用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

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。