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深耕微波射频,做单板的这11年 [复制链接]

毛宏亮 心声社区

转眼做单板11年了,虽然我一直在射频领域,但承担的角色却在不断转变,从前端到后端,从技术预研、产品开发、生产供应保障到现网交付……我几乎见证了单板从出生到批量供应,再到生命周期结束的整个过程。有时候感觉就像看着自己的孩子,从出生到逐渐长大成人,有说不出的感慨。

最幸运的是,可以在微波射频领域深耕,倾注自己所有的热情和精力。看到自己亲手做出的单板,在现网顺利运行着,是我觉得最开心的事。

脑洞大开的“移花接木

入职无线时,我对射频的了解还很有限。只是隐隐觉着,我们的角色就像一个城市的设计师,要把道路拓得更宽,修得更稳,让更多信号可以通过。虽然做的一直是微波,但又是不一样的微波。看起来产品没变,但是我们一直在使用新的技术来丰富它,使它不断演进。

记得有一次给某运营商做微波样机的演示,目标是实现10Gbps的容量。

众所周知,微波相比于光纤最大的弱点就是在难以实现大容量。之前我们费尽九牛二虎之力开发的版大容量E band样机,只达到四分之一的容量目标,离最终的目标还有难以逾越的鸿沟。但是我们对客户已经把牛吹出去了,怎么办?

作为方案设计的owner,我冥思苦想了好几天:公路要提高运输能力,必须是把路拓宽,让更多的车通行。拓宽的瓶颈在哪里?就是因为“中频”这段路突然变窄了,限制了通行的容量。所以,当务之急就是要找到符合要求的大带宽中频器件,想办法解决掉这段“瓶颈”路段。

但是一般的器件达到几百兆Hz就已经是极限了,能找得到这样的大带宽中频器件么?我们遍寻了一次供应商,结论就是“不可能”,根本不存在。

我们都觉得特别沮丧,可是又觉得不甘心。10Gbps的目标摆在那儿,在没有拼劲全力之前绝对不能轻言放弃。我决定独辟蹊径,不再在供应商网站上搜索中频器件,而是把需求量化到具体的指标,根据这些指标去寻找可能拿来使用的器件,不给器件设定范围,逐个过滤所有器件,从不可能中寻找一丝可能。

我们先是尝试了各种中频器件,无果。厂家适时给我们泼了一盆凉水:“不可能的,我们的器件绝对做不到你们的要求。”

或许可以把微波器件“移花接木”到中频通道?我们的脑洞显然把微波厂商吓了一跳。对方一听我们的要求就直摆手:“这怎么可能?从来没有人这么用过。”

一连碰了几次壁的我,仍执拗地相信“没有调查就没有发言权”。之前我们使用器件都是习惯使然,或者跟着厂商走,从没有人想过也许会有其他的变通方法。那这并不意味着这条路就一定走不通。

当我在实验室里,拿着测量仪表一次次测试这个器件的demo时,竟然真的发现“有戏”——接近1GHz频率曲线比较平坦,频率响应特别好。这说明“移花接木”果然行得通,射频通道最终成功实现了2GHz带宽,有效支撑了10Gbps Eband样机演示。

值得一提的是,业界的中频大带宽器件在两年后才推出。这意味着我们成功抢跑了一年多。如果说有什么秘籍的话,我想,就是始终保持求知欲,不断去拓展知识和能力的边界,永远不要给自己设限。

让两路信号“步履一致”

2013年,微波某V2版本要在射频实现分集接收,这是一个全新的特性。当时部门特意发了一个任务令,分配给我们组:“如果你们搞不定,就让别的组接手。”作为PL,明知道是老大的“激将”,还是立马立下了军令状:“必须搞定。”其实我心里还是有信心的,一个是觉得友商已经做出了这个特性,既然他们做得出来,我们也一定可以。另外,对我个人来说,发射我做过,功放也做过,但是分集接收没试过,必须挑战一下自己,尝试从未接触过的领域。

这个特性主要应用在骨干网的传输。不同于一般的传输,骨干网的重要性毋庸置疑,对于可用度的要求极高,最不可接受的就是网络的中断。以前我们的微波产品都是采用单天线的设计,如果架设在跨水面场景中,水面对信号反射极强,一天会中断数次。而V2产品克服了这个弱点,采用两面天线设计,两路信号在射频模块里实现动态的MRC(最大比合并)合成,实时监测两个通道信号指标,进行合成,保证送给基带的信号是稳定的,从而提高可用度和信噪比。从客户和用户的角度看,就是可以保持业务长时间不中断。

要做MRC的合并,最难的就是让两路信号“步履一致”。在数据领域,只要做个延时就很容易对齐。但在射频领域,电路的长度已经是固定了,可以调整的范围是极为有限的,要让两路信号中的每个信号一一对齐几乎是不可能的事。

为此,我们做了一个变通。你看,如果两组队伍,要整齐地到达终点线,其实并不需要每个人都对齐,只要其中六七个关键角色对齐,其余的人即使错位了也很快能纠正过来。这个策略在射频信号的对齐上也同样适用。依靠这个变通的方法,我们最终将相位、延时信息转换为功率检测,将SNR转换为RSSI检测,用射频电路实现了MRC合成。

这个探索的过程充满曲折,但是带来的成就感却是满满的。有点像解物理题,基础的公式都还是那些,但是要解决一些复杂问题,需要更灵活地应用它们。

吃上了自己的“狗粮”


2014年底,我做的V2版本商用了。第一个现网是乌干达的国家骨干网,总共需要交付5条微波链路。由于此前我们的微波没有交付过骨干网,产品形态复杂,一线呼唤研发去支持。

“既然是你搞出来的,就你去吧!”老大一声令下,我吃上了自己的“狗粮”。去之前,我还是有点担心:当时使用的很多数据是推算出来的,单板是不是可靠?客户会不会满意?

去了以后,看到骨干网的应用场景竟然有长达几十公里的跨水面链路,我真为给自己捏了一把汗。骨干网最严苛的要求就是可用度,可是微波最怕的就是水,遇水则弱。在这样的条件下要保证可用度,真有点走钢丝的惊险和刺激了。

普通的一跳微波基本上只需要两天就能安装完毕,但对于V2版本来说,几乎要用一周时间。安装完后,客户发出了质疑:“网规规定接收电频要在要求的正负3dB以内,你们输出的接收功率太高了!”按理说,接收功率高是件好事,可是客户就是拿着验收标准说话,一点解释的机会都不给我们。

没办法,我们请了米兰所的外研专家拿出业界验收规格,从头到尾和客户仔细核对了一遍。同时,我们逐步排查接收电频过高的原因,包括滤波器、天线、波导等,最后发现是因为滤波器的性能超出期望造成的。找到原因后我们有理有据地和客户解释,总算赢得了客户的理解和支持。

顺利完成第一条链路的施工验收后,我结束了几个月的出差,回到了西安。没想到,没过多久,第4条链路竟然出了问题——跨水面链路出现异常,每天固定的时间出现业务几秒钟的中断。

V2的最大的优势就是高可用度,链路出现中断是一个很大的问题。是单板的问题吗?这个疑问像一颗石头重重地压在我的心头。我远程参与定位,抓取性能数据进行分析,发现每次中断时主分集的电平同时往下掉。我想,这种情况,要么主分集信号相关,要么是信号合成异常。是不是天线的挂高间距不合理?果然,网规专家验证了我的猜想,并且通过调整天线位置,很快解决了这个问题。

我们的产品最终经受住了现网的考验,开始在全球各地大范围交付。

随后我投入到了另外一个新项目的开发。突然有一天领导找我索马里项目交付需要开发进行现场支持,那里有好几种我开发的新老单板正在交付商用,机会难得。

于是我只身出差索马里,感受了一把在枪林弹雨中奋斗的滋味。飞机降落在一片荒漠中,客户竟然直接到飞机下面等我,从入境开始全程武装陪同。通过和客户直接交流,我获得了许多一手信息。比如由于交付模式特殊,客户对于宽频化ODU这种不用提前频率规划、架起来就能用的产品特别青睐,同时也给我们的产品提了很多建议。

这更让我明白了,要了解客户真实的需求和应用场景,必须到一线去。只有真正使用自己开发的产品,自己的降落伞自己跳,才能将用户体验为中心融入到组织的血液,突入产品竞争力的无人区。

小小一块单板,大有乾坤。不论是设计硬件方案,还是调测单板,解决现网问题,都是让我最痴迷的工作。距离=时间*速度,要想行得远,有积累,必须有持之以恒的努力。只有不断沉下来,钻下去,不断挑战自我,才能把每一步做到极致。

微波对于更大容量更灵活部署的追求从来没有停止,我现在已经投入到了新平台的单板开发当中,这将是划时代的产品,也是西北狼的新战场。新平台会面临很多新的挑战,要解决很多新的问题,这不正是研发工程师所渴望的么?

本文来自《华为人》,转载请注明作者和出处。
此帖出自RF/无线论坛

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