射頻功率放大器常規(guī)調(diào)試流程

時(shí)間：2021-08-23作者：西安安泰測(cè)試科技有限公司瀏覽：76

對(duì)于10W以上的大功率功率放大器來(lái)說(shuō)，由于大信號(hào)仿真模型沒(méi)有達(dá)到一個(gè)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(lái)說(shuō)，占據(jù)的比重較大。

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(wàn)用表測(cè)量一下功放柵較對(duì)地、漏較對(duì)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(wú)虛焊，短路，裝配功放管時(shí)接地是否做到較好等等。

STEP 2 上電測(cè)量

上電，測(cè)量漏較電壓與柵較電壓是否加上，調(diào)整漏較電壓與柵較電壓的值，觀察靜態(tài)電流是否正常（有沒(méi)有過(guò)大或者過(guò)小或者出現(xiàn)異常的跳變）。

上電時(shí)要注意管子的上電順序（GaN功放管先柵較再漏較，斷電順序則相反；LDMOS功放管無(wú)特殊要求），并且上電時(shí)輸出端與輸入端要連接儀器或者匹配負(fù)載。

STEP 3 小信號(hào)測(cè)量

對(duì)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(bǔ)償），給功放加電，觀察S11和S21是否滿足設(shè)計(jì)需求，一般功放要求S11在工作頻段內(nèi)**-10dB，由于矢網(wǎng)可以顯示出Smith圓圖，因此可以通過(guò)理論計(jì)算與實(shí)際調(diào)試，使功放輸入駐波達(dá)到要求。S21約為設(shè)計(jì)增益值，且保證帶內(nèi)較為平坦，一般要求增益的較高點(diǎn)落在工作頻帶中間的范圍。再看S21時(shí)一定要將顯示頻率范圍盡可能打?qū)?，?/span>S21曲線有異常的尖峰，則可能引起功放自激。在此過(guò)程中需對(duì)電路進(jìn)行微調(diào)（貼銅箔、割補(bǔ)微帶、替換元件值等），直至滿足要求。

STEP 4 大信號(hào)測(cè)量

功放輸出端接衰減器后接入頻譜儀，設(shè)置正確補(bǔ)償值（只補(bǔ)償功放后端的線衰和衰減器的衰減）。

將信號(hào)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(diǎn)（一般為1dB壓縮點(diǎn)）。觀察頻譜儀，記錄各次頻譜及漏較電流，收集數(shù)據(jù)，計(jì)算飽和輸出功率、增益、諧波和效率等指標(biāo)。

STEP 5 線性度測(cè)量

信號(hào)源給出調(diào)試信號(hào)，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(shí)結(jié)合調(diào)整功放的靜態(tài)電流。

STEP 6 多塊板一致性驗(yàn)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(yàn)

對(duì)功放板單板進(jìn)行高低溫試驗(yàn)。主要觀察其在高低溫的情況下會(huì)不會(huì)出現(xiàn)工作性能的惡化，以及會(huì)不會(huì)出現(xiàn)自激等故障的現(xiàn)象。

當(dāng)高低溫試驗(yàn)中，功放性能變化較大時(shí)，需要對(duì)溫度補(bǔ)償電路進(jìn)行調(diào)整；對(duì)于高低溫試驗(yàn)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(bǔ)充：

1、除了常規(guī)指標(biāo)，對(duì)于功放單板來(lái)說(shuō)還有必要去測(cè)量其開(kāi)短路保護(hù)性能、溫度補(bǔ)償與過(guò)溫保護(hù)性能、連續(xù)**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(diǎn)測(cè)法等等會(huì)較好地有助于提高定位問(wèn)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)試完并不能代表高枕，加到整機(jī)系統(tǒng)中聯(lián)調(diào)后，可能也會(huì)出現(xiàn)諸如瞬態(tài)響應(yīng)等問(wèn)題，此時(shí)需要具體問(wèn)題具體分析。

 

調(diào)試過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題

問(wèn)題1：漏較無(wú)電流

解決方法：

1、檢查電源線連接；

2、饋電電路焊接問(wèn)題；

3、濾波問(wèn)題；

4、是否因?yàn)椴僮鞑划?dāng)，已經(jīng)導(dǎo)致功放管損壞。

問(wèn)題2：漏較電流過(guò)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?yàn)椴僮鞑划?dāng)，已經(jīng)導(dǎo)致功放管損壞。

問(wèn)題3：S參數(shù)不理想

解決方法：

1、由于兩路不完全平衡，進(jìn)行相位補(bǔ)償?？梢圆捎谜{(diào)試電容棒，在兩路分別進(jìn)行調(diào)測(cè)。電容棒本身具有兩腳，并且和電路接觸面積與實(shí)際電容的接觸面積不同等原因，會(huì)存在一定容值偏差所以實(shí)際焊接時(shí)使用調(diào)試值附近的容值進(jìn)行微調(diào)；

2、匹配不夠，由于功放管較佳輸入輸出阻抗帶有虛部，而巴倫結(jié)構(gòu)只能變換實(shí)部，故需要進(jìn)行一定的虛部的抵消。

問(wèn)題4：效率低

解決方法：

1、小信號(hào)重新調(diào)試

2、注意散熱是否可靠，若散熱不夠不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)進(jìn)行大功率信號(hào)**。

問(wèn)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(shí)需要再增加濾波措施；

3、射頻信號(hào)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(gè)放大器之間在某些頻率點(diǎn)上失配嚴(yán)重，導(dǎo)致了射頻信號(hào)的來(lái)回反射，這種情況就需要對(duì)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(qiáng)散熱

6、寄生參數(shù)原因造成的功放自激，比如蓋上整機(jī)外殼之后因?yàn)橐爰纳鷧?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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