【射频】MTK射频调试步骤

射频调试包括发送和接收两个大的方面,其中发送又包括了发送功率、相位误差、PVT、开关谱、调制谱调试等,接收包括灵敏度、RXloss、接收电平等。

一、明确手机的各种射频参数的状态

怎样明确手机射频状态:先对手机进行校准,校准的初始化文件一定要使用MTK 提供的原始文件(见图 1),这样才能明确手机的匹配状态,比如在全频段功率是否平坦(如果加权了就看不出来),TC 和 PA 之间的匹配是否做好了(如果改变了 Ramp 曲线的值就不好判断)。以 GSM 900M 为例 1 信道、62 信道、124信道输出功率如果相差 0.5dBm 以上,那么 PA 输出匹配和 TC 与 PA 的匹配就没有做好,这个时候如果开关谱和相位误差很好,那么就只需要调 PA 输出匹配就可以了(注意输出匹配有可能会影响相位误差),如果开关谱和相位误差很差,那么就一定要先调好 TC 和 PA 之间的匹配,再去调 PA 输出匹配。

开关谱的判断标准:在高功率等级下至少有 7dB 的余量,小功率等级下要有 10-15dB 以上的余量,尤其需要注意的是+/-0.4MHz 和+/-0.6MHz 的余量。

相位误差的判断标准:GSM 都能做到 RMS 1°左右,DCS 在 2°左右;同样要做到全频段相位误差相差不能太大。

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二、阻抗匹配

射频调试中有一个很重要的步骤就是阻抗匹配,在 PCB 板没有问题的情况下,只要匹配做好了,射频参数就基本上调好了。所以在这里重点解释下阻抗匹配的原理以及调试过程。

要使信号源传送到负载的功率最大,信号源的阻抗必须等于负载的共轭阻抗(即共轭匹配) ,如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等(即不匹配)时,在负载端就会产生反射,在传输线上形成驻波导致传输线的有效功率容量降低;功率发射不出去,甚至会损坏发射设备。如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时,会产生震荡,辐射干扰等。阻抗不匹配在手机上面的表现就是:发送功率上不去,耗电大,相位误差和开关谱超标;接收通路损耗大灵敏度低。

最大功率传输定理:

Zi = Ri + jXi , ZL = RL + jXL
负载获得最大功率的条件是
ZL = Ri - jXi = Zi*
(即 RL = Ri , XL = -Xi
当上式成立时,我们称负载阻抗和电源阻抗共轭匹配,简称负载与电源匹配。
负载所得的功率最大值为 Pmax = (Us^2) / (4Ri)

PA 匹配(包括输出匹配见图 2 和输入匹配见图 3)调试的一般步骤:
第一种不用网络分析仪:
先把通路上的并联器件拿掉,再将串在通路上的器件换成 0Ω电阻后推功率(见附录),记录结果。然后按照先调串联,再调并联,电感先串联,电容先并联的原则。串联时电感值从小到大调节,电容值从大到小调节,并联则相反。调试过程中遵循 Zo=Sqrt(L/C)的特性阻抗公式,知道了 L的变化趋势,那么 C 的变化趋势也就明确了,反之亦然。例如:如果 PA GSM输出端串联的电感 L110 由 0 变为 2.2nH 时 PA 输出功率变大,那么传输线路的特性阻抗 Zo 需要增大才能更好的和 PA 匹配,那么并联的电容 C151 的变化趋势就是减小。这种调试方法要善于分析测试的数据,判断阻抗的变化趋势。
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第二种使用网络分析仪:
先把通路上的并联器件和 PA 都拿掉,再将串在通路上的器件换成 0Ω电阻,用一个 SMA 头(见图 4-7)将需要调试的通路接到网分上,连上 META 将手机置为长发(continue TX)模式,这时候发送通路就是长通了。用网分测出通路的原始阻抗,一般记录三个点的阻抗值(高中低信道)。接下来就可以用 Smith 圆图来仿真阻抗的匹配过程:串联电抗对于电感而言是正数,对于电容而言为负数,而并联电纳对于电容而言是正数,对于电感而言是负数。阻抗的正负表现在圆图上就是顺时针和逆时针旋转(见图 8-11)。通过串并电感电容将阻抗匹配到史密斯圆图 50 欧姆点,然后按照仿真的结果改变电路的匹配状态,再到网分上面测试是否已经匹配到50欧姆附近了,再反复几次微调就能够完成匹配的调试。
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SMA 型:我们一般是用一小段同轴线焊接到(Female)阴头上,将同轴线地与阴头的地连在一起,然后通过 SMA 转接头连接到网分上;同轴线的另一头焊接到 PCB 板需要调匹配的通路上(一般是焊接到 PA 的焊盘),然后就近将这端的地线焊到 PCB 的地上。(如图 7)
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PA 输出高功率时不一定是高效率,高效率时的输出功率做不大但是此时的耗电少,PA 输出的匹配要调到 Loadpull 图(见图 12)的高效率与高功率点的折中位置(在两点的连线上),调试时注意三点:APC DAC 的值,电流和功率。要求在常温常压情况下,GSM 所有信道的 PA 最大输出的功率要大于 33.4dBm 以上,DCS 所有信道的功率要大于 30.4dBm 以上;在低压条件下, GSM 所有信道的功率要大于 33.0dBm 以上,DCS 所有信道的功率要大于 30.0dBm 以上。或者根据客户实际要求进行调整。不过,在调整匹配电路时,要同时兼顾 PAE,也就是PA 消耗的最大输出电流要满足客户要求,最大通话电流各种 PA 的值也能不一样,在不包括其他耗电的情况下,RF3166为250mA、SKY77328为250mA、Renases 8015B 为 260mA 。
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三、接收调试匹配

首先校准手机,记录接收通路 RXloss 的值,先改变通路上串联器件的大小,查看 RXloss 的变化趋势(见附录)同样遵循 Zo=Sqrt(L/C)的特性阻抗公式,找到规律并定下串联器件后再微调并联器件。电容的值一般在 0.5P-33P 之间变化,电感值不要大于 22nH,接收通路的 L 型匹配的调整在史密斯图上表现为阻抗图旋转,而π型匹配则表现为阻抗图缩小和放大,所以接收声表前面的 L 型对于接收的影响比较大,一般是先调声表前面的匹配。(见图 13)
例如:
图 13 中的接收 RX Loss 原始状态为
[GSM900 Sub band, RX loss]
Max ARFCN=15,30,40,50,60,70,80,95,110,124,1000,1023
RX loss=0,0,-0.125,-0.25,-0.25,-0.25,-0.125,0.125,0.25,0.25,-0.125,-0.375
将 SAW101 前面的 L 型匹配的串联电容 C107 由 1.5nH 增加为 4.7nH,重新校准RX Path Loss 后 Rx Loss 变为:
[GSM900 Sub band, RX loss]
Max ARFCN=15,30,40,50,60,70,80,95,110,124,1000,1023
RX loss=-0.625,-0.5,-0.625,-0.75,-0.75,-0.75,-0.625,-0.5,-0.375,-0.25,-0.5,-0.875
数据上可以看出有明显的改善,那么可以由 Zo=Sqrt(L/C)推断出天线开关与SAW101 之间的传输线特性阻抗偏小,增大 L 值后 Z0 变大可以更好的实现阻抗匹配。
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资料转载一牛网论坛(http://bbs.16rd.com/forum-261-1.html)

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转载自blog.csdn.net/sinat_36955332/article/details/108586514
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