高頻組件的調(diào)試難題分析與研究

李一平

摘 要：隨著電子科學技術(shù)的發(fā)展，高頻電子產(chǎn)品在日常生活中的應用越來越廣泛，如手機、微波爐、光波爐、CT機、衛(wèi)星導航、紅外掃描儀等。而在軍用產(chǎn)品中，高頻電子技術(shù)更是搶占著軍事技術(shù)的制高點。如何將頻段做得越來越高，功率越來越大，信號越來越穩(wěn)定，這是各軍工行業(yè)長期的追求。通過對高頻生產(chǎn)技術(shù)的分析研究，也有利于我的日常生活中很多設備的使用和維護。

關(guān)鍵詞：高頻技術(shù);功率放大;傳輸帶線;腔體屏蔽

一、高頻組件的技術(shù)特點與主要參數(shù)

（一）高頻技術(shù)的必要性

在地球表面空間里，存在各種各樣的電磁信號，這些信號都能獨立工作，互不影響，相互兼容。它們互不干擾的原因，正是頻率的不相同。根據(jù)電磁信號的特點，只要不在相同頻率上，或不在相互的倍頻或分頻上，兩個信號之間的干擾相對較小。但是，我們?nèi)粘？臻g里的電磁信號越來越多，多得讓使用者防不勝防，于是，開發(fā)產(chǎn)品就朝更高頻段發(fā)展，高頻組件應運而生。

（二）高頻產(chǎn)品的技術(shù)特點

（1）由于高頻率信號在電子線路實現(xiàn)上有一定難度，因此，數(shù)碼振蕩器就成為高頻信號的主要實現(xiàn)方式，使用編程控制加上適當?shù)那惑w結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。

（2）功率小。當頻率高到一定的程度時（大于1GHz），信號的功率就很難做大。如果我需要200W甚至1000W功率的時候，目前有兩種方式可以獲得：磁控管或固態(tài)功放，該兩種方式各有其優(yōu)缺點。磁控管利用高壓控制磁腔結(jié)構(gòu)，體積大，功率大，但穩(wěn)定性差，頻率變化范圍大，適用于電磁爐、微波爐等一些民用產(chǎn)品;而固態(tài)功放體積小，結(jié)構(gòu)復雜，頻率穩(wěn)定，但技術(shù)難度大，價格昂貴，調(diào)試難度高。

（3）高頻設備價格隨頻率成幾何級數(shù)增加，大大增加了生產(chǎn)成本，導致許多民營企業(yè)不愿開發(fā)該類產(chǎn)品。

（三）高頻產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)

（1）信號的傳輸效率。有許多因素影響高頻信號的傳輸效率，比如腔體的幾何尺寸，級間匹配，溫度效應等。

（2） 頻率漂移 根據(jù)產(chǎn)品的使用要求，對產(chǎn)品的頻率穩(wěn)定性有不同的要求。頻率越高，漂移控制越難。

（3）電流 高頻產(chǎn)品很多較難查找的問題都會反映在電流上，需要我們細心觀察和及時處理。

二、高頻器件類型及工作特點

（一）信號傳輸類 有高頻電纜、傳輸帶線、高頻接頭

（1）高頻電纜主要控制兩個參數(shù)，駐波和插損，加工環(huán)節(jié)大多是一次成型而不可逆的，不具備返修性，因此，材質(zhì)和工藝是保證參數(shù)的關(guān)鍵。

（2）帶線實現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部信號傳輸，對傳輸方向、彎曲角度都有非常嚴格的要求。帶線間不能平行，帶線與電源線不能平行，彎曲的角度不能小于90度，不能有尖角，只能圓弧轉(zhuǎn)彎。

（3）高頻接頭 在高頻接頭的焊接與安裝時要嚴格按工藝進行，芯線與印制板焊盤必須保持平行，在安裝時應進行充分的應力釋放，一旦安裝完成，緊固螺釘不能隨意松動，當需要松動其中多顆或一顆螺釘后，焊點都必須進行重新焊接。

（二）信號放大類

（1）高頻功放塊是目前電子行業(yè)的高尖端產(chǎn)品，工藝復雜、價格昂貴，焊裝要求高，使用條件苛刻，一旦發(fā)生質(zhì)量問題，容易造成較大質(zhì)量損失。

（2） 高頻電子元器件 盡量在無塵工作室進行焊裝，穿戴防靜電衣帽鞋腕，否則，給器件帶來不可逆的損傷損壞。

（三）信號隔離類 隔離器、腔體和蓋板

（1） 為了減少高頻信號級與級之間的影響，在每一級的輸出和下一級的輸入端加上隔離器，起到電子隔離和空間隔離的作用，隔離器除了能對信號正常的匹配傳輸外，還能對每一級的電路進行保護，降低故障損失。

（2） 高頻腔體 空間傳輸也是高頻信號的一種主要傳輸方式，通過空間傳輸出來的信號在帶線或器件上進行耦合形成干擾自激，嚴重影響組件的正常工作。于是，非常必要給每一級不同功能的電路設計密封腔體，對信號實行小范圍屏蔽。

（3）蓋板 高頻產(chǎn)品的蓋板螺釘多間距小，多層密封，防塵防多余物防信號泄漏，屏蔽效果良好，可有效減小外來信號對產(chǎn)品的干擾。

三、典型故障類型與處理方法

（一） 功率與設計要求相差太大

（1）帶線傳輸影響 在小功率高頻組件中這是比較普遍的問題。由于帶線在腔內(nèi)的位置不同，所產(chǎn)生的的分布參數(shù)不同，而分布參數(shù)往往對高頻信號影響太大。針對這樣的問題，帶線設計時，在帶線周邊增加不相連的焊接點，調(diào)試時使用銅箔將部分焊點與帶線相連，在調(diào)整銅箔的位置、形狀和大小可以消除分布參數(shù)帶來的影響，這是目前功率調(diào)試最為顯著的辦法。

（2） 功放管的安裝對功率傳輸?shù)挠绊?腔體底部加工精度不夠造成功放管與腔體不能完全貼合，在安裝與焊接時不能保證完美的裝配質(zhì)量，造成部分功率損耗，此時，可重新裝配并在腔體底部加鍍銀鉑片，保證功放管的完整接地，并使管腳與帶線保持相同高度，減少功率損失。

（3） 印制板與腔體邊沿形成縫隙，引起信號反射，造成功率損耗，通常也可用鍍銀銅箔塞緊靠近輸出頭的縫隙處并用D04等專用膠固定，可達到一定的效果。

（二）大電流 大電流是電子產(chǎn)品的器件或電路過分消耗電源能量的一種表現(xiàn)形式。低頻電路一般表現(xiàn)在器件上，而高頻電路還有可能表現(xiàn)在傳輸帶線或?qū)Ь€上。

（1） 大電流故障只能斷電查找，不斷電會因電流過大給電路帶來進一步的損傷。而高頻線路斷電很難檢測出異樣，因此對大電流的觀察和經(jīng)驗顯得特別重要。必須要在有限的時間內(nèi)對電流變化的趨勢、方向、速度、大小有一定的判斷，在根據(jù)器件和線路的類型進行分析排查。

（2） 因電源線走向差異帶來的大電流。在高頻線路中為消除高頻耦合，我們通常使用穿心電容為器件供電，由于該電容的結(jié)構(gòu)安裝要求，電源線往往需要垂直于印制板安裝，然后通過導線連接到帶線上，此時該導線的分布參數(shù)對高頻信號產(chǎn)生影響。對方波的上升沿或下降沿引起過沖，使信號能量過分集中于某一點，增加損耗，造成大電流。此時，可以調(diào)整該導線長度或方向，基本都能解決。

（三） 頻率超差，器件和線路都會引起頻率變化，器件可以用分段檢測工作點或替換的方法來判斷，而線路上引起的頻率變化原因較多，主要有以下幾種。

（1） 匹配引起的頻率漂移 各種高頻電纜和接頭之間的匹配關(guān)系發(fā)生細微變化，都會不同程度的影響信號頻率。高頻接頭內(nèi)存在金屬顆粒、微塵或其他多余物都會造成一定的頻率漂移，仔細檢查清洗各高頻接頭可以排除。

（2）高壓打火引起頻率變化 有些大功率高頻器件需要高壓脈沖信號，在高壓脈沖傳輸線離金屬腔體太近時容易引起電弧現(xiàn)象，輕微時，電路基本能正常工作，但會帶來更大的頻率漂移。此時，對高壓線的外層材料和工藝都需要特別的處理。四、高頻產(chǎn)品的設計方向思考

（一）高頻組件因需要分為大功率和小功率兩類。功率小的產(chǎn)品電路更容易實現(xiàn)，頻率穩(wěn)定性好，而大功率高頻組件則存在一定的難度，功率越大頻率穩(wěn)定性越差。

（二）電子數(shù)字技術(shù)和計算機技術(shù)的應用 小功率高頻組件可利用數(shù)字振蕩器來完成，既能小型化，輸出頻率又精確可調(diào)。

（三）大功率高頻組件已由原來的磁控管向現(xiàn)在的集成功放轉(zhuǎn)換 大功率高頻集成功放目前仍然是電子技術(shù)的難題，但已經(jīng)逐步走向應用，需要我們在實際工作中去研究和探索。

（四）高頻電子產(chǎn)品已經(jīng)逐步實現(xiàn)小型化，智能化，隨著金屬灌封技術(shù)的不斷進步，今后的高頻組件將朝著只維護，免維修的一體化方向發(fā)展。

五、結(jié)束語：

本文結(jié)合高頻組件在設計生產(chǎn)過程中的各種因素，對工藝過程的重點、難點進行總結(jié)分析，提煉出對設計和生產(chǎn)人員都較為有用的信息，方便解決實際生產(chǎn)中的各種問題，也為今后高頻組件的預研升級起到一定的參考和借鑒作用。