隨著4G/5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,對(duì)天線兼容多頻段的要求越來(lái)越高,對(duì)于設(shè)計(jì)時(shí)需天線的駐波和插損進(jìn)行測(cè)試,但多次使用網(wǎng)分進(jìn)行拔插,不僅繁瑣,而且容易多次拔插導(dǎo)致接觸不好產(chǎn)生的性能變差,無(wú)法很好驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性,此時(shí)需要有一個(gè)自動(dòng)測(cè)試方法來(lái)替代手工接線測(cè)試,對(duì)網(wǎng)分測(cè)試端口進(jìn)行擴(kuò)展(2擴(kuò)N),對(duì)接天線測(cè)試端口,但設(shè)計(jì)過(guò)程會(huì)遇到不同的問(wèn)題,以下逐步分析
問(wèn)題現(xiàn)象
在測(cè)試天線過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其中一路通道駐波和插損異常大,駐波最大為3.1,差損為20db,經(jīng)排查是由于PCB板上其中一路端口駐波和插損過(guò)大。
通過(guò)比較發(fā)現(xiàn):-45端口輸入,S11端口輸出條件下測(cè)試駐波和差損正常,駐波最大為1.53,插損最大為-7db;+45端口輸入,S22輸出(如圖1所示)。駐波最大為3.2,差損最大為20db。兩電路結(jié)構(gòu)相同,唯一不同是傳輸線長(zhǎng)度不同,經(jīng)分析是由于電路阻抗失配而導(dǎo)致駐波值大和插損值大,下一步想辦法解決駐波和插損大問(wèn)題。
圖1 測(cè)試端口PCB圖
圖2 測(cè)試端口原理圖
單端口解決方案
1.方案二:更改天線切換IC,但結(jié)合到我司天線目前的性能,只有HMC595E 符合要求(其實(shí)是可以使用PIN二極管來(lái)代替的)
2.方案三: 修改設(shè)計(jì)電路,使得傳輸線匹配。方案三可行。
多端口測(cè)試
此測(cè)試目的是解決IC互相影響而導(dǎo)致駐波和插損變差的問(wèn)題。
測(cè)試1:端口+45 IN,端口S22 OUT,其他端口懸空;
電平:U27_A低,U27_B高,U28_A高,U27_B低;
測(cè)試2:端口+45 IN,端口S22 OUT,其他端口懸空;
電平:U27_A高,U27_B低,U28_A高,U27_B低;
測(cè)試3:端口-45 IN,端口S11 OUT,其他端口懸空;
電平:U27_A高,U27_B低,U28_A低,U27_B高;
測(cè)試4:端口+45 IN,端口S11 OUT,其他端口懸空;
電平:U27_A低,U27_B高,U28_A高,U27_B低;
測(cè)試2的情況是測(cè)試U27對(duì)U28通路的駐波和插損影響,從理論分析,當(dāng)U27_A電平高,U27_B電平低,U27_RF1引腳不通信號(hào),U27_RF2引腳接通信號(hào);當(dāng)U28_A電平高,U29_B電平低; U28_RF1引腳不通信號(hào),U28_RF2引腳接通信號(hào),見(jiàn)圖4引腳圖和真值表。
圖4 HMC595E引腳圖和真值表
當(dāng)信號(hào)從+45端口輸入,經(jīng)過(guò)U28,S22出,沒(méi)有信號(hào)流經(jīng)U27。但在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)焊接上U27后對(duì)S22端口輸入駐波影響不大,對(duì)S22端口輸出駐波產(chǎn)生惡化,單獨(dú)通路測(cè)試S22端口輸出駐波最大為1.7,焊接上U27后S22端口輸出駐波為2.1。如圖5、圖6所示。
圖5 沒(méi)焊接U27,+45輸入S22輸出的通路駐波和插損
圖6 焊接U27,+45輸入S22輸出的通路駐波和插損
通過(guò)修改電路使得阻抗在傳輸過(guò)程中匹配,通過(guò)調(diào)試,最終電路如下:
圖7 最終調(diào)試電路
圖7中R10=5.1Ω,R11=R12=810Ω,實(shí)現(xiàn)50Ω阻抗匹配。具體計(jì)算可以使用網(wǎng)絡(luò)衰減計(jì)算軟件,軟件截圖如下,也可以通過(guò)數(shù)學(xué)公式計(jì)算出來(lái),詳細(xì)請(qǐng)參考《射頻功率衰減值原理.pdf》文章。
圖8 網(wǎng)絡(luò)衰減計(jì)算軟件界面
修改后的PCB圖如下:
圖9 調(diào)試后的PCB圖
部分駐波測(cè)試數(shù)據(jù):
表1 系統(tǒng)駐波部分測(cè)試數(shù)據(jù)
電路板端口 | 天線 | 系統(tǒng) | |
S22 | 1.54 | 1.51 | 1.78 |
S11 | 1.55 | 1.44 | 1.58 |
總結(jié):此方法可以臨時(shí)解決駐波和插損問(wèn)題,但是不能準(zhǔn)確確定電路的參數(shù)和PCB布線的參數(shù),不利于提高工作效率。下一篇文章我們將研究問(wèn)題的本質(zhì)原因。
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原文標(biāo)題:技術(shù)專(zhuān)欄 | 生產(chǎn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)端口駐波插損分析(一)
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