MTK平台 RF方案简介

MTK平台RF方案简介 主要内容 Transceiver简介RXPAVCO校准原理 RF原理图 Transceiver简介 Transceiver简介 MT6129支持GSM850 GSM900 DCS1800和PCS1900四频单芯片超外差式收发信机一 Receiver RX 1 支持四频2 集成四个LAN3 镜像抑制4 低中频结构 中频为100KHz Transceiver简介 二 Transmitter TX 1 集成信道滤波器2 集成数字频相检测三 集成RFVCO RX 1738MHz 1990MHzTX 1813MHz 2149MHz四 I Q收发复用五 集成LDO Transceiver简介 名词解释镜像抑制 在寄生通道干扰中 镜像干扰现象最为严重 一个有用信号相对位于本振信号 L0的另一侧且与本振频率之差也为中频 IF的信号称之为镜像频率 如果它没有被变频器的前端滤波器滤除而进入了变频器 即使变频器是个理想的乘法器 镜像频率信号与本振混频后也为中频 由于中频滤波器无法将其滤除 它将与有用信号混合降低了中频输出信噪比 对有用信号的干扰 Transceiver简介 如图所示 假如RX的频率为 950MHz 由于IF 100KHz 所以LO 1899 8MHz镜像频率 949 8MHz为了提高RX的信噪比 就必须把镜像频率抑制掉 方法 一般在混频前段用高Q值的滤波器把镜像频率滤除掉 但是由于这里的镜像频率刚好是有用频率的临近信道 所以不能用普通的滤波器来抑制 Transceiver里面有集成数字滤波器 用来抑制临近信道的干扰 无论怎样 镜像频率必须再混频前被滤除掉 RX RX RX RX 从上面的原理图中可以看出经过SAWFilter以后 信号有非平衡转化成平衡信号 这有利于提高抗干扰的能力控制天线开关的逻辑电路 只是提供一个高低电平 用来控制某一个时刻接受还是发射 SAWFilter和LNA之间的匹配是根据最小噪声要求 RX RF信号首先经过SAWFilter以后把无用频率的信号滤除掉 经过LNA放大以后在第一级混频器中与本振频率混频以后变成固定的中频 IF 100KHz 在混频器前要先抑制镜像频率IF信号经过滤波以后 再通过PGC放大以后送入第二级混频器混频后变成I Q信号送入BB 如下图所示 RX IF频率的选择 主要是要避开干扰源的频率1 当IF 0的时候 就变成零中频 ZeroIF 就不需要镜像抑制 但需要考虑DC偏置 本振泄漏等因素 但是能降低成本2 当IF高时 就需要增加一个价格比较贵的SAWFilter 同事要牺牲一定的PCB空间3 低中频时 如IF为100KHz时 就没有上面1 2的缺点 PA PA GSM系统对PA的要求很高 要求高效率 不失真 效率 GSM 55 DCS 50 这么高的效率一般都是非线性 PA 表示PA的线性度 1dB压缩点和三阶交调截取点 PA 名词解释 1 1dB压缩点 放大器有一个线性动态范围 在这个范围内 放大器的输出功率随输入功率线性增加 这种放大器称之为线性放大器 这两个功率之比就是功率增益G 随着输入功率的继续增大 放大器进入非线性区 其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加 也就是说 其输出功率低于小信号增益所预计的值 通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点 用P1dB表示 PA 如图所示 PA 三阶交调截取点IP3 两个相邻的频率 f1和f2 的微波信号通过一个非线性放大器时 会产生很多频率分量 nf1 mf2 其中2f1 f2或者2f2 f1比较接近f1 f2 会对此产生干扰 如下图一所以 图2反映了基频 一阶交调 与三阶交调增益曲线 当输入功率逐渐增加到IIP3时 基频与三阶交调增益曲线相交 对应的输出功率为OIP3 IIP3与OIP3分别被定义为输入三阶交调载取点和输出三阶交调载取点 PA PA控制方式1 输出功率检测反馈控制法该方法直接检测射频输出功率 通过反馈环路实现闭环功率控制 PA 2 电流检测反馈控制根据不同的输出功率 射频功放向电源索取不同的电流 电流取样电阻检测电流的变化 作为反馈信息与基准控制信号比较并积分得到功放控制电压 来实现输出功率的闭环控制 PA 3 开环控制通过检测集电极的电源电压 利用Vramp来控制输出功率 PA 输出功率检测反馈控制法是一种比较老的闭环控制方式 集成度比较低 现在已经慢慢的淘汰了 PA有 skyworks的sky77304等 电流检测反馈控制 也是一种闭环控制方式 代表的PA sky77325等 开环控制 代表的PA RFMD3110 ADID的ADL5552等后两种是现在在手机比较常用的功率控制方式 PA PA 输出匹配电路主要是用来跟电线开关的匹配 以实现最大效率工作 如果匹配不合理会导致各种问题 包括功率平坦度 EMC 甚至发射功率上不去 PA PA Vramp PA 1QB 0 923uS PA VCO VCO VCO射频通信系统中是必不可少的一个关键器件 它通过PLL技术把被调制信号调制到所需发射的频率上去 PLL基本原理如下图 VCO PFD 相频检测 对输入的两个信号进行瞬时相位比较 产生误差电压 LF 环路滤波器 对产生的误差电压滤除高频部分以及噪声 同时改善整个锁相环路的噪声性能VCO 压控振荡器 受到环路滤波器的输出电压控制当锁相环路正常工作时 输出信号的频率除以N和基准频率除以R的频率相等 VCO 如果两个信号的频率保持相等的话 那两者之间的相差才能保持不变 同时如果两个信号的相差是恒定的 那这两个信号的频率就是相等的上面说的相位都是瞬时相位 VCO MT6129射频方案中共有2个VCO 1 26MHz的TCXO 是整个系统的基准频率 因此精度要求非常高 一般2ppm 同时基带IC通过AFC可以控制TCXO 把系统校准到GSM需要的频率误差的要求2 RFVCO 集成在MT6129中 工作频率 RX 1738MHz 1990MHzTX 1813MHz 2149MHz VCO RX TX VCO 采用下变频方式 使得RF信号变成100KHz的低中频信号 计算本振VCO的频率 RX FVCO 2 Fch 200KHzGSM850和GSM900FVCO Fch 100KHzDCS1800和PCS1900TX Fvco 2 D1 Fch D1 1 GSM850和GSM900Fvco D1 Fch D1 1 DCS1800和PCS1900其中 D1 11 VCO 特别要关注的PLL环路滤波电容 VCO RX TXIFVCO IFVCO直接使用26MHz的TCXO 校准原理 校准原理 一般产线校准主要是4种1 电池电压校准2 13MHzAFC校准3 RX校准4 TX功率校准 校准原理 电池电压校准 通过电池电压校准主要是让系统知道当前的电池电压是多少 这样系统可以正确的表示出显示出电池格数图标 这部分对RF方案没有影响 所以不在此处详细说明他的原理 校准原理 26MHzAFC校准 1 目的 使得在室温下TCXO稳定工作在26MHz情况的ADC值和斜率slope Hz ADC 由于TCXO本身就有误差 再加上老化等原因 TCXO的输出不会在26MHz 因此需要通过适当改变基带IC控制信号AFC的电压 ADC值 使得TCXO能工作在26MHz 满足ETSI规范要求 校准原理 2 具体算法 校准原理 1 在test模式下 打开TX 设置ARFCN2 设置DACmin DACmax 并计算出对应deltaFmin和deltaFmax3 根据上图可以计算出相应的斜率slope4 把DAC值在DACmin和DACmax中移动 计算出最小的deltaF和对应的DAC5 保存DAC和slope 校准原理 RX校准 包括两部分 RXGain和信道补偿信道补偿主要是因为在高 中 低信道的时候RXGain会有一定的差异 因此需要一定的补偿来弥补这种差异 免得在高 低信号的值接近甚至超出规范的范围 但是在产线具体生产的时候由于RX校准的信道补偿计算量比较大 比较耗时 一般不做这项校准 校准原理 RXGain校准 基于下图的线性关系 每一RXInputLevel都有相对的RXLev的值 110 RXInputLevel RXLev 校准原理 具体实现方式 按照两条直线来分解 目的是因为小功率的时候误差相对比较大 分解点为 70 40 上line1 x 70注意 校准RX只是让RXLev的值与RXInputlevel的值完全对应 只要补偿的值在一定范围内就不会影响系统的灵敏度 校准原理 TX功率校准包括功率等级校准 信道补偿 温度补偿 电压补偿等温度补偿和电压补偿一般产线不实行 一般通过统计然后把补偿的ADC值直接写道程序中 以节约生产时间 信道补偿只是对最大功率等级有效 校准原理 功率等级校准 不同的PA一般校准算法也不同 我们知道 在GMS中 控制手机PA在不同等级的信号是基带IC控制信号Vapc 每一等级的发射功率都有对应的Vapc Vapc大表示功率大 因此我们需要校准Vapc的offset值 使得发射功率到目标功率值上去 校准原理 每一个Vapc的ADC值都会有对应的PA输出功率值 一般情况下这种关系不是线性关系 ADL5552是线性关系的 因此校准算法相对来说比较简单 如RFMD的PA 我们以RFMD的PA为例 来说明功率等级校准的算法 校准原理 1 通过一下公式把PA的输出功率转换 使得Pout V 与Vapc的ADC值在一定范围内变成线性关系 校准原理 这样就可以算出slope slope Pou V 2 Pou V