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手机射频指标的改进方法

手机射频指标的改进方法

发布日期:2017-7-11 5:13:08

  在通信产品的研发过程中,手机射频测试是一种基本的、必要的手段,但不是最后的目的。在研发过程中更重要的是通过对测量得到的数据进行分析、运用理论和经验,找到解决问题和提高技术指标的办法。下面手机射频测试把在GSM手机研发中采用的分析方法和经验与同行分享。

  1、如何提高接收机的灵敏度指标

  若通过测量发现灵敏度不高,则问题主要出现在接收机的高频或中频部分,其次是模拟I/Q解调部分。可先通过测量模拟I/Q输出端的电平和信噪比来判断问题是出现在哪一部分。

  灵敏度指标主要与接收机的中频放大器特别是RF前端的LNT和第一混频器有关。在许多情况下,影响和制约灵敏度的因素不在于增益而在于噪声系数。对于GSM移动电话,前端LNT的要求是:噪声系数小于2dB、增益约15dB/GSM900或13dB/DCSl800,第一混频器的增益约10dB。键控AGC的可控制范围约20dB。该项指标的改进方法如下:

  (1) 选择高增益、低噪声的RF前端电路或ASIC。

  (2) 注意从前端到模拟I/Q输出端的净增益是否足够。一般GSM移动电话I/Q单端输出的信号强度为500mVpp,根据EYSI标准的技术要求净增益应大于90dB。

  (3) 充分注意到RF和IF SAW滤波器的选择和输入输出匹配电路的设计。第一射频SAW滤波器(选频段)应主要考虑具有低的插损:第二射频SAW滤波器(选信道)主要考虑具有高的选择性;IF SAW滤波器要选低插损、选择性好的器件。

  (4) 巴伦(Balun: Balance-UnBalance,平衡不平衡,可实现单端信号到差分信号的变换)也是一个很重要的高频器件,应通过测量看其是否满足电路设计的要求。

  (5) RF Tx/Rx开关IC和RF测试插座也必须通过指标测试,达到设计要求。

  (6) EMC设计方面是否存在问题?应增强接地、屏蔽和滤波的措施。

  (7) 工艺方面的考虑:应注意PDB layout设计,特别是前端电路的布局设计和特征阻抗匹配设计;应注意到由于SMT工艺参数选择不合适会造成RF部分特别是SAW滤波器虚焊。

  (8) 注意高精度元器件的选择,一定要达到设计要求,如1%的电阻是不能随便找个电阻代替的。

  2、频率误差指标的改进方法

  (1) 可通过测量判断13MHz TCX0是否达到设计要求,若不满足要求则更换或重选配套的生产厂家。

  (2) AFC控制软件和控制环路滤波电路的设计是否存在问题。

  (3)TCXO的供电回路设计是否有问题。

  3、相位误差指标的改进方法

  (1) 根据θ=ωt,我们知道:相位误差与时间误差和频率误差都有关系,因此,频率合成器的相位噪声和锁定时间会对该项指标造成影响。若频率合成器的锁定时间缩短会导致相应噪声加大,从而引起相位误差加大,这一点在GPRS的应用中需引起足够的重视。

  (2) 其他的改进办法见附件2。

  4、发射功率指标的改进办法

  (1) 检查PA的激励功率是否足够?若有问题,可加大激励功率;

  (2) 再次检查PA的输入和输出匹配电路设计是否正确;

  (3) 关键器件PA的技术参数是否满足要求;

  (4) 检查和测试RF开关、定向耦合器、天线端的RF测试接插件、PA供电电路是否正常;

  (5) 检查TX-VCO输出的电平是否足够;

  (6) APC控制IC、APC控制软件中的table参数和算法是否有问题。

  5、小型螺旋天线(stubby antinna)的改进方法

  天线是移动电话的终极元件,当然非常重要。有时会出现这种情况:当采用电缆测试时,整机的RF指标很好,但在做现场检测时它的表现不好,可能出现的问题之一在于天线。

  (1) 正确设计天线与整机电路之间的LPF匹配电路形式和参数,并用网络分析仪和标准测试天线进行测试评估。天线的设计应与整机电路设计、结构设计、EMC设计一体化考虑。

  (2) 在满足结构强度的前提条件下,优先选择电导率较高的材料作为天线的内导体。内装天线笔者建议国内设计厂家不宜采用,因为设计、制造和测量都比较困难而且技术指标不高。

  (3) 天线内的填充材料介质和外部的封装塑料应损耗较小的材料。

  (4) 在其他情况相同的条件下,采用较粗和较长的天线有利于改善天线增益指标。(当然还要考虑到它对外观ID方面的影响)。

  6、电源功耗指标的改进方法

  该项指标与移动电话的通话时间和待机时间密切相关,它是广大用户最为关心的技术指标之一。

  (1) 选择低功耗的ASIC解决方案(在DCI.8V下能工作,能进入RTC下的深睡眠状态)。

  (2) 选择高效软件。

  (3) 择高效率的PA(PAE>50%)、高效率高增益的天线。

  (4) 精心设计PA的匹配电路和天线的匹配电路。

  (5) 选择高效率的受话器和振铃器。

  (6) 选择高效率的电源管理模块。

  (7) 合理地设计LED的布局、数量和照明时间,照明时间选择l0秒左右即可。

  通过大量的实际测量我们发现:不同型号的GSM移动电话在通话状态下的工作电流相差不大(约2lomA/at level5 GSM);但在待机状态下的直流平均电流相差很大(可采用示波器和在整机回路中串入一个低阻值的高精度电阻来测量波形,然后通过计算占空比得到平均功耗)因此待机时间指标相差很远。在这一方面,目前表现最好的产品是飞利浦生产的PH-989(约2.8mA)。

  7、发射机杂散指标的改进

  移动电话的发射杂散指标在国家无线电管理委员会的型号核准测试中,是一项非常重要的、同时也是一项比较难通过的技术指标,所以应引起设计工程师足够的重视。改进的办法如下:

  (1) 改善调制频谱的质量;

  (2) 改善开关频谱的质量;

  (3) power Ramp曲线的斜率不能太陡,以免引起带外频谱、杂散变大;

  (4) Tx-VCO的带外频谱指标,特别是要注意二次和三次谐波的抑制指标是否满足整机的设计要求;

  (5) PA的带外抑制指标(主要是二次谐波)是否满足设计要求;

  (6) PA输入特别是PA输出端的BPF或LPF的指标是否满足设计要求;

  (7) 发信机整体的EMC设计方案是否合理。


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