射頻電路的調試工作量非常大,幾乎所有電路都需要調試,為了滿足整機指標要求,減少盲目性,確保電路的一致性,提高產品的可生產性,需要對調試環境、調試方法、調試要求進行規范,所有項目,所有作業人員,應該按本規范靈活處理。
本規范既有約束性,規范部門作業,又有指導性,供新手學習。有些是必須的,如儀器使用安全、防護、數據記錄;有些是建議性的,如調試方法、步驟、目標。(結尾有射頻培訓課程)
1.調試過程
儀器設置
射頻信號源:Keysight輸出功率<13dBm,R&S輸出功率<18dBm,若超出,輸出功率可能小于顯示值,需核實;
頻譜分析儀:屏幕顯示的有效動態范圍,FSV約70dB,FSW約80dB;儀器的線性輸入功率<-3dBm,超出會惡化待測IM3(ACLR)、諧波,應選擇合適的內部/外部衰減值;
矢量網絡分析儀:儀器的IF帶寬決定噪聲,測無源器件的帶外抑制,應適當降低IF帶寬;調測任何電路,必須保證輸出功率
工具準備
恒溫烙鐵:夏天,溫度340℃;冬天,溫度345℃;
熱風槍:吹芯片,溫度340~345℃ ;
線纜標校
柔性同軸電纜最容易損壞的部位:與連接器相連處,使用前先標校;
半柔同軸電纜最容易損壞的部位:外導體有裂痕,使用前先標校;
2.測試點
調測必然涉及到測試點的選取,信號的饋入,以下給出指導性建議。
電壓測試點靠近電源輸入端、輸出端;
射頻(<3GHz)
將射頻電路輸入級隔直電容之前某器件斷開,開口電纜接入激勵儀器;
將射頻電路輸出級隔直電容之后某器件斷開,開口電纜接到測量儀器;
電纜開口長度:<最短波長的1/100;
射頻(>3GHz)
若條件允許:
將整塊PCB圖以模塊(LNA、Mixer、PA)為單位分割成若干小PCB圖,輸入/輸出以微帶SMA形式引出,PCB介質、厚度與大PCB一致;
先分別調試小PCB匹配,再用同樣匹配方法調試整塊PCB;
若條件不允許:
使用耦合探頭,在線調測;
3.調試開始
電源部分
大功率負載電阻做可調負載,如:10Ω,3.3Ω,1Ω;
DC-DC/LDO:負載電流50mA,調反饋電阻,將輸出電壓調到額定值;
電源電壓最小值:DC-DC輸出電壓;(負載調制效應)
電源電壓最大值:DC-DC輸出電壓;
電源電壓額定:DC-DC負載最重,輸出電壓;(電壓調制效應)
電源電壓額定:DC-DC負載最輕,輸出電壓;
濾波器部分
二端口矢量網絡儀,測S11/S22(互易)、S21,掃描功率不限;
用微擾法(借助磁棒、銅/鋁片),調電感、電容,改變零極點;
若微擾變優,則器件值需要調整;
循環3次,完成調試;
LNA部分
先測電源工作電壓和工作電流,符合標稱值,方可進入下一步;
二端口矢量網絡儀,測S11、S22、S21/S12,掃描功率=-20dBm;
調試過程中若發現S11/S22>0,說明自激,先消除自激后,再往下進行;
用微擾法(借助磁棒,銅/鋁片),調電感、電容,觀察S11、S22曲線;
若微擾變優,則器件值需要調整;
S11→S22→S21/S12,循環3次,若符合標稱值,調試完成;
Mixer部分
參見培訓PPT《混頻器調試方法》;
兩臺儀器:射頻信號源,二端口矢量網絡儀,頻譜分析儀;
射頻信號源輸出功率=LO標稱功率,矢量網絡儀掃描功率=-20dBm;
先測電源工作電壓,工作電流,符合標稱值,方可進入下一步;
RF/IF先端接50Ω。
用微擾法,匹配LO端,觀察S11曲線;
用微擾法,匹配RF端,觀察S11曲線;
用微擾法,匹配IF端,觀察S11曲線;
循環3次,然后測出變頻損耗。若符合標稱值,調試完成;
DDS部分
先測電源工作電壓和工作電流,符合標稱值,方可進入下一步;
輸入時鐘非常重要,幅度、諧波、雜散、相位噪聲直接影響輸出相位噪聲指標;
調時鐘輸入端匹配,影響時鐘幅度;
調DDS輸出端匹配,影響DDS輸出諧波雜散;
PLL+VCO部分
先測電源工作電壓和工作電流,符合標稱值,方可進入下一步;
VCO輸出幅度是否符合標稱值,電源是否干凈影響VCO輸出雜散;
REF CLK非常重要,幅度、諧波、雜散、相位噪聲直接影響輸出相位噪聲指標;
調RF輸入端匹配,可能影響pulling frequency及換頻時間;
為降低pulling frequency ,VCO輸出端與LO之間要有足夠隔離;
低通環路相位余量在換頻時間與相位噪聲之間平衡;
檢波部分
先測電源工作電壓和工作電流,符合標稱值,方可進入下一步;
調輸入端匹配,觀察S11曲線,掃描功率=-20dBm;
射頻信號源施加激勵,檢波電壓值=檢波曲線標稱值±3dB*檢波斜率;
信號源AM調制,調制頻率=符號率,調制度80%,用示波器觀察RC低通濾波后波形,(峰值-估值)/檢波斜率<3dB,檢波輸出時延<1符號周期;
AMP部分
先測電源工作電壓和工作電流,符合標稱值,方可進入下一步;
當AMP飽和輸出功率>35dBm,若自激,輸入端功率可能會大于25dBm。用頻譜分析儀(級聯衰減器)觀察AMP是否自激,必須穩定,方可進入下一步;
AMP輸出端接合適衰減器后,連到矢量網絡分析儀Port2,調輸入端匹配,觀察S11,掃描功率=滿功率激勵 - 0~3dB;
觀察S21,調S22。只有確保不會自激(絕對穩定),AMP輸出端才能直接連到Port2,(因AMP工作在大信號,直接測S22不準確);
S21符合標稱值,則可認為S22良好;
S11、S21符合要求,初步調試完成;
以矢量信號為AMP激勵,測ACPR及EVM,用功率計測輸出端VSWR;
天線部分
最基本的指標就是S11;
近場范圍內凈空,接地板大小符合設備安裝實情,地板與大地之間耦合電容100pF;
調測S11;
雙天線收發閉環,測EVM;
控制部分
示波器的模擬帶寬>脈寬倒數(時鐘頻率)的5倍(否則顯示的脈沖變形,上升/下降沿變緩);
測邏輯是否爭正確,電平是否符合標準,上升、下降時間是有符合要求
改變端接電阻值,使過沖幅度符合要求;
檢查是否存在串擾;
4.調試目標
射頻電路調試以什么為標準?調到什么程度算OK?
電臺千差萬別,本身沒有國際標準,僅給出指導性建議,靈活對待,在此基礎上,力求更優。以下是初樣調試目標,正樣加嚴。
電源部分
低壓DC-DC、LDO電壓(<6V):標稱值±0.1V;
中壓DC-DC、LDO(6~15V):標稱值±0.2V;
高壓DC-DC、LDO(>15V):標稱值±5%;
電流:標稱值± 10%;
無源部分(濾波器)
S11、S22:<-12dB@fH/fL<0.5, <-10dB@fH/fL<2, <-8dB@fH/fL>5 ;
S21:全頻段標稱值±10%(dB),信號帶內S21波動IF濾波器 <±0.5dB ,RF濾波器 <±0.2dB ;
信號帶內群時延波動IF濾波器<1/10符號周期,RF濾波器<1/20符號周期;
有源部分(LNA,Mixer)
S11、S22:<-12dB@fH/fL<0.5, <-10dB@fH/fL<2, <-8dB@fH/fL>5;
S21:全頻段標稱值±1.5dB@G<30dB,±2.5dB@G>30dB,信號帶內S21波動IF LNA<±0.5dB,RF LNA <±0.2dB ;
電壓:額定值下限~額定值之間;
電流:標稱值+10%,-20%;
頻率源部分
輸出功率:標稱值±1.5dB;
相位噪聲:<標稱值+5dB;
雜散:<標稱值+5dB;
換頻時間:加載<5us,全頻段換頻鎖定<60us,換頻跨度超過全頻段1/3,需步進換頻,每次跨度不大于1/3;
電壓:額定值下限~額定值之間;
電流:標稱值+10%,-20%;
功放部分
S11、S22:<-12dB@fH/fL<0.5, <-10dB@fH/fL<2, <-8dB@fH/fL>5 ;
S21:標稱值±1dB@G<15dB, ±2dB@G>15dB,信號帶內S21波動<±0.5dB ;
電壓:額定值;
電流:標稱值±10%;
邏輯部分
高電平>高電平邏輯的最小值+0.2V;
低電平<低電平邏輯的最大值-0.1V;
毛刺、串擾<0.4V;
過沖<0.5V;
上升、下降沿:優于建立、保持時間要求;
負載能力:優于要求;
接收機部分
全鏈路增益偏差:理論值±4dB;
全鏈路增益一致性:平均值±2dB;
信號帶內增益波動: ±1dB@B<5MHz, ±1.5dB@B>5MHz ;
群時延波動:<1/5符號周期;
EVM(小信號):<3%@B<5MHz,<5%@B>5MHz;
發射機部分
全鏈路增益偏差:理論值±3dB;
全鏈路增益一致性:平均值±2dB;
信號帶內增益波動: ±1dB@B<5MHz, ±1.5dB@B>5MHz ;
群時延波動:<1/5符號周期;
EVM(滿功率):<5%@B<5MHz,<7%@B>5MHz;
ACPR:<-35dBc@1ch;
器件一致性
先調5塊PCBA,將器件(R、L、C)值(同一器件的5個值)求平均,以平均值再調5塊PCBA;
若指標OK,則平均值OK。否則更改匹配方法(低Q值匹配支節)再試;
圖、BOM
更新原理圖和BOM,修改為OK的器件值;
以編號區分,為每塊PCBA建一個檔案,以備后續查閱和追溯。
測試曲線
每個板號對應一張記錄表,每個板號的記錄表順序相同;
大致描繪矢量網絡分析儀的S11、S22、S21曲線,標識關鍵頻點、拐點;
示波器測得的波形,時間量、幅度量;
器件值
每個板號對應一張記錄表,每個板號的記錄表順序相同;
每次更換器件值、型號(廠家)、版本、器件編碼等,必須做好記錄,便于查閱和統計。
評論
查看更多