随着4g/5g移动通信技术的发展,对天线兼容多频段的要求越来越高,对于设计时需天线的驻波和插损进行测试,但多次使用网分进行拔插,不仅繁琐,而且容易多次拔插导致接触不好产生的性能变差,无法很好验证设计的正确性,此时需要有一个自动测试方法来替代手工接线测试,对网分测试端口进行扩展(2扩n),对接天线测试端口,但设计过程会遇到不同的问题,以下逐步分析
问题现象
在测试天线过程中发现其中一路通道驻波和插损异常大,驻波最大为3.1,差损为20db,经排查是由于pcb板上其中一路端口驻波和插损过大。
通过比较发现:-45端口输入,s11端口输出条件下测试驻波和差损正常,驻波最大为1.53,插损最大为-7db;+45端口输入,s22输出(如图1所示)。驻波最大为3.2,差损最大为20db。两电路结构相同,唯一不同是传输线长度不同,经分析是由于电路阻抗失配而导致驻波值大和插损值大,下一步想办法解决驻波和插损大问题。
图1 测试端口pcb图
图2 测试端口原理图
单端口解决方案
1.方案二:更改天线切换ic,但结合到我司天线目前的性能,只有hmc595e 符合要求(其实是可以使用pin二极管来代替的)
2.方案三: 修改设计电路,使得传输线匹配。方案三可行。
多端口测试
此测试目的是解决ic互相影响而导致驻波和插损变差的问题。
测试1:端口+45 in,端口s22 out,其他端口悬空;
电平:u27_a低,u27_b高,u28_a高,u27_b低;
测试2:端口+45 in,端口s22 out,其他端口悬空;
电平:u27_a高,u27_b低,u28_a高,u27_b低;
测试3:端口-45 in,端口s11 out,其他端口悬空;
电平:u27_a高,u27_b低,u28_a低,u27_b高;
测试4:端口+45 in,端口s11 out,其他端口悬空;
电平:u27_a低,u27_b高,u28_a高,u27_b低;
测试2的情况是测试u27对u28通路的驻波和插损影响,从理论分析,当u27_a电平高,u27_b电平低,u27_rf1引脚不通信号,u27_rf2引脚接通信号;当u28_a电平高,u29_b电平低; u28_rf1引脚不通信号,u28_rf2引脚接通信号,见图4引脚图和真值表。
图4 hmc595e引脚图和真值表
当信号从+45端口输入,经过u28,s22出,没有信号流经u27。但在测试过程中发现焊接上u27后对s22端口输入驻波影响不大,对s22端口输出驻波产生恶化,单独通路测试s22端口输出驻波最大为1.7,焊接上u27后s22端口输出驻波为2.1。如图5、图6所示。
图5 没焊接u27,+45输入s22输出的通路驻波和插损
图6 焊接u27,+45输入s22输出的通路驻波和插损
通过修改电路使得阻抗在传输过程中匹配,通过调试,最终电路如下:
图7 最终调试电路
图7中r10=5.1ω,r11=r12=810ω,实现50ω阻抗匹配。具体计算可以使用网络衰减计算软件,软件截图如下,也可以通过数学公式计算出来,详细请参考《射频功率衰减值原理.pdf》文章。
图8 网络衰减计算软件界面
修改后的pcb图如下:
图9 调试后的pcb图
部分驻波测试数据:
表1 系统驻波部分测试数据
电路板端口
天线
系统
s22
1.54
1.51
1.78
s11
1.55
1.44
1.58
总结:此方法可以临时解决驻波和插损问题,但是不能准确确定电路的参数和pcb布线的参数,不利于提高工作效率。下一篇文章我们将研究问题的本质原因。
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