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當(dāng)前位置:西安安泰測試科技有限公司>>技術(shù)文章>>射頻功率放大器常規(guī)調(diào)試流程-安泰維修
對于10W以上的大功率功率放大器來說,由于大信號仿真模型沒有達(dá)到一個很高的準(zhǔn)確度,,管子在大功率的工作狀態(tài)十分不確定,,調(diào)試工作的重要性相比于其他射頻器件來說,,占據(jù)的比重更大,。
射頻功放調(diào)試的步驟一般是由以下幾步構(gòu)成:
STEP 1 確定芯片是否損壞
這一步主要是確定板子和管子的基本狀態(tài)是否正常,,首先利用萬用表測量一下功放柵極對地、漏極對地的電阻是否正常,,確定管子是否損壞,;再檢查一下電路板的狀態(tài),有無虛焊,,短路,,裝配功放管時接地是否做到最好等等。
STEP 2 上電測量
上電,,測量漏極電壓與柵極電壓是否加上,調(diào)整漏極電壓與柵極電壓的值,,觀察靜態(tài)電流是否正常(有沒有過大或者過小或者出現(xiàn)異常的跳變),。
上電時要注意管子的上電順序(GaN功放管先柵極再漏極,斷電順序則相反,;LDMOS功放管無特殊要求),,并且上電時輸出端與輸入端要連接儀器或者匹配負(fù)載,。
STEP 3 小信號測量
對矢網(wǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)后,將功放輸入端接矢網(wǎng)port 1,,輸出端接衰減器后再接入port 2(設(shè)置衰減器補償),,給功放加電,觀察S11和S21是否滿足設(shè)計需求,,一般功放要求S11在工作頻段內(nèi)低于-10dB,,由于矢網(wǎng)可以顯示出Smith圓圖,因此可以通過理論計算與實際調(diào)試,,使功放輸入駐波達(dá)到要求,。S21約為設(shè)計增益值,且保證帶內(nèi)較為平坦,,一般要求增益的最高點落在工作頻帶中間的范圍,。再看S21時一定要將顯示頻率范圍盡可能打?qū)挘?/span>S21曲線有異常的尖峰,,則可能引起功放自激,。在此過程中需對電路進(jìn)行微調(diào)(貼銅箔、割補微帶,、替換元件值等),,直至滿足要求。
STEP 4 大信號測量
功放輸出端接衰減器后接入頻譜儀,,設(shè)置正確補償值(只補償功放后端的線衰和衰減器的衰減),。
將信號源初始輸入功率設(shè)為很小的值(-20dBm左右),逐漸增大,,觀察輸出功率增大情況以及電流增大情況,,直至飽和點(一般為1dB壓縮點)。觀察頻譜儀,,記錄各次頻譜及漏極電流,,收集數(shù)據(jù),計算飽和輸出功率,、增益,、諧波和效率等指標(biāo)。
STEP 5 線性度測量
信號源給出調(diào)試信號,,頻譜儀調(diào)整至IQ星座圖分析模式,,根據(jù)相關(guān)指標(biāo)觀察功放的線性度指標(biāo)。
若線性度指標(biāo)不足,,盡量調(diào)整匹配電容,,同時結(jié)合調(diào)整功放的靜態(tài)電流。
STEP 6 多塊板一致性驗證
裝配相同的板子,確保PCB板參數(shù)一致的情況下性能也能保持一致
STEP 7 高低溫試驗
對功放板單板進(jìn)行高低溫試驗,。主要觀察其在高低溫的情況下會不會出現(xiàn)工作性能的惡化,,以及會不會出現(xiàn)自激等故障的現(xiàn)象。
當(dāng)高低溫試驗中,,功放性能變化較大時,,需要對溫度補償電路進(jìn)行調(diào)整;對于高低溫試驗中的故障現(xiàn)象,,盡可能在常溫環(huán)境中復(fù)現(xiàn)然后進(jìn)行解決,。
補充:
1、除了常規(guī)指標(biāo),,對于功放單板來說還有必要去測量其開短路保護(hù)性能,、溫度補償與過溫保護(hù)性能、連續(xù)發(fā)射能力,、失配負(fù)載狀態(tài)下功率輸出能力等指標(biāo)
2,、電容調(diào)試棒調(diào)試、射頻電纜點測法等等會更好地有助于提高定位問題和調(diào)試的效率,,平常需要準(zhǔn)備些響應(yīng)的材料
3,、功放單板調(diào)試完并不能代表已經(jīng)完好,加到整機系統(tǒng)中聯(lián)調(diào)后,,可能也會出現(xiàn)諸如瞬態(tài)響應(yīng)等問題,,此時需要具體問題具體分析。
調(diào)試過程中常見問題
問題1:漏極無電流
解決方法:
1,、檢查電源線連接,;
2、饋電電路焊接問題,;
3,、濾波問題;
4,、是否因為操作不當(dāng),,已經(jīng)導(dǎo)致功放管損壞。
問題2:漏極電流過大
解決方法:
1,、電路是否穩(wěn)定,;
2、檢查是否存在短路(注意錫渣),;
3,、板子是否遭到破壞;
4,、是否因為操作不當(dāng),,已經(jīng)導(dǎo)致功放管損壞。
問題3:S參數(shù)不理想
解決方法:
1、由于兩路不*平衡,,進(jìn)行相位補償??梢圆捎谜{(diào)試電容棒,,在兩路分別進(jìn)行調(diào)測。電容棒本身具有兩腳,,并且和電路接觸面積與實際電容的接觸面積不同等原因,,會存在一定容值偏差所以實際焊接時使用調(diào)試值附近的容值進(jìn)行微調(diào);
2,、匹配不夠,,由于功放管最佳輸入輸出阻抗帶有虛部,而巴倫結(jié)構(gòu)只能變換實部,,故需要進(jìn)行一定的虛部的抵消,。
問題4:效率低
解決方法:
1、小信號重新調(diào)試
2,、注意散熱是否可靠,,若散熱不夠不能長時間連續(xù)進(jìn)行大功率信號發(fā)射。
問題5:功放自激
解決方法:
1,、接地不良好,,可以采取增加接地面積或與外殼之間的連接;
2,、供給的直流電源濾波不夠,,造成了其不夠干凈,此時需要再增加濾波措施,;
3,、射頻信號耦合到了直流電壓上,可以在低頻線上套磁環(huán),,低頻線和射頻線盡量遠(yuǎn)離或改變它們的走向,;
4、各個放大器之間在某些頻率點上失配嚴(yán)重,,導(dǎo)致了射頻信號的來回反射,,這種情況就需要對電路進(jìn)行重新調(diào)整或適當(dāng)增加匹配之間的隔離。
5,、散熱不良,,隨著溫度的升高,功放管的內(nèi)部性能變差造成不穩(wěn)定,。這種情況需要加強散熱
6,、寄生參數(shù)原因造成的功放自激,比如蓋上整機外殼之后因為引入寄生參數(shù)導(dǎo)致的自激。這種情況需要重新考慮輸入輸出電路的形式,,避免在引入寄生參數(shù)以后特性發(fā)生嚴(yán)重變形,。
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