射頻功率放大器常規(guī)調(diào)試流程

時間：2021-08-23作者：西安安泰測試科技有限公司瀏覽：74

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到一個很高的準確度，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，首先利用萬用表測量一下功放柵較對地、漏較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較好等等。

STEP 2 上電測量

上電，測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功放管先柵較再漏較，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載。

STEP 3 小信號測量

對矢網(wǎng)進行校準后，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)**-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，一般要求增益的較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)?，?/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，記錄各次頻譜及漏較電流，收集數(shù)據(jù)，計算飽和輸出功率、增益、諧波和效率等指標。

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)指標觀察功放的線性度指標。

若線性度指標不足，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)然后進行解決。

補充：

1、除了常規(guī)指標，對于功放單板來說還有必要去測量其開短路保護性能、溫度補償與過溫保護性能、連續(xù)**能力、失配負載狀態(tài)下功率輸出能力等指標

2、電容調(diào)試棒調(diào)試、射頻電纜點測法等等會較好地有助于提高定位問題和調(diào)試的效率，平常需要準備些響應(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：漏較無電流

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：漏較電流過大

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、由于兩路不完全平衡，進行相位補償。可以采用調(diào)試電容棒，在兩路分別進行調(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)只能變換實部，故需要進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)進行大功率信號**。

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)生嚴重變形。


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