自修部分_2014.04.14_RF

1、l 手机RF知识学习 4月14日-4月17日一. 什么是Transceiver1. 阅读A820项目U201器件的Spec，理解其内部框图，各部分的模块的功能作用，接口信号的定义及作用。2. X201是什么器件，作用是什么？二. RF器件1. 阅读U101，U202的Spec，理解其内部框图，掌握其功能和作用2. 阅读U106，U204，U205的Spec，掌握其功能和作用三. 什么是天线， 1. 天线的作用。2. 手机上常用天线的类型。3. PIFA,单极天线及混合天线的差别及设计要求。四. 什么是阻抗匹配，50ohm阻抗。五. 射频测试指标。1. WCDMA的射频测试指标有哪些？2. GS

2、M的射频测试指标有哪些？3. 什么是手机校准，为什么要进行手机校准？4. 什么是耦合测试，传导测试?六. WG_GGE_PA_VRAMP的作用是什么，实际测试GSM通话时，WG_GGE_PA_VRAMP的波形,并理解波形所包含的信息及意义。七. CMU200的使用1. 学习使用CMU200与手机进行连接2. 能够进行不同功率等级，信道，发射信号强度的设置。一、 Transceiver（收发器）收发器是手机射频的核心处理单元，主要包括收信单元和发信单元，前者完成对接收信号的放大，滤波和下变频最终输出基带信号。通常采用零中频和数字低中频的方式实现射频到基带的变换；后者完成对基带信号的上变频、滤波、

3、放大。主要采用二次变频的方式实现基带信号到射频信号的变换。当射频IC接收信号时，收信单元接受自天线的信号经放大、滤波与合成处理后，将射频信号降频为基带，接着是基带信号处理；而RF IC发射信号时，则是将基带进行升频处理，转换为射频频带内的信号再发射出去。1、U201器件的Spec，理解其内部框图，各部分的模块的功能作用（1）时钟。由基带经由XMODE输入端确定时钟模式（内部低频DCXO和外部高频VCTCXO）。在内部时钟信号发生器中利用分频器可以产生一个32KHz的时钟信号（看门狗）。同时，针对收发端的数模或模数转换部分，由芯片内部的分频锁相环产生一个416MHz(16×26MHz)

4、的时钟信号。（2）发射机。提供射频信号的上行链路，将基带信号调制成发射射频信号。包含2个发射压控振荡器（TXVCO）、缓冲放大器、下变频混频器。（3）接收机。提供射频信号的下行链路，将射频信号通过放大、解调转变成低频信号供基带芯片进行处理。 接收机主要包括四频段（GSM850、GSM900、DCS、PCS）差分输入低噪声放大器(LNA)。（4）Tx/Rx合成器。将一个或多个基准频率信号变换为另一个或多个所需频率信号的技术称为频率合成。移动电话通常使用的是带锁相环的频率合成器。（5）数控接口。五位读写（三位数据输入，一位时钟输入，一位使能端输入）。芯片包含 LDOs 和 VXODIG 两个POR

5、（上电复位）操作。接口信号的定义及作用（1） RF I/OHB RxN/P，LB RxN/P：2G接收端，HB/LB差分输入RFIN/P_B1/2/5/8：3G波段接收端，差分输入B40_RxN/P：TDSCDMA 接收端，差分输入2GHB/LB_Tx：2G波段发射端，HB/LB输出3GH1/2_Tx：3G波段发射端，HB输出3GL5_Tx：3G波段发射端，LB输出DET：发射端检测信号，输入（2） BB I/O3GTx_P/N：3G波段发射端，数模转换，输入Rx_P/N：2G/3G波段接收端，模数转换，输出TMEAS：片外温度检测信号，输入TXBPI：3G波段发射端，DCOC 标志位（3）

6、BSI InterfaceBSI_CLK：时钟信号，输入BSI_EN：使能端，输入BSI DATA(0-2)：数据输入/输出（4） TCVCXO/DCXOXTAL1：XO输入XTAL2：XO输入，或者用作自动频率控制数模转换器的电压输出XO(1-4)：26MHz时钟输出，XO1为基带或功放的时钟信号；XO2为无线控制模块的时钟信号；XO3为低噪声射频放大或者近距离无线通信的时钟信号；XO4为音频或电源管理PMIC时钟信号。XMODE：时钟模式选择，DCXO(=1),VCTCXO(=2)CLK_SEL：XO输出缓冲使能端32K_EN：32KHz 使能端，EN=1时，有32KHz XOOUT32K

7、：32KHz 输出EN_BB：对应DBB的26MHz时钟缓冲使能端，同时也是全局静态宏使能端（5） TestTST1/2：测试输出端RCAL：标准输出口（6） VCO MonRXVCO_MON：接收监控端口TXVCO_MON：发射端监控端口（7） Voltage Supply/GND各模块电源电压供应，地2、X201是什么器件，作用是什么？无源晶振， 26MHZ频率。为系统提供基本的时钟信号，同时与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。二、 RF器件1、阅读U101，U202的Spec，理解其内部框图，掌握其功能和作用U101（sky77590）和U202（sky77758）均为射频功

8、放模块。主要是负责传送手机信号到基站，当手机离基站近时，手机发射功率降低；当离基站远时，手机要增大发射信号。PA的输出功率等级必须依据基站的指示做相对调整及精确的设定，不是只有单一的输出功率。Sky77590原理框图Sky77758原理框图Sky77590：集成了整合功率控制技术的高效率（GSM 40%、DCS/PCS 35%）射频功放模组。内置GSM和DCS/PCS功放，50输入输出阻抗匹配，发射端谐波滤波器，高线性度低插入损耗开关，以及一个CMOS功率放大模块。前端模块极低泄露电流将最大化待机时间。Sky77758：覆盖HSPDA/HSUPA/HSPA+/WCDMA 1、2、5、8频段，1

9、4引脚，表面贴装模块。片内集成一个定向耦合器省去了外部耦合器的需要。2、阅读U106，U204，U205的Spec，掌握其功能和作用U106：电磁干扰差分转换器, 应用于GSM 850/ GSM 900/ DCS1800/ PCS1900频段射频接收电路中，主要负责将单端输入信号转换为差分输出信号。U204：电磁干扰双向阻带滤波器 Band1_W2100_差分转换器。只接收2100频段信号，应用于WCDMA2100频段发射端信号转差分接收信号，或者发射端信号至天线射频信号输出。U205：电磁干扰双向阻带滤波器 Band8_W900_差分转换器。只接收900频段信号，应用于WCDMA900频段发

10、射端信号转差分接收信号，或者发射端信号至天线射频信号输出。三、 什么是天线， 手机天线，即手机上用于接收信号的设备，发射端输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。 电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小一部分功率），并通过馈线送到接收机。理论基础：Maxwell方程组。1、天线的作用：接收和发射电磁波，将高频电磁波转换为高频信号电流。2、手机上常用天线的类型：外置天线，内置天线（PIFA，monopole）。3、PIFA,单极天线及混合天线的差别及设计要求（1）PIFA：辐射体面积550600mm2，与PCB 主板TOP面的距离（高度）67mm。天

11、线与主板有两个馈电点，一个是天线模块输出，另一个是RF 地。天线的位置在手机顶部。PIFA 天线如按要求设计环境结构，电性能相当优越，包括SAR 指标，是内置天线首选方案。适用于有一定厚度手机产品，折叠、滑盖、旋盖、直板机。天线投影区域内有完整的铺地，同时不要在天线侧安排元器件，特别是马达、SPEAKER、RECEIVER、FPC 排线、LDO 等较大金属结构的元件和低频驱动器件。它们对天线的电性性能有很大的负面影响.设计要求：1. 天线空间一般要求预留空间：W ，L，H 其中W（15-25mm），L(35-45mm),H(6-8mm) 其中H和天线谐振频率的带宽密切相关。W、L 决定天线最低

12、频率双频（GSM/DCS）：600 ×68mm三频（GSM/DCS/PCS）：700 ×78mm满足以上需求则GSM 频段一般可能达10dBi，DCS/PCS 则01dBi。当然高度越高越好，带宽性能得到保证。2 内置天线周围七毫米内正下方不能有马达，SPEAKER，RECEIVER 等较大金属物体。有时候有摄相头出现，这时候应该把天线这块挖空，尽量做好摄相头FPC 的屏蔽（镀银糨）否则会影响到接收灵敏度。3 内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电物质。4手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属装饰件等。5内置天线正上、下方不能有与FPC 重合部分，且相互边缘

13、距离7 毫米以上。6内置天线与手机电池的间距应在5mm 以上。7. 手机PCB 的长度对PIFA 天线的性能有重要的影响，目前直板机天线长度75-105mm之间这个水平8. 馈点的焊盘应该不小于2mm×3mm;馈点应该靠边缘。9. 天线区域可适当开些定位孔10. 在目前的有些超薄的滑盖机中，由于天线高度不够，可以通过挖空PIFA 天线下方主板的地，然后在其背面在加一个金属的片，起到一个参考地的作用，达到满足设计带宽的要求。（2）单极天线：辐射体面积300350mm2，与PCB 主板TOP 面的距离（高度）34mm，天线辐射体与PCB的相对距离应大于2mm 以上。天线与主板只有一个馈电

14、点，是模块输出。天线的位置在手机顶部或底部。MONOPOLE 单极天线如按要求设计环境结构，电性能可达到较高的水平。缺点是SAR 稍高。不适用折叠、滑盖机，在直板机和超薄直板机上有优势。设计要求：1. 内置天线周围七毫米内不能有马达，SPEAKER，RECEIVER 等较大金属物体。2. 天线的宽度应该不小于15mm；3. 内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电物质。4. 手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属装饰件等。5. 内置天线正上、下方不能有与FPC 重合部分，且相互边缘距离七毫米以上。6. 内置天线与手机电池的间距应在5mm 以上。7. Monopole 必须悬空，平

15、面结构下不能有PCB 的Ground，一般内置天线必须必须离主板3mm（水平方向）,在天线正下放到地的高度必须保证在5mm（垂直方向）以上，可以把主板天线区域的地挖空，目前在超薄的直板机上基本上是满足这个要求，8. 由于MONOPOLES 天线没有参考地，SAR一般比PIFA天线大，这是测试的难点，但是效率比PIFA天线高。（3）混合天线（IFA）：可以看做MONOPOLE天线的衍生，一般是在一高度和面积很难满足PIFA天线要求，且天线周边净空不是很好的情况下，根据具体情况调试得出。与PIFA天线相比，IFA天线一般多是作在支架斜面和侧面（PIFA天线一般做于支架平面）与单极天线相比，IFA天

16、线采用双腿（一馈电点，一地点），采用的面积与走法大致相同。 IFA其实是由Monopole天线多加一个接地的馈点实现的，其要求的环境和单极天线一样，要求天线的投影区要净空等。PIFA天线和IFA天线都是有两个馈脚，一个接地，一个馈电，但是PIFA天线并不要求天线的投影区净空，而对天线的面积和高度的要求比较高一点，面积一般要求在650以上，高度在6mm以上。IFA天线可以看做MONOPOLE天线的衍生，一般是在一高度和面积很难满足PIFA天线要求，且天线周边净空不是很好的情况下，根据具体情况调试得出。与PIFA天线相比，IFA天线一般多是作在支架斜面和侧面（PIFA天线一般做于支架平面

17、）与单极天线相比，IFA天线采用双腿（一馈电点，一地点），采用的面积与走法大致相同。四、 什么是阻抗匹配，50ohm阻抗阻抗匹配是指在能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，这表明所有能量都被负载吸收了。反之则在传输中有能量损失。高速PCB布线时，为了防止信号的反射，要求是线路的阻抗为50欧姆。这是个大约的数字，一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线则为 100欧姆。当负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。当负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。这时在负载阻抗上可以得到最

18、大功率。这种匹配条件称为共轭匹配。如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共轭关系，即电阻成份相等，电抗成份绝对值相等而符号相反。这种匹配条件称为共轭匹配。五、 射频测试指标1、 WCDMA的射频测试指标（1） 输出功率：测量最大输出功率和最小输出功率。（2） 动态功率：分为开环

19、控制、PRACH Transmit On/Off Power和内环功控E&F。（3） 发送调制：衡量由调制器产生的调制误差以及射频器件质量对调制信号的影响。频率误差、EVM、PCDE。（4） RF输出谱：衡量由调制器和射频器件所产生的信道外和频段外的能量泄露和非线性失真。主要有邻道泄露功率比、占用带宽和杂散能量测试。（5） 接收性能：针对接收机硬件部分，衡量在不同接收信号条件下接收机自身所产生的噪声和失真对接收质量的影响。主要有参考灵敏度和最大输入电平测试。2、 GSM的射频测试指标（1） 发射功率：在一个突发脉冲的有用信息比特时间上内，基站传送到手机天线或 收集及其天线发射的功率的平

20、均值。每个功率等级以2dBm增减。对于同一测试频率，在两个相邻功率控制等级上测量的功率值，他们之间的差应不大于3.5dBm，小于0.5dBm 。（2） 频率误差：测得的实际频率与理论期望的频率之差。GSM频段的频率误差范围为+90HZ-90HZ，频率误差小于40HZ时为最好。（3） 相位误差：指测得的实际相位与理论期望的相位之差。GSM的相位峰值误差均小于20度，平均误差均小于5度。（4） 调制频谱：指数字比特流信息经GMSK调变后在临近频带上所产生的频谱。（5） 开关频谱：指由于功率切换而在标称载频的临近频带上产生的射频频谱。（6） 参考灵敏度电平：指基站发送给手机一定电平的数据信号，手机接

21、收到这个数据信号后对它进行解调还原，然后再发送给基站，基站接收解调后的数据和原来的比较，两者之差即为误码，用百分比表示为误码率。（7） 调幅抑制：指满足一定误码率要求（RBER=0.1%）时接收机的最小信号电平。（8） 接收报告电平和接受质量：指手机在业务信道（TCH）上不同功率级别时接收信号的强度。（9） 多径衰落：手机接收到的信号往往经过了建筑物或其它障碍物的多次反射，反射信号形成了三维空间驻波，被称为瑞利衰落。手机在移动时还会引起多普勒频移。瑞利衰落和多普勒效应可以用多径信道衰落模拟器来仿真真实的传播路径来测量。3、 手机校准，为什么要进行手机校准为了获得最佳的通信质量，每台移动设备在出厂之前都要进行校准，调整相关参数，这个过程就是校准。校准时通过计算机控制手机进入测试状态，并通过仪器仪表测量手机相关参数，把手机的射频参数、电池参数调校到最精确的状态。 校准流程：1、通过计算