Die Untersuchung der Signalreflexion von HF-Platinen kann in einem standardisierten Prozess von einfach bis schwierig, von systemisch bis lokal, durchgeführt werden, um die Quelle der Impedanzdiskontinuität schnell zu lokalisieren.
Schritt 1: Erste Beurteilung des Reflexionsphänomens und Vorbereitung für den Test
Durch direkte Beobachtung der Signalwellenform mit einem Oszilloskop mit hoher Bandbreite kann bei offensichtlichem Überschwingen, Nachschwingen oder stufenartiger Verzerrung vorläufig bestätigt werden, dass ein Reflexionsproblem vorliegt.
Bereiten Sie die Kernprüfgeräte vor: Vektornetzwerkanalysator (Vektornetzwerk/VA), Zeitbereichsreflektometer (TDR), SMA-Prüfgerät. Führen Sie vor dem Test eine vollständige SOLT-Kurzschluss-Leerlauflast durch Kalibrierung durch, um kontrollierbare Messfehler sicherzustellen.
Schritt 2: Quantifizieren Sie die Reflexionsintensität und die Lokalisierung im Frequenzbereich
Testen Sie den S11-Rückflussdämpfungsparameter mithilfe eines Vektornetzwerks. Normale HF-Verbindungen erfordern S11<-10dB within the operating frequency band. If the value is significantly higher, it indicates that the reflected energy exceeds the standard.
Bestimmen Sie die Gesamtimpedanzabweichung basierend auf den Merkmalen des Smith-Diagramms:
Die allgemeine Rechtsabweichung des Kreisdiagramms: Die tatsächliche Impedanz ist größer als der Designwert (z. B. 55 Ω, gemessen in einem 50-Ω-Design), was häufig durch eine übermäßige Dicke der dielektrischen Schicht und eine schmale Linienbreite verursacht wird.
Die Gesamtabweichung des Kreisdiagramms nach links: Die tatsächliche Impedanz ist geringer als der Designwert (z. B. 42 Ω, gemessen im 50-Ω-Design), was häufig durch die dünne dielektrische Schicht, die große Linienbreite oder eine übermäßige Dielektrizitätskonstante der Platine verursacht wird.
Lokale konkave/konvexe Erscheinungen im kreisförmigen Diagramm weisen auf das Vorhandensein lokaler Impedanzdiskontinuitätspunkte in der Verbindung hin.
Schritt 3: Lokalisieren Sie die physische Position der Reflexionsquelle genau
Verwenden der S-Parameter-Zeitbereichstransformationsfunktion des Vektornetzwerks, um TDR-äquivalente Tests zu erreichen:
Vorwärtssprung der TDR-Wellenform: entspricht einem plötzlichen Anstieg der Impedanz an der entsprechenden Position, der häufig bei schmalen Leitungsbreiten und übermäßiger parasitärer Induktivität von Durchkontaktierungen auftritt.
Negativer Sprung der TDR-Wellenform: entspricht einem plötzlichen Impedanzabfall an der entsprechenden Position, der häufig in übermäßiger parasitärer Kapazität von Via-Pads und plötzlichen Änderungen der Leitungsbreite in BGA-Breakout-Bereichen auftritt.
Basierend auf den Zeitparametern des Sprungpunkts kann die genaue physikalische Position des Impedanzdiskontinuitätspunkts auf dem PCB-Routing mit einer Positionierungsgenauigkeit von bis zu Zentimetern berechnet werden.
Schritt 4: Untersuchen Sie häufige Ursachen nach Modul und Element für Element
Verwenden Sie entsprechend der Signalverbindung vom Eingang zum Ausgang die Strategie „Teile und herrsche“, um die Module aufzuteilen und einzeln zu überprüfen:
Fehlerbehebung bei externen Verbindungen und Testverbindungen: Überprüfen Sie die SMA-Anschlüsse und Testkabel auf Pinoxidation, Endflächenverschmutzung und lose Gewinde. Diese Probleme können direkt zu zusätzlichen Reflexionen führen, die durch den Austausch geeigneter Kabel für Vergleichstests beseitigt werden können.
Fehlerbehebung bei passiven Komponenten und passenden Netzwerken: Überprüfen Sie nacheinander die S11-Parameter von Antennen, Filtern, Leistungsteilern und anderen Komponenten, um zu bestätigen, ob eine Impedanzmutation vorliegt, die durch Gerätefehlanpassung, virtuelles Löten der Lötstelle/Zinnstapelung verursacht wird.
Untersuchung von PCB-Verdrahtungen und strukturellen Defekten: Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung typischer Design-/Herstellungsprobleme wie übermäßig lange Durchgangslochreste, kein Reflow-Pfad bei der Segmentierung der Referenzebene, rechtwinklige Biegungen in der Verdrahtung und abrupte Änderungen der Leitungsbreite ohne allmählichen Übergang.
Fehlerbehebung beim aktiven Port-Abschluss: Überprüfen Sie, ob die Eingangs- und Ausgangsanpassungsschaltungen von Verstärkern, Mixern und anderen Chips virtuelle Lötstellen oder falsche Abschlusswiderstands-/Kapazitätsparameter aufweisen, was zu einer Abweichung der Portimpedanz vom 50-Ω-Standard führt.
Schritt 5: Verifizierung und Closed-Loop-Bestätigung
Führen Sie nach der Reparatur erneut einen S-Parameter-, TDR- und Wellenformtest durch, um zu bestätigen, dass der S11-Indikator den Standard erfüllt, die TDR-Wellenform keine abnormalen Sprünge aufweist und die Signalüberschreitung/Klingelamplitude innerhalb von 10 % der Stromversorgungsspannung kontrolliert wird, um die Entstehung neuer Reflexionsprobleme während des Gleichrichtungsprozesses zu vermeiden.