自修部分_2014.04.14_RF

1、l 手機(jī)RF知識(shí)學(xué)習(xí) 4月14日-4月17日一. 什么是Transceiver1. 閱讀A820項(xiàng)目U201器件的Spec，理解其內(nèi)部框圖，各部分的模塊的功能作用，接口信號(hào)的定義及作用。2. X201是什么器件，作用是什么？二. RF器件1. 閱讀U101，U202的Spec，理解其內(nèi)部框圖，掌握其功能和作用2. 閱讀U106，U204，U205的Spec，掌握其功能和作用三. 什么是天線， 1. 天線的作用。2. 手機(jī)上常用天線的類型。3. PIFA,單極天線及混合天線的差別及設(shè)計(jì)要求。四. 什么是阻抗匹配，50ohm阻抗。五. 射頻測(cè)試指標(biāo)。1. WCDMA的射頻測(cè)試指標(biāo)有哪些？2. GS

2、M的射頻測(cè)試指標(biāo)有哪些？3. 什么是手機(jī)校準(zhǔn)，為什么要進(jìn)行手機(jī)校準(zhǔn)？4. 什么是耦合測(cè)試，傳導(dǎo)測(cè)試?六. WG_GGE_PA_VRAMP的作用是什么，實(shí)際測(cè)試GSM通話時(shí)，WG_GGE_PA_VRAMP的波形,并理解波形所包含的信息及意義。七. CMU200的使用1. 學(xué)習(xí)使用CMU200與手機(jī)進(jìn)行連接2. 能夠進(jìn)行不同功率等級(jí)，信道，發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度的設(shè)置。一、 Transceiver（收發(fā)器）收發(fā)器是手機(jī)射頻的核心處理單元，主要包括收信單元和發(fā)信單元，前者完成對(duì)接收信號(hào)的放大，濾波和下變頻最終輸出基帶信號(hào)。通常采用零中頻和數(shù)字低中頻的方式實(shí)現(xiàn)射頻到基帶的變換；后者完成對(duì)基帶信號(hào)的上變頻、濾波、

3、放大。主要采用二次變頻的方式實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)到射頻信號(hào)的變換。當(dāng)射頻IC接收信號(hào)時(shí)，收信單元接受自天線的信號(hào)經(jīng)放大、濾波與合成處理后，將射頻信號(hào)降頻為基帶，接著是基帶信號(hào)處理；而RF IC發(fā)射信號(hào)時(shí)，則是將基帶進(jìn)行升頻處理，轉(zhuǎn)換為射頻頻帶內(nèi)的信號(hào)再發(fā)射出去。1、U201器件的Spec，理解其內(nèi)部框圖，各部分的模塊的功能作用（1）時(shí)鐘。由基帶經(jīng)由XMODE輸入端確定時(shí)鐘模式（內(nèi)部低頻DCXO和外部高頻VCTCXO）。在內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器中利用分頻器可以產(chǎn)生一個(gè)32KHz的時(shí)鐘信號(hào)（看門狗）。同時(shí)，針對(duì)收發(fā)端的數(shù)?；蚰?shù)轉(zhuǎn)換部分，由芯片內(nèi)部的分頻鎖相環(huán)產(chǎn)生一個(gè)416MHz(16×26MHz)

4、的時(shí)鐘信號(hào)。（2）發(fā)射機(jī)。提供射頻信號(hào)的上行鏈路，將基帶信號(hào)調(diào)制成發(fā)射射頻信號(hào)。包含2個(gè)發(fā)射壓控振蕩器（TXVCO）、緩沖放大器、下變頻混頻器。（3）接收機(jī)。提供射頻信號(hào)的下行鏈路，將射頻信號(hào)通過放大、解調(diào)轉(zhuǎn)變成低頻信號(hào)供基帶芯片進(jìn)行處理。 接收機(jī)主要包括四頻段（GSM850、GSM900、DCS、PCS）差分輸入低噪聲放大器(LNA)。（4）Tx/Rx合成器。將一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率信號(hào)變換為另一個(gè)或多個(gè)所需頻率信號(hào)的技術(shù)稱為頻率合成。移動(dòng)電話通常使用的是帶鎖相環(huán)的頻率合成器。（5）數(shù)控接口。五位讀寫（三位數(shù)據(jù)輸入，一位時(shí)鐘輸入，一位使能端輸入）。芯片包含 LDOs 和 VXODIG 兩個(gè)POR

5、（上電復(fù)位）操作。接口信號(hào)的定義及作用（1） RF I/OHB RxN/P，LB RxN/P：2G接收端，HB/LB差分輸入RFIN/P_B1/2/5/8：3G波段接收端，差分輸入B40_RxN/P：TDSCDMA 接收端，差分輸入2GHB/LB_Tx：2G波段發(fā)射端，HB/LB輸出3GH1/2_Tx：3G波段發(fā)射端，HB輸出3GL5_Tx：3G波段發(fā)射端，LB輸出DET：發(fā)射端檢測(cè)信號(hào)，輸入（2） BB I/O3GTx_P/N：3G波段發(fā)射端，數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸入Rx_P/N：2G/3G波段接收端，模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出TMEAS：片外溫度檢測(cè)信號(hào)，輸入TXBPI：3G波段發(fā)射端，DCOC 標(biāo)志位（3）

6、BSI InterfaceBSI_CLK：時(shí)鐘信號(hào)，輸入BSI_EN：使能端，輸入BSI DATA(0-2)：數(shù)據(jù)輸入/輸出（4） TCVCXO/DCXOXTAL1：XO輸入XTAL2：XO輸入，或者用作自動(dòng)頻率控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓輸出XO(1-4)：26MHz時(shí)鐘輸出，XO1為基帶或功放的時(shí)鐘信號(hào)；XO2為無線控制模塊的時(shí)鐘信號(hào)；XO3為低噪聲射頻放大或者近距離無線通信的時(shí)鐘信號(hào)；XO4為音頻或電源管理PMIC時(shí)鐘信號(hào)。XMODE：時(shí)鐘模式選擇，DCXO(=1),VCTCXO(=2)CLK_SEL：XO輸出緩沖使能端32K_EN：32KHz 使能端，EN=1時(shí)，有32KHz XOOUT32K

7、：32KHz 輸出EN_BB：對(duì)應(yīng)DBB的26MHz時(shí)鐘緩沖使能端，同時(shí)也是全局靜態(tài)宏使能端（5） TestTST1/2：測(cè)試輸出端RCAL：標(biāo)準(zhǔn)輸出口（6） VCO MonRXVCO_MON：接收監(jiān)控端口TXVCO_MON：發(fā)射端監(jiān)控端口（7） Voltage Supply/GND各模塊電源電壓供應(yīng)，地2、X201是什么器件，作用是什么？無源晶振， 26MHZ頻率。為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。二、 RF器件1、閱讀U101，U202的Spec，理解其內(nèi)部框圖，掌握其功能和作用U101（sky77590）和U202（sky77758）均為射頻功

8、放模塊。主要是負(fù)責(zé)傳送手機(jī)信號(hào)到基站，當(dāng)手機(jī)離基站近時(shí)，手機(jī)發(fā)射功率降低；當(dāng)離基站遠(yuǎn)時(shí)，手機(jī)要增大發(fā)射信號(hào)。PA的輸出功率等級(jí)必須依據(jù)基站的指示做相對(duì)調(diào)整及精確的設(shè)定，不是只有單一的輸出功率。Sky77590原理框圖Sky77758原理框圖Sky77590：集成了整合功率控制技術(shù)的高效率（GSM 40%、DCS/PCS 35%）射頻功放模組。內(nèi)置GSM和DCS/PCS功放，50輸入輸出阻抗匹配，發(fā)射端諧波濾波器，高線性度低插入損耗開關(guān)，以及一個(gè)CMOS功率放大模塊。前端模塊極低泄露電流將最大化待機(jī)時(shí)間。Sky77758：覆蓋HSPDA/HSUPA/HSPA+/WCDMA 1、2、5、8頻段，1

9、4引腳，表面貼裝模塊。片內(nèi)集成一個(gè)定向耦合器省去了外部耦合器的需要。2、閱讀U106，U204，U205的Spec，掌握其功能和作用U106：電磁干擾差分轉(zhuǎn)換器, 應(yīng)用于GSM 850/ GSM 900/ DCS1800/ PCS1900頻段射頻接收電路中，主要負(fù)責(zé)將單端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分輸出信號(hào)。U204：電磁干擾雙向阻帶濾波器 Band1_W2100_差分轉(zhuǎn)換器。只接收2100頻段信號(hào)，應(yīng)用于WCDMA2100頻段發(fā)射端信號(hào)轉(zhuǎn)差分接收信號(hào)，或者發(fā)射端信號(hào)至天線射頻信號(hào)輸出。U205：電磁干擾雙向阻帶濾波器 Band8_W900_差分轉(zhuǎn)換器。只接收900頻段信號(hào)，應(yīng)用于WCDMA900頻段發(fā)

10、射端信號(hào)轉(zhuǎn)差分接收信號(hào)，或者發(fā)射端信號(hào)至天線射頻信號(hào)輸出。三、 什么是天線， 手機(jī)天線，即手機(jī)上用于接收信號(hào)的設(shè)備，發(fā)射端輸出的射頻信號(hào)功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。 電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來（僅僅接收很小一部分功率），并通過饋線送到接收機(jī)。理論基礎(chǔ)：Maxwell方程組。1、天線的作用：接收和發(fā)射電磁波，將高頻電磁波轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)電流。2、手機(jī)上常用天線的類型：外置天線，內(nèi)置天線（PIFA，monopole）。3、PIFA,單極天線及混合天線的差別及設(shè)計(jì)要求（1）PIFA：輻射體面積550600mm2，與PCB 主板TOP面的距離（高度）67mm。天

11、線與主板有兩個(gè)饋電點(diǎn)，一個(gè)是天線模塊輸出，另一個(gè)是RF 地。天線的位置在手機(jī)頂部。PIFA 天線如按要求設(shè)計(jì)環(huán)境結(jié)構(gòu)，電性能相當(dāng)優(yōu)越，包括SAR 指標(biāo)，是內(nèi)置天線首選方案。適用于有一定厚度手機(jī)產(chǎn)品，折疊、滑蓋、旋蓋、直板機(jī)。天線投影區(qū)域內(nèi)有完整的鋪地，同時(shí)不要在天線側(cè)安排元器件，特別是馬達(dá)、SPEAKER、RECEIVER、FPC 排線、LDO 等較大金屬結(jié)構(gòu)的元件和低頻驅(qū)動(dòng)器件。它們對(duì)天線的電性性能有很大的負(fù)面影響.設(shè)計(jì)要求：1. 天線空間一般要求預(yù)留空間：W ，L，H 其中W（15-25mm），L(35-45mm),H(6-8mm) 其中H和天線諧振頻率的帶寬密切相關(guān)。W、L 決定天線最低

12、頻率雙頻（GSM/DCS）：600 ×68mm三頻（GSM/DCS/PCS）：700 ×78mm滿足以上需求則GSM 頻段一般可能達(dá)10dBi，DCS/PCS 則01dBi。當(dāng)然高度越高越好，帶寬性能得到保證。2 內(nèi)置天線周圍七毫米內(nèi)正下方不能有馬達(dá)，SPEAKER，RECEIVER 等較大金屬物體。有時(shí)候有攝相頭出現(xiàn)，這時(shí)候應(yīng)該把天線這塊挖空，盡量做好攝相頭FPC 的屏蔽（鍍銀糨）否則會(huì)影響到接收靈敏度。3 內(nèi)置天線附近的結(jié)構(gòu)件（面）不要噴涂導(dǎo)電漆等導(dǎo)電物質(zhì)。4手機(jī)天線區(qū)域附近不要做電鍍工藝以及避免設(shè)計(jì)金屬裝飾件等。5內(nèi)置天線正上、下方不能有與FPC 重合部分，且相互邊緣

13、距離7 毫米以上。6內(nèi)置天線與手機(jī)電池的間距應(yīng)在5mm 以上。7. 手機(jī)PCB 的長度對(duì)PIFA 天線的性能有重要的影響，目前直板機(jī)天線長度75-105mm之間這個(gè)水平8. 饋點(diǎn)的焊盤應(yīng)該不小于2mm×3mm;饋點(diǎn)應(yīng)該靠邊緣。9. 天線區(qū)域可適當(dāng)開些定位孔10. 在目前的有些超薄的滑蓋機(jī)中，由于天線高度不夠，可以通過挖空PIFA 天線下方主板的地，然后在其背面在加一個(gè)金屬的片，起到一個(gè)參考地的作用，達(dá)到滿足設(shè)計(jì)帶寬的要求。（2）單極天線：輻射體面積300350mm2，與PCB 主板TOP 面的距離（高度）34mm，天線輻射體與PCB的相對(duì)距離應(yīng)大于2mm 以上。天線與主板只有一個(gè)饋電

14、點(diǎn)，是模塊輸出。天線的位置在手機(jī)頂部或底部。MONOPOLE 單極天線如按要求設(shè)計(jì)環(huán)境結(jié)構(gòu)，電性能可達(dá)到較高的水平。缺點(diǎn)是SAR 稍高。不適用折疊、滑蓋機(jī)，在直板機(jī)和超薄直板機(jī)上有優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)要求：1. 內(nèi)置天線周圍七毫米內(nèi)不能有馬達(dá)，SPEAKER，RECEIVER 等較大金屬物體。2. 天線的寬度應(yīng)該不小于15mm；3. 內(nèi)置天線附近的結(jié)構(gòu)件（面）不要噴涂導(dǎo)電漆等導(dǎo)電物質(zhì)。4. 手機(jī)天線區(qū)域附近不要做電鍍工藝以及避免設(shè)計(jì)金屬裝飾件等。5. 內(nèi)置天線正上、下方不能有與FPC 重合部分，且相互邊緣距離七毫米以上。6. 內(nèi)置天線與手機(jī)電池的間距應(yīng)在5mm 以上。7. Monopole 必須懸空，平

15、面結(jié)構(gòu)下不能有PCB 的Ground，一般內(nèi)置天線必須必須離主板3mm（水平方向）,在天線正下放到地的高度必須保證在5mm（垂直方向）以上，可以把主板天線區(qū)域的地挖空，目前在超薄的直板機(jī)上基本上是滿足這個(gè)要求，8. 由于MONOPOLES 天線沒有參考地，SAR一般比PIFA天線大，這是測(cè)試的難點(diǎn)，但是效率比PIFA天線高。（3）混合天線（IFA）：可以看做MONOPOLE天線的衍生，一般是在一高度和面積很難滿足PIFA天線要求，且天線周邊凈空不是很好的情況下，根據(jù)具體情況調(diào)試得出。與PIFA天線相比，IFA天線一般多是作在支架斜面和側(cè)面（PIFA天線一般做于支架平面）與單極天線相比，IFA天

16、線采用雙腿（一饋電點(diǎn)，一地點(diǎn)），采用的面積與走法大致相同。 IFA其實(shí)是由Monopole天線多加一個(gè)接地的饋點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，其要求的環(huán)境和單極天線一樣，要求天線的投影區(qū)要凈空等。PIFA天線和IFA天線都是有兩個(gè)饋腳，一個(gè)接地，一個(gè)饋電，但是PIFA天線并不要求天線的投影區(qū)凈空，而對(duì)天線的面積和高度的要求比較高一點(diǎn)，面積一般要求在650以上，高度在6mm以上。IFA天線可以看做MONOPOLE天線的衍生，一般是在一高度和面積很難滿足PIFA天線要求，且天線周邊凈空不是很好的情況下，根據(jù)具體情況調(diào)試得出。與PIFA天線相比，IFA天線一般多是作在支架斜面和側(cè)面（PIFA天線一般做于支架平面

17、）與單極天線相比，IFA天線采用雙腿（一饋電點(diǎn)，一地點(diǎn)），采用的面積與走法大致相同。四、 什么是阻抗匹配，50ohm阻抗阻抗匹配是指在能量傳輸時(shí)，要求負(fù)載阻抗要和傳輸線的特征阻抗相等，此時(shí)的傳輸不會(huì)產(chǎn)生反射，這表明所有能量都被負(fù)載吸收了。反之則在傳輸中有能量損失。高速PCB布線時(shí)，為了防止信號(hào)的反射，要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個(gè)大約的數(shù)字，一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆，頻帶75歐姆，對(duì)絞線則為 100歐姆。當(dāng)負(fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗，即它們的模與輻角分別相等，這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到無失真的電壓傳輸。當(dāng)負(fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗的共軛值，即它們的模相等而輻角之和為零。這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到最

18、大功率。這種匹配條件稱為共軛匹配。如果信源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗均為純阻性，則兩種匹配條件是等同的。阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與激勵(lì)源內(nèi)部阻抗互相適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)。對(duì)于不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。在純電阻電路中，當(dāng)負(fù)載電阻等于激勵(lì)源內(nèi)阻時(shí)，則輸出功率為最大，這種工作狀態(tài)稱為匹配，否則稱為失配。當(dāng)激勵(lì)源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時(shí)，為使負(fù)載得到最大功率，負(fù)載阻抗與內(nèi)阻必須滿足共軛關(guān)系，即電阻成份相等，電抗成份絕對(duì)值相等而符號(hào)相反。這種匹配條件稱為共軛匹配。五、 射頻測(cè)試指標(biāo)1、 WCDMA的射頻測(cè)試指標(biāo)（1） 輸出功率：測(cè)量最大輸出功率和最小輸出功率。（2） 動(dòng)態(tài)功率：分為開環(huán)

19、控制、PRACH Transmit On/Off Power和內(nèi)環(huán)功控E&F。（3） 發(fā)送調(diào)制：衡量由調(diào)制器產(chǎn)生的調(diào)制誤差以及射頻器件質(zhì)量對(duì)調(diào)制信號(hào)的影響。頻率誤差、EVM、PCDE。（4） RF輸出譜：衡量由調(diào)制器和射頻器件所產(chǎn)生的信道外和頻段外的能量泄露和非線性失真。主要有鄰道泄露功率比、占用帶寬和雜散能量測(cè)試。（5） 接收性能：針對(duì)接收機(jī)硬件部分，衡量在不同接收信號(hào)條件下接收機(jī)自身所產(chǎn)生的噪聲和失真對(duì)接收質(zhì)量的影響。主要有參考靈敏度和最大輸入電平測(cè)試。2、 GSM的射頻測(cè)試指標(biāo)（1） 發(fā)射功率：在一個(gè)突發(fā)脈沖的有用信息比特時(shí)間上內(nèi)，基站傳送到手機(jī)天線或 收集及其天線發(fā)射的功率的平

20、均值。每個(gè)功率等級(jí)以2dBm增減。對(duì)于同一測(cè)試頻率，在兩個(gè)相鄰功率控制等級(jí)上測(cè)量的功率值，他們之間的差應(yīng)不大于3.5dBm，小于0.5dBm 。（2） 頻率誤差：測(cè)得的實(shí)際頻率與理論期望的頻率之差。GSM頻段的頻率誤差范圍為+90HZ-90HZ，頻率誤差小于40HZ時(shí)為最好。（3） 相位誤差：指測(cè)得的實(shí)際相位與理論期望的相位之差。GSM的相位峰值誤差均小于20度，平均誤差均小于5度。（4） 調(diào)制頻譜：指數(shù)字比特流信息經(jīng)GMSK調(diào)變后在臨近頻帶上所產(chǎn)生的頻譜。（5） 開關(guān)頻譜：指由于功率切換而在標(biāo)稱載頻的臨近頻帶上產(chǎn)生的射頻頻譜。（6） 參考靈敏度電平：指基站發(fā)送給手機(jī)一定電平的數(shù)據(jù)信號(hào)，手機(jī)接

21、收到這個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)后對(duì)它進(jìn)行解調(diào)還原，然后再發(fā)送給基站，基站接收解調(diào)后的數(shù)據(jù)和原來的比較，兩者之差即為誤碼，用百分比表示為誤碼率。（7） 調(diào)幅抑制：指滿足一定誤碼率要求（RBER=0.1%）時(shí)接收機(jī)的最小信號(hào)電平。（8） 接收?qǐng)?bào)告電平和接受質(zhì)量：指手機(jī)在業(yè)務(wù)信道（TCH）上不同功率級(jí)別時(shí)接收信號(hào)的強(qiáng)度。（9） 多徑衰落：手機(jī)接收到的信號(hào)往往經(jīng)過了建筑物或其它障礙物的多次反射，反射信號(hào)形成了三維空間駐波，被稱為瑞利衰落。手機(jī)在移動(dòng)時(shí)還會(huì)引起多普勒頻移。瑞利衰落和多普勒效應(yīng)可以用多徑信道衰落模擬器來仿真真實(shí)的傳播路徑來測(cè)量。3、 手機(jī)校準(zhǔn)，為什么要進(jìn)行手機(jī)校準(zhǔn)為了獲得最佳的通信質(zhì)量，每臺(tái)移動(dòng)設(shè)備在出廠之前都要進(jìn)行校準(zhǔn)，調(diào)整相關(guān)參數(shù)，這個(gè)過程就是校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)通過計(jì)算機(jī)控制手機(jī)進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)，并通過儀器儀表測(cè)量手機(jī)相關(guān)參數(shù)，把手機(jī)的射頻參數(shù)、電池參數(shù)調(diào)校到最精確的狀態(tài)。 校準(zhǔn)流程：1、通過計(jì)算