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# 如何焊铜管 量测射频前端模块
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先说结论
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1. **要做Port Extension**
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2. 1. **待测物要上电 且根据逻辑表给Enable pin上电**
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3. 1. **网分输入功率 不要太大 -20dBm即可**
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4. 1. **铜管的接地 要足够 以及足够近**1. **铜管与待测物之间 必要时 隔一颗电容**
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5. 1. **不要将匹配元件 也包含在量测范围**1. **讯号针不要直接焊在焊盘上**
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首先 铜管要做Port Extension
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因为 你今天要量的 只有待测物的S参数
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换言之 其Port1跟Port2 必须从待测物开始定义
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不能包含铜管 故需要做Port Extension
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将Port1跟Port2 从网分 “延伸”到待测物
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故取名叫Port Extension
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再来 射频前端模块 必须要上电
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且根据逻辑表 将Enable pin也上电
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以下表为例
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如果要量功放 必须把PA_EN这根讯号线 上电 一般大概1.8V ~ 3.3V
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如果要量低噪放大器 必须把LNA_EN这根讯号线 上电 一般大概1.8V ~ 3.3V
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接着 开始焊铜管
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这时 可能会遇到一种状况 就是量出来的放大器增益 远不如Datasheet宣称
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可能少了7dB ~ 8dB
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这有两个原因
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第一 就是网分的输入功率调太大 一般预设为0dBm
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但是 若功放的增益为30dB 这意味着
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从Port1打出的0dBm讯号 会变成30dBm(先不计损耗) 从port2灌入网分
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这会把网分灌到饱和 量出来的数据 当然有所偏差
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或许有人说 加衰减器 这是一个可行办法
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但如前述 你今天要量的 只有待测物的S参数
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一旦加了衰减器 这意味你量出来的数据 包含了 (衰减器 + 待测物)
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不然就变成 要把(衰减器 + 铜管) 一并做Port extension
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但这方法比较麻烦 而且port extension不是万能 尽可能待测物以外的器件越少越好
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简单的方法是 降低网分的输入功率即可
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可以调降成-20 dBm
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如此一来 灌入网分的讯号 也只是10 dBm (-20dBm + 30dB)
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不至于会灌到饱和
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但也不宜太小 否则可能会小于功放的输入功率范围 导致无法驱动 以至于量不到增益
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第二个原因是 铜管的接地
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以下图为例
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这样没有足够的接地 我们用下图解释
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首先 我们知道 任何讯号 必定都会透过回流路径 回到原处 构成回路
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铜管也是
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而我们要知道 铜管接地之处 在PCB上 未必会有地孔
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因此 铜管的回流路径 可能会先走一小段红色线段 再透过地孔 流到主地
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而红色线段 本身可以看成寄生电感
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换言之 此时整体的回路电感 会因为那段红色线段而增大 进而加大损耗
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导致量出来的放大器增益 比Datasheet宣称的还少了许多 因为都被损耗吃掉
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因此 我们要加大接地面积 使其有足够接地
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如此一来 等同并联了诸多红色线段
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而寄生电感 是并联越多 总值越小
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如此便可降低整体的回路电感 进而减少损耗
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而除了接地面积要大 其接地位置 也要离铜管的讯号针够近
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前面说过 任何讯号 必定都会透过回流路径 回到原处 构成回路
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因此 回流路径 也包含了接地处到铜管讯号针的距离 如粉红色线段
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依然会贡献寄生电感 因此要想办法让接地处 离铜管的讯号针够近
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把粉红色线段 贡献的寄生电感 尽可能去掉
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来降低整体的回路电感 进而减少损耗
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此时问题来了 因为焊盘附近 多半没有足够的地可以焊
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换言之 如果接地在铜管讯号针附近
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又会造成接地面积不够大 怎办?
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答案是 焊两个接地处 如下图AB两处
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A点确保足够接地 B点确保接地够近
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如此一来 便可同时解决
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接地不够 以及 接地不够近
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的困境了
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且这样等同额外贡献 并联的寄生电感 如蓝色线段
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寄生电感 是并联越多 总值越小
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故可以降低整体的回路电感 进而减少损耗
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而且 在经验中
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B点的接地 影响远比A点大
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原因是因为 有两个接地处 所以可看成两个讯号回路
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而整体回路 可以看成电感 两个回路 就是两个电感
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因为B点离铜管讯号针最近 所以回路电感 会远比A点来得小
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而我们由公式知道
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大电感跟小电感并联 最终整体值 会比小电感更小
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例如: 5nH并联20nH 最后会变4nH
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换言之
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**多加一个B点的接地后 其整体回路电感 会瞬间下降许多 进而使损耗趋近于零**
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如果讯号，实在不好接地，必要时可在铜管外缘，多焊一个Pogo pin，以方便接地
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铜管焊好后 如何确认讯号针有无短路?
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多数人的答案是 直接量
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但这个答案 只对一半
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原因是很可能 不论讯号针有无短路 都一定会量到短路
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由下图可知 为防范ESD
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所以功放输入端 内建了落地电感
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换言之 对于直流讯号而言 就是接地
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而万用电表 是以直流讯号来做判断
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因此 此时不论讯号针有无短路 都一定会量到短路
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无法以该方法判断
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而模块输入端 一定会有匹配元件
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将串联位置 放置电容
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且铜管与待测物 隔着这颗电容
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如此一来
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只要讯号针有短路 就一定会量到短路
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若无短路 就不会量到短路
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如此便可判断
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而电容值 选个10pF或33pF
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不是随便放颗电容隔直就行
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因为电容值会改变阻抗 如果值太小 例如0.1pF
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会趋近开路 造成量不到讯号 或是损耗过大
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而10pF或33pF 以阻抗角度 跟0欧姆电阻差不多
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如此便可在不影响阻抗前提下隔直
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另外 这个方式
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也可以在焊接完毕后 当下立即判断是否开路 也就是铜管是否有焊好 确实连接到待测物
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因为 在显微镜下 我们可能会误以为 铜管有焊好 连到待测物
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但实际上 很可能根本没焊到焊盘 导致开路
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但相隔电容后 只要确认这颗电容有焊好
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且铜管跟电容 远离待测物的那一端 是连通的
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如此便可确定 铜管确实有连到待测物
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而铜管与待测物之间 只隔电容就好 也不要隔匹配元件
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原因是因为 匹配元件的作用
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本来就是弥补整体阻抗的非50欧姆 使其达到50欧姆
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换言之 匹配元件本身 其实是非50欧姆的(如此方可弥补整体阻抗的非50欧姆)
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但 模块本身 是设计成50欧姆的
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因此 如果量测范围 也把匹配元件包含进去 就变成
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(模块 + 匹配元件) => (50 Ohm + non-50 Ohm = non-50 Ohm)
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这会影响量测数据
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另外 焊讯号针时
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不要直接把讯号针 焊在焊盘上
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而是稍微位移 再用锡连接
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原因是因为 焊铜管 最怕的就是 外力使得焊盘脱落
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而当讯号针与焊盘 不直接接触时 其外力就不会传到焊盘
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进而降低焊盘脱落的风险
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但也不要位移过多 因为连接的锡 会有寄生效应
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位移过多 意味着要用更多的锡来连接 其寄生效应会影响阻抗
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导致量测出来的数据失真
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有些人会认为 今天是要量增益 不是要量阻抗
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应该不需要对于量测过程中 阻抗影响与否 这么在意
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正好相反
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就因为要量增益 对于阻抗影响与否 要更在意
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因为非50欧姆的阻抗 会产生阻抗不匹配 讯号反射
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进而产生损耗 而这些损耗 都会导致量测出来的增益偏低
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由上述也知道 接地对于增益量测 都有巨大影响 可能差了7dB ~ 8dB
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何况是阻抗
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再者 待测物的S参数 会受到阻抗影响 增益就是S21
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为避免量测结果失真 当然要注意阻抗
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