隨著4G/5G移動通信技術的發(fā)展,對天線兼容多頻段的要求越來越高,對于設計時需天線的駐波和插損進行測試,但多次使用網分進行拔插,不僅繁瑣,而且容易多次拔插導致接觸不好產生的性能變差,無法很好驗證設計的正確性,此時需要有一個自動測試方法來替代手工接線測試,對網分測試端口進行擴展(2擴N),對接天線測試端口,但設計過程會遇到不同的問題,以下逐步分析
問題現象
在測試天線過程中發(fā)現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,經排查是由于PCB板上其中一路端口駐波和插損過大。
通過比較發(fā)現:-45端口輸入,S11端口輸出條件下測試駐波和差損正常,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。兩電路結構相同,唯一不同是傳輸線長度不同,經分析是由于電路阻抗失配而導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題。
圖1 測試端口PCB圖
圖2 測試端口原理圖
單端口解決方案
1.方案二:更改天線切換IC,但結合到我司天線目前的性能,只有HMC595E 符合要求(其實是可以使用PIN二極管來代替的)
2.方案三: 修改設計電路,使得傳輸線匹配。方案三可行。
多端口測試
此測試目的是解決IC互相影響而導致駐波和插損變差的問題。
測試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;
測試2的情況是測試U27對U28通路的駐波和插損影響,從理論分析,當U27_A電平高,U27_B電平低,U27_RF1引腳不通信號,U27_RF2引腳接通信號;當U28_A電平高,U29_B電平低; U28_RF1引腳不通信號,U28_RF2引腳接通信號,見圖4引腳圖和真值表。
圖4 HMC595E引腳圖和真值表
當信號從+45端口輸入,經過U28,S22出,沒有信號流經U27。但在測試過程中發(fā)現焊接上U27后對S22端口輸入駐波影響不大,對S22端口輸出駐波產生惡化,單獨通路測試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
通過修改電路使得阻抗在傳輸過程中匹配,通過調試,最終電路如下:
圖7 最終調試電路
圖7中R10=5.1Ω,R11=R12=810Ω,實現50Ω阻抗匹配。具體計算可以使用網絡衰減計算軟件,軟件截圖如下,也可以通過數學公式計算出來,詳細請參考《射頻功率衰減值原理.pdf》文章。
圖8 網絡衰減計算軟件界面
修改后的PCB圖如下:
圖9 調試后的PCB圖
部分駐波測試數據:
表1 系統(tǒng)駐波部分測試數據
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:此方法可以臨時解決駐波和插損問題,但是不能準確確定電路的參數和PCB布線的參數,不利于提高工作效率。下一篇文章我們將研究問題的本質原因。
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原文標題:技術專欄 | 生產自動測試系統(tǒng)端口駐波插損分析(一)
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