手機(jī)RF測試指標(biāo)

1、手機(jī)RF測試指標(biāo)介紹 劉占 2013.12.25內(nèi)容 手機(jī)發(fā)射機(jī)指標(biāo) 手機(jī)接收機(jī)指標(biāo) 目的： 了解手機(jī)相關(guān)測試指標(biāo) 加深對RF的理解和認(rèn)識概述 通信機(jī)由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成.發(fā)射機(jī)射頻部分的任務(wù)是完成 基帶信號對載波的調(diào)制,將其變?yōu)橥◣盘柌?搬移到所需的頻段上且有 足夠的功率發(fā)射,結(jié)構(gòu)框圖見圖1發(fā)射機(jī)的指標(biāo)是頻譜、功率和效率. 發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號是處于某一信道內(nèi)的高頻大功率信號,應(yīng)盡量減少它對其他相鄰信道的干擾. PS:這種發(fā)射機(jī)的變頻方案稱為兩步變換法. 接收機(jī)的射頻部分與發(fā)射機(jī)相反,見圖2.它是從眾多的電波中 選出有用信號,并 放大到解調(diào)器所需要的電平值后再由 解調(diào)器解調(diào),將頻帶信號變成基帶

2、信號. 接收機(jī)接收的信號是微弱且又變化的,并伴隨著許多干擾,這些干擾信號強(qiáng)度往往遠(yuǎn)大于有用信號,因此接收機(jī)的主要接收機(jī)的主要指標(biāo)是靈敏度和選擇性.無線發(fā)射接收機(jī)的性能指標(biāo) 以EGSM為例介紹收發(fā)信機(jī)的技術(shù)指標(biāo),旨在對整機(jī)性能有個(gè)概念和認(rèn)識. GSM系統(tǒng)的主要性能是: 發(fā)射頻率:移動臺發(fā)送880915MHz;基站發(fā)送:925960MHz. 雙工間隔:45MHz. 載波信道間隔:200KHz. 多址方式:時(shí)分多址(TDMA). 調(diào)制方式:GMSK. 信道比特率:42Kb/s.下面分別介紹發(fā)射機(jī)和接收機(jī)指標(biāo).發(fā)射機(jī)指標(biāo)具體發(fā)射機(jī)指標(biāo)如下: 功率控制等級 發(fā)現(xiàn)載頻包絡(luò) 射頻功率控制 射頻輸出頻譜 雜散

3、輻射 相位誤差 頻率精度下面解釋各測試指標(biāo)的意義功率控制等級 對于EGSM系統(tǒng)的移動臺,規(guī)定了五個(gè)功率等級,分別用于手持機(jī),便攜臺和車載臺.對手持機(jī),使用第四功率等級.PS: GSM850/900為5-19級（33-5dBm）; GSM1800/1900為0-15級（30-0dBm）;發(fā)射載頻包絡(luò) GSM 系統(tǒng)是一個(gè)TDMA 的系統(tǒng),八個(gè)用戶共用一個(gè)頻點(diǎn),手機(jī)只在分配給它的時(shí)間內(nèi)打開,然后必須及時(shí)關(guān)閉,以免影響相鄰時(shí)隙的用戶. 規(guī)定在577us 的一個(gè)時(shí)隙內(nèi)手機(jī)發(fā)射信號的上升與下降部分應(yīng)在4dB-30dB模塊范圍之內(nèi),而時(shí)隙有用部分平坦度應(yīng)小于1dB.PS:一個(gè)時(shí)隙為什么是577us？ 一個(gè)2

4、6的復(fù)幀周期為120ms(規(guī)定),用于業(yè)務(wù)信道及其隨路控制信道,其中24個(gè)突發(fā)序列用于業(yè)務(wù),2個(gè)突發(fā)序列用于信令.業(yè)務(wù)復(fù)幀由26個(gè)TDMA組成,每個(gè)TDMA幀8個(gè)時(shí)隙,每時(shí)隙時(shí)長=120/26/8=0.557ms. PVT 該測試主要是驗(yàn)證發(fā)射機(jī)發(fā)射的載頻包絡(luò)在一個(gè)時(shí)隙期間是否嚴(yán)格滿足GSM 規(guī)定的TDMA 時(shí)隙幅度的上升沿、下降沿及幅度平坦部分與模塊的吻合程度.若突發(fā)信號超出模板范圍,將會對臨近時(shí)隙的用戶產(chǎn)生干擾.射頻功率控制 射頻功率控制這個(gè)動態(tài)調(diào)整過程為閉環(huán)負(fù)反饋： 基站檢測手機(jī)信號強(qiáng)度,向手機(jī)發(fā)出功率控制命令. 手機(jī)接收到基站的控制命令后,自動調(diào)整RF PA的發(fā)射功率,以滿足基站的要求

5、. 由于基站參與了手機(jī)的功率控制過程,因此這也被稱為閉環(huán)功控. 手機(jī)也存在開環(huán)功控過程,主要發(fā)生在手機(jī)聯(lián)網(wǎng)注冊和呼叫接續(xù)瞬間,由手機(jī)自行決定發(fā)射功率.PS:閉環(huán)功控和開環(huán)功控,僅僅是軟件協(xié)議棧的區(qū)別,在物理層面上都需要對真實(shí)的 RF PA 進(jìn)行功率控制.這里所說的發(fā)射載波功率控制,指的是純粹的 RF PA 功率控制,與開環(huán)/閉環(huán)無關(guān).射頻輸出頻譜 在TDMA體制的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中,發(fā)射機(jī)射頻功率輸出采用突發(fā)（Burst）形式.一個(gè)突發(fā)對應(yīng)于無線信道的一個(gè)時(shí)隙,手機(jī)只有在所分配的時(shí)隙才輸出射頻功率.因此突發(fā)的頻譜形成受兩種因素影響：調(diào)制和射頻功率電平切換. 對射頻輸出頻譜提出要求是考慮對相鄰信道的

6、干擾.該頻譜主要包括兩個(gè)方面, 連續(xù)調(diào)制頻譜:由GSM調(diào)制產(chǎn)生的在距離載頻不同的偏移點(diǎn)處的射頻功率. 由于功率切換而在標(biāo)稱載頻的鄰近頻帶上產(chǎn)生的射頻頻譜.即由于調(diào)制突發(fā)的上升和下降沿而產(chǎn)生的在其標(biāo)稱載頻的不同頻偏處（主要是在相鄰頻道）的射頻功率.下面給出實(shí)測ORFS的圖形,以有助于建立相關(guān)的概念.ORFS實(shí)測雜散輻射 發(fā)射機(jī)的雜散輻射是指在發(fā)射信道及相鄰信道以外的,所、有離散頻點(diǎn)上的騷擾輻射,其實(shí)就是考察發(fā)射機(jī)對遠(yuǎn)離載波頻點(diǎn)處的干擾水平.按照來源的不同,雜散輻射分為傳導(dǎo)型雜散和輻射型雜散兩種. 傳導(dǎo)型雜散輻射是指天線連接處或進(jìn)入電源線(僅指基帶）引起的輻射. 輻射性則是指由于機(jī)箱以及設(shè)備結(jié)構(gòu)而

7、引起的雜散輻射.其實(shí)簡單說來,傳導(dǎo)雜散就是用RF Cable 連接天線插頭與50負(fù)載進(jìn)行纜測,輻射雜散則是在天線暗室中進(jìn)行耦合測試.以EGSM為例分別列出雜散測試結(jié)果和傳導(dǎo)雜散和輻射雜散的判定標(biāo)準(zhǔn) 雜散測試結(jié)果EGSM_CH65_TX 傳導(dǎo)雜散判定標(biāo)準(zhǔn) 輻射雜散判定標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)上述兩表,傳導(dǎo)雜散和輻射雜散的判定指標(biāo)是一樣的,只是測量的頻段不一樣. 由于頻率是相位對時(shí)間的導(dǎo)數(shù),所以頻率誤差與相位誤差是密切相關(guān)的.接下來頻率誤差和相位誤差合在一起介紹.頻率誤差和相位誤差 測量發(fā)射信號的頻率和相位誤差是檢驗(yàn)發(fā)信機(jī)調(diào)制信號的質(zhì)量. 頻率誤差,考察發(fā)射信號的頻率與該絕對射頻頻道號對應(yīng)的標(biāo)稱頻率之間的差.它

8、可通過對相位誤差做線性回歸,計(jì)算該回歸線的斜率即可得到頻率誤差. 通過測量發(fā)射信號的頻率誤差可以檢驗(yàn)發(fā)射機(jī)調(diào)制信號的質(zhì)量和頻率穩(wěn)定度.頻率誤差小,則表示頻率合成器能很快切換頻率,并且產(chǎn)生出來的信號足夠穩(wěn)定. 要求：GSM 手機(jī)各信道的載波頻率誤差極限應(yīng)小于0.1ppm, 在校準(zhǔn)調(diào)試階段的目標(biāo)值應(yīng)小于0.07ppm, 頻率誤差平均值應(yīng)小0.05ppm.GSM 頻段的頻率誤差范圍為:90HZ90HZ,DCS 頻段的頻率誤差范圍為:180HZ180HZ. 頻率誤差下面介紹相位誤差相位誤差 相位誤差定義為發(fā)信機(jī)發(fā)射信號的相位與理論上最好信號（即理論上按GMSK 調(diào)制出來的信號）之間的相位之差.示意圖如

9、下: 根據(jù)理想型曲線和實(shí)測曲線,可計(jì)算出相位軌跡誤差曲線.對該軌跡誤差曲線進(jìn)行線性回歸分析（數(shù)學(xué)上就是曲線的最小二乘擬合），可以得到其線性回歸線.相位誤差 頻率誤差導(dǎo)致的相位軌跡誤差是一種長期變化趨勢,因此可用線性回歸線的斜率來定義,而瞬時(shí)相位誤差,其實(shí)就是圍繞線性回歸線的波動,可理解為在頻率誤差基礎(chǔ)上疊加了當(dāng)前比特的即時(shí)誤差,通常采用峰值和均方根值進(jìn)行度量. 相位誤差均方根值（RMS）對每個(gè)突發(fā)小于5度. 每個(gè)突發(fā)的最大峰值相位誤差應(yīng)不超過20度. 由此可以看出: 頻率誤差相當(dāng)于穩(wěn)態(tài)誤差,體現(xiàn)的是頻率準(zhǔn)確度；而相位誤差相當(dāng)于在頻率誤差上疊加的隨機(jī)波動,體現(xiàn)的是頻率穩(wěn)定度.因此,這兩個(gè)指標(biāo)考察

10、都是相位軌跡誤差曲線,一個(gè)關(guān)注準(zhǔn)確度,一個(gè)關(guān)注穩(wěn)定度.接收機(jī)技術(shù)指標(biāo) 接收機(jī)指標(biāo)有接收靈敏度、阻塞、參考干擾（同道干擾與鄰道干擾）、信號指示電平、互調(diào)抑制、雜散輻射等. 靈敏度 靈敏度,定義為在給定接收機(jī)解調(diào)前所要求的信噪比的條件下,接收機(jī)所能檢測的最低輸入信號電平.可以看出,靈敏度與所要求的輸出信號質(zhì)量即輸出信噪比有關(guān),還與接收機(jī)本身的噪聲大小有關(guān). 下面直接給出靈敏度的表達(dá)式： 可以得到： 基底噪聲與所要求的輸出信噪比共同決定了輸入靈敏度.RX Level與RX Quality RX Level就是手機(jī)向基站報(bào)告其接收到的信號電平強(qiáng)度,然后基站根據(jù)該報(bào)告值,在相應(yīng)時(shí)隙中進(jìn)行功率補(bǔ)償（指基站的發(fā)射功率）. RX Quality則代表手機(jī)接收信號的質(zhì)量（誤碼率