高频组件的调试难题分析与研究

李一平

摘 要：随着电子科学技术的发展，高频电子产品在日常生活中的应用越来越广泛，如手机、微波炉、光波炉、CT机、卫星导航、红外扫描仪等。而在军用产品中，高频电子技术更是抢占着军事技术的制高点。如何将频段做得越来越高，功率越来越大，信号越来越稳定，这是各军工行业长期的追求。通过对高频生产技术的分析研究，也有利于我的日常生活中很多设备的使用和维护。

关键词：高频技术;功率放大;传输带线;腔体屏蔽

一、高频组件的技术特点与主要参数

（一）高频技术的必要性

在地球表面空间里，存在各种各样的电磁信号，这些信号都能独立工作，互不影响，相互兼容。它们互不干扰的原因，正是频率的不相同。根据电磁信号的特点，只要不在相同频率上，或不在相互的倍频或分频上，两个信号之间的干扰相对较小。但是，我们日常空间里的电磁信号越来越多，多得让使用者防不胜防，于是，开发产品就朝更高频段发展，高频组件应运而生。

（二）高频产品的技术特点

（1）由于高频率信号在电子线路实现上有一定难度，因此，数码振荡器就成为高频信号的主要实现方式，使用编程控制加上适当的腔体结构来实现。

（2）功率小。当频率高到一定的程度时（大于1GHz），信号的功率就很难做大。如果我需要200W甚至1000W功率的时候，目前有两种方式可以获得：磁控管或固态功放，该两种方式各有其优缺点。磁控管利用高压控制磁腔结构，体积大，功率大，但稳定性差，频率变化范围大，适用于电磁炉、微波炉等一些民用产品;而固态功放体积小，结构复杂，频率稳定，但技术难度大，价格昂贵，调试难度高。

（3）高频设备价格随频率成几何级数增加，大大增加了生产成本，导致许多民营企业不愿开发该类产品。

（三）高频产品主要技术参数

（1）信号的传输效率。有许多因素影响高频信号的传输效率，比如腔体的几何尺寸，级间匹配，温度效应等。

（2） 频率漂移 根据产品的使用要求，对产品的频率稳定性有不同的要求。频率越高，漂移控制越难。

（3）电流 高频产品很多较难查找的问题都会反映在电流上，需要我们细心观察和及时处理。

二、高频器件类型及工作特点

（一）信号传输类 有高频电缆、传输带线、高频接头

（1）高频电缆主要控制两个参数，驻波和插损，加工环节大多是一次成型而不可逆的，不具备返修性，因此，材质和工艺是保证参数的关键。

（2）带线实现产品内部信号传输，对传输方向、弯曲角度都有非常严格的要求。带线间不能平行，带线与电源线不能平行，弯曲的角度不能小于90度，不能有尖角，只能圆弧转弯。

（3）高频接头 在高频接头的焊接与安装时要严格按工艺进行，芯线与印制板焊盘必须保持平行，在安装时应进行充分的应力释放，一旦安装完成，紧固螺钉不能随意松动，当需要松动其中多颗或一颗螺钉后，焊点都必须进行重新焊接。

（二）信号放大类

（1）高频功放块是目前电子行业的高尖端产品，工艺复杂、价格昂贵，焊装要求高，使用条件苛刻，一旦发生质量问题，容易造成较大质量损失。

（2） 高频电子元器件 尽量在无尘工作室进行焊装，穿戴防静电衣帽鞋腕，否则，给器件带来不可逆的损伤损坏。

（三）信号隔离类 隔离器、腔体和盖板

（1） 为了减少高频信号级与级之间的影响，在每一级的输出和下一级的输入端加上隔离器，起到电子隔离和空间隔离的作用，隔离器除了能对信号正常的匹配传输外，还能对每一级的电路进行保护，降低故障损失。

（2） 高频腔体 空间传输也是高频信号的一种主要传输方式，通过空间传输出来的信号在带线或器件上进行耦合形成干扰自激，严重影响组件的正常工作。于是，非常必要给每一级不同功能的电路设计密封腔体，对信号实行小范围屏蔽。

（3）盖板 高频产品的盖板螺钉多间距小，多层密封，防尘防多余物防信号泄漏，屏蔽效果良好，可有效减小外来信号对产品的干扰。

三、典型故障类型与处理方法

（一） 功率与设计要求相差太大

（1）带线传输影响 在小功率高频组件中这是比较普遍的问题。由于带线在腔内的位置不同，所产生的的分布参数不同，而分布参数往往对高频信号影响太大。针对这样的问题，带线设计时，在带线周边增加不相连的焊接点，调试时使用铜箔将部分焊点与带线相连，在调整铜箔的位置、形状和大小可以消除分布参数带来的影响，这是目前功率调试最为显著的办法。

（2） 功放管的安装对功率传输的影响 腔体底部加工精度不够造成功放管与腔体不能完全贴合，在安装与焊接时不能保证完美的装配质量，造成部分功率损耗，此时，可重新装配并在腔体底部加镀银铂片，保证功放管的完整接地，并使管腳与带线保持相同高度，减少功率损失。

（3） 印制板与腔体边沿形成缝隙，引起信号反射，造成功率损耗，通常也可用镀银铜箔塞紧靠近输出头的缝隙处并用D04等专用胶固定，可达到一定的效果。

（二）大电流 大电流是电子产品的器件或电路过分消耗电源能量的一种表现形式。低频电路一般表现在器件上，而高频电路还有可能表现在传输带线或导线上。

（1） 大电流故障只能断电查找，不断电会因电流过大给电路带来进一步的损伤。而高频线路断电很难检测出异样，因此对大电流的观察和经验显得特别重要。必须要在有限的时间内对电流变化的趋势、方向、速度、大小有一定的判断，在根据器件和线路的类型进行分析排查。

（2） 因电源线走向差异带来的大电流。在高频线路中为消除高频耦合，我们通常使用穿心电容为器件供电，由于该电容的结构安装要求，电源线往往需要垂直于印制板安装，然后通过导线连接到带线上，此时该导线的分布参数对高频信号产生影响。对方波的上升沿或下降沿引起过冲，使信号能量过分集中于某一点，增加损耗，造成大电流。此时，可以调整该导线长度或方向，基本都能解决。

（三） 频率超差，器件和线路都会引起频率变化，器件可以用分段检测工作点或替换的方法来判断，而线路上引起的频率变化原因较多，主要有以下几种。

（1） 匹配引起的频率漂移 各种高频电缆和接头之间的匹配关系发生细微变化，都会不同程度的影响信号频率。高频接头内存在金属颗粒、微尘或其他多余物都会造成一定的频率漂移，仔细检查清洗各高频接头可以排除。

（2）高压打火引起频率变化 有些大功率高频器件需要高压脉冲信号，在高压脉冲传输线离金属腔体太近时容易引起电弧现象，轻微时，电路基本能正常工作，但会带来更大的频率漂移。此时，对高压线的外层材料和工艺都需要特别的处理。四、高频产品的设计方向思考

（一）高频组件因需要分为大功率和小功率两类。功率小的产品电路更容易实现，频率稳定性好，而大功率高频组件则存在一定的难度，功率越大频率稳定性越差。

（二）电子数字技术和计算机技术的应用 小功率高频组件可利用数字振荡器来完成，既能小型化，输出频率又精确可调。

（三）大功率高频组件已由原来的磁控管向现在的集成功放转换 大功率高频集成功放目前仍然是电子技术的难题，但已经逐步走向应用，需要我们在实际工作中去研究和探索。

（四）高频电子产品已经逐步实现小型化，智能化，随着金属灌封技术的不断进步，今后的高频组件将朝着只维护，免维修的一体化方向发展。

五、结束语：

本文结合高频组件在设计生产过程中的各种因素，对工艺过程的重点、难点进行总结分析，提炼出对设计和生产人员都较为有用的信息，方便解决实际生产中的各种问题，也为今后高频组件的预研升级起到一定的参考和借鉴作用。