基于信號追蹤法的某型射頻模塊維修方法研究

黎小軍 張 衎 郭又文

（中國電子科技集團公司第三十研究所，四川 成都 610041）

1 概述

某型射頻模塊硬件原理復雜、測試步驟多、維修困難，已成為該型設備量產的重要瓶頸。區別于傳統數字電路，射頻電路維修存在諸多難點，比如測試儀器操作復雜，射頻探頭使用對維修人員技能水平要求較高；常用指標較難理解，如雜散、諧波、反射、混頻、頻率合成等都需具備射頻原理基礎知識；故障種類多，包括完全沒有輸出、輸出幅度不達標、信號純凈度不達標等等。[1]為解決師帶徒環節中如何讓徒弟快速理解并提升上手能力的問題，本文使用信號追蹤法，將模塊進行分解，以原理圖為基準，繪制出主要信號流程圖，標志出信號關鍵點，記錄參考電平值，方便操作人員（徒弟）快速查找并對模塊進行維修，提高了生產效率。

2 射頻模塊工作原理

射頻模塊完成信號的上變頻，如圖1 所示，主要由發射通道、頻率合成器及電源模塊組成，其中發射通道含一次變頻、DGC 控制等電路；頻率合成器包含頻綜部分及控制電路在內，控制電路通過CPCⅠ總線方式實現與外部對應模塊的信息交互。電源模塊則為發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 信號追蹤法簡介

作為射頻模塊調試維修的基本方法，信號追蹤法得到廣泛應用。簡而言之就是根據射頻信號走向，利用射頻探頭對相關信號點進行采樣，在矢量信號分析儀上進行顯示，以判斷信號是否正常的一種方法。使用信號追蹤法需要注意以下幾點：一是操作人員需要做好相關靜電防護，以免在探測時損傷器件；二是做好相應的防輻射措施；三是操作探頭時需要保持手和探頭的穩定性，以免誤操作導致短路；四是需要在正常模塊上采集好對應各點的參考值；五是需要根據本振、中頻、射頻信號頻率的變化，及時調整矢量信號分析儀的中心頻率、帶寬、參考電平等參數。此外，當信號突然在某個點消失，可能是由于某個器件信號點與地短路（擊穿），此時需要將某些通路電容斷開，以方便找出故障點[2]。

3.2 射頻模塊測試原理，見圖2。

圖2 射頻模塊測試框圖

3.3 1GHz 信號測試及故障排查，見圖3。

圖3 1GHz 信號流程框圖

信號追蹤操作：

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

表1 1GHz 信號常見故障及維修方法

3.4 本振信號測試及故障排查，見圖4。

圖4 本振信號流程框圖

信號追蹤操作：

開啟信號源2，頻率設置為20MHz，輸出功率設置為0dBm，使能信號源輸出；開啟矢量信號分析儀，將矢量信號分析儀中心頻率（center）設置為262.5MHz，帶寬（span）設置為250MHz，參考電平（amp）設置為0dBm；打開串口配置助手，并完成對射頻模塊的配置，其中“RF”欄設置為225；將射頻探頭探測端與C19 以及本振輸出點- 混頻器點焊點位置相接觸；從矢量信號分析儀上觀測儀器是否有175MHz 信號出現，如果存正常信號，則修改“RF”欄設置頻率值，測試C19焊點和本振輸出點- 混頻器點位是否有對應本振頻率出現，進一步驗證配置程序及射頻處理板對應硬件電路的可靠性（本振頻率為配置界面設置的頻率值與50 的差值）。如果不存在或幅度不夠，則按表2 進行故障排查，見圖5。

圖5 發射通路流程框圖

表2 本振信號常見故障及維修方法

3.5 發射通路測試及故障排查

信號追蹤操作：

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

表3 發射通道信號常見故障及維修方法

結束語

在現實工作中，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，特別是對于廣大技能人員，很難通過理解原理來開展調試維修工作。為了能降低模塊調試難度，本文采用信號追蹤法，將射頻模塊的調試維修方法大大簡化，實現了從繁入簡。本方法具備一定的可復制性，可以推廣到其他類似產品的生產調試和維修中，可產生較好的經濟效益和社會效益。