射頻調(diào)試規(guī)范及各模塊調(diào)試方法

射頻電路的調(diào)試工作量非常大，幾乎所有電路都需要調(diào)試，為了滿足整機(jī)指標(biāo)要求，減少盲目性，確保電路的一致性，提高產(chǎn)品的可生產(chǎn)性，需要對調(diào)試環(huán)境、調(diào)試方法、調(diào)試要求進(jìn)行規(guī)范，所有項目，所有作業(yè)人員，應(yīng)該按本規(guī)范靈活處理。

本規(guī)范既有約束性，規(guī)范部門作業(yè)，又有指導(dǎo)性，供新手學(xué)習(xí)。有些是必須的，如儀器使用安全、防護(hù)、數(shù)據(jù)記錄；有些是建議性的，如調(diào)試方法、步驟、目標(biāo)。（結(jié)尾有射頻培訓(xùn)課程）

1.調(diào)試過程

儀器設(shè)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(tài)范圍，F(xiàn)SV約70dB，F(xiàn)SW約80dB；儀器的線性輸入功率<-3dBm，超出會惡化待測IM3（ACLR）、諧波，應(yīng)選擇合適的內(nèi)部/外部衰減值；

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀：儀器的IF帶寬決定噪聲，測無源器件的帶外抑制，應(yīng)適當(dāng)降低IF帶寬；調(diào)測任何電路，必須保證輸出功率

工具準(zhǔn)備

恒溫烙鐵：夏天，溫度340℃；冬天，溫度345℃；

熱風(fēng)槍：吹芯片，溫度340~345℃ ；

線纜標(biāo)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(biāo)校；

半柔同軸電纜最容易損壞的部位：外導(dǎo)體有裂痕，使用前先標(biāo)校；

2.測試點(diǎn)

調(diào)測必然涉及到測試點(diǎn)的選取，信號的饋入，以下給出指導(dǎo)性建議。

電源

從限流電阻采樣，計算V/R得到電流值；

電壓測試點(diǎn)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(zhì)、厚度與大PCB一致；

先分別調(diào)試小PCB匹配，再用同樣匹配方法調(diào)試整塊PCB；

若條件不允許：

使用耦合探頭，在線調(diào)測；

5GHz完全用分布參數(shù)；

3.調(diào)試開始

電源部分

大功率負(fù)載電阻做可調(diào)負(fù)載，如：10Ω，3.3Ω，1Ω；

DC-DC/LDO：負(fù)載電流50mA，調(diào)反饋電阻，將輸出電壓調(diào)到額定值；

電源電壓最小值：DC-DC輸出電壓；（負(fù)載調(diào)制效應(yīng)）

電源電壓最大值：DC-DC輸出電壓；

電源電壓額定：DC-DC負(fù)載最重，輸出電壓；（電壓調(diào)制效應(yīng)）

電源電壓額定：DC-DC負(fù)載最輕，輸出電壓；

濾波器部分

二端口矢量網(wǎng)絡(luò)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(diào)電感、電容，改變零極點(diǎn)；

若微擾變優(yōu)，則器件值需要調(diào)整；

循環(huán)3次，完成調(diào)試；

LNA部分

先測電源工作電壓和工作電流，符合標(biāo)稱值，方可進(jìn)入下一步；

二端口矢量網(wǎng)絡(luò)儀，測S11、S22、S21/S12，掃描功率=-20dBm；

調(diào)試過程中若發(fā)現(xiàn)S11/S22>0，說明自激，先消除自激后，再往下進(jìn)行；

用微擾法（借助磁棒，銅/鋁片），調(diào)電感、電容，觀察S11、S22曲線；

若微擾變優(yōu)，則器件值需要調(diào)整；

S11→S22→S21/S12，循環(huán)3次，若符合標(biāo)稱值，調(diào)試完成；

Mixer部分

參見培訓(xùn)PPT《混頻器調(diào)試方法》；

兩臺儀器：射頻信號源，二端口矢量網(wǎng)絡(luò)儀，頻譜分析儀；

射頻信號源輸出功率=LO標(biāo)稱功率，矢量網(wǎng)絡(luò)儀掃描功率=-20dBm；

先測電源工作電壓，工作電流，符合標(biāo)稱值，方可進(jìn)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(huán)3次，然后測出變頻損耗。若符合標(biāo)稱值，調(diào)試完成；

DDS部分

先測電源工作電壓和工作電流，符合標(biāo)稱值，方可進(jìn)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(biāo)；

調(diào)時鐘輸入端匹配，影響時鐘幅度；

調(diào)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(biāo)稱值，方可進(jìn)入下一步；

VCO輸出幅度是否符合標(biāo)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(biāo)；

調(diào)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(huán)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(biāo)稱值，方可進(jìn)入下一步；

調(diào)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(biāo)稱值±3dB*檢波斜率；

信號源AM調(diào)制，調(diào)制頻率=符號率，調(diào)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(biāo)稱值，方可進(jìn)入下一步；

當(dāng)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(lián)衰減器）觀察AMP是否自激，必須穩(wěn)定，方可進(jìn)入下一步；

AMP輸出端接合適衰減器后，連到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Port2，調(diào)輸入端匹配，觀察S11，掃描功率=滿功率激勵 - 0~3dB；

觀察S21，調(diào)S22。只有確保不會自激（絕對穩(wěn)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(zhǔn)確）；

S21符合標(biāo)稱值，則可認(rèn)為S22良好；

S11、S21符合要求，初步調(diào)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(biāo)就是S11；

近場范圍內(nèi)凈空，接地板大小符合設(shè)備安裝實情，地板與大地之間耦合電容100pF；

調(diào)測S11；

雙天線收發(fā)閉環(huán)，測EVM；

控制部分

示波器的模擬帶寬>脈寬倒數(shù)（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(biāo)準(zhǔn)，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?dāng)_；

4.調(diào)試目標(biāo)

射頻電路調(diào)試以什么為標(biāo)準(zhǔn)？調(diào)到什么程度算OK？

電臺千差萬別，本身沒有國際標(biāo)準(zhǔn)，僅給出指導(dǎo)性建議，靈活對待，在此基礎(chǔ)上，力求更優(yōu)。以下是初樣調(diào)試目標(biāo)，正樣加嚴(yán)。

電源部分

低壓DC-DC、LDO電壓（<6V）：標(biāo)稱值±0.1V；

中壓DC-DC、LDO（6~15V）：標(biāo)稱值±0.2V；

高壓DC-DC、LDO（>15V）：標(biāo)稱值±5%；

電流：標(biāo)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(biāo)稱值±10%（dB），信號帶內(nèi)S21波動IF濾波器 <±0.5dB ，RF濾波器 <±0.2dB ；

信號帶內(nèi)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(biāo)稱值±1.5dB@G<30dB，±2.5dB@G>30dB，信號帶內(nèi)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(biāo)稱值+10%，-20%；

頻率源部分

輸出功率：標(biāo)稱值±1.5dB；

相位噪聲：<標(biāo)稱值+5dB；

雜散：<標(biāo)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(jìn)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(biāo)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(biāo)稱值±1dB@G<15dB， ±2dB@G>15dB，信號帶內(nèi)S21波動<±0.5dB ；

電壓：額定值；

電流：標(biāo)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?dāng)_<0.4V；

過沖<0.5V；

上升、下降沿：優(yōu)于建立、保持時間要求；

負(fù)載能力：優(yōu)于要求；

接收機(jī)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(nèi)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(fā)射機(jī)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(nèi)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(diào)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(diào)5塊PCBA；

若指標(biāo)OK，則平均值OK。否則更改匹配方法（低Q值匹配支節(jié)）再試；

圖、BOM

更新原理圖和BOM，修改為OK的器件值；

以編號區(qū)分，為每塊PCBA建一個檔案，以備后續(xù)查閱和追溯。

測試曲線

每個板號對應(yīng)一張記錄表，每個板號的記錄表順序相同；

大致描繪矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的S11、S22、S21曲線，標(biāo)識關(guān)鍵頻點(diǎn)、拐點(diǎn)；

示波器測得的波形，時間量、幅度量；

器件值

每個板號對應(yīng)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(tǒng)計。