射频调试规范及各模块调试方法

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射频调试规范及各模块调试方法

射频电路的调试工作量非常大，几乎所有电路都需要调试，为了满足整机指标要求，减少盲目性，确保电路的一致性，提高产品的可生产性，需要对调试环境、调试方法、调试要求进行规范，所有项目，所有作业人员，应该按本规范灵活处理。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]本规范既有约束性，规范部门作业，又有指导性，供新手学习。有些是必须的，如仪器使用安全、防护、数据记录；有些是建议性的，如调试方法、步骤、目标。

1.调试过程

仪器设置

射频信号源：Keysight输出功率<13dBm，R&S输出功率<18dBm，若超出，输出功率可能小于显示值，需核实；

频谱分析仪：屏幕显示的有效动态范围，FSV约70dB，FSW约80dB；仪器的线性输入功率<-3dBm，超出会恶化待测IM3（ACLR）、谐波，应选择合适的内部/外部衰减值；

矢量网络分析仪：仪器的IF带宽决定噪声，测无源器件的带外抑制，应适当降低IF带宽；调测任何电路，必须保证输出功率<P1dB-3dB，一般设扫描功率=-20dBm；

工具准备

恒温烙铁：夏天，温度340℃；冬天，温度345℃；

热风枪：吹芯片，温度340~345℃ ；

线缆标校

柔性同轴电缆最容易损坏的部位：与连接器相连处，使用前先标校；

半柔同轴电缆最容易损坏的部位：外导体有裂痕，使用前先标校；

2.测试点

调测必然涉及到测试点的选取，信号的馈入，以下给出指导性建议。

电源

从限流电阻采样，计算V/R得到电流值；

电压测试点靠近电源输入端、输出端；

射频（<3GHz）

将射频电路输入级隔直电容之前某器件断开，开口电缆接入激励仪器；

将射频电路输出级隔直电容之后某器件断开，开口电缆接到测量仪器；

电缆开口长度：<最短波长的1/100；

射频（>3GHz）

若条件允许：

将整块PCB图以模块（LNA、Mixer、PA）为单位分割成若干小PCB图，输入/输出以微带SMA形式引出，PCB介质、厚度与大PCB一致；

先分别调试小PCB匹配，再用同样匹配方法调试整块PCB；

若条件不允许：

使用耦合探头，在线调测；

>5GHz完全用分布参数；

3.调试开始

电源部分

大功率负载电阻做可调负载，如：10Ω，3.3Ω，1Ω；

DC-DC/LDO：负载电流50mA，调反馈电阻，将输出电压调到额定值；

电源电压最小值：DC-DC输出电压；（负载调制效应）

电源电压最大值：DC-DC输出电压；

电源电压额定：DC-DC负载最重，输出电压；（电压调制效应）

电源电压额定：DC-DC负载最轻，输出电压；

滤波器部分

二端口矢量网络仪，测S11/S22（互易）、S21，扫描功率不限；

用微扰法（借助磁棒、铜/铝片），调电感、电容，改变零极点；

若微扰变优，则器件值需要调整；

循环3次，完成调试；

LNA部分

先测电源工作电压和工作电流，符合标称值，方可进入下一步；

二端口矢量网络仪，测S11、S22、S21/S12，扫描功率=-20dBm；

调试过程中若发现S11/S22>0，说明自激，先消除自激后，再往下进行；

用微扰法（借助磁棒，铜/铝片），调电感、电容，观察S11、S22曲线；

若微扰变优，则器件值需要调整；

S11→S22→S21/S12，循环3次，若符合标称值，调试完成；

Mixer部分

两台仪器：射频信号源，二端口矢量网络仪，频谱分析仪；

射频信号源输出功率=LO标称功率，矢量网络仪扫描功率=-20dBm；

先测电源工作电压，工作电流，符合标称值，方可进入下一步；

RF/IF先端接50Ω。

用微扰法，匹配LO端，观察S11曲线；

用微扰法，匹配RF端，观察S11曲线；

用微扰法，匹配IF端，观察S11曲线；

循环3次，然后测出变频损耗。若符合标称值，调试完成；

DDS部分

先测电源工作电压和工作电流，符合标称值，方可进入下一步；

输入时钟非常重要，幅度、谐波、杂散、相位噪声直接影响输出相位噪声指标；

调时钟输入端匹配，影响时钟幅度；

调DDS输出端匹配，影响DDS输出谐波杂散；

PLL+VCO部分

先测电源工作电压和工作电流，符合标称值，方可进入下一步；

VCO输出幅度是否符合标称值，电源是否干净影响VCO输出杂散；

REF CLK非常重要，幅度、谐波、杂散、相位噪声直接影响输出相位噪声指标；

调RF输入端匹配，可能影响pulling frequency及换频时间；

为降低pulling frequency ，VCO输出端与LO之间要有足够隔离；

低通环路相位余量在换频时间与相位噪声之间平衡；

检波部分

先测电源工作电压和工作电流，符合标称值，方可进入下一步；

调输入端匹配，观察S11曲线，扫描功率=-20dBm；

射频信号源施加激励，检波电压值=检波曲线标称值±3dB*检波斜率；

信号源AM调制，调制频率=符号率，调制度80%，用示波器观察RC低通滤波后波形，（峰值-估值）/检波斜率<3dB，检波输出时延<1符号周期；

AMP部分

先测电源工作电压和工作电流，符合标称值，方可进入下一步；

当AMP饱和输出功率>35dBm，若自激，输入端功率可能会大于25dBm。用频谱分析仪（级联衰减器）观察AMP是否自激，必须稳定，方可进入下一步；

AMP输出端接合适衰减器后，连到矢量网络分析仪Port2，调输入端匹配，观察S11，扫描功率=满功率激励 - 0~3dB；

观察S21，调S22。只有确保不会自激（绝对稳定），AMP输出端才能直接连到Port2，（因AMP工作在大信号，直接测S22不准确）；

S21符合标称值，则可认为S22良好；

S11、S21符合要求，初步调试完成；

以矢量信号为AMP激励，测ACPR及EVM，用功率计测输出端VSWR；

天线部分

最基本的指标就是S11；

近场范围内净空，接地板大小符合设备安装实情，地板与大地之间耦合电容100pF；

调测S11；

双天线收发闭环，测EVM；

控制部分

示波器的模拟带宽>脉宽倒数（时钟频率）的5倍（否则显示的脉冲变形，上升/下降沿变缓）；

测逻辑是否争正确，电平是否符合标准，上升、下降时间是有符合要求

改变端接电阻值，使过冲幅度符合要求；

检查是否存在串扰；

4.调试目标

射频电路调试以什么为标准？调到什么程度算OK？

电台千差万别，本身没有国际标准，仅给出指导性建议，灵活对待，在此基础上，力求更优。以下是初样调试目标，正样加严。

电源部分

低压DC-DC、LDO电压（<6V）：标称值±0.1V；

中压DC-DC、LDO（6~15V）：标称值±0.2V；

高压DC-DC、LDO（>15V）：标称值±5%；

电流：标称值± 10%；

无源部分（滤波器）

S11、S22：<-12dB@fH/fL<0.5， <-10dB@fH/fL<2， <-8dB@fH/fL>5 ；

S21：全频段标称值±10%（dB），信号带内S21波动IF滤波器 <±0.5dB ，RF滤波器 <±0.2dB ；

信号带内群时延波动IF滤波器<1/10符号周期，RF滤波器<1/20符号周期；

有源部分（LNA，Mixer）

S11、S22：<-12dB@fH/fL<0.5， <-10dB@fH/fL<2， <-8dB@fH/fL>5；

S21：全频段标称值±1.5dB@G<30dB，±2.5dB@G>30dB，信号带内S21波动IF LNA<±0.5dB，RF LNA <±0.2dB ；

电压：额定值下限~额定值之间；

电流：标称值+10%，-20%；

频率源部分

输出功率：标称值±1.5dB；

相位噪声：<标称值+5dB；

杂散：<标称值+5dB；

换频时间：加载<5us，全频段换频锁定<60us，换频跨度超过全频段1/3，需步进换频，每次跨度不大于1/3；

电压：额定值下限~额定值之间；

电流：标称值+10%，-20%；

功放部分

S11、S22：<-12dB@fH/fL<0.5， <-10dB@fH/fL<2， <-8dB@fH/fL>5 ；

S21：标称值±1dB@G<15dB， ±2dB@G>15dB，信号带内S21波动<±0.5dB ；

电压：额定值；

电流：标称值±10%；

逻辑部分

高电平>高电平逻辑的最小值+0.2V；

低电平<低电平逻辑的最大值-0.1V；

毛刺、串扰<0.4V；

过冲<0.5V；

上升、下降沿：优于建立、保持时间要求；

负载能力：优于要求；

接收机部分

全链路增益偏差：理论值±4dB；

全链路增益一致性：平均值±2dB；

信号带内增益波动： ±1dB@B<5MHz， ±1.5dB@B>5MHz ；

群时延波动：<1/5符号周期；

EVM(小信号)：<3%@B<5MHz，<5%@B>5MHz；

发射机部分

全链路增益偏差：理论值±3dB；

全链路增益一致性：平均值±2dB；

信号带内增益波动： ±1dB@B<5MHz， ±1.5dB@B>5MHz ；

群时延波动：<1/5符号周期；

EVM(满功率)：<5%@B<5MHz，<7%@B>5MHz；

ACPR：<-35dBc@1ch；

器件一致性

先调5块PCBA，将器件（R、L、C）值（同一器件的5个值）求平均，以平均值再调5块PCBA；

若指标OK，则平均值OK。否则更改匹配方法（低Q值匹配支节）再试；

图、BOM

更新原理图和BOM，修改为OK的器件值；

以编号区分，为每块PCBA建一个档案，以备后续查阅和追溯。

测试曲线

每个板号对应一张记录表，每个板号的记录表顺序相同；

大致描绘矢量网络分析仪的S11、S22、S21曲线，标识关键频点、拐点；

示波器测得的波形，时间量、幅度量；

器件值

每个板号对应一张记录表，每个板号的记录表顺序相同；

每次更换器件值、型号（厂家）、版本、器件编码等，必须做好记录，便于查阅和统计。

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