基于信號(hào)追蹤法的某型射頻模塊維修方法研究

黎小軍 張 衎 郭又文

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十研究所，四川 成都 610041）

1 概述

某型射頻模塊硬件原理復(fù)雜、測(cè)試步驟多、維修困難，已成為該型設(shè)備量產(chǎn)的重要瓶頸。區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)字電路，射頻電路維修存在諸多難點(diǎn)，比如測(cè)試儀器操作復(fù)雜，射頻探頭使用對(duì)維修人員技能水平要求較高；常用指標(biāo)較難理解，如雜散、諧波、反射、混頻、頻率合成等都需具備射頻原理基礎(chǔ)知識(shí)；故障種類多，包括完全沒(méi)有輸出、輸出幅度不達(dá)標(biāo)、信號(hào)純凈度不達(dá)標(biāo)等等。[1]為解決師帶徒環(huán)節(jié)中如何讓徒弟快速理解并提升上手能力的問(wèn)題，本文使用信號(hào)追蹤法，將模塊進(jìn)行分解，以原理圖為基準(zhǔn)，繪制出主要信號(hào)流程圖，標(biāo)志出信號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)，記錄參考電平值，方便操作人員（徒弟）快速查找并對(duì)模塊進(jìn)行維修，提高了生產(chǎn)效率。

2 射頻模塊工作原理

射頻模塊完成信號(hào)的上變頻，如圖1 所示，主要由發(fā)射通道、頻率合成器及電源模塊組成，其中發(fā)射通道含一次變頻、DGC 控制等電路；頻率合成器包含頻綜部分及控制電路在內(nèi)，控制電路通過(guò)CPCⅠ總線方式實(shí)現(xiàn)與外部對(duì)應(yīng)模塊的信息交互。電源模塊則為發(fā)射通道模塊及頻率合成器模塊工作提供必需的電源電壓。

圖1 射頻組件原理框圖

3 射頻模塊維修方法

3.1 信號(hào)追蹤法簡(jiǎn)介

作為射頻模塊調(diào)試維修的基本方法，信號(hào)追蹤法得到廣泛應(yīng)用。簡(jiǎn)而言之就是根據(jù)射頻信號(hào)走向，利用射頻探頭對(duì)相關(guān)信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行采樣，在矢量信號(hào)分析儀上進(jìn)行顯示，以判斷信號(hào)是否正常的一種方法。使用信號(hào)追蹤法需要注意以下幾點(diǎn)：一是操作人員需要做好相關(guān)靜電防護(hù)，以免在探測(cè)時(shí)損傷器件；二是做好相應(yīng)的防輻射措施；三是操作探頭時(shí)需要保持手和探頭的穩(wěn)定性，以免誤操作導(dǎo)致短路；四是需要在正常模塊上采集好對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的參考值；五是需要根據(jù)本振、中頻、射頻信號(hào)頻率的變化，及時(shí)調(diào)整矢量信號(hào)分析儀的中心頻率、帶寬、參考電平等參數(shù)。此外，當(dāng)信號(hào)突然在某個(gè)點(diǎn)消失，可能是由于某個(gè)器件信號(hào)點(diǎn)與地短路（擊穿），此時(shí)需要將某些通路電容斷開(kāi)，以方便找出故障點(diǎn)[2]。

3.2 射頻模塊測(cè)試原理，見(jiàn)圖2。

圖2 射頻模塊測(cè)試框圖

3.3 1GHz 信號(hào)測(cè)試及故障排查，見(jiàn)圖3。

圖3 1GHz 信號(hào)流程框圖

信號(hào)追蹤操作：

開(kāi)啟信號(hào)源2，頻率設(shè)置為20MHz，輸出功率設(shè)置為0dBm，使能信號(hào)源輸出；開(kāi)啟矢量信號(hào)分析儀，將矢量信號(hào)分析儀中心頻率（center）設(shè)置為1GHz，帶寬（span）設(shè)置為5MHz，參考電平（amp）設(shè)置為0dBm；將射頻電纜接上自制射頻探頭；將射頻探頭探測(cè)端與C86 焊點(diǎn)位置相接觸；從矢量信號(hào)分析儀上觀測(cè)儀器中心頻率處是否有1GHz 信號(hào)（信號(hào)幅度大于-20dBm）；如果不存在或幅度不夠，則按表1 進(jìn)行故障排查。

表1 1GHz 信號(hào)常見(jiàn)故障及維修方法

3.4 本振信號(hào)測(cè)試及故障排查，見(jiàn)圖4。

圖4 本振信號(hào)流程框圖

信號(hào)追蹤操作：

開(kāi)啟信號(hào)源2，頻率設(shè)置為20MHz，輸出功率設(shè)置為0dBm，使能信號(hào)源輸出；開(kāi)啟矢量信號(hào)分析儀，將矢量信號(hào)分析儀中心頻率（center）設(shè)置為262.5MHz，帶寬（span）設(shè)置為250MHz，參考電平（amp）設(shè)置為0dBm；打開(kāi)串口配置助手，并完成對(duì)射頻模塊的配置，其中“RF”欄設(shè)置為225；將射頻探頭探測(cè)端與C19 以及本振輸出點(diǎn)- 混頻器點(diǎn)焊點(diǎn)位置相接觸；從矢量信號(hào)分析儀上觀測(cè)儀器是否有175MHz 信號(hào)出現(xiàn)，如果存正常信號(hào)，則修改“RF”欄設(shè)置頻率值，測(cè)試C19焊點(diǎn)和本振輸出點(diǎn)- 混頻器點(diǎn)位是否有對(duì)應(yīng)本振頻率出現(xiàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證配置程序及射頻處理板對(duì)應(yīng)硬件電路的可靠性（本振頻率為配置界面設(shè)置的頻率值與50 的差值）。如果不存在或幅度不夠，則按表2 進(jìn)行故障排查，見(jiàn)圖5。

圖5 發(fā)射通路流程框圖

表2 本振信號(hào)常見(jiàn)故障及維修方法

3.5 發(fā)射通路測(cè)試及故障排查

信號(hào)追蹤操作：

開(kāi)啟信號(hào)源1，頻率設(shè)置為50MHz，輸出功率設(shè)置為1.5dBm，使能信號(hào)源輸出；開(kāi)啟信號(hào)源2，頻率設(shè)置為20MHz，輸出功率設(shè)置為0dBm，使能信號(hào)源輸出；開(kāi)啟矢量信號(hào)分析儀，將矢量信號(hào)分析儀中心頻率（center）設(shè)置為300MHz，帶寬（span）設(shè)置為250MHz，參考電平（amp）設(shè)置為20dBm；打開(kāi)串口配置界面，完成對(duì)射頻模塊的配置，其中“RF”欄設(shè)置為225；從矢量信號(hào)分析儀上測(cè)試射頻模塊發(fā)射的信號(hào)功率值；按每5MHz 的步進(jìn)修改收串口配置中頻率值，并完成配置，重復(fù)步驟，注意觀察測(cè)試的功率值中是否有異常值出現(xiàn)（異常值的出現(xiàn)通常分為兩種情況：一種情況是所有測(cè)試值均小于0dBm，另一種情況是個(gè)別測(cè)試值與其它測(cè)試值相比較至少差5dB 以上），如有異常，則按表3 進(jìn)行故障排查。

表3 發(fā)射通道信號(hào)常見(jiàn)故障及維修方法

結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)實(shí)工作中，理解射頻電路中的許多概念（如本振、混頻、輻射、鎖相、諧振等）是比較困難的，特別是對(duì)于廣大技能人員，很難通過(guò)理解原理來(lái)開(kāi)展調(diào)試維修工作。為了能降低模塊調(diào)試難度，本文采用信號(hào)追蹤法，將射頻模塊的調(diào)試維修方法大大簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了從繁入簡(jiǎn)。本方法具備一定的可復(fù)制性，可以推廣到其他類似產(chǎn)品的生產(chǎn)調(diào)試和維修中，可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。