W315天線衰減參數(shù)設(shè)置指導(dǎo)文檔-20160326

1、W315 天線衰減參數(shù)設(shè)置指導(dǎo)羅維2016-03-26目錄1 概述本文檔說明W315B等校準(zhǔn)時射頻通道連接天線的機(jī)型的校準(zhǔn)衰減參數(shù)如何設(shè)置，所有設(shè)計為校準(zhǔn)時不斷開射頻通道和天線的連接的機(jī)型（以下簡稱帶天線校準(zhǔn)）的RF校準(zhǔn)過程均可參考本文檔的說明。帶天線校準(zhǔn)的生產(chǎn)方式為校準(zhǔn)完后無需進(jìn)行連錫或上料即可直接進(jìn)行下一站測試，且校準(zhǔn)時仍需要治具上有射頻頭直接和充分接觸被測試樣機(jī)上的射頻測試環(huán)來進(jìn)行校準(zhǔn)；由于帶天線校準(zhǔn)方式的參數(shù)受外部環(huán)境（治具，屏蔽箱，樣機(jī)PCB批次）影響較大，因此每次外部環(huán)境出現(xiàn)變化時需重新驗證參數(shù)偏差，偏差超過1dB時需重新校準(zhǔn)衰減參數(shù)；2 基本概念說明2.1 校準(zhǔn)RF校準(zhǔn)是目前大部

2、分射頻芯片貼片成為產(chǎn)品后生產(chǎn)時必須的一步，因為射頻信號設(shè)計要求非常精確，而芯片出廠后經(jīng)過貼片變成的產(chǎn)品外圍電路各不一樣，同樣產(chǎn)品的參數(shù)也會受到外圍電路物料批次，物料的精確度公差，PCB板的批次和公差等影響各自不同，因此需要通過校準(zhǔn)使得這些外部參數(shù)不同的產(chǎn)品都呈現(xiàn)比較一致的射頻信號精確度，如下圖圖中的手機(jī)信號用手機(jī)的大小來表示，可以看到校準(zhǔn)值為0時，信號是大小參差不齊的，而校準(zhǔn)后如下，可見所有手機(jī)的信號都基本為一致的大?。盒?zhǔn)時的信號流向如下圖，射頻信號經(jīng)過射頻電路放大和調(diào)諧后成為高頻信號，經(jīng)過測試環(huán)或測試座導(dǎo)入到校準(zhǔn)治具再導(dǎo)入到RF測試儀器測試和調(diào)整該射頻信號的強(qiáng)度和頻率等參數(shù)，校準(zhǔn)完畢后撤去

3、校準(zhǔn)治具和儀器，校準(zhǔn)好的射頻信號就通過外置或內(nèi)置天線輻射出去；目前射頻校準(zhǔn)一般有3種方式，一一說明如下，其中1和3不在此文檔討論范圍：1 傳導(dǎo)校準(zhǔn)，當(dāng)校準(zhǔn)時，測試環(huán)或測試座會斷開和天線的連接，如下圖，傳導(dǎo)校準(zhǔn)的優(yōu)勢是最準(zhǔn)確，適用于對產(chǎn)品一致性和精確性較高的產(chǎn)品，但是在校準(zhǔn)測試完成后需要重新連接天線通道（連錫或上0歐姆電阻），費(fèi)時費(fèi)人工并且?guī)頋撛诘腻e誤隱患（需增加工位確認(rèn)天線通道已正確連接并有有效測試手段）；2 帶天線校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時，不會斷開射頻通道和天線的連接，射頻信號部分通過天線輻射到空間，部分通過校準(zhǔn)治具進(jìn)入測試儀器，因此需要把天線帶來的損耗作為線損的一部分計算入線損，本文檔即說明如何正確

4、的設(shè)置天線的損耗值，校準(zhǔn)完后撤去校準(zhǔn)治具和儀器，無需再作其他動作即可進(jìn)入下一步測試，此校準(zhǔn)方式的特點是，校準(zhǔn)值相對準(zhǔn)確，校準(zhǔn)完無需工位連接天線和測試天線是否正確連接，優(yōu)點是在精確度和省時省人工中找到一個較好的平衡點，缺點是天線線損參數(shù)測算比較麻煩，并且容易受批次和環(huán)境的影響需要經(jīng)常調(diào)整和確認(rèn)，對工廠生產(chǎn)的工程要求較高；3 寫金機(jī)參數(shù)和輻射測試，此方式不逐一校準(zhǔn)每個樣機(jī)，而且通過抽檢同一批次樣機(jī)中5-10pcs樣機(jī)，使用傳導(dǎo)校準(zhǔn)得到校準(zhǔn)參數(shù)后，綜合出一個平均值校準(zhǔn)參數(shù)，將其作為標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)參數(shù)（即金機(jī)），寫入每個待校準(zhǔn)樣機(jī)，然后通過測試驗證合格即校準(zhǔn)完成，測試時，將天線空中輻射衰減的參數(shù)視為線損，因

5、此天線通道在校準(zhǔn)和測試的過程中也是一直相連接的，優(yōu)點是節(jié)省了校準(zhǔn)時間，生產(chǎn)時間短且無需額外人工，缺點是產(chǎn)品一致性較差，只適用于對產(chǎn)品要求不高的情況；2.2 Wifi信道和制式 WIFI模塊的工作信道編號和信道中心頻率如表1所示。表1 2.4 GHz 頻段信道方案共13個信道，其中中國使用1-11，歐洲使用1-13，美國使用1-13；目前IEEE802.11最新制式已更新到802.11ah，最常用的仍然是802.11 b/g/n，11n后面是11ac，11ad，11ah，下面詳細(xì)說明生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的11b，11g，11n；11b：較老的制式，只支持CCK和 調(diào)制，速率從1Mbps到最高11Mbp

6、s，因此提到11Mbps時一般是指11b制式；11g：11b的更新制式，支持ofdm調(diào)制，速率從6Mbps到54Mpbs，一般用54Mbps指代11g制式；11n：11g的大幅更新制式，支持調(diào)制更高，支持40M帶寬，支持mimo，支持5.8g，但是目前大部分生產(chǎn)的11n模塊只支持到單天線，130Mbps，單2.4G，并未完全支持所有的11n協(xié)議特性；2.3 W315B主芯片瑞昱方案校準(zhǔn)特點目前主流的wifi芯片校準(zhǔn)方案都是只校準(zhǔn)晶振頻率和各信道發(fā)射功率，無需校準(zhǔn)RX參數(shù)，而發(fā)射功率的目標(biāo)功率的目標(biāo)功率則根據(jù)芯片方案不同而不同，W315b使用瑞昱的8711af主芯片，校準(zhǔn)時先將晶振頻率校準(zhǔn)到+-

7、1ppm之內(nèi)，再校準(zhǔn)5個信道的11b發(fā)射功率和5個信道的11n 40M發(fā)射功率，如下圖所示：(圖示以筑波測試工具為示例，嘉多利測試工具格式不同原理相同)此項為晶振校準(zhǔn)，目標(biāo)是通過調(diào)整XTAL的值，將誤差（即offset）調(diào)整到+-1ppm之內(nèi)，可以看到測試工具調(diào)整XTAL到37后誤差值減小為-0.73符合要求，于是晶振校準(zhǔn)完成，最終校準(zhǔn)值為37；此項為功率gain值校準(zhǔn)，目的是測試和校準(zhǔn)輸出準(zhǔn)確的功率值，gain值為wifi IC的功率設(shè)定值，一般來說1gain值大致為輸出0.5dbm功率，即Wifi IC將gain值設(shè)為30時將大概輸出15dbm功率，但是由于每個Wifi IC，外圍電路，P

8、CB的不同，Wifi IC 的功率輸出值需要校準(zhǔn)才能達(dá)到協(xié)議的精確度要求，即通過校準(zhǔn)工具軟件命令wifi IC將輸出gain值設(shè)定為特定值，然后通過RF測試儀器測試此時的真實功率輸出值，最后調(diào)整gain值使輸出功率達(dá)到目標(biāo)功率的精確度要求范圍內(nèi)（如11b要求校準(zhǔn)目標(biāo)功率為16dbm+-0.5dbm），將校準(zhǔn)后的gain值寫入Wifi IC的片內(nèi)ROM區(qū)，Wifi IC即可根據(jù)校準(zhǔn)表輸出符合精確度要求的射頻功率；可以看到此處校準(zhǔn)分為兩步，第一步為調(diào)節(jié)gain值找到每個待校準(zhǔn)信道符合目標(biāo)功率要求的gain值，第二步為將校準(zhǔn)值逐一的打印出來供使用者比對。瑞昱方案目前只校準(zhǔn)11b制式下的1，4，7，1

9、1，13 信道下的gain值和11n ht40制式下的3，4，7，10，11信道下的gain值（即校準(zhǔn)值只有10個值，分別為11b下發(fā)射功率為16dbm的1，4，7，11，13信道的gain值和11n ht40下發(fā)射功率為13dbm的3，4，7，10，11信道的gain值），54M ofdm的gain值采用11n ht40的gain值+2，11n ht20的gain值則直接采用11n ht40的gain值，不做校準(zhǔn)，但是可以手動設(shè)置此2個差值，當(dāng)芯片批次出現(xiàn)偏差時可以調(diào)整差值，如圖中的HT20_Diff_A即為ht20和ht40的差值，圖中設(shè)置為1個gain值，OFDM_Diff_A則是 54

10、M ofdm和ht40的差值，圖中設(shè)置為3個gai值；最后，當(dāng)功率校準(zhǔn)值確定后，校準(zhǔn)軟件將讀取Wifi IC內(nèi)部的溫度寄存器，作為溫度校準(zhǔn)的參考校準(zhǔn)值?？傊?個晶振校準(zhǔn)值，10個（5個信道2個制式）的功率校準(zhǔn)值，2個制式的差值，1個溫度校準(zhǔn)值構(gòu)成了瑞昱方案的整個校準(zhǔn)表。2.4 插損值設(shè)置說明此圖可以直觀的看到校準(zhǔn)表中的值是如何在Wifi IC芯片中存放的，左邊為Wifi IC的實際地址中存放的數(shù)據(jù)，右邊為根據(jù)地址中數(shù)據(jù)代表的意義讀取出來的校準(zhǔn)值表，可以看到此Wifi IC的Mac地址為DC330D0060A5，溫度校準(zhǔn)值為1A（16進(jìn)制），晶振校準(zhǔn)值為2C（16進(jìn)制），而功率校準(zhǔn)值則是CH1

11、，CH2共用一個校準(zhǔn)值，Ch3，CH4，CH5 共用一個校準(zhǔn)值，CH6，CH7，CH8共用一個校準(zhǔn)，CH9，CH10，CH11共用一個校準(zhǔn)值，CH12，CH13共用一個校準(zhǔn)值，CH14一般不校準(zhǔn)，根據(jù)內(nèi)部算法給出一個默認(rèn)值。因此插損值的設(shè)置也和校準(zhǔn)值一樣，將CH1，CH2設(shè)為同一插損，CH3，CH4，CH5設(shè)置為同一插損，其他的類推即可。由于每個測試軟件的插損值設(shè)置不太一樣，但是原理相同，即需要設(shè)置2412(CH1)到2472（CH13）每個Channel的插損值，其中信道分組相同的信道插損值設(shè)置一樣即可，如下圖筑波的測試軟件，插損值分為2部分設(shè)置，一部分為總插損值，即IQ_Fixed_ATT

12、EN_2_4_CHAIN1 =11（CHAIN1代表4拖1中的第一臺儀器）,此值的含義代表信道1-13所有信道上都疊加了11db的插損值，另一部分為各信道的單獨(dú)插損值，即下面的表中的2412 4.3等等，則是每個信道的單獨(dú)調(diào)整插損值，比如2412信道，總的插損值為11db，單獨(dú)插損值為4.3，則最終2412信道的插損值為11+4.3=15.3db，其他信道類似。嘉多利的測試軟件，則沒有總插損值的概念，直接設(shè)置各信道的插損值即可，如上圖的筑波的插損值，對應(yīng)嘉多利的測試軟件的設(shè)置即是2412 15.32427 13.92442 13.92462 12.32472 12.32.5 IEEE802.1

13、1 b/g/n射頻參數(shù)要求IEE802.11 協(xié)議中有很多參數(shù)要求，工廠中一般只進(jìn)行頻偏，發(fā)射功率，EVM幾項主要參數(shù)的測試，如下頻偏：協(xié)議要求+-10PPM，生產(chǎn)中要求+-5PPM；發(fā)射功率：瑞昱方案11b 要求14.5-17dbm，54M要求12.5-15dbm，11n要求11.5-14dbm；EVM：協(xié)議要求如下圖為11b 35%（約-5db）11g54M -25db，11n ht40 mcs7 -25db,一般研發(fā)設(shè)計要求為至少3db裕量；速率(Mbps)EVM (dB)11g速率(Mbps)EVM (dB)11nData Rate(Mbps)EVM (%)11b6-5BPSK1/2-

14、51359-8QPSK1/2-823512-10QPSK3/4-105.53518-1316-QAM1/2-13113524-1616-QAM3/4-1636-1964-QAM2/3-1948-2264-QAM3/4-2254-2564-QAM5/6-253 天線插損設(shè)置說明及步驟3.1 材料準(zhǔn)備準(zhǔn)備10-30pcs樣機(jī)，以及相應(yīng)數(shù)量的Rf cable線（或Ipex座亦可），RF測試儀器一臺，10db衰減器，屏蔽箱，射頻線，測試治具一個，最終得出的參數(shù)大部分由樣機(jī)的PCB特性決定，小部分和測試治具及屏蔽箱有關(guān)； 樣機(jī) RF cable線 IPEX座 焊好RF cable的樣機(jī)3.2 測試步驟3

15、.2.1 測試傳導(dǎo)參數(shù)將10個（以10個為例）樣機(jī)的R206電阻跳接到R207及IPEX座一側(cè)，以去除天線對校準(zhǔn)的影響，如下圖所示，并全部焊接上RF cable；此時不使用10db衰減器，測量并設(shè)置RF線，屏蔽箱轉(zhuǎn)接的插損，之后使用自動校準(zhǔn)工具得到一組cable 校準(zhǔn)的參數(shù)，此組參數(shù)即為標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)參數(shù)，我們插損值設(shè)置的目的就是在天線連接在射頻通道上時同樣能校準(zhǔn)出和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)幾乎一致的參數(shù)；舉例說明，目前手中有1-10號機(jī)，校準(zhǔn)出來的數(shù)據(jù)可能如下所示，需記錄這些參數(shù)以備后續(xù)步驟使用。1號機(jī)，使用cable校準(zhǔn)參數(shù)可能如下：2號機(jī)，使用cable校準(zhǔn)參數(shù)如下：3號機(jī)，使用cable校準(zhǔn)參數(shù)如下4-10

16、號機(jī)省略，根據(jù)上面的圖示，我們可以總結(jié)出1-3號機(jī)的校準(zhǔn)參數(shù)如下：1號機(jī)： 2412 （CH1） 11b 25 11n 312427 （CH4） 11b 25 11n 322442 （CH7） 11b 26 11n 332462 （CH11） 11b 32 11n 362472 （CH13）11b 33 11n 362號機(jī)：2412 （CH1） 11b 27 11n 312427 （CH4） 11b 27 11n 312442 （CH7） 11b 27 11n 322462 （CH11） 11b 32 11n 352472 （CH13）11b 33 11n 353號機(jī)2412 （CH1） 11

17、b 26 11n 312427 （CH4） 11b 26 11n 312442 （CH7） 11b 26 11n 322462 （CH11） 11b 32 11n 352472 （CH13）11b 33 11n 353.2.2 設(shè)置初步線損并測試首先，將所有樣機(jī)的cable線去掉，R207恢復(fù)到R206位置，此時所有樣機(jī)即恢復(fù)生產(chǎn)RF的校準(zhǔn)狀態(tài)；然后，根據(jù)經(jīng)驗值，設(shè)置一個大概的線損，如果之前有測試數(shù)據(jù)，可以直接先設(shè)置為上一次的線損值參數(shù)，此處舉例我們設(shè)置為13db，各信道相同，其中10db為10db衰減器帶來的衰減，3db為RF射頻線和屏蔽箱的衰減，天線帶來的衰減暫時未知未計入。最終設(shè)置如下：

18、最后，使用這組線損參數(shù)，對樣機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)并記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，如下舉例，此時校準(zhǔn)1，2，3號機(jī)的結(jié)果如下：1號機(jī)2號機(jī)3號機(jī)總結(jié)數(shù)據(jù)為1號機(jī)（13dB線損）： 2412 （CH1） 11b 30 11n 352427 （CH4） 11b 30 11n 372442 （CH7） 11b 29 11n 372462 （CH11） 11b 31 11n 352472 （CH13）11b 32 11n 352號機(jī)（13dB線損）：2412 （CH1） 11b 31 11n 362427 （CH4） 11b 32 11n 362442 （CH7） 11b 29 11n 342462 （CH11） 11b 32

19、11n 352472 （CH13）11b 33 11n 353號機(jī)（13dB線損）：2412 （CH1） 11b 32 11n 372427 （CH4） 11b 32 11n 362442 （CH7） 11b 30 11n 362462 （CH11） 11b 34 11n 372472 （CH13）11b 35 11n 363.2.3 計算新線損根據(jù)校準(zhǔn)出來的校準(zhǔn)值，計算目前線損的誤差，并修改當(dāng)前線損，主要換算方法為1gain值=0.5db，首先我們統(tǒng)計3個樣機(jī)的gain和cable的標(biāo)準(zhǔn)gain值差別如下（11b的gain值作為計算，11n的gain值作為驗證不參與線損的計算）：1號機(jī)（13dB線損）： 2412 （CH1） 11b 5（30-25） 11n 4（35-31）2427 （CH4） 11b 5（30-25） 11n 5（37-32）2442 （CH7） 11b 3（29-26） 11n 4（37-33）2462 （CH11） 11b -1（31-32） 11n -1（35-36）2472 （CH13）11b -1（32-33） 11n -1（35-36）2號機(jī)（13dB線損）：2412 （CH1） 11b 4（31-