射頻(RF)指標改進、提高的辦法

在通信產(chǎn)品的開發(fā)工程中，測量是一種基本的、必要的手段，但不是最后的目的。在開發(fā)過程中更重要的是通過對測量得到的數(shù)據(jù)進行分析、運用理論和經(jīng)驗，找到解決問題和提高技術(shù)指標的辦法。下面我們把在GSM手機研究開發(fā)中采用的分析方法和經(jīng)驗與同行作一交流。

1 如何提高接收機的靈敏度指標

若通過測量發(fā)現(xiàn)靈敏度不高，則問題主要出現(xiàn)在接收機的高頻或中頻部分，其次是模擬I／Q解調(diào)部分。可先通過測量模擬I／Q輸出端的電平和信噪比來判斷問題是出現(xiàn)在哪一部分。

靈敏度指標主要與接收機的中頻放大器特別是RF前端的LNT和第一混頻器有關(guān)。在許多情況下，影響和制約靈敏度的因素不在于增益而在于噪聲系數(shù)。對于GSM移動電話前端LNT的要求是：噪聲系數(shù)小于2dB、增益約15dB／GSM900或13dB／DCSl800，第一混頻器的增益約10dB。鍵控AGC的可控制范圍約20dB。該項指標的改進方法如下：

(1)選擇高增益、低噪聲的RF前端電路或ASIC。

(2)注意從前端到模擬I／Q輸出端的凈增益是否足夠。

一般GSM移動電話I／Q單端輸出的信號強度為500mVpp，根據(jù)EYSI標準的技術(shù)要求凈增益應(yīng)大于90dB。

(3)充分注意到RF和IF SAW濾波器的選擇和輸入輸出匹配電路的設(shè)計。第一射頻SAW濾波器（選頻段）應(yīng)主要考慮具有低的插損：第二射頻SAW濾波器（選信道）主要考慮具有高的選擇性；IF SAW濾波器要選低插損、選擇性好的器件。

(4)BaLun也是一個很重要的高頻器件，應(yīng)通過測量看其是否滿足電路設(shè)計的要求。

(5)RF Tx／RX開關(guān)IC和RF測試插座也必須通過指標測試，達到設(shè)計要求。

(6)EMC設(shè)計方面是否存在問題?應(yīng)增強接地、屏蔽和濾波的措施。

(7)工藝方面的考慮：應(yīng)注意PDB layout設(shè)計，特別是前端電路的布局設(shè)計和特征阻抗匹配設(shè)計；應(yīng)注意到由 于SMT工藝參數(shù)選擇不合適會造成RF部分特別是SAW濾波器虛焊。

2 頻率誤差指標的改進方法

(1)可通過測量判斷13MHz TCX0是否達到設(shè)計要求，若不滿足要求則更換或重選配套的生產(chǎn)廠家。

(2)AFC控制軟件和控制環(huán)路濾波電路的設(shè)計是否存在問題

(3)TCXO的供電回路設(shè)計是否有問題

3 相位誤差指標的改進方法

(1)根據(jù)θ=ωt，我們知道：相位誤差與時間誤差和頻率誤差都有關(guān)系，因此，頻率合成器的相位噪聲和鎖定時間會對該項指標造成影響。若頻率合成器的鎖定時間縮短會導致相應(yīng)噪聲加大，從而引起相位誤差加大，這一點在GPRS的應(yīng)用中需引起足夠的重視。

(2)其他的改進辦法請見參考資料。

4 發(fā)射功率指標的改進辦法

(1)檢查PA的激勵功率是否足夠?若有問題，可加大激勵功率；

(2)再次檢查PA的輸入和輸出匹配電路設(shè)計是否正確；

3)關(guān)鍵器件PA的技術(shù)參數(shù)是否滿足要求；

(4)檢查和測試RF開關(guān)、定向耦合器、天線端的RF測試接插件、PA供電電路是否正常；

(5)檢查TX-VCO輸出的電平是否足夠；　　

(6)APC控制IC、APC控制軟件中的table參數(shù)和算法是否有問題．

5 小型螺旋天線(stubby antinna)的改進方法

天線是移動電話的終極元件當然非常重要。有時會出現(xiàn)這種情況：當采用電纜測試時，整機的RF指標很好，但在做場檢測時它的表現(xiàn)不好，可能出現(xiàn)的問題之一在于天線。

(1)正確設(shè)計天線與整機電路之間的LPF匹配電路型式和參數(shù)，并用網(wǎng)絡(luò)分析儀和標準測試天線進行測試評估。天線的設(shè)計應(yīng)與整機電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、EMC設(shè)計一體化考慮。

(2)在滿足結(jié)構(gòu)強度的前提條件下，優(yōu)先選擇電導率較高的材料作為天線的內(nèi)導體。內(nèi)裝天線筆者建議國內(nèi)設(shè)計廠家不宜采用，因為設(shè)計、制造和測量都比較困難而且技術(shù)指標不高。

(3)天線內(nèi)的填充材料介質(zhì)和外部的封裝塑料應(yīng)損耗較小的材料。

(4)在其他情況相同的條件下，采用較粗和較長的天線有利于改善天線增益指標。(當然還要考慮到它對外觀ID方面的影響)。

6 電源功耗指標的改進方法

該項指標與移動電話的通話時間和待機時間密切相關(guān)，它是廣大用戶最為關(guān)心的技術(shù)指標之一。

(1)選擇低功耗的ASIC解決方案(在DCI．8V下能工作，能進入RTC下的深睡眠狀態(tài))。

(2)選擇高效軟件。

(3)擇高效率的PA(PAE＞50％)、高效率高增益的天線。

(4)精心設(shè)計PA的匹配電路和天線的匹配電路。

(5)選擇高效率的受話器和振鈴器。

(6)選擇高效率的電源管理模塊。

(7)合理地設(shè)計LED的布局、數(shù)量、和照明時間，照明時間選擇l0秒左右即可。

通過大量的實際測量我們發(fā)現(xiàn)：不同型號的GSM移動電話在通話狀態(tài)下的工作電流相差不大(約2lomA／at level5 GSM)；但在待機狀態(tài)下的直流平均電流相差很大(可采用示波器和在整機回路中串入一個低阻值的高精度電阻來測量波形，然后通過計算占空比得到平均功耗)因此待機時間指標相差很遠。在這一方面，目前表現(xiàn)最好的產(chǎn)品是菲利蒲生產(chǎn)的PH-989(約2．8mA)。

7 發(fā)射機雜散指標的改進

移動電話的發(fā)射雜散指標在國家無線電管理委員會的型號核準測試中，是一項非常重要的、同時也是一項比較難通過的技術(shù)指標，所以應(yīng)引起設(shè)計工程師足夠的重視。改進的辦法如下：

(1)改善調(diào)制頻譜的質(zhì)量；

(2)改善開關(guān)頻譜的質(zhì)量；

(3)power Ramp曲線的斜率不能太陡，以免引起帶外頻譜、雜散變大；

(4)Tx-VCO的帶外頻譜指標，特別是要注意二次和三次諧波的抑制指標是否滿足整機的設(shè)計要求；

(5)PA的帶外抑制指標(主要是二次諧波)是否滿足設(shè)計要求；

(6)PA輸入特別是PA輸出端的BPF或LPF的指標是否滿足設(shè)計要求；

(7) 發(fā)信機整體的EMC設(shè)計方案是否合理。