收發(fā)模塊異常問題分析與處理

摘要：對于高集成、輕小型化滿足高性能使用需求的收發(fā)模塊，其擴充靈活能夠構(gòu)建所需的多個通道陣列，得以大量生產(chǎn)投入應用。本文對收發(fā)模塊生產(chǎn)過程中，遇到典型問題處理具有一定的指導和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：信號判別；電流診斷；阻值診斷

1.引言

現(xiàn)代雷達系統(tǒng)開發(fā)研制的相控陣雷達技術(shù)具有諸多的優(yōu)點，備受各方的重視和關(guān)注，如可擴充性能良好、能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化頻率捷變等，對于有源干擾具有較強的抵抗性能，其基本結(jié)構(gòu)的電路收發(fā)模塊（簡稱收發(fā)模塊）是一種集合了微波、模擬、數(shù)字相結(jié)合的綜合性多功能電路模塊，決定了數(shù)字陣列模塊具有非常優(yōu)異的功能。

2.收發(fā)模塊原理

收發(fā)模塊具有一體化射頻收發(fā)單元基于完全相同的模擬收發(fā)通道，電路模塊本身共用相同的寬帶低噪聲放大器、寬帶功率放大器、變頻放大電路和濾波器?；谕ǖ涝鲆娴暮侠矸峙洌捎糜性椿祛l方式，收發(fā)增益控制電路也集成于其中；具有變頻、放大的功能，利用工作信號與本振信號進行混頻，完成信號頻率的搬移；發(fā)射時在滿足雷達飽和大功率輸出的同時，使得功率放大器工作在線性區(qū)，保證了通信所需的較高線性度。通過與控制中心的合理設計，構(gòu)成了多路收發(fā)功能相對獨立的基礎實現(xiàn)了擴展與應用。圖1是收發(fā)模塊工作原理框圖：

收發(fā)模塊是構(gòu)成這種新型的相控陣雷達的基礎模塊，在有限的空間里組合，結(jié)構(gòu)滿足了多樣性需求。隨著大批量的應用，也遇到了幾種常見的問題。

3.收發(fā)模塊典型問題分析與處理

3.1 信號判別

采用連接頻譜儀開口的電纜作為信號探針，與已知固定點的信號值作對比，由此判斷故障位置。在系統(tǒng)上變頻工作模式下，中頻信號IF輸入正常，二本振（LO2）與中頻信號混頻出差頻信號輸出，經(jīng)過聲表濾波器與一本振（LO1）混頻，而此時無射頻信號輸出；在系統(tǒng)下變頻工作模式下，射頻信號RF由限幅低噪聲放大器處理后到RF射頻濾波器進行濾波，然后進與一本振（LO1）混頻輸出，而此時發(fā)現(xiàn)變頻放大電路引腳無信號輸出，由此判斷集成塊電路出現(xiàn)故障。

由于對變頻放大電路底部大面接地，要求刷焊膏的量非?？量?，機器在大批量貼裝過程中，板子上刷錫的量導致偏差，在回流焊過程中錫量溢出，從而形成上述故障。

3.2電流診斷

靜態(tài)電流一般是一個恒定的值，收發(fā)模塊通電測試時電源電流顯示偏差現(xiàn)象，正常電流為160±20mA，偏大了約30mA，如圖2：

針對電流值偏大現(xiàn)象，主要檢查收發(fā)模塊上集成塊情況，用萬用表先從電容、電阻和電感查起，每判斷一個電容和電阻后用三用表測量一下電源對地是否短路；如果不是電容電阻引起的短路，再測量集成塊周圍阻值是否有變化；也可能為周圍電路不正常，某個細間距器件焊接橋連現(xiàn)象，如圖3。橋連現(xiàn)象是波峰焊接過程中最常見的一種焊接缺陷，造成這種缺陷產(chǎn)生的因素很多，可以在焊膏印刷、焊接等工藝參數(shù)過程控制等細節(jié)過程中改善；還有一種可能是因污物造成，在操作過程中疏于輔助材料的管控，在清洗時又未能完全清除，造成輔助材料與水的結(jié)合物附著在微帶周圍，造成假短路現(xiàn)象，在通電測試時表現(xiàn)為電流偏大。

3.3阻值診斷

利用特定參數(shù)問題進行判斷將大大提高故障定位的速度和準確度，用萬用表測定時，收發(fā)模塊上某些探測點通過測量電阻來判定其中某個芯片存在故障，比如圖1中變頻放大電路管腳1為N1芯片的電源端口，管腳5和管腳16為N3的電源端口，管腳14為N4電源端口，管腳15為N4到VGC端口，管腳20為N2的電源端口。然后用萬用表檢測故障范圍內(nèi)所有關(guān)聯(lián)點的對地電阻值，這些典型值K1、K5、K16、K14、K15、K20對地電阻值應大于5MΩ。一般情況在檢測時，如果發(fā)現(xiàn)電阻值超過典型值的范圍，則基本可以判斷該點處連接的集成塊已損壞。

3.4常見問題

微波信號容易產(chǎn)生輻射、衍射、空間耦合，同時對接地、阻抗匹配要求高。在某些特定的環(huán)境下對于某些頻點和頻段，微波的放大電路構(gòu)成正反饋電路，最終造成微波放大電路振蕩，振蕩產(chǎn)生條件： ，消除振蕩，目的就是要破壞振蕩產(chǎn)生的條件。

腔體內(nèi)集成大量的器件，在有限的空間內(nèi)產(chǎn)生高密度的電磁波輻射，在信號放大、傳輸及匹配過程中，電磁兼容要求較高，稍有不慎就會產(chǎn)生腔體效應。解決腔體效應的方法常用的有3種：直接屏蔽法、采取隔離法、利用吸波材料。

阻抗不匹配、以及微波的空間輻射及干擾在某些頻點構(gòu)成正反饋電路，最終造成這些頻點輸出信號振蕩。尤其是功率模塊接地不良時，容易導致振蕩，應采取適合高頻特性的接地方式，達到最佳的匹配狀態(tài)。

3.5網(wǎng)板印刷

批量生產(chǎn)主要是先用網(wǎng)板對PCB裸板刷印焊膏，在置于SMT的貼片機進行器件貼裝，再經(jīng)回流焊爐焊接。若焊膏刷印不均或焊膏位置達不到預設，導致器件焊接不良、短路等問題，而焊膏的量由網(wǎng)板的網(wǎng)孔決定，網(wǎng)板不同程度的形變致使網(wǎng)孔尺寸大小已經(jīng)偏離標準尺寸，刷出來的焊膏形狀存在缺陷。網(wǎng)板的網(wǎng)孔已出現(xiàn)了不同程度的形變損傷，在刷焊膏時部分模塊網(wǎng)板焊膏不均，如圖4所示網(wǎng)板已變形。

4.結(jié)束語

收發(fā)模塊體積小、集成度高，由許多功能器件、單元組成的有機整體，其每一個個體單元的質(zhì)量都會影響到整個產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是在產(chǎn)品已經(jīng)裝配完成時才發(fā)現(xiàn)器件質(zhì)量時，造成的問題判斷、返工的成本就非常高，早發(fā)現(xiàn)，早閉環(huán)，為制造精品竭力所能。

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作者簡介：

王開偉，就職于中電集團第三十八研究所，電氣工程師，研究方向：電路與系統(tǒng)。