RF調(diào)試規(guī)范專業(yè)資料

RF調(diào)試規(guī)范DMR車載臺RF設(shè)計調(diào)試目錄..................................................................................................1RX調(diào)試規(guī)范......................................................................................................................3DMR車載臺發(fā)射機系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試說明…………………….31FGU模塊調(diào)試規(guī)范…………………..33RX調(diào)試規(guī)范參考文檔引導(dǎo)，如車臺、手臺、中轉(zhuǎn)臺調(diào)試報告。一．模塊調(diào)試（按照TRD標(biāo)準(zhǔn)進行）接受電路重要組成部分：1、2級帶通濾波器和低噪聲放大器（BPF1+LNA+BPF2）2、混頻電路（Mixer）3、中頻濾波（IFfilter）4、中頻放大（IFamplifier）5．本振放大（LOamplifier）6、中頻解決（IFprocessor）1．1．調(diào)試前工作準(zhǔn)備=1\*GB3①根據(jù)各個模塊難易限度，合理制定調(diào)試計劃，BPF1+LNA+BPF2為接受的難點和重點，占用調(diào)試時間較多，可放在最先調(diào)試；=2\*GB3②準(zhǔn)備調(diào)試所需資源：如射頻線，物料，測試儀器；=3\*GB3③獲取調(diào)試相關(guān)資料：如最新的TRD標(biāo)準(zhǔn)，原理圖和位號圖。1．2．調(diào)試BPF1+LNA+BPF2：BPF1調(diào)試BPF2調(diào)試LNA調(diào)試測試數(shù)據(jù)，參考TRD出相應(yīng)模塊數(shù)據(jù)。=1\*GB3①插入損耗；=2\*GB3②可調(diào)范圍：全頻段所需要的電壓范圍（調(diào)試前閱讀所選變?nèi)荻O管的datasheet，掌握其線性范圍）；=3\*GB3③雜散克制（調(diào)試前使用雜散計算軟件計算影響較大的幾個雜散點）；=4\*GB3④增益及全頻段的平坦度；=5\*GB3⑤3dB帶寬；=6\*GB3⑥三階互調(diào)截點；=7\*GB3⑦S參數(shù)：一般考慮BPF1+LNA+BPF2整體的S11和S22，達成與前級LPF及后級MIXER更好的匹配。Mixer：重要電性能指標(biāo)：=1\*GB3①混頻損耗；=2\*GB3②三階互調(diào)截點（增長本振幅度對IIP3影響測試數(shù)據(jù)）；=3\*GB3③隔離度（此項指標(biāo)與本振幅度有關(guān)，觀測在滿足指標(biāo)的需求上，本振幅度最高可達成多大，為后期本振調(diào)試提供參考）；參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。IFFilter：（調(diào)試時參考晶體濾波器規(guī)格書）重要電性能指標(biāo)：=1\*GB3①插入損耗；=2\*GB3②帶外克制；=3\*GB3③帶內(nèi)波動（根據(jù)經(jīng)驗此波動會影響整機失真度）；=4\*GB3④帶寬。參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。IFamplifier：重要電性能指標(biāo)：=1\*GB3①增益；=2\*GB3②電流；=3\*GB3③最大輸出信號；=3\*GB3③自激參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。LOamplifier：重要電性能指標(biāo)：=1\*GB3①增益（偏低時影響靈敏度和互調(diào)）；=2\*GB3②電流（一般本振放大電流較大，調(diào)試時需要測試動態(tài)電流，保證電阻的降額設(shè)計規(guī)定）；=3\*GB3③諧波克制；參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。IFprocessor：這部分調(diào)試重要為二本振調(diào)試（參考FGU調(diào)試），重要電性能指標(biāo)：=1\*GB3①相位噪聲；=2\*GB3②CV電壓；=3\*GB3③雜散（帶內(nèi)和帶外）；=4\*GB3④鎖定期間；環(huán)境測試：重要為高溫，低溫測試，調(diào)試完畢后需要做此評估，防止在高低溫條件下出現(xiàn)失鎖問題。參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。二．級連調(diào)試射頻前端級連測試測試框圖如下：重要電性能指標(biāo)：=1\*GB3①增益；=2\*GB3②最大輸出幅度（保證AD9864最大輸入幅度<=-19dBm）；=3\*GB3③失真度；參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。整機指標(biāo)逐級測試（只進行簡樸的靈敏度測試）=1\*GB3①AD9864（-105~-109dBm左右）；=2\*GB3②IFFilter（-120~-121dBm這里靈敏度基本與天線口一致）；=3\*GB3③MIXER（-113~-115dBm）；=4\*GB3④天線口。參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。三．整機指標(biāo)測試（按照產(chǎn)品規(guī)格進行）測試項目（第一次測試可采用手動測試，方便增長測試項目）：=1\*GB3①靈敏度；=2\*GB3②信噪比和失真度；=3\*GB3③共信道克制；=4\*GB3④雜散（可根據(jù)以往經(jīng)驗增長多的雜散測試點）；=5\*GB3⑤領(lǐng)道選擇性；=6\*GB3⑥互調(diào)。參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。四．參數(shù)一致性驗證（每個單元電路都可以做一致性驗證）=1\*GB3①模塊驗證：重要關(guān)注BPF1+LNA+BPF2和2LO兩模塊性能指標(biāo)；=2\*GB3②整機指標(biāo)一致性測實驗證。備注：關(guān)于參數(shù)一致性驗證，當(dāng)然是越多越好，但考慮人為改料，工作量太大，所以一般人為改料的話選擇4-6塊作參數(shù)一致性驗證。參考TRD設(shè)計，出相關(guān)數(shù)據(jù)。五．環(huán)境實驗（每個單元電路都可以做一致性驗證）在完畢上述4個環(huán)節(jié)操作，整機指標(biāo)無明顯問題的基礎(chǔ)上可進行環(huán)境實驗，重要為高低溫實驗，需要測試的項目有：=1\*GB3①高低溫條件下，靈敏度和信噪比是否正常，重要檢查2LO高低溫下性能指標(biāo)；=2\*GB3②高低溫之后，各個器件是否正常工作，簡樸測試靈敏度即可。出相關(guān)數(shù)據(jù)。細化六．后續(xù)指標(biāo)優(yōu)化優(yōu)化思緒：對存在問題的指標(biāo)進行逐級測試，找出問題所在點，再根據(jù)理論知識優(yōu)化TRD指標(biāo)，從而達成系統(tǒng)指標(biāo)的優(yōu)化。在整個問題查找過程中，掌握各個模塊指標(biāo)分派從而進行逐級測試至關(guān)重要，所以調(diào)試者調(diào)試之前若能對同等機型進行相關(guān)模塊指標(biāo)測試將會給后期的分析工作帶來幫助，當(dāng)然在此之前若可以進行指標(biāo)模塊分派分析將會使分析工作更加輕松。DMR車載臺發(fā)射機系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試說明孫紅業(yè)，李巍政府與行業(yè)終端產(chǎn)品線DMR車載臺摘要：發(fā)射機系統(tǒng)是無線通信設(shè)備的重要組成部分。本文以DMR數(shù)字車載臺發(fā)射機系統(tǒng)為對象，一方面對DMR協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)作了簡樸介紹，重點闡述DMR數(shù)字車載臺發(fā)射鏈路指標(biāo)分析分解、發(fā)射機電路組成、工作時序以及發(fā)射主通路設(shè)計與調(diào)試、重要指標(biāo)的分析思緒和調(diào)試方法等，并對各指標(biāo)調(diào)試方法給出了案例分析，旨在使讀者對發(fā)射機系統(tǒng)工作原理和設(shè)計調(diào)試方法有一個整體結(jié)識，同時對各指標(biāo)調(diào)試分析方法有更加具體的理論分析和經(jīng)驗總結(jié)以便使讀者更快開展工作。關(guān)鍵字：DMR發(fā)射機，DMR協(xié)議，車載臺DMRMobileSunHongye,LiWeiAbstract:(省略)。Keywords:(省略)。第一章DMR標(biāo)準(zhǔn)簡介一、綜述DMR是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ESTI)制定的基于TDMA技術(shù)的開放性數(shù)字無線通訊標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)支持語音通訊、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)，涵蓋常規(guī)和集群兩種運營模式，是目前市場上最成熟的數(shù)字技術(shù)之一，是希望部署全新數(shù)字通訊系統(tǒng)或?qū)⑵洮F(xiàn)有模擬通訊系統(tǒng)升級為數(shù)字的各類用戶（商業(yè)用戶、專業(yè)用戶和公共安全等）的明智之選。

DMR的標(biāo)準(zhǔn)分為三個等級：１）Tier１：重要用于低成本的DPMR446產(chǎn)品，使用免費頻段，面向民用市場。只能用于直通方式，采用FDMA技術(shù)。２）Tier2：重要用于實現(xiàn)常規(guī)通信（支持直通和中繼方式）的產(chǎn)品，面向?qū)I(yè)市場。采用TDMA2Slot技術(shù)。3）Tier3：重要用于集群和同播系統(tǒng)中應(yīng)用的產(chǎn)品，面向?qū)I(yè)市場。采用TDMA2Slot技術(shù)，支持網(wǎng)絡(luò)管理和控制。二、DMR空口協(xié)議1）DMR協(xié)議架構(gòu)如圖1所示，圖1DMR協(xié)議架構(gòu)2）物理層（PL）空中接口1層是物理接口層，它解決由發(fā)射或接受的比特組成的物理突發(fā)。物理層涉及以下功能:-調(diào)制和解調(diào)；-發(fā)射和接受轉(zhuǎn)換；-射頻特性；-比特和符號定義；-頻率和符號同步；-幀構(gòu)建。3）數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）空中接口2層是數(shù)據(jù)鏈路層，它解決邏輯連接，且隱藏上層的物理媒介。數(shù)據(jù)鏈路層涉及以下功能：-信道編碼（前向糾錯，CRC校驗），交織，解交織和比特定義；-確認和重傳機制；-媒介接入控制和信道管理；-幀，超幀的構(gòu)建和同步；-突發(fā)和參數(shù)定義；-鏈路尋址（源或目的）；-與物理層的語音應(yīng)用（語音編碼數(shù)據(jù)）接口連接；-數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)；-與呼喊控制層互換信令和用戶數(shù)據(jù).4）呼喊控制層（CCL）空中接口3層是呼喊控制層，它僅合用于控制平面，是DMR所支持的業(yè)務(wù)和設(shè)施的一個實體，位于空中接口2層功能之上。呼喊控制層提供以下功能：-基站激活/去激活；-呼喊建立、保持和終止；-個呼或組呼的發(fā)射和接受；-目的尋址（DMRID或網(wǎng)關(guān)）；-支持固有業(yè)務(wù)（緊急信令、預(yù)占優(yōu)先、遲后進入等）；-告知信令.5）DMR突發(fā)和幀結(jié)構(gòu)-一般突發(fā)結(jié)構(gòu)由兩個108比特的有效載荷域和一個48比特的同步域或信令域組成。-每個突發(fā)總長為30毫秒，但264比特的內(nèi)容長度只有27.5毫秒，使用216比特的有效載荷，足以傳送60毫秒的壓縮語音。6）DMR移動臺TDMA幀結(jié)構(gòu)呼入信道上，有一未用的2.5毫秒的保護時間（Guardtime）介于突發(fā)間以允許功放偏置和發(fā)送延遲。7）DMR基站TDMA幀結(jié)構(gòu)呼出信道上，介于突發(fā)間的2.5毫秒用于公共通播信道（CACH），它攜帶TDMA幀編號，信道訪問指示，和低速信令。8）DMR語音突發(fā)結(jié)構(gòu)每個語音突發(fā)包含216比特的壓縮語音數(shù)據(jù)。這216比特壓縮語音數(shù)據(jù)分為2組，每組108比特，放在幀同步或嵌入式信令的兩側(cè)。這216比特的壓縮語音數(shù)據(jù)包含60ms的原始語音，并逐位標(biāo)記為V(0)～V(215)。除了壓縮語音數(shù)據(jù)外，語音突發(fā)的中間部分也承載了內(nèi)嵌信號（EMB域+內(nèi)嵌信號）或幀同步。9）DMR語音超幀結(jié)構(gòu)一個語音超幀包含6個突發(fā)，共360毫秒。完整TDMA超幀在語音信息時間內(nèi)反復(fù)。一個超幀的突發(fā)用字母A到F指定。突發(fā)A是一個超幀的起始，且總是包含一個語音同步圖樣。突發(fā)B～F的中間攜帶的是嵌入信令。10）DMR數(shù)據(jù)突發(fā)結(jié)構(gòu)每個數(shù)據(jù)控制突發(fā)包含196比特的有效載荷信息，48比特的同步或嵌入式信令信息和20比特的時隙類型信息（用來定義196比特信息位的意思）。11）DMRCACH突發(fā)結(jié)構(gòu)CACH僅存在于呼出信道上。該域為突發(fā)和低速數(shù)據(jù)提供成幀和接入信息。該信道并未連到信道1或2上，而是兩個信道之間的公共信道。每個CACH突發(fā)中的24個位中，有4個信息位和3個奇偶校驗位專用于成幀和狀態(tài)。這些位被稱為TDMA接入信道型（TACT）位，用一個漢明(7,4)FEC碼加以保護。每個CACH突發(fā)的剩余的17位承載CACH信令。CACH未為該信令提供FEC。12）DMR單獨呼入RC突發(fā)結(jié)構(gòu)單獨呼入RC突發(fā)允許移動臺在直通模式下在呼入信道上向BS或直接向此外一個移動臺發(fā)送RC信令。該突發(fā)將一個48位RCSYNC字和一個48位嵌入式信令域聯(lián)合置于單突發(fā)中。13）DMR呼出RC（反向信道）突發(fā)結(jié)構(gòu)嵌入式呼出RC突發(fā)允許BS在呼出信道上向處在通信信道的移動臺發(fā)送RC信令。該突發(fā)將RC信令置于一個單嵌入式48位EMB/LC域中14）DMRTDMA通信信道類型三、DMR語音業(yè)務(wù)DMR語音業(yè)務(wù)涉及以下幾種：1.單呼（無確認單呼和CSBK帶確認單呼）2.組呼3.無地址語音組呼4.OVCM（OpenVoiceChannelMode）語音業(yè)務(wù)5.全呼6.廣播呼7.遲后進入四、DMR數(shù)據(jù)協(xié)議1）DMR數(shù)據(jù)包協(xié)議包含的數(shù)據(jù)傳輸類型如下：-不帶確認數(shù)據(jù)傳輸；-帶確認數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)傳輸/響應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸。2）數(shù)據(jù)包協(xié)議支持的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有：-IP業(yè)務(wù)；-短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；-源數(shù)據(jù)（rawdata）；-狀態(tài)消息（status/precodeddata）；-定義短消息（defineddata）。3）數(shù)據(jù)包分解和組裝空口協(xié)議攜帶的IP數(shù)據(jù)包可通過空口進行分解和組裝，糾錯和解錯，帶確認呈送。一方面，一個大于最大長度值的IP數(shù)據(jù)包會被切提成數(shù)個片段。然后，每個片段形成一數(shù)據(jù)包，其涉及一到兩個數(shù)據(jù)頭塊和一系列數(shù)據(jù)塊（由從1到m）。每個數(shù)據(jù)塊受其FEC編碼保護。IP數(shù)據(jù)報的傳輸可采用單時隙或雙時隙。第二章車臺發(fā)射機系統(tǒng)組成及工作原理一、發(fā)射機原理框圖車臺在DMR系列中有兩個突出的特點，既要兼顧手臺的移動功能又要做到中轉(zhuǎn)臺的大功率遠距離通話，這就對車臺各個模塊及其整機的設(shè)計提出很高的規(guī)定，同時對它的結(jié)構(gòu)、散熱和功放的合成方式提出了高的規(guī)定，發(fā)射又是車臺核心的部分之一，所有了解、熟悉和掌握PA部分的調(diào)試方法尤為重要。下面我們介紹一下發(fā)射機的原理，發(fā)射原理框圖發(fā)射機重要由以下電路組成：1）功率放大電路：功率放大電路通過4級放大將TX_LO信號放大到系統(tǒng)規(guī)定的至少45W發(fā)射功率。其中第一級為固定增益的緩沖放大，第二級由LDMOSRD01MUS1組成增益可調(diào)的預(yù)推動電路，第三級由LDMOSRD07組成增益可調(diào)的推動電路和末級由兩個LDMOSPD85035S組成的固定增益末級放大電路，輸出70W功率，再通過收發(fā)切換開關(guān)和由多階切比雪夫濾波器構(gòu)成的諧波克制器到天線發(fā)射。2）功率控制和保護電路：重要是通過APC來實現(xiàn)數(shù)字和模擬模式下功率的穩(wěn)定性、過熱保護、失配保護等?？紤]到高駐波也許會引起功放自激，而自激燒管存在瞬時燒管的特點，因此VSWR保護采用硬件保護，減少反饋時間，實時對功放進行VSWR保護；溫度保護采用軟件保護，最低輸出功率為5W，保證客戶在極限條件下使用仍有一定的通信距離。3）天線開關(guān)電路：運用PIN開關(guān)二極管（由于ＰＩＮ二極管工作時，沒有對射頻信號檢波特性）實現(xiàn)發(fā)射接受切換。４）低通濾波器：克制諧波的低通濾波器是一個由集中參數(shù)電感和電容構(gòu)成，通過這個濾波器可以在一定的帶內(nèi)波動性能條件下，盡也許地提高對阻帶內(nèi)諧波雜散信號的衰減作用。５）功率檢測電路：功率檢測電路采用定向耦合器來實現(xiàn)對前向功率和反向功率的檢測。第三章發(fā)射機指標(biāo)分解及設(shè)計調(diào)試說明馬克思哲學(xué)中方法論中很強調(diào)“分析綜合”的思想，碰到問題既要用分析的方法，化大為小，化整為零，各個擊破，同時又要用綜合的方法，梳理重點，總結(jié)經(jīng)驗。根據(jù)分析綜合的思想，對發(fā)射機系統(tǒng)進行細分，得出TRD指標(biāo)分解集合，并針對關(guān)鍵指標(biāo)給出設(shè)計調(diào)試方法和實例分析。一、發(fā)射機TRD指標(biāo)分解發(fā)射部分整機重要指標(biāo)如表所示，1）主放大通路TRD指標(biāo)2）指標(biāo)補充--各級放大雜散（諧波和雜散）；--Driver（RD01vsRD07工作電流）；--末級功放輸出（低通濾波器前）諧波；--天線開關(guān)發(fā)射/接受隔離度；--溫升曲線；--器件發(fā)熱測試；--高低電壓（10.8V-17V）不同VSWR（3：1、4：1、5：1、Open、Short）全相位自激雜散測試及功率；--高低溫輸出功率、雜散--EMC指標(biāo)（發(fā)射諧波/接受本振泄漏/USB輻射）；二、功率放大電路設(shè)計方法及調(diào)試說明功率放大器設(shè)計方法根據(jù)功放管制造工藝（BJT、LDMOS、VDMOS等）、輸出功率大小、是否有器件大小信號模型、是否有工作帶寬功率等指標(biāo)Demo版等條件的不同，設(shè)計方法和思緒也會有相應(yīng)調(diào)整。功率放大電路通過4級放大將TX_LO信號放大到系統(tǒng)規(guī)定的至少45W發(fā)射功率。其中第一級為固定增益的緩沖放大，第二級由LDMOSRD01MUS1組成增益可調(diào)的預(yù)推動電路，第三級由LDMOSRD07組成增益可調(diào)的推動電路和末級由兩個LDMOSPD85035S組成的固定增益末級放大電路，輸出70W功率，再通過收發(fā)切換開關(guān)和由多階切比雪夫濾波器構(gòu)成的諧波克制器到天線發(fā)射。⑴、輸入級：VCO給出的發(fā)射本振≥3dBm的信號通過6dB∏型衰減網(wǎng)絡(luò)進入由BFG540W組成的固定增益16dB的緩沖放大。⑵、預(yù)推動級和推動級：由緩沖放大提供的約13dBm的RF信號進入由RD01MUS1組成的低功率放大器，輸出約27.5dBm的功率；再通過RD07組成的推動級將信號功率提高至38.5dBm輸出給末級功放，此兩級的增益均由APC控制其柵極電壓來動態(tài)調(diào)整，以保證發(fā)射電路輸出功率的穩(wěn)定性，供電為9.1VA_TX。⑶、末級功放：末級功放由2個PD85035S組成固定增益為10dB的高功率放大器，由電池直接供電，輸出功率約為48.5dBm；由于功放由雙MOS組成，所以在其前和其后分別有分叉匹配電路和合并匹配電路。⑷、天線切換開關(guān)：由9V1A_TX控制的PIN二極管MA4P1250組成，衰減小于0.5dB。2、車臺接口定義、電源控制、邏輯使能及周邊電路：

1）車臺接口定義如下：接口名稱作用基帶接口接口所屬器件及pin位TX收發(fā)切換開關(guān)OMAPGPIO6（車臺）OMAP5912ZZGPin19（車臺）Final_bias末級功放偏置電壓DACOUTCTLV5614IPWPin12TV_APC發(fā)射功率APC控制DACOUTDTLV5614IPWPin11REV_TEMP_DET反向檢波及溫度保護誤差電壓輸出CODECAUX1TLV320AIC29IRGZRPin17TEMP_DET功放溫度檢測輸出CODECVBAT（車臺）TLV320AIC29IRGZRPin15（車臺）注：車臺溫度及VSWR保護均可通過REV_TEMP_DET來控制實現(xiàn)，TEMP_DET僅為備用方案。2）電源控制：功能說明B+(13.6V)末級功放供電9V3A緩沖、推動供、推動、APC電路及溫度檢測電路用電3）邏輯使能及周邊電路：接口名稱邏輯電平邏輯電平10TX(車臺)ONOFFDISCHARGE-SW-TXONOFFPS-APCONOFF2、功率控制1）Final_bias重要對發(fā)射功率進行初步調(diào)試，使末級功放在其正常的范圍內(nèi)工作；2）TV_APC/APC/TV1重要根據(jù)功率模式設(shè)立，輸入電壓高低，輸出天線匹配限度以及整機工作溫度等來擬定輸出功率的大小，它是通過控制功放的推動級來決定輸出功率的大小。電路接口項目步進說明最大輸出默認輸出車臺Final_bias發(fā)射末級功放靜態(tài)偏置調(diào)節(jié)

(FinalRFPABias)暫按4096等分,即12位,每調(diào)一次軟件值變化16（212/256）5V3.6VTV_APC發(fā)射功率細調(diào)

(TransmitHigh/LowPower)暫按4096等分,即12位,每調(diào)一次軟件值變化16（212/256）5V1.5V3、諧波克制電路諧波克制電路：克制諧波的低通濾波器是一個由集中參數(shù)電感和電容構(gòu)成，通過這個濾波\可以在一定的帶內(nèi)波動性能條件下，盡也許地提高對阻帶內(nèi)諧波雜散信號的衰減作用。4、ACTP電路5、溫度保護車臺熱保護：車臺通過一熱敏電阻作溫度感應(yīng)器，把溫度轉(zhuǎn)換為電壓REV_TEMP_DET(手臺則是溫度傳感器IC上所產(chǎn)生的Tem-lev電壓)，并送至軟件解決，當(dāng)機器溫度過高時，軟件控制發(fā)射功率控制電壓APC使得發(fā)射功放變低，從而起到保護功放不因溫度過高而損壞。車臺溫度保護算法1)名詞說明：APC-DSP---------------軟件內(nèi)部APC，初始值為當(dāng)前功率相應(yīng)的APC，為調(diào)測值；MINIAPC-VSWR&TEMPProtect---VSER&TEMP保護時最小APC值，此值為5W功率相應(yīng)的APC值；TV_APC---------------D/AC將軟件輸出的APC-DSP轉(zhuǎn)換為自動功率控制模擬電壓APC；REV_TEMP_DET---------VSWE誤差電壓及溫度檢測電壓，此兩電壓中最大者將先起控；REV_TEMP_DET-last-------上一次檢測到的REV_TEMP_DET電壓，初始值為0V,需要放到寄存器以備調(diào)用。TEMP_DET-------------中轉(zhuǎn)臺溫度檢測電壓Pf_DET-------------中轉(zhuǎn)臺前向功率檢測電壓Pr_DET-------------中轉(zhuǎn)臺反向功率檢測電壓2)當(dāng)檢測到有失配或溫度過高時，TV_APC值將會被修正，公式如下：TV_APC=APC-DSP-REV_TEMP_DET當(dāng)檢測到失配消除或溫度下降時，同樣TV_APC值將會被修正，直到TV_APC返回到合理的TV_APC。TV_APC=APC-level-3dB（中轉(zhuǎn)臺）3)軟件解決流程圖：車臺功率保護流程當(dāng)PTTON之后10ms開始檢測，每10ms檢測一次，每四次取平均值作為REV_TEMP_DET。6、VSWR保護VSWR保護：天線端口前有定向耦合器，通過定向耦合器耦合出前向功率和反向功率，然后前和反向功率通過肖特基二極管檢波得到前向和反向電壓，前向和反向電壓通過運算放大器，得到和駐波比成一定函數(shù)關(guān)系的電壓，此電壓通過二極管和電阻分壓網(wǎng)絡(luò)后進入MCUADC；MCU得到不同時間的檢測到的電壓值△VSWR_TEM，軟件進行延時解決，避免誤判斷；假如軟件判斷環(huán)境惡化達成了保護條件，軟件記憶前四次檢測值與當(dāng)前檢測值進行均值解決，從保證輸出功率收斂；然后用原先設(shè)定TV_APC電壓（控制輸出功率）減此差值，得到新的TV_APC電壓，不同的駐波比，保護后設(shè)定的輸出功率不同；駐波消除后，TV_APC值恢復(fù)正常。其中，二極管啟動電壓決定了VSWR保護啟動門限。定向耦合器設(shè)計摘要：本文簡要介紹了定向耦合器的基本概念；對其在無線車載臺和對講機中的應(yīng)用作了分析。至于具體在設(shè)計中的應(yīng)用，還需要通過實踐來分析和驗證。定向耦合器基本特性：PPort1Port2Port3Port4其中port1為輸入端，port2為輸出端口，port3為耦合端口，port4為隔離端口。如上如圖所示，定向耦合器為四端口元件。輸入的射頻功率從port1注入，然后絕大部分通過port2輸出給負載（如天線），在這個傳輸?shù)倪^程中，有一小部分射頻功率耦合到port3（這部分功率可用來監(jiān)測前向功率的大?。杏屑捌湮⑿∫徊糠中孤兜絧ort4（可忽略不計），假如考慮到微波傳輸線的損耗，從port1注入的射頻功率，還會在傳輸線上面產(chǎn)生熱損耗。定向耦合器的基本參數(shù)耦合度：表達從端口１輸入的功率和被耦合到端口３部分的比值。表達為：耦合度（Ｃ）＝１０×ｌｏｇ（Ｐ１/Ｐ３）插入損耗：表達從端口１到端口２的能量損耗。表達為：插入損耗（ＩＬ）＝１０×ｌｏｇ（Ｐ１/Ｐ２）隔離度：在抱負的定向耦合器中，端口４是沒有功率輸出的，而事實上總會有一些功率從這個端口泄漏出來，這就是隔離度的指標(biāo)。表達為：隔離度（Ｉ）＝１０×ｌｏｇ（Ｐ１/Ｐ４）方向性：端口３的輸出功率和端口４輸出功率之間的比值定義為方向性。表達為：方向性（Ｄ）＝１０×ｌｏｇ（Ｐ３/Ｐ４）耦合度，隔離度和方向性之間的關(guān)系為：隔離度（Ｉ）＝耦合度（Ｃ）＋方向性（Ｄ）7、熱穩(wěn)定性RF功率器件在正常工作時有很大一部分能量以熱的形式耗散掉，假如這部分耗散熱能沒有及時傳導(dǎo)和輻射出去，那么RF功率器件的可靠性將會大大下降。無線通信中的中轉(zhuǎn)臺發(fā)射機的可靠性以及性能很大限度上與發(fā)射機的熱設(shè)計息息相關(guān)。本文從RF功率器件實際使用的角度，對射頻功率器件在使用時的熱計算和熱分析進行了探討。表貼RF功率元件基本模型Fig.1表貼RF功率元件基本模型從Fig.1可以看到，影響RF功率器件耗散功率傳導(dǎo)的重要因素有：Rjc：半導(dǎo)體數(shù)據(jù)手冊上一般都會給出，一旦器件選定，該數(shù)據(jù)隨之而定。器件的效率：半導(dǎo)體數(shù)據(jù)手冊上面一般都會給出，一旦器件選定，該數(shù)據(jù)隨之而定。PCB熱設(shè)計：重要是基于PCB板厚，散熱孔，散熱面積方面的考慮，在制造商的應(yīng)用案例中或者數(shù)據(jù)手冊中一般都會推薦PCBLayout的注意事項。散熱塊：受產(chǎn)品鋁殼結(jié)構(gòu)外觀的限制，鋁殼的散熱面積、鋁殼材料的熱導(dǎo)率是決定性因素。熱功率的計算根據(jù)能量守恒定律，RF功率器件在工作狀態(tài)下，最終耗散的熱功率為：P（actual，oper.）=P（DC）+P（RFin）-P（RFout）在實際使用時，耗散的熱功率還應(yīng)當(dāng)考慮涉及射頻功率鏈路上因失配導(dǎo)致的反射功率，以及實際匹配元件和射頻傳輸線的損耗功率，即完整的耗散熱功率計算公式應(yīng)當(dāng)為：P（actual，oper.）=P（DC）+P（RFin）+P（Rrflect）+P（Tloss）-P（RFout）通常，為了便于分析和計算熱功率，用電子線路來類比熱功率傳輸途徑是一個普遍和有效的方法，如Fig.2所示：Fig.2熱功率環(huán)路模型Fig.2中各參數(shù)意義如下：PD：需要耗散的熱功率Tj：RF功率器件的結(jié)溫，在器件的數(shù)據(jù)手冊中有此信息。Rjc：junction-to-case的熱阻，在器件的數(shù)據(jù)手冊中有此信息。Tc：器件case的溫度，受制于工作環(huán)境和可靠性規(guī)定Rcs：器件case到heatsink的熱阻，受制于PCB板材以及PCBlayoutThs：heatsink的溫度，受制于工作環(huán)境和可靠性規(guī)定Rsa：heatsink到環(huán)境的熱阻，受制于鋁殼散熱材料，鋁殼散熱面積Ta：環(huán)境溫度，取決于產(chǎn)品的工作溫度和環(huán)境類比的結(jié)果，可以用表格1來區(qū)別。熱路電路溫度T(℃)電壓U(V)耗散功率Pd(W)電流I(A)熱阻Rth(℃/W)電阻R(Ω)△T=Tj-Ta=Pd×Rth-ja△U=U1-U2=I×R表格1熱路和電路的類比實際中，為了便于分析問題，通常將熱路的歐姆定律表達如下：Pd=-1/Rja×（Ta-Tj）其中Rja=Rjc+Rcs+Rsa，藍色字體兩項在器件選型擬定之后，就只能由設(shè)計來擬定。那么根據(jù)上面的公式，可以得到如下耗散功率和溫度的關(guān)系Fig.3耗散熱功率和溫度的變化關(guān)系從Fig.3可以看到，Rcs+Rsa兩項越小的話，器件允許耗散的功率越大，對可靠性設(shè)計的規(guī)定就越大，也就是說對鋁殼材料以及散熱面結(jié)（Rsa）以及PCB設(shè)計（Rcs）的可靠性設(shè)計規(guī)定就越高。從鋁殼材料選擇以及結(jié)構(gòu)設(shè)計和PCB設(shè)計角度來講，就會增大這三個方面的成本。此外，從Fig.3中可以看到，當(dāng)溫度升高的時候，器件的允許的耗散熱功率會下降，也就是說當(dāng)器件在高溫環(huán)境下工作的時候，需要有足夠的耗散熱功率余量，那么就需要對耗散熱功率進行降額設(shè)計，F(xiàn)ig.4是一個典型的功率器件耗散熱功率的降額曲線，圖中的信息表白，當(dāng)Ta環(huán)境溫度超過25攝氏度在實際中，熱設(shè)計是一個富有挑戰(zhàn)性的工作，不僅涉及功率分派和預(yù)算，還涉及要想法設(shè)法減小Rca，也就是從鋁殼選材、鋁殼設(shè)計以及PCB設(shè)計等方面入手進行，保證功率器件的Tj在規(guī)格規(guī)定之中。一般而言，半導(dǎo)體器件的使用壽命，可靠性，以及工作性能都與Tj密切相關(guān)，經(jīng)驗表白：在100攝氏度的時候，溫度每升高10Fig.4典型耗散熱功率降額曲線實際的Rca的計算公式為：Rca≦[（Tj（max.，oper.）-Ta（max.））÷（Pd（actual，oper.）×DutyCycle）]-Rjc參數(shù)說名如下：Rca：決定鋁殼選材以及鋁殼的設(shè)計和PCB設(shè)計。Tj（max.，oper.）：實際工作狀態(tài)下的最大結(jié)溫，略小于Tj（max.）Pd（actual，oper.）：實際耗散的熱功率，可以通過計算獲得。DutyCycle：在連續(xù)發(fā)射時，DutyCycle為1，對于工作在TDMA模式下的發(fā)射機而言DutyCycle小于1，實際取值取決于具體的TDMA空中協(xié)議。這個數(shù)據(jù)可以在相關(guān)規(guī)范中找到。對于DMR發(fā)射機可靠性設(shè)計而言，這個數(shù)值取1進行計算。對于GSM發(fā)射機，Dutycycle取0.13。Rjc：功率器件的工作結(jié)溫，在數(shù)據(jù)手冊中有這個信息。實例計算下面將以ST的PD85035S為實際例子來進行計算。從其規(guī)格書中Fig.5可以看到如下信息：Rjc=1.0℃/WTj（max.，oper.）=165℃Pd（max.，oper.）=95W@Tc=70℃通過上述數(shù)據(jù)，我們可以得到PD85035S的耗散熱功率的降額曲線以及降額系數(shù)。備注：根據(jù)Pd-T的一次函數(shù)關(guān)系，（165℃制造商如何通過實驗測試得到Rjc的數(shù)據(jù)。對于耗散熱功率降額而言，降額系數(shù)我們可以根據(jù)Pd-T的關(guān)系擬定，例如Tc=85℃那么就可以得到在Tc=85℃時的Pd=80W，也就是說，最大的耗散功率不能超過80W，此時的降額系數(shù)為80W/95W=0.84。實際中，P（actual，oper.）=P（DC）+P（RFin）+P（Rrflect）+P（Tloss）-P（RFout），為了計算分析簡便起見，暫時忽略藍色字體部分，可得：P（actual，oper.）=35W/0.5+3W-35W=38W，小于降額之后的80W0.4，此時Tc=165℃-38W*1.0℃/W=127℃，也就是說當(dāng)功率管的效率最差為50%，在輸入3W的RF功率，輸出35W的RF功率時，Tc的溫度可以達成127℃，Ta的溫度當(dāng)然可以更高，也就是正常工作時，備注：按照功率管最小的工作效率50%，輸入功率為3W計算。將38W代入下式，可得：Rca≦[（Tj（max.，oper.）-Ta（max.））÷（Pd（actual，oper.）×DutyCycle）]-RjcRca≦1.11℃/W備注：1.Ta（max.）=85℃2.DutyCycle=1，在GSM中DutyCycle=13%，在DMR中DutyCycle=？也就是說，假如要保證功率管在Ta（max.）=85℃的環(huán)境中正常工作，我們必須使得Rcs+Rsa≦1.11℃/W，亦即功率管的接地面（case）和鋁殼之間的熱阻必須小于1.11℃/W，結(jié)論PD85035S單管在輸出35W功率，輸入3W功率，最差效率為50%的時候，可以可靠工作在Ta（max）=85℃的環(huán)境中。Fig.5PD85035S的耗散熱功率和熱阻數(shù)據(jù)特別提醒：由于功率管的case和接地面就是功率管的GND，因此在進行熱設(shè)計的時候，必須關(guān)注如下問題：1.鋁殼接地面的平整和光滑，有助于減小Rca2.假如在接地面和鋁殼之間涂抹散熱油，必須關(guān)注在高溫下，散熱油對鋁殼的化學(xué)侵蝕和氧化作用，這將會影響功率管的RF性能3.在接地的時候，必須保證機械性能是OK的，經(jīng)得起機械應(yīng)力。定向耦合器+低通濾波器根據(jù)已經(jīng)評估的MD610車臺3級LPF和定向耦合器測試結(jié)果可知，V/U段插入損耗最大為0.7dB，這里考慮集總元件的批次誤差和微帶線的工藝誤差，考慮到中轉(zhuǎn)臺為4級LPF，引入1.0dB的余量，可得48.5dBm（70.8W）。此外，考慮LPF調(diào)測時的最大VSWR=1.5（S11=-15dB），引入0.15dB的傳輸損耗，至少要末級功放匹配電路輸出70.8（1-0.033）=73.2W（48.65dBm）?？紤]末級功放匹配電路的損耗0.2dB，那么兩個功放管（PD85035S）至少輸出48.85dBm（76.7W）功率。末級功率管的工作狀態(tài)擬定假如規(guī)定發(fā)射機工作在Ta=65℃的環(huán)境中，根據(jù)ST熱分析評估結(jié)果Rca≈2.0℃/W。那么Tj（max）=Tc+Pdiss*Rca=70+95*2=260℃，很顯然，已經(jīng)超過了規(guī)格的Tj（max.）=165℃的限制，此時管子的工作效率只有大約28.7%，需要進行降額設(shè)計。考慮實際工作時的Tj=165-20=145℃，Ta=65℃，那么根據(jù)Pdiss=（=26.7W，也就是說末級功率管單管的功耗最大只能為26.7W。單個管子規(guī)定輸出76.7W/2=38.35W，那么此時的效率應(yīng)當(dāng)為58.95%?？梢姽β使芄ぷ餍时仨殲?8.95%時，才有也許使得其工作于Ta=65℃的環(huán)境中。通過之前的功放評估，要使得功放管輸出38.35W的射頻功率，規(guī)定至少有2W（33dBm的射頻推動功率，考慮2dB的余量，可得35dBm。推動級功率管的工作狀態(tài)擬定現(xiàn)在的推動級擬定為RD07，規(guī)定推動級輸出至少35dBm的射頻功率。同樣，發(fā)射機工作在Ta=65℃的環(huán)境中，RD07采用PCB和鋁殼散熱方式，參閱RD07的datasheet[4]的熱功率降額曲線可得Rja=（150-25）/50=2.5℃/W，此時Tj=Ta+Pdiss*Rja=65+34*2.5=150℃，正好等于RD07的Tj（max），因此需要進行降額設(shè)計，來保證推動級功率管RD07可靠工作在Fig.6RD07的熱降額曲線考慮到末級功放功率分派電路的損耗，引入0.5dB的余量，RD07匹配實際輸出至少應(yīng)當(dāng)為7.2W（38.6dBm）才干滿足規(guī)定。熱降額之后，RD07實際工作時的Tj=150-20=130℃，Ta=65℃，那么根據(jù)Pdiss=（Tj-Ta）/Rja=（130-65）/2.5=26W，那么此時RD07的工作效率至少應(yīng)當(dāng)為7.2/（26+7.2）=21.68%，可見RD07的實際效率至少為21.68%的時候，才干保證RD07工作于Ta=7.2W的功率推動末級功放。根據(jù)之前對RD07的評估，RD07至少應(yīng)當(dāng)有27.5dBm的輸入功率時，才干保證其輸出40dBm的功率，而此時的效率為60.7%，根據(jù)實際評估結(jié)果，RD07遠遠滿足降額需求。預(yù)推動功率管的工作狀態(tài)擬定預(yù)推動的方案為RD01，由以上的分析可知，規(guī)定RD01輸出至少27.5dBm的功率。考慮到RD01匹配損耗，給予1dB的余量，規(guī)定RD07輸出28.5dBm的功率。從RD01的datasheet[5]中，我們可以看到其熱功率降額曲線如圖Fig.7所示。同樣RD01采用PCB和鋁殼結(jié)合的散熱方式，從Fig.7可以讀出Rja（max）=（150-25）/3.6=34.7℃/W，對于Ta=65℃時，Tj（max.）=Ta+Pdiss*Rja=65+34.7*2.45=150℃，正好等于Tj（max），因此，需要對RD01進行降額設(shè)計，保證其可靠工作在Ta=Fig.7RD01的熱降額曲線考慮RD01實際工作時的Tj=150-20=130℃，Ta=65℃，那么Pdiss=（130-65）/34.7=1.87W，那么此時的RD01的效率應(yīng)當(dāng)為0.71/（0.71+1.87）=27.52%，可見至少應(yīng)當(dāng)使RD01的實際工作效率為27.52%時，才干保證其工作于Ta=65℃根據(jù)對RD01的實際評估結(jié)果，RD01在輸入10dBm的時候，就可以保證30dBm的射頻輸出功率，并且其效率至少可達40%以上，因此RD01遠遠滿足規(guī)定。8、發(fā)射頻譜雜散自激振蕩問題是功率放大器設(shè)計中的頭痛問題，“功放設(shè)計工程師碰到了自激，惡夢就開始了”，解決自激問題，一方面要分析清楚引起自激問題的因素。自激振蕩的因素重要有以下幾種：過激勵也許引起自激；電源紋波過大也許引起自激；外界強干擾也許引起自激或過流；局部過熱也會引起寄生振蕩。自激振蕩在實際電路按照自激頻率又可分為低頻振蕩和高頻自激。不同的振蕩方式會有不同排查方法。低頻振蕩是功率放大器燒管的重要因素。1）多數(shù)低頻振蕩是由諧振回路中的扼流圈和隔直或旁路電路構(gòu)成。在也許的情況下，力求減小扼流圈的個數(shù)，并適當(dāng)選擇扼流圈的電感量和隔直或旁路電容容量或扼流圈中串小電阻或并大電阻，減少Q(mào)值；2）熱反饋效應(yīng)。較高溫度下，硅片本證激發(fā)增長，從而影響了雜散發(fā)射少子運動失常，導(dǎo)致寄生振蕩；3）電源饋電網(wǎng)絡(luò)。饋電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)當(dāng)作輸出匹配的一部分。電源去耦不良、紋波過大，從而引起功放管的負載特性改變而導(dǎo)致自激；此外，適當(dāng)改變直流饋電點和饋電線的位置，減少直流和交流之間的耦合也可以提高電路穩(wěn)定性；4）引線電感和接地不良也引起振蕩。超高頻振蕩寄生振蕩是電路中的極間電容、元件分布參數(shù)（如功放管引線電感、匹配電容的寄生電感等）構(gòu)成。因此消除超高頻自激振蕩的措施就是：采用短粗引線，以減少引線電感；改善接地；匹配電容盡量采用寄生電感小的高頻電容。提高電路穩(wěn)定的一般方法有：（1）輸入串RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；（2）輸入、輸出并電阻；（3）反饋技術(shù)；（4）供電電感并電阻；（5）供電電源磁珠并聯(lián)小電阻；（6）改善接地；（7）減少功放管靜態(tài)直流偏置等車臺例子：1、現(xiàn)象及數(shù)據(jù)：在調(diào)試測試MD610樣機過程中，發(fā)射狀態(tài)下測試輸出功率頻譜，頻譜圖中除主波（工作頻率）外，還寄生有雜散頻譜。一開始認為是功放電路自激導(dǎo)致，改動電路偏置匹配參數(shù)，寄生雜散頻譜位置沒有變化。數(shù)據(jù)記錄描述如下：發(fā)射403MHz時，在f=134.2888MHz、268.625MHz處出現(xiàn)寄生雜散；發(fā)射435MHz時，在f=289.999MHz處出現(xiàn)寄生雜散；發(fā)射470MHz時，在f=134.269MHz、234.9519MHz處出現(xiàn)寄生雜散；由于134.2888/19.2=7；268.625/19.2=14；289.999/19.2=15；234.9519/19.2；可以看出雜散分量處在19.2MHz的諧波點，據(jù)此推斷