手机RF测试指标.ppt

手机RF测试指标介绍 刘占2013 12 25 内容 手机发射机指标手机接收机指标目的 了解手机相关测试指标加深对RF的理解和认识 概述 通信机由发射机和接收机组成 发射机射频部分的任务是完成基带信号对载波的调制 将其变为通带信号并搬移到所需的频段上且有足够的功率发射 结构框图见图1发射机的指标是频谱 功率和效率 发射机发射的信号是处于某一信道内的高频大功率信号 应尽量减少它对其他相邻信道的干扰 PS 这种发射机的变频方案称为两步变换法 1 1 2 3 2 3 接收机的射频部分与发射机相反 见图2 它是从众多的电波中选出有用信号 并放大到解调器所需要的电平值后再由解调器解调 将频带信号变成基带信号 接收机接收的信号是微弱且又变化的 并伴随着许多干扰 这些干扰信号强度往往远大于有用信号 因此接收机的主要接收机的主要指标是灵敏度和选择性 1 2 3 1 2 3 无线发射接收机的性能指标 以EGSM为例介绍收发信机的技术指标 旨在对整机性能有个概念和认识 GSM系统的主要性能是 发射频率 移动台发送880 915MHz 基站发送 925 960MHz 双工间隔 45MHz 载波信道间隔 200KHz 多址方式 时分多址 TDMA 调制方式 GMSK 信道比特率 42Kb s 下面分别介绍发射机和接收机指标 发射机指标 具体发射机指标如下 功率控制等级发现载频包络射频功率控制射频输出频谱杂散辐射相位误差频率精度下面解释各测试指标的意义 功率控制等级 对于EGSM系统的移动台 规定了五个功率等级 分别用于手持机 便携台和车载台 对手持机 使用第四功率等级 PS GSM850 900为5 19级 33 5dBm GSM1800 1900为0 15级 30 0dBm 发射载频包络 GSM系统是一个TDMA的系统 八个用户共用一个频点 手机只在分配给它的时间内打开 然后必须及时关闭 以免影响相邻时隙的用户 规定在577us的一个时隙内手机发射信号的上升与下降部分应在4dB 30dB模块范围之内 而时隙有用部分平坦度应小于 1dB PS 一个时隙为什么是577us 一个26的复帧周期为120ms 规定 用于业务信道及其随路控制信道 其中24个突发序列用于业务 2个突发序列用于信令 业务复帧由26个TDMA组成 每个TDMA帧8个时隙 每时隙时长 120 26 8 0 557ms PVT该测试主要是验证发射机发射的载频包络在一个时隙期间是否严格满足GSM规定的TDMA时隙幅度的上升沿 下降沿及幅度平坦部分与模块的吻合程度 若突发信号超出模板范围 将会对临近时隙的用户产生干扰 射频功率控制 射频功率控制这个动态调整过程为闭环负反馈 基站检测手机信号强度 向手机发出功率控制命令 手机接收到基站的控制命令后 自动调整RFPA的发射功率 以满足基站的要求 由于基站参与了手机的功率控制过程 因此这也被称为闭环功控 手机也存在开环功控过程 主要发生在手机联网注册和呼叫接续瞬间 由手机自行决定发射功率 PS 闭环功控和开环功控 仅仅是软件协议栈的区别 在物理层面上都需要对真实的RFPA进行功率控制 这里所说的发射载波功率控制 指的是纯粹的RFPA功率控制 与开环 闭环无关 射频输出频谱 在TDMA体制的数字蜂窝系统中 发射机射频功率输出采用突发 Burst 形式 一个突发对应于无线信道的一个时隙 手机只有在所分配的时隙才输出射频功率 因此突发的频谱形成受两种因素影响 调制和射频功率电平切换 对射频输出频谱提出要求是考虑对相邻信道的干扰 该频谱主要包括两个方面 连续调制频谱 由GSM调制产生的在距离载频不同的偏移点处的射频功率 由于功率切换而在标称载频的邻近频带上产生的射频频谱 即由于调制突发的上升和下降沿而产生的在其标称载频的不同频偏处 主要是在相邻频道 的射频功率 下面给出实测ORFS的图形 以有助于建立相关的概念 ORFS实测 杂散辐射 发射机的杂散辐射是指在发射信道及相邻信道以外的 所 有离散频点上的骚扰辐射 其实就是考察发射机对远离载波频点处的干扰水平 按照来源的不同 杂散辐射分为传导型杂散和辐射型杂散两种 传导型杂散辐射是指天线连接处或进入电源线 仅指基带 引起的辐射 辐射性则是指由于机箱以及设备结构而引起的杂散辐射 其实简单说来 传导杂散就是用RFCable连接天线插头与50 负载进行缆测 辐射杂散则是在天线暗室中进行耦合测试 以EGSM为例分别列出杂散测试结果和传导杂散和辐射杂散的判定标准 杂散测试结果 EGSM CH65 TX 传导杂散判定标准辐射杂散判定标准根据上述两表 传导杂散和辐射杂散的判定指标是一样的 只是测量的频段不一样 由于频率是相位对时间的导数 所以频率误差与相位误差是密切相关的 接下来频率误差和相位误差合在一起介绍 频率误差和相位误差 测量发射信号的频率和相位误差是检验发信机调制信号的质量 频率误差 考察发射信号的频率与该绝对射频频道号对应的标称频率之间的差 它可通过对相位误差做线性回归 计算该回归线的斜率即可得到频率误差 通过测量发射信号的频率误差可以检验发射机调制信号的质量和频率稳定度 频率误差小 则表示频率合成器能很快切换频率 并且产生出来的信号足够稳定 要求 GSM手机各信道的载波频率误差极限应小于 0 1ppm 在校准调试阶段的目标值应小于0 07ppm 频率误差平均值应小0 05ppm GSM频段的频率误差范围为 90HZ 90HZ DCS频段的频率误差范围为 180HZ 180HZ 频率误差 下面介绍相位误差 相位误差 相位误差定义为发信机发射信号的相位与理论上最好信号 即理论上按GMSK调制出来的信号 之间的相位之差 示意图如下 根据理想型曲线和实测曲线 可计算出相位轨迹误差曲线 对该轨迹误差曲线进行线性回归分析 数学上就是曲线的最小二乘拟合 可以得到其线性回归线 相位误差 频率误差导致的相位轨迹误差是一种长期变化趋势 因此可用线性回归线的斜率来定义 而瞬时相位误差 其实就是围绕线性回归线的波动 可理解为在频率误差基础上叠加了当前比特的即时误差 通常采用峰值和均方根值进行度量 相位误差均方根值 RMS 对每个突发小于5度 每个突发的最大峰值相位误差应不超过20度 由此可以看出 频率误差相当于稳态误差 体现的是频率准确度 而相位误差相当于在频率误差上叠加的随机波动 体现的是频率稳定度 因此 这两个指标考察都是相位轨迹误差曲线 一个关注准确度 一个关注稳定度 接收机技术指标 接收机指标有接收灵敏度 阻塞 参考干扰 同道干扰与邻道干扰 信号指示电平 互调抑制 杂散辐射等 灵敏度灵敏度 定义为在给定接收机解调前所要求的信噪比的條件下 接收机所能检测的最低输入信号电平 可以看出 灵敏度与所要求的输出信号质量即输出信噪比有关 还与接收机本身的噪声大小有关 下面直接给出灵敏度的表达式 可以得到 基底噪声与所要求的输出信噪比共同决定了输入灵敏度 基底噪声 RXLevel与RXQuality RXLevel就是手机向基站报告其接收到的信号电平强度 然后基站根据该报告值 在相应时隙中进行功率补偿 指基站的发射功率 RXQuality则代表手机接收信号的质量