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1、射频开发培训 平板电脑硬件部 张建国2011 9 数字RF系统的构成 射频开发流程 方案选择 器件选型 原理图设计 pcblayout smt 校准 综测 天线设计 认证 出货 测试调试 方案选择 目前针对3G的芯片供应商主要有 1 TD CDMA 大唐 展讯 联发科 MTK 2 WCDMA 高通 博通 飞思卡尔 英飞凌 TI3 CDMA2000 高通 威盛 TheXMM 6260platform TheXMM 6260platformprovidesthefollowingfeatures 3GPPRelease7 WCDMAQuadband I II V andVIII GSMquad b
2、and HSDPAcategory14with21 1Mbit s HSUPAcategory7with11 5Mbit s EDGEmulti slotclass33 器件选型 根据选定方案来选择相关的器件 射频部分最重要的几个器 1 低噪声放大器 LNA 位于接收机前端 增益 噪声系数 带内失真2 功率放大器 PA 位于发射机末级 输出功率 线性度 带外杂散 方向隔离度3 滤波器 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器4 声表面波滤波器 SAWF 它主要由压电基片和制作在基片上的输入 输出换能器组成 输入换能器将输入电信号转换成声信号 逆压电效应 声信号沿压电基片表面传播 并在输出
3、换能器被转换成电信号 压电效应 通过选择适当的基片材料 并对两个换能器进行加权可是不同频率的信号有不同的转换效率 进而实现频率选择功能 滤波 校准 综测 为什么要校准和综测 都有那些项目 1 器件功能特性的非线性 2 频率特性的不一致性3 温度特性4 样本 提供数据基准特性5 其他因素贴片加工工艺 器件性能的差异 带来每个手机射频指标上的差别 当这种差别超出测试规范所允许的范围时 便称为不良机 因此 必须每台都得作校准 当加工工艺基本一致 且器件的一致性能保证时 可以写缺省值 不用每台都作校准 但这种情况常常很难做到 从某种意义上讲 校准是对相关射频指标进行修正它不能保证校准通过的手机射频指标
4、一定满足测试规范的要求 校准的结果 射频指标 必须靠综测去保证 射频校准和射频综测的关系 校准系统构成 校准的项目 TX校准 AFCAFC 自动频率纠正保证手机的时钟频率能正确的与网络同步 不然不能进行通信TX校准 APCAPC 自动功率控制校准 计算出对应GSM制式32个功率等级的APC值TX校准 发送频率补偿补偿在发送频带范围内由于频率响应的不同带来的功率变化RX校准 AGCAGC 自动增益控制手机从天线端接收到的信号强度大约在 110dBm至 10dBm之间 BBC BaseBandConverter 输入信号的可接受动态范围没有这么大 AGC校准是为了保证输入到手机BBC的信号强度在B
5、BC的可操作范围内 RX校准 接收频率补偿补偿移动终端接收频段范围内的频率响应的非一致性 温度校准修补ADC温度采样的正确性电池校准修补ADC电池电压读值的正确性音频校准对手机的音频特性进行校准专用音频测试仪 辅助射频测试仪 人工耳 嘴 比较繁琐 英飞凌平台校准工具 1 2 3 4 工具参数设置 校准log Rake接收更软切换 软切换 硬切换开环 外环 内环快速功率控制接纳 拥塞 控制和负荷控制技术码资源分配技术分集技术 时间分集 频率分集 空间分集 WCDMA的技术特点 MaximumRFOutputPowerMinimumRFOutputPowerOidBdidthOccupiedBan
6、dwidth OBW SpectrumEmissionMaskAdjacentChannelLeakagePowerRatio ACLR FrequencyErrorErrorVectorMagnitude EVM BCCH ATTSpeechSourcePeakCodeDomainError WCDMA射频测试项目 UTRA FDDisdesignedtooperateineitherofthefollowingpairedbands UTRAAbsoluteRadioFrequencyChannelNumber WCDMA手机发通道基本指标与要求 频段1920MHz 1980MHz 最大发
7、射功率根据等级1234分别为33dBm27dBm24dBm21dBm 最小可控输出功率应低于 50dBm 根据手机功率等级和最小输出功率可以确定发射通道的AGC动态对于3类和4类手机AGC动态可考虑为80dB 邻道功率泄漏33dB 邻道 43dB 隔一信道 针对3类和4类终端 杂散指标 输出频谱应符合频谱模板要求 误差矢量EVM应小于17 5 峰值码域误差分量要求比平均功率低15dB WCDMA手机接收通道基本指标与要求 频段2110MHz 2170MHz 参考接收灵敏度DPCH Ec 117dBm 3 84MHz 最大输入信号电平DPCH Ec 44dBm 此时接收总功率为 25dBm 接收
8、机通道AGC动态可考虑为80dB 邻道选择性 ACS 优于33dB针对3类和4类终端 阻塞指标 杂散响应指标 44dBm干扰功率 抗双音阻塞指标干扰分别为 46dBm点频偏离信号10MHz 46dBm已调干扰偏离信号20MHz 杂散辐射辐射 RF调试 根据项目的不同阶段需要完成不同DR DecisionReview 需要RF提供相应的测试数据和报告 1 传导 GSM WCDMA 报告2 EMC测试报告3 OTA测试报告4 SAR测试报告5 Digital测试报告6 ANT场测报告 EMC测试 射频杂散骚扰 辐射连续骚扰 辐射发射超标问题 测量超标 临界 点 作参考值 有电缆 无电缆 合格 不合
9、格 只有电源电缆 无共模电流 不合格 拔掉所有电缆 合格 测量电源线共模电流 检查机箱屏蔽 完成 有共模电流 合格 不合格 电缆有问题 解决电缆共模电流 设备联上所有电缆 处理滤波器 消除共模电流 Polarization 极化 天线远场处电矢量轨迹 分线极化 圆极化 椭圆极化 一般手机外置 stubby 天线在H面接近线极化 PIFA和Monopole极化复杂 基站入射波为线极化 方向与地面垂直 XY平面为H面 YZ面E1面 XZ面E2面 天线的基本特性 Directionality 方向性系数 天线辐射方向性参数 天线据此可分全向 omni directional 和定向 directio
10、nal Gain 增益 天线增益定义为规定方向的天线辐射强度和参考天线之比 Efficiency 效率 Gain Directionality EfficiencyEfficiency OutputPower InputPower Monopole的大带宽和高增益 足以应付3G时代跨越2GHz的几百兆带宽需求 内置平面Monopole结构灵活 易于与当今多变的手机结构相配合 典型PIFA形式 GSM DCS PCS 位于手机顶部 面向Z轴正向 与电池同侧 天线的基本形式 ReturnLoss 回波损耗S11 驻波比解释 驻波系数式衡量负载匹配程度的一个指标 它在数值上等于 由反射系数的定义我们
11、知道 反射系数的取值范围是0 1 而驻波系数的取值范围是1 正无穷大 射频很多接口的驻波系数指标规定小于2 0 驻波比恶化意味着信号反射比较厉害 也就是说负载和传输线的匹配效果比较差 所以在一个系统中 如果驻波比很差 可能会使信号传输效果变差 通道增益下降 一个比较典型的例子就是灵敏度问题 回波损耗回波损耗也是射频上用得比较多得一个名词 它和前面得反射系数 驻波比都是用来反映端口得匹配状况的 回波损耗表示端口的反射波的功率与入射波功率之比 回波损耗与反射系数的关系为 回波损耗 20log 由公式可以计算 回波损耗为26dB时 对应的反射系数为0 05 驻波比为1 1 由此也可以估计一下 驻波为
12、2时的回波损耗是多少 9 5dB 也就可以理解对于功放后级的驻波要求为何严格 TRP测试 TIS测试 TRP 总辐射功率 TIS 总全向灵敏度 WCDMAOTA测试标准 天线测试环境和设备 SAR的英文全称为SpecificAbsorptionRate 中文一般称为电磁波吸收比值或比吸收率 是手机或无线产品之电磁波能量吸收比值 其定义为 在外电磁场的作用下 人体内将产生感应电磁场 由于人体各种器官均为有耗介质 因此体内电磁场将会产生电流 导致吸收和耗散电磁能量 生物剂量学中常用SAR来表征这一物理过程 SAR的意义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率 单位为W kg SAR的相应地区的要
13、求 R S矢量网络分析仪ZVB R S频谱仪FSP FSU R SCMU200 Agilent8960 sP6010 认证测试 目前我们平板电脑需要认证 1 FCC FederalCommunicationsCommission 美国联邦通信委员会 2 CCC ChinaCompulsoryCertification 中国强制认证 3 CE CONFORMITEEUROPEENNE 欧洲统一 4 CTA ChinaTestingAlliance 中国质量检验联盟 CTA测试相关项目 GSMEMC测试 YD1032 2000 WCDMAEMC测试 YD1595 2000 EMCOTA测试 YD T1484 2006 EMCSAR测试 YD T1644 1 2007EMC测试安全测试 GB4943 2001 无委型号核准检验项目 YD T1215 2006 900MHZ频段射频性能 YD T1215 2006 1800MHZ频段射频性能 YD T1215 2006 900MHZ频段GPRS射频性能 YD T1215 2006 1800MHZ频段GPRS射频性能 YD T1215 2006 THANKYOU
