测试系统 2. 只能用在特定的一家芯片组制造商的

19、产品上，一条可以测试多种芯片组的生产线会需要用到多种黄金射频样品，而且每当产线有一批不同芯片组需要测试时，都必须重新调整设定。 3. 测试系统需要相当多的维护工作（该系统需要经常进行校验，且校验的次数由黄金样品的效能，以及相关RF连线，衰减器和组合器等.决定！） 4. 无法测量EVM 在测量较高皆的调制格式时容易出现很大的误差，可能造成传输范围或资料传输速率受限。2021-10-31Wireless Trouble Shouting13整合式测试系统的测试内容：1. 发射机测量调变准确度/星座图误差（EVM）输出功率频谱遮罩中心频率误差容许度频谱平坦度载波抑制中心频率泄漏天线多向性发射模式电流

20、2. 接受机测试灵敏度RSSI校准天线多向性休眠式电流接受模式电流2021-10-31Wireless Trouble Shouting14IQ什么是EVM（误差向量）？ 理想信号与测量信号之间的误差值。如右图 在生产线上测量 EVM也就意味着较容易将不同生产线和生产基地的调变准确度量测结果互相联系起来，而且所得到的测量结果也会与摸组设计阶段在研发实验室所做的量测一致。 2021-10-31Wireless Trouble Shouting15PER和EVM之间的主要差异TXPERTXEVM测试目标1.DUT的调变品质是否OK2.半功能性的检查1.DUT的调变品质是否OK2.相容互运性测试量测

21、结果可以提供的资讯无法从合格的封包得到个别位元错误的资讯，因此需要提取很多个封包才能避免掉过度的量测变动每个收发信号都能提供效能的资料，有时候只要一到两个收发信号就能提供足够的资讯。全产业的支援量测结果会因供应商的不同而不同，而且取决于黄金射频样品的效能。即使是不同的设计也可以得到一致的结果。PER只能指出通讯连接中的某个地方出现的错误，但是无法提供收发信号错误相对于个别位元错误的资讯，这样一来会造成一个结果：为了提高量测的信心度，必须要分析许多的封包，用以得出地PER的结果，因此需要很长的测试时间。 PER也会用在半功能性的通过/不通过检查上，虽然EVM无法提供这种端对端的功能性测试，但是在

22、进行RX灵敏度测试时所得的RXPER结果亦可以用来进行通过/不通过的检查。EVM是专为量测调变品质而设计的，是一种经过业界验证过的量测项目，他运用向量信号分析软件来量测WLAN的EVM，这种技术可以让我们对接收机接收和解析信号的能力好坏有一个清楚的概念。整体而言，抵的EVM与低的位元错误率(BER)是相互关联的，发射机的EVM变差将会在接收端造成更多的错误，导致相容互连以及服务品质的问题。2021-10-31Wireless Trouble Shouting162021-10-31Wireless Trouble Shouting17Ra-Link RT2571 With Rt2526Tran

23、sceiverRT2526TX/RXSwitchBase-BandProcessor30MHZXTALEEPROM374MHZSAWFilter40MHZOSCMACRT2571USB2.0PHYPCMCIABand-passFilterPOWER AMPHOST IFRT2571 With Rt2526 System block diagram (2412M-2462MHz)2021-10-31Wireless Trouble Shouting18Ra-Link RT2571 With Rt2526工作原理简介（ TX/RX信号流向）： TX状态 PC通过USB（1.0/2.0）输出数字信号

24、，信号流经RT2571进行数模转换，转换后的低频模拟信号被送 入 Transceiver （RT2526）进行调制/滤波，调制后的信号再流经功率放大器放大，然后进入TX/RX Switch （此时Switch为 TX状态），最后信号经过带通滤波器再次滤波并由天线端发射出去。 RX状态 模拟信号由天线进入，首先通过带通滤波器滤除2.4频段以外的信号，接着流经TX/RX Switch（此时为 RX状态），然后进入RT2526进行降频/解调/滤波，解调成低频的模拟信号进入RT2571进行最后的模数转换 然后经由USB进入PC。接下来我将以 XXX为例简单介绍下该芯片组不良品的维修方法： 1. Boo

25、t Fail 无法启动 根据模块功能来分引起无法启动的原因可以分为：电源部分，信号部分。 电源部分：首先我们要了解供电的源电压是多少，通常情况下USB供电电压为5V，知道了源电压后，我们还要弄清 源电压转换成哪些工作电压，这些工作电压分别供给哪些元件。这样我们才可以通过万用表测量电压的方法 来准确的 判断因电源部分导致的无法启动。由124G电路图上可以看出该板的电源部分分布如下：USB5V经过降压转换为3.3V， 然后3.3V转换成1.8V和3.0V，接着3.0V转换成2.8V。1.8V仅供 RT2571 (MAC)，3.3V分别提供给RT2571和Power AMP 3.0V和2.8V供给R

26、T2526，OSC（详细请仔细查阅线路图）。 信号部分：USB接口部分-USB由5根线组成：2个信号线，2个接地，1个正极（5V）。信号进入时首先进入TF-Filter (U41)，然后流经并激活MAC RT2571，RT2571检测 EEPROM内容，然后进入默认状态（RX状态）。2021-10-31Wireless Trouble Shouting19Ra-Link RT2571 With Rt2526UDPUDMSUSPBTSSI PA-RFINTR_SW TR_SWN PA_PE_G RFINUDP TX_IQUDM RX_IQSUSPB AGC IREF LNA0 LNA1 40MI

27、 RF_TX/RX_PE RF_LE-G# SYNDATA SYNCLK TSSI TR_SW TR_SWN PA_PE_GTX_IQ RX_IQ AGC IREF LNA0 LNA1 40MI RF_TX/RX_PE RF_LE-G# RFINSYNDATA SYNCLK PA-RFINUSB I/F and PowerMAC RT2571Transceiver RT2526PA and TX/RXRA_124G 信号示意图信号示意图2021-10-31Wireless Trouble Shouting20Ra-Link RT2571 With Rt25262. TX Power Fail

28、发射功率异常 引起发射功率异常的原因主要有以下几个模块：滤波，放大，调制，数模转换。 滤波： 此芯片组的滤波模块有3个：信号调制前滤波，信号调制后滤波，信号放大后滤波。 信号放大： 放大率偏小；放大率偏大，无信号输出。 调制： 信号混频编码错误。 数模转换： 数谋转换失败，无信号输出。 我们可以通过反推法来维修此种类型的不良品，即使用频谱分析仪从信号输出的天线端，沿TX路径反推找出信号出现异常的地方，缩小范围后再具体分析原因。通常要注意的是信号反馈部分，因为这是控制信号强弱的依据！3. TX/RX Sensitivity Fail 发射/接受灵敏度不良 灵敏度不良即输出信号的品质不良，导致该现

29、象的原因有：数模转换的品质，调制的品质，滤波的品质。在维修此类型不良品时，我们应注意以下几个模块：RT2571与RT2526之间的TX/RX的连线（TX_IQ/RX_IQ）是否正常，RT2526的Vctrl1和Vctrl2电压是否异常，AGC信号连线和电压是否正常，等。4. TX/RX throughput fail 成品传输测试不良 这种类型的不良品在维修时可以从如下几点着手：重新测试BFT避免因测试值丢失而引起的不良；更换天线排除天线不良导致传输速率降低；由于在BFT时已使用有线传输测试了 RF部分的功能，因而该类型的不良品大多因MAC不良而导致。2021-10-31Wireless Trouble Shouting21Ra-Link RT2571 With Rt2526124G维修示例不良代码： T0