基于信号追踪法的某型射频模块维修方法研究

黎小军 张 衎 郭又文

（中国电子科技集团公司第三十研究所，四川 成都 610041）

1 概述

某型射频模块硬件原理复杂、测试步骤多、维修困难，已成为该型设备量产的重要瓶颈。区别于传统数字电路，射频电路维修存在诸多难点，比如测试仪器操作复杂，射频探头使用对维修人员技能水平要求较高；常用指标较难理解，如杂散、谐波、反射、混频、频率合成等都需具备射频原理基础知识；故障种类多，包括完全没有输出、输出幅度不达标、信号纯净度不达标等等。[1]为解决师带徒环节中如何让徒弟快速理解并提升上手能力的问题，本文使用信号追踪法，将模块进行分解，以原理图为基准，绘制出主要信号流程图，标志出信号关键点，记录参考电平值，方便操作人员（徒弟）快速查找并对模块进行维修，提高了生产效率。

2 射频模块工作原理

射频模块完成信号的上变频，如图1 所示，主要由发射通道、频率合成器及电源模块组成，其中发射通道含一次变频、DGC 控制等电路；频率合成器包含频综部分及控制电路在内，控制电路通过CPCⅠ总线方式实现与外部对应模块的信息交互。电源模块则为发射通道模块及频率合成器模块工作提供必需的电源电压。

图1 射频组件原理框图

3 射频模块维修方法

3.1 信号追踪法简介

作为射频模块调试维修的基本方法，信号追踪法得到广泛应用。简而言之就是根据射频信号走向，利用射频探头对相关信号点进行采样，在矢量信号分析仪上进行显示，以判断信号是否正常的一种方法。使用信号追踪法需要注意以下几点：一是操作人员需要做好相关静电防护，以免在探测时损伤器件；二是做好相应的防辐射措施；三是操作探头时需要保持手和探头的稳定性，以免误操作导致短路；四是需要在正常模块上采集好对应各点的参考值；五是需要根据本振、中频、射频信号频率的变化，及时调整矢量信号分析仪的中心频率、带宽、参考电平等参数。此外，当信号突然在某个点消失，可能是由于某个器件信号点与地短路（击穿），此时需要将某些通路电容断开，以方便找出故障点[2]。

3.2 射频模块测试原理，见图2。

图2 射频模块测试框图

3.3 1GHz 信号测试及故障排查，见图3。

图3 1GHz 信号流程框图

信号追踪操作：

开启信号源2，频率设置为20MHz，输出功率设置为0dBm，使能信号源输出；开启矢量信号分析仪，将矢量信号分析仪中心频率（center）设置为1GHz，带宽（span）设置为5MHz，参考电平（amp）设置为0dBm；将射频电缆接上自制射频探头；将射频探头探测端与C86 焊点位置相接触；从矢量信号分析仪上观测仪器中心频率处是否有1GHz 信号（信号幅度大于-20dBm）；如果不存在或幅度不够，则按表1 进行故障排查。

表1 1GHz 信号常见故障及维修方法

3.4 本振信号测试及故障排查，见图4。

图4 本振信号流程框图

信号追踪操作：

开启信号源2，频率设置为20MHz，输出功率设置为0dBm，使能信号源输出；开启矢量信号分析仪，将矢量信号分析仪中心频率（center）设置为262.5MHz，带宽（span）设置为250MHz，参考电平（amp）设置为0dBm；打开串口配置助手，并完成对射频模块的配置，其中“RF”栏设置为225；将射频探头探测端与C19 以及本振输出点- 混频器点焊点位置相接触；从矢量信号分析仪上观测仪器是否有175MHz 信号出现，如果存正常信号，则修改“RF”栏设置频率值，测试C19焊点和本振输出点- 混频器点位是否有对应本振频率出现，进一步验证配置程序及射频处理板对应硬件电路的可靠性（本振频率为配置界面设置的频率值与50 的差值）。如果不存在或幅度不够，则按表2 进行故障排查，见图5。

图5 发射通路流程框图

表2 本振信号常见故障及维修方法

3.5 发射通路测试及故障排查

信号追踪操作：

开启信号源1，频率设置为50MHz，输出功率设置为1.5dBm，使能信号源输出；开启信号源2，频率设置为20MHz，输出功率设置为0dBm，使能信号源输出；开启矢量信号分析仪，将矢量信号分析仪中心频率（center）设置为300MHz，带宽（span）设置为250MHz，参考电平（amp）设置为20dBm；打开串口配置界面，完成对射频模块的配置，其中“RF”栏设置为225；从矢量信号分析仪上测试射频模块发射的信号功率值；按每5MHz 的步进修改收串口配置中频率值，并完成配置，重复步骤，注意观察测试的功率值中是否有异常值出现（异常值的出现通常分为两种情况：一种情况是所有测试值均小于0dBm，另一种情况是个别测试值与其它测试值相比较至少差5dB 以上），如有异常，则按表3 进行故障排查。

表3 发射通道信号常见故障及维修方法

结束语

在现实工作中，理解射频电路中的许多概念（如本振、混频、辐射、锁相、谐振等）是比较困难的，特别是对于广大技能人员，很难通过理解原理来开展调试维修工作。为了能降低模块调试难度，本文采用信号追踪法，将射频模块的调试维修方法大大简化，实现了从繁入简。本方法具备一定的可复制性，可以推广到其他类似产品的生产调试和维修中，可产生较好的经济效益和社会效益。