手機校準(zhǔn)終測的基本原理

1、13.1 校準(zhǔn)終測的基本原理校準(zhǔn)、終測的目的現(xiàn)在生產(chǎn)的相同型號手機雖然使用都是相同器件,但這相同器件還是有的一定的偏差, 由此組合的手機就必然存在著差異,但這差異是在一定的范圍,超出了就視為手機不良。因此校準(zhǔn)的目的就是將手機的這種差異調(diào)整在符合國標(biāo)的范圍，而終測是對于校準(zhǔn)的檢查，因為校準(zhǔn)無法對手機的每個信道，每個功率級都進(jìn)行調(diào)整，只能選擇有代表性的（試驗經(jīng)驗點）進(jìn)行，所以校準(zhǔn)通過的手機并不能肯定它是良品，只有通過終測檢驗合格的才算是，我們現(xiàn)在生產(chǎn)線上的校準(zhǔn)終測測試程序都是將這兩個部分合并（除了 DA8 和 EMP 平臺）。手機的基本校準(zhǔn)、測試項的介紹1、 Battcal （電池校準(zhǔn)）：是對手機

2、的電池模擬使用的調(diào)整，分兩種情況（4.2V 和 3.5V ）。恒 9 系列和 Florence 平臺的校準(zhǔn)相似，先調(diào)整手機電池處在4.2V 時的偏置值，使其沖手機讀取的電壓表示值在 4.2 0.1v 的范圍，然后將電池的電壓調(diào)至3.5v，看電壓是否還處于3.5 0.1v 的范圍，是就將這偏置值存入手機。2、TxCal （發(fā)射機校準(zhǔn)） ：不同的平臺有不同的校準(zhǔn)方法，但其大致的原理是一樣的。就是通過一定的方法調(diào)整在一個或者幾個試驗經(jīng)驗點（全部功率級）的功率值的表示值，使其符合國標(biāo)的要求。這表示值可以是一個單一的數(shù)字，也可以是一組，像A6/A8系列的就是多個經(jīng)驗點（GSM900 有 10,60,10

3、5,1000這 4 個信道， DCS1800 有 570,700,800 這 3 個信道）全功率級（即GSM900 有 5-19， DCS1800 有 0-15）單一的數(shù)值，而恒9 系列和 Florence 平臺則是單個經(jīng)驗點（GSM900 有 62，DCS1800 有 698）的全功率級代表該功率級的一組功率曲線的表示值。在這就目前使用的兩種PA 將校準(zhǔn)做個詳細(xì)的介紹一） RFMDa)、發(fā)射機及其校準(zhǔn)原理Figure 1:Transmitter and CalibrationCSPRF signalPALPF功率波形記錄Power RampVAPCDACRegisters計算波形數(shù)據(jù)測 量

4、儀器、工具NVMRAMTXPPMMeasureCalculate Ramp dataInstrument在發(fā)射機中，從CSP 產(chǎn)生的已調(diào)信號，經(jīng)過HD155148 的混頻、射頻放大，再經(jīng)功率放大器（PA）放大、濾波后從天線發(fā)送出去。發(fā)送信號的功率和形狀（burstshape）由 PA 決定，這里采取功率控制環(huán)來控制發(fā)送信號的功率和形狀。Tx 校準(zhǔn)原理就是通過測量計算得到一系列TXP 值，去控制 PA 的增益，使得不同 PCL 的發(fā)射信號滿足規(guī)范的要求（絕對功率大小、相連PCL 的功率、切換頻譜、 Burst Shape等）。如圖 Figure 1所示。校準(zhǔn)時，我們先根據(jù)寫入手機的TXP 值和測

5、量得到的功率值PM ，計算得到 TXP 和 PM 的關(guān)系曲線L ，再根據(jù)L 對每個 PCL 所要求的功率值Prequired 計算出相應(yīng)的TXP 值存到 NVM 即可。校準(zhǔn)的關(guān)鍵是找到 TXP 和 PM 的關(guān)系曲線 L，根據(jù)實驗得到 TXP 和 PM 相應(yīng)的電平 V 存在線性關(guān)系， 因此我們只需要兩個 PCL 的對值（ TXP ， V ）即可得到 L 。b)、校準(zhǔn)方法及公式Figure 2: Burst ShapePower(dBm)Mid-Burst Power LevelPUpmaRRamp DownBit0Bit147Time(bits)發(fā)射信號的形狀如圖Figure 2 所示，它包括三

6、部分： Ramp Up 、Mid-Burst 、Ramp Down 。其中Mid-Burst為平坦部分， 決定著信號的功率。校準(zhǔn)過程中， Mid-burst可由 TXP 和 PM 的關(guān)系得到Mid-TXP ，而 RampUp 和 Ramp Down 用正弦曲線來逼近，見圖Figure 3 。校準(zhǔn)時，待發(fā)射信號直接通過cable 耦合到測試儀器，負(fù)載為50Ohm，因此輸出信號電平輸出信號功率P（ mW ）滿足 Formula_。1V （ v）和Ramp UP 和 Ramp Down （ Burst Shape 除去 Mid-Burst 后的形狀）用0 到 Pi 的三次正弦函數(shù)模擬。如圖 Figu

7、re 3，我們在該曲線上按時間均勻取 32 個點（ element）， element1 到 element5 的值為 0， element6 到 element15 的值按正弦函數(shù)給出。其他 element 的值對稱得到。 Formula_2給出了 element5 到 element15的值，其中T e=（ e-15）* （ 48/13/2 ） us （每個 element 占半個 bit ，每個 bit 為 48/13us）， t=T-T e 。線性曲線L 的斜率 m 和常數(shù) c 由 Formula_4計算得到， TXP H 和 TXP L 由推薦值 m0 和 c0 計算得到（ plH

8、Prequired V requiredTXP H），V H 和 V L 由 Formula_得1到（ PMH V H）。Figure 3: PmW vs ElementFormula_1:V=(P*R)1/2 =(0.05*P)1/2=10(PdBm-13)/20)Formula_2:P mW(t)=(A-B)Sin3 (K*t)+B其中 K=180/(2*T)Formula_3:TXP=m*V+cFormula_4:m=(TXPH -TXPL )/(VH-V L)c=TXPH -m*V Hc)、校準(zhǔn)步驟1.確定 TXP vs V曲線中的 m 和 c：先根據(jù)推薦值m0 和 c0,由給定 pl

9、H (pl 6 at EGSM;pl 1 at DCS)得到 Prequired ，計算 V required，從而TXP H=m 0*V required+c0 ，同時從儀器讀出手機的輸出功率PM，計算 V H 。同樣方法得到 TXP L 和 V L 。再根據(jù)（ TXP H， V H）和（ TXP L ， V L），計算 m 和 c 。2.對每個頻帶每個功率級進(jìn)行校準(zhǔn)：根據(jù)上一步得到的 m 和 c，算出每個功率級的Ramp Data 并存入 RAM 。最后存入 NVM 。3.驗證校準(zhǔn)結(jié)果：其實 RFMD 的校準(zhǔn)方式就是計算出實際發(fā)射功率的電壓值與手機RAM 存儲的功率表示值的關(guān)系直線。而 S

10、KY 校準(zhǔn)與這不同，下面將詳細(xì)介紹。二） SKY這種校準(zhǔn)方式比較花時間，但可以將各個功率級的功率校的很精確。a）、將手機儀器都設(shè)置在TestMode；b）、設(shè)置儀器一個合適的信道，發(fā)送 PTE 指令控制手機處于連續(xù)發(fā)射狀態(tài)，信道與儀器對應(yīng)；c）、寫入該功率級的默認(rèn)值，調(diào)整默認(rèn)值（或加或減）使手機的發(fā)射功率達(dá)到期望值，將此數(shù)據(jù)換算的 Ramp 值存入手機，對該信道的各個功率級都進(jìn)行這樣計算、存值。3、 RxCal （接收機校準(zhǔn)） ：由于恒 9 系列和 Florence 平臺的 Rx 射頻接收模塊不一樣，因此校準(zhǔn)也不一樣。我們分開介紹，Agere 平臺的機型有：A）、 Seville 平臺RFFE

11、MConnectorSW/SAWLNARFBB LPF BBAmp BB LPF BBAmp BBLPF BBAmpAAF PGADigitalF IRMixe rFilterADCI90ADCQHitachi FEM/NHD155148TFCSP3UHF LOGain control: -22 +19dB GSM-28 +62dB0 +18dBWorst case -20 +19dB GSM1800/19002dB steps2dB steps上圖 說明了 Rx 信號的處理的全過程。 信號通過50 歐姆阻抗的饋線連接通過手機的天線開關(guān)和FEM ，F(xiàn)EM包含了 Tx/Rx 切換開關(guān)、帶通濾波器

12、，如圖2， RF 信號必須通過HD155148TF 芯片中的3 個低噪放大器（ EGSM/GSM1800/GSM1900 各一個），進(jìn)行必要的放大或者衰減 （這些低噪放大器可由軟件來實現(xiàn)開關(guān)） ，這 些 低 噪 放 大 器 的 大 約 是 21.5dBm ， EGSM 頻 段 的 在 放 大 器 關(guān) 閉 的 狀 態(tài) 下 最 小 增 益 是-28dBm,GSM1800/1900 是 -26dBm. ，在校準(zhǔn)過程中這些增益都很相似，并可以精確計算。由這些低噪放大器輸出的 RF 信號通過直接變頻器下變頻后，通過兩組的 BB singnal path分離為 I 和 Q 信號。 這些點的大半增益都可以實

13、現(xiàn)控制，由-28dBm 到 62dBm 步長為 2dBm 。下表為 Rx 接收的各部分控制詞，具體分布如下：RB0-5 為 BB 部分的增益設(shè)置， RG0-1為前置低噪放大器的增益控制（00-正常放大增益約21.5dBm；11-為關(guān)閉前置放大，增益為-26dBm 或 -28dBm ）Bit 23222120191817161514131211109876543210No mslsbbBit xxxxxxxxRT4 RT3 RT2 RT1 RT0 RG1RG0RB5RB4RB3RB2RB1RB010下表為 RxGainB （基帶部分）的放大增益控制詞：GainHD155148TF Cotrol

14、word 2 bitsDecimalPGACoderelative toGain dB109876543210RB0 5min Gain dBRG1RG0RB5RB4RB3RB2RB1RB04510110190620010110101036244101100886000101100010354431010118658001010110103464210101084560010101001033841101001825400101001010330401010008052001010000103223910011178500010011101031438100110764800100110010

15、306371001017446001001010102983610010072440010010001029035100011704200100011010282341000106840001000100102743310000166380010000101026632100000643600100000010258310111116234000111110102503001111060320001111001024229011101583000011101010234280111005628000111000102262701101154260001101101021826011010522

16、400011010010210250110015022000110010102022401100048200001100001019423010111461800010111010186220101104416000101100101782101010142140001010101017020010100401200010100010162190100113810000100110101541801001036800010010010146170100013460001000101013816010000324000100000101301500111130200001111010122140

17、011102800000111001011413001101262000011010101061200110024400001100010981100101122600001011010901000101020800001010010829001001181000001001010748001000161200001000010667000111141400000111010586000110121600000110010505000101101800000101010424000100820000001000103430000116220000001101026200001042400000

18、01001018100000122600000001010100000000028000000000102下表為 RxGainA （ CSP 部分）的放大增益控制詞：Gain in CSP1093C3C2C1C076543210RxGainA(dB)Decimal00000XXXXXXXX020001XXXXXXXX25640010XXXXXXXX51260011XXXXXXXX76880100XXXXXXXX1024100101XXXXXXXX1280120110XXXXXXXX1536140111XXXXXXXX1792161000XXXXXXXX2048181001XXXXXXXX230

19、4下圖為接收放大器的接收特性，在不同的信道有不同的放大增益，為了獲得更準(zhǔn)確地增益，應(yīng)該把他們考慮進(jìn)去，在下面關(guān)鍵的校準(zhǔn)步驟中會介紹。Sub-BandsRSS012345672dB9751010101871224405124Channe關(guān)鍵的校準(zhǔn)步驟：1）、設(shè)置工作點（ Setworkingpoint ）Setworkingpoint主要的目的是尋找CSP.ADC 處信號電平在 -20dBfs時且通道增益已定義的情況下的Cellpower 。這樣，通道增益就包含有前置低噪放大器的增益，直接變頻器的增益和22dB 的 HD155141TF內(nèi)部的基帶增益，但不包括CSP 的基帶增益，其手機接受的控制

20、詞（RxGainA = 0 ， RxGainB = 202 ）。選一個任意的測試信道，例如：A9/A90的就選擇975 信道，這是由于低信道的決定了頻率邊帶的補償。1/發(fā)送 PTE 指令 ReadRSS,975,0,0,202,975,0,0,202,975,0,0,202,975,0,0,2022/讀取結(jié)果算出平均值并轉(zhuǎn)換成 dBfs 單位，公式：10 log (Reading1 + Reading2 + Reading3 + Reading4) / (4 * 32767)3/如果計算出的結(jié)果偏離-20dBfs 的 0.2dB ，就得調(diào)整信號發(fā)生器的信號電平，然后重復(fù)測試。4/記錄下信號發(fā)生

21、器的信號電平2）、測試邊帶信道（Measure band ripple for EGSM band ）目的是計算在相同的通道增益和相同的信號強度條件下，其通道放大器對不同頻段的響應(yīng)的補償，即將偏差范圍較大的響應(yīng)曲線糾正在一定的范圍如上圖1/發(fā)送 PTE 指令 ReadRSS,Chan No,0,0,202,Chan No,0,0,202,Chan No 0,0,202,Chan No,0,0,2022/讀取結(jié)果并將其轉(zhuǎn)換為dBfs 單位（取平均值）3/測試每個邊緣信道，根據(jù)公式： SubBand Average = (Average Lower Channel + Average Upper

22、Channel) / 2算出這個頻段的平均值，再根據(jù)公式： Overall Band Mean = Sum of Sub Band Mean Column / 8 計算出這 8 組頻段的平均值。4/計算頻段補償，根據(jù)公式：（每個頻段的平均值-8 組頻段的平均值）*16, 并記錄下參數(shù)3）、測試 Rx 基本通道增益(LNA 開啟 )(Calculate the EGSM Basic Rx Path Gain for LNA on case)已知： Channel=62 ；取基本通道增益BB_Gain=12 ，因此基本通道開關(guān)增益為12-（-28） =40 （因為通道增益關(guān)閉時增益為-28dBm）

23、1/根據(jù)已知的 -54.5dBm 對應(yīng)的 BB_Gain 數(shù)值 202 ，換算成 BB_Gain 數(shù)值 162 時，信號發(fā)生器的信號電平公式： -54.5 + (202-2)/8) - (162-2)/8)2/發(fā)送 PTE 指令， ReadRSS,62,0,0,162,62,0,0,162,62,0,0,162,62,0,0,1623/讀取結(jié)果并將其轉(zhuǎn)換成dBfs 單位，（ Mean）4/取出原先計算的現(xiàn)在測試信道所對應(yīng)的頻段補償5/計算基本通道增益，Basic Rx Path Gain= Mean-換算出來的信號發(fā)生器的信號電平-基帶部分的開關(guān)增益-頻段補償6/將其結(jié)果乘以16，保存下來。4

24、）、測試基本通道的補償值（ Calculate the BB_Gain compensation values）已知： Channel=62 ， BB_Gain=-16 dB(RxGainA = 0, RxGainB = 50)， LNA = on設(shè)置信號發(fā)生器的信號電平能保證CSP 的 ADC 處的信號強度在-20dBfs ，通過 SetWorkingPoint例如：現(xiàn)在的信號發(fā)生器的信號電平為：Signal level at antenna = 24.375dBm部分完成1/發(fā)送 PTE 指令： ReadRSS, 62,0,0,50,62,0,0,50,62,0,0,50,62,0,0,5

25、02/讀取結(jié)果并計算其 CSP 處的信號強度 Mean=10 Log (327 + 326 + 326 + 326) / 4) / 7FFF) = 20.0188 dBfs 那么， Rx 基帶通道增益 =Mean- 信號發(fā)生器的信號電平 -基帶開關(guān)增益 -頻帶補償重復(fù)以上的操作，將BB_Gain 設(shè)為 -2， 26， 40， 54dB，得到以下結(jié)果：Basic Rx Path Gain for 16dB BaseBand gain = 8.7688Basic Rx Path Gain for2dB BaseBand gain = 8.8134Basic Rx Path Gain for + 1

26、2dB Base Band gain = 8.7678Basic Rx Path Gain for + 26dB Base Band gain = 8.851Basic Rx Path Gain for + 40dB Base Band gain = 9.2095Basic Rx Path Gain for + 54dB Base Band gain = 9.56563/分別計算各個測試的BB_Gain 值與 -8.7678 的差值，并取整4/通過 PTE 指令將值存入手機，SetGainCalBBIF%d,%d,%d,%d,%d,%dBB_Gain0 = 16 * (8.7678 + 8.7

27、688) =0.256 which is rounded to 0BB_Gain1 = 16 * (8.7678 + 8.8134) =0.7296 which is rounded to 1BB_Gain2 = 16 * (8.7678+ 8.7678) =0BB_Gain3 = 16 * (8.7678+ 8.851) = 1.3312which is rounded to 1BB_Gain4 = 16 * (8.7678+ 9.2095) =7.0672 which is rounded to 7BB_Gain5 = 16 * (8.7678+ 9.5656) =12.7648 whic

28、h is rounded to 135）、計算 Rx 基帶通道增益（ LNA關(guān)閉）（ Calculate the EGSM Basic Rx Path Gain for LNA off case）已知： Channel 62， BB_Gain = 52dB(RxGainA = 0, RxGainB = 1536 + 322=1858 , RG0 and RG1位設(shè)置為 1，使 LNA 完全關(guān)閉 )，LNA = off設(shè)置信號發(fā)生器的信號電平能使CSP 處的信號強度保持在-20dBfs例如：此時信號發(fā)生器的信號電平，Signal level at antenna = 39.86dBm1/ 發(fā)送

29、PTE 指令： ReadRSS,62,0,0,1858,62,0,0,1858,62,0,0,1858,62,0,0,18582/讀取結(jié)果并將其轉(zhuǎn)換為dBfs 單位， Mean = 10 Log (323 + 323 + 325 + 323) / 4) / 7FFF) =20.0556 dBfs3/其頻帶增益：SubBand Compensation = 1.125dB4/當(dāng)前的 BB_Gain=52dB ，那么其通道開關(guān)增益BB switched gain = 52 + 28 = 80dB5/由于 BB_Gain=52dB ，在 46dB 和 62dB 之間，其基帶補償：BB_Gain co

30、mpensation = 13/16 = 0.8125dB ，即使用BB_Gain5的補償6/現(xiàn)在我們可以計算出在LNA關(guān)閉的情況下的Rx 基帶通道增益：Basic Rx Path Gain = 20.0556(SubBand Compensation) (BB_Gain compensation)(Level at antenna) (BB switched gain)=20.05561.125 0.8125 + 39.86 80 = 62.1331dB7/將其乘以16 轉(zhuǎn)換回去，并分成兩部分存儲：Round( 62.1331 * 16)=-994或者 0xFC1E(MSB=252,LSB=

31、30)6）、將校準(zhǔn)的值存入手機 通過 PTE 指令 SetGainCalGSM 和 SetGainCalDCS 來存值 指令的參數(shù)說明：例如： SetGainCalGSM, Param1, Param2,.,Param36其 36 個參數(shù)見下表ParamCompensation Value1EGSM Sub band offset 0:1(Low word)2EGSM Sub band offset 0:1(High word)3EGSM Sub band offset 1:2(Low word)4EGSM Sub band offset 1:2(High word)5EGSM Sub ban

32、d offset 2:3(Low word)6EGSM Sub band offset 2:3(High word)7EGSM Sub band offset 3:4(Low word)8EGSM Sub band offset 3:4(High word)9EGSM Sub band offset 4:5(Low word)10EGSM Sub band offset 4:5(High word)11EGSM Sub band offset 5:6(Low word)12EGSM Sub band offset 5:6(High word)13EGSM Sub band offset 6:7

33、(Low word)14EGSM Sub band offset 6:7(High word)15EGSM LNA threshold (Low word)16EGSM LNA threshold (High word)17Basic Rx Path Gain EGSM LNA On (Low Word)18Basic Rx Path Gain EGSM LNA On (High Word)19EGSM Subband Compensation 0, LNA on (16thdB, signed)20EGSM Subband Compensation 1, LNA on (16thdB, si

34、gned)21EGSM Subband Compensation 2, LNA on (16thdB, signed)22EGSM Subband Compensation 3, LNA on (16thdB, signed)23EGSM Subband Compensation 4, LNA on (16thdB, signed)24EGSM Subband Compensation 5, LNA on (16thdB, signed)25EGSM Subband Compensation 6, LNA on (16thdB, signed)26EGSM Subband Compensati

35、on 7, LNA on (16thdB, signed)27Basic Rx Path Gain EGSM LNA Off (Low Word)28Basic Rx Path Gain EGSM LNA Off (High Word)29EGSM Subband Compensation 0, LNA off (16thdB, signed)30EGSM Subband Compensation 1, LNA off (16thdB, signed)31EGSM Subband Compensation 2, LNA off (16thdB, signed)32EGSM Subband Co

36、mpensation 3, LNA off (16thdB, signed)33EGSM Subband Compensation 4, LNA off (16thdB, signed)34EGSM Subband Compensation 5, LNA off (16thdB, signed)35EGSM Subband Compensation 6, LNA off (16thdB, signed)36EGSM Subband Compensation 7, LNA off (16thdB, signed)7）、 DC 偏移量校準(zhǔn) （DC Offsetcalibration for GSM

37、1800 band ）1/發(fā)送PTE 指令：DSPPoke,4198,0，開啟DCOffset外部校準(zhǔn)2/取出結(jié)果：DSPPoke, addr=4198, val=0已知：Channel 539， BB_Gain = 62dB(RxGainA = 0, RxGainB = 362)， LNA = on3/設(shè)置適當(dāng)?shù)某跏贾?(PTE 指令： SetDCROffsetArea, Band,0）,返回結(jié)果： CTSetDCROffsetArea:DONE4/發(fā)送 PTE 指令： ReadRSS, 539,1,0,362,539,1,0,362,539,1,0,362,539,1,0,362 ，更新接

38、收電平，返回結(jié)果：ReadRSS:RET:8,9,8,6，這是預(yù)設(shè)的弱信號，看看世紀(jì)的信號強度是否小于-30dBfs10 Log (8 / 7FFF) =36.1425dBfs10 Log (9 / 7FFF) =35.6309dBfs10 Log (8 / 7FFF) =36.1425dBfs10 Log (6 / 7FFF) =37.3918dBfsMean = 10 Log (8 + 9 + 8 + 6) / 4) / 7FFF)= 36.2804 dBfs從 DSP 處讀取測試值使用下面的命令：a、發(fā)送 PTE 指令： ReadRSS,539,1,0,362,539,1,0,362,5

39、39,1,0,362,539,1,0,362b、發(fā)送 PTE 指令： DSPPeek,bc048,2，返回結(jié)果： DSPPeek, addr=bc048, num=2DSP Memory 2 Words read:Addr: 000bc048, Data: 4eaf= 20143ANDed with 8191 = 3759Addr: 000bc049, Data: 08bb = 2235ANDed with 8191 = 2235重復(fù) a， b 兩個步驟4 次獲取4 組 I/Q 數(shù)值（ I ： 20143， 19914， 19904， 20013；Q：18520,18485，18369，184

40、81）分別與 8191 進(jìn)行與運算獲得（ I： 3759 ,3530, 3520 ,3645 ； Q： 2235, 2101, 1985, 2097 ） ,在分別取I/Q 信號的平均值（ I ： 3614；Q： 2105）c、 發(fā)送 PTE 指令存儲結(jié)果： (分別對 539,593,648,702,755,809 and 860各個信道重復(fù)a/b 兩個步驟獲取各個信道的對應(yīng)值，然后通過PTE指令：SetDCROffsetData,3614,2105,3395,2464,3423,2717,3364,2806,3265,2976,3325,3204,3397,3551 將其存入手機該指令的格式： SetDCRO ffsetData,Param1,Param2,Param3, Param14Param1, Param3, Param5 Param13分別是539,593,648,702,755,809 and 860各信道的 I 值.Param2, Param4, Param6 Param14分別是539,593,648,702,755,809 and