用什么工具检测手机射频故障

🏠 首页 《无线电》杂志 2004年 🔗 第5期 🔗 第43页 分类:通信世界 🔗 张兴伟 🔗

进行任何电子产品故障检修都主要是一个对信号不断检测判断的过程,若没有测试设备,我们只能当一个“换件大师”。检修手机射频电路故障的可用测试设备有万用表、频率计、示波器、频谱分析仪等。万用表与频率计的操作很简单,这里只讲述示波器与频谱分析仪的一些知识。

频谱分析仪

频谱分析仪是检修手机射频故障的首选设备。生产频谱分析仪的厂商有安捷伦、安立、惠美、安泰信等公司。对于手机维修从业者来说,性价比较高的是深圳安泰信电子有限公司生产的频谱分析仪,该公司推出的针对手机维修的该频谱分析仪不到3000元人民币,图1所示的就是AT5000频谱分析仪。在本文中所涉及的频谱法检修描述都是以AT5000频谱分析仪来讲述的。这些方法也适用于其他任何一种频谱分析仪。需注意的是,不同类型的频谱分析仪所显示的信号频谱外观有些差异。

图1
图1 🔍原图 (425×247)

那么,频谱分析仪在射频电路故障检修中主要起什么作用呢?

在全局上,用频谱分析仪可对射频故障进行快速定位;在具体的单元电路上,可快速判断射频部分的单元电路是否工作正常。


1. AT5000频谱分析仪的基本操作

图2
图2 🔍原图 (425×463)

频谱分析仪本身的操作其实是很简单的,一般情况下,掌握中心频率调节、输入衰减、扫频宽度调节三项即可。最常用的操作只有中心频率调节一项。与其他频谱分析仪所不同的是,AT5000频谱分析仪的操作面板是中文面板,更便于国内用户的操作。


扫频宽度

图3
图3 🔍原图 (283×253)

在检修GSM手机时,一般将频谱分析仪的扫频宽度调节到1MHz/格。这个“格”是指频谱分析仪显示屏水平方向的一个大格——如图2所示中的“A”。设置扫频宽度为“1MHz/格”时,水平方向一大格所代表的信号频带是1MHz。一般来说,无需特别注意它的读数,调节到能清楚地观察信号频谱即可。


输入衰减

图4
图4 🔍原图 (425×373)

当所要检测的目标信号很强时,为了能清楚地观察信号,需要使用输入衰减设置。AT5000频谱分析仪有4个输入衰减按钮,一般在检测VCO信号及发射功率放大电路中的射频信号时才使用它们。每按下一个按钮,输入信号被衰减10dB。


中心频率调节

图5
图5 🔍原图 (425×370)

如果知道所要检测的目标信号的频率,可以通过调节中心频率调节旋钮直接设置频谱分析仪的中心频率为目标信号的频率。在该频谱分析仪的面板上,中心频率调节旋钮上方的数字显示窗中的数字就是所设置的中心频率。它所对应的信号是频谱分析仪显示屏上垂直中心线位置(F点)的信号频率。


幅度参数

图6
图6 🔍原图 (425×372)

在AT5000显示屏上,垂直坐标的读数就是信号幅度的刻度表。显示屏最顶端的水平线所表示信号刻度是-27dBm,垂直方向一大格表示10dB(图2中的“B”),向下一格就减去10dB。假如图2中C点的读数是-47dBm,那么,D点的读数就是-57dBm,而E点的读数就是-49dBm。

如果前面所讲述的输入衰减按钮没有被按下,显示屏上读取到的信号幅度就是真实的信号幅度。如果输入衰减按钮被按下,就应加上被按下输入衰减按钮所衰减的信号幅度值。

比如,现在所检测到的信号频谱的最顶点在C点的位置,从显示屏上读取到的信号幅度是-47dBm,但是输入衰减被按下两个。那么,这个信号的真实幅度就是(-47+20)dBm,是-27dBm。

但是,由于客观的误差存在,在一般的手机故障检修过程中,没有必要追求读数的精确度,与好机器中信号幅度进行对比即可。


2. 频谱法观察信号的重点

对于完全没有接收发射的故障机,在用频谱分析仪检修电路时,主要是检查电路中是否有相应的信号。

在检修接收差、发射功率低等故障时,主要是观察电路中信号的幅度够不够。

如果电路有输出信号,但接收或发射不正常时,主要是注意信号的频率是否准确,信号频谱的外观是否正常。


3. AT5000信号频谱

在检修GSM手机时,观察频谱分析仪显示屏上信号频谱的外观是非常重要的。如果掌握了电路结构的知识,掌握了信号频谱的特点,那么,利用频谱分析仪,很多时候在故障机没有拆开前都可以进行快速的故障定位。

如果频谱分析仪所检测到发射射频信号如图3所示,发射电路基本正常。即使有问题,问题应该主要是在幅度及发射信号脉冲参数、发射信号相位参数方面的问题。

如果所检测到的发射信号如图4所示,说明发射机的检修重点应该是在TXI/Q调制电路。

如果所检测到的发射信号如图5所示,说明发射机的检修重点应该是在发射VCO电路控制端的低通滤波器电路中。在没有发射VCO的手机中,一般是不会出现如此发射信号的。

如果所检测到的发射信号如图6所示,说明发射机的检修重点应该是在发射机功率放大器电路及功率放大器的功率控制信号线路上。

如果所检测的接收机放大电路中的信号或VCO电路中的信号如图7所示,说明电路基本正常。即使有问题,问题主要是在信号的幅度方面。

如果所检测到的VCO电路信号如图8、图9所示,说明问题肯定在VCO电路控制端的低通滤波器电路中。


4. 频谱分析仪所需的附件


频谱分析仪的探头

在检修接收机电路前级及发射机电路末级时,所使用的频谱分析仪的射频电缆的屏蔽性是非常重要的。若射频电缆的屏蔽性不好,可能导致判断失误。


频谱分析仪的扩展器

AT5000频谱分析仪可测试的最高信号频率是1050MHz,但如今手机中的VCO信号通常都在1100MHz以上,诺基亚手机中的VCO信号更高达3800MHz,购买更高频率范围的频谱分析仪对于手机维修人员来说是奢侈的,也是没有必要的。这里介绍一种安泰信公司推出的频率扩展器,它适用于任何品牌的频谱分析仪。选择不同的型号,可使1GHz的频谱分析仪检测到4000MHz的信号。这种扩展器使用很简单,读者可到www.atten.com.cn查阅相关的信息。


射频信号源

在一般的检修思路中,射频信号源只是运用于接收机故障检修中。其实,不论是检修接收机射频故障,还是检修发射机射频故障,都可以使用射频信号源。

一般情况下,对射频信号源没有太高的要求,只要能输出935~960MHz的信号,并能调节信号的幅度即可。你可以利用早期GSM手机中的TXVCO组件来自制射频信号源。但自制的射频信号源只适合检修完全无接收的故障,不适用于检修接收差的故障。

如果是检修无接收的故障,射频信号输出的信号幅度在-30dBm以上;如果是检修接收差的故障,射频信号源输出信号的幅度应在-55dBm左右。

本期配刊光盘VCD部分的第13段有频谱分析仪的使用介绍,供读者参考。

示波器

确定故障部位后,就需要用示波器进行电路细节方面的检查。示波器主要用来检查单元电路的直流电源及控制信号(或偏压)。由于GSM手机工作在脉冲状态下,一些单元电路的直流信号是时有时无的,万用表不可能真实地反映电路中直流信号的状态。

用示波器主要是观察单元电路有没有工作电源、有没有控制信号;工作电源及控制信号的幅度是否正常等。特别是在需要检查射频电路中的IQ信号时,示波器有着不可替代的作用。

如果您有频谱分析仪,那么,5MHz的示波器都可以胜任检修工作。如果没有频谱分析仪,至少应配置20MHz以上的示波器。在设置示波器时,一般设置示波器为1V、1ms挡。

若真正掌握手机射频电路结构及手机射频故障特点,用示波器也能进行一些射频故障的快速检修。

频率计

在手机维修中,频率计主要被用来检查13MHz、26MHz的时钟信号的频率是否准确。在其他方面不太用得上,虽然有2.4GHz的频率计,但对于手机维修来说,效果并不见好。一般配备一个1GHz的频率计即可。

(张兴伟)