手机射频(天线)测试的主要参数与测试方法ppt课件.pptx
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1、HUAWEI TECHNOLOGIES Co., LHUAWEI Confidential Security Level: 手机手机天线测试的主要参数天线测试的主要参数与测试与测试方法方法GSMHUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential 1、测试的目的?、测试的目的? 测试实际上就是挑毛病找问题测试实际上就是挑毛病找问题, 只有找出了问题,才能对症只有找出了问题,才能对症下药下药, 解决问题。解决问题。2、测试的条件?、测试的条件? 测试环境、测试设备、测试方法测试环境、测试设备、测试方法3、测试的准确性?、测试的准确性? 测试设备的性能要
2、求是否达标;测试设备的性能要求是否达标; 测试结果的取值方法;测试结果的取值方法; 测试方法的准确性。(加工程值)测试方法的准确性。(加工程值)4、 测试设备测试设备 1) 带带0.3GMSK调制的高频信号发生器:调制的高频信号发生器: 用于同信道抑制和邻信道抑制测试。用于同信道抑制和邻信道抑制测试。 2) 无调制的高频信号发生器:无调制的高频信号发生器:HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential 用于互调抑制、阻塞、杂散响应测试。两种信号发生器至少有用于互调抑制、阻塞、杂散响应测试。两种信号发生器至少有 一台频率范围高于一台频率范围高于
3、12.75GHZ, 这是阻塞和杂散所要求的这是阻塞和杂散所要求的 3) 频谱分析仪(所能承受的功率小于频谱分析仪(所能承受的功率小于1W) 4) 综合测试仪综合测试仪 5) 多径衰落模拟器、多径衰落模拟器、 6) 衰减器、衰减器、 7) 信号分配器信号分配器 8) 滤波器或陷波器。滤波器或陷波器。 9)功率计、网络分析仪)功率计、网络分析仪5单位换算单位换算1)dBW是表示功率相对的大小,其含义是:以是表示功率相对的大小,其含义是:以1W作为比较基准时,用分作为比较基准时,用分 贝来表示的功率。贝来表示的功率。dBi是表示无线增益的大小,其含义是:以半波偶极子增是表示无线增益的大小,其含义是:
4、以半波偶极子增益为比较基准,用分贝来表示无益为比较基准,用分贝来表示无2)dBm:表示功率相对大小的单位,其含义是以:表示功率相对大小的单位,其含义是以1毫瓦作为比较基准时,毫瓦作为比较基准时,用分贝来表示的功率大小,知道了相对于比较基准的功率的分贝数值即可用分贝来表示的功率大小,知道了相对于比较基准的功率的分贝数值即可计算出功率的大小,例如计算出功率的大小,例如20dBm=100毫瓦;毫瓦;HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential 3) dBc:表示功率相对大小的单位,其含义是以载波功率电平作为比较基准时,用分贝来表示的功率大小,即知道
5、了相对于载波功率电平的分贝数,就可以计算出功率的大小dBm 与dBc两者之间必须知道载波电平功率,才能计算转换,两者不能无条件的转换dBm 功率值 ; dB电平值; dBuv电压值; dBc相对电平值 dBm dBc dBm WdBm=10 log- dBm=10lgP1(w) P2(1mw) 1mw 电压V*V(dBuv) V dBuv功率P= ;10 logP=20 log =20 log 负载 R(50或75) R RHUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential 4)4)bps=bit/sbps=bit/s均为比特率单位均为比特率单位
6、Kbit/sKbit/s为传输速率,指每秒传输的千比特数为传输速率,指每秒传输的千比特数 bit为信息为信息 6 6关键技术关键技术 系统关键技术为:系统关键技术为:1)接入方式;接入方式;2)调制方式;调制方式;3)语音编码;语音编码;4)加加密措施;密措施;5)帧结构设计;帧结构设计;6)编码方案;编码方案;7)网络接口;网络接口;8)协议。协议。网络接口和协议网络接口和协议:OSIOSI七号信令各层名称和作用如下:应用层(最高层),把应用文件连七号信令各层名称和作用如下:应用层(最高层),把应用文件连到通信协议上;表示层(第六层),执行通信协议中要传输数据的编码和解到通信协议上;表示层(
7、第六层),执行通信协议中要传输数据的编码和解码;会话层(第五层),建立与更低层通信过程的连接并控制数据传输方向;码;会话层(第五层),建立与更低层通信过程的连接并控制数据传输方向;传输层(第四层),完成纠错功能和确定数据流接收和发送方向;网络层传输层(第四层),完成纠错功能和确定数据流接收和发送方向;网络层(第三层),完成协议中发送数据的交换和选路工作;数据链路层(第二(第三层),完成协议中发送数据的交换和选路工作;数据链路层(第二层),通过物理层媒介无差错发送和接收数据;物理层(最底层),实际通层),通过物理层媒介无差错发送和接收数据;物理层(最底层),实际通信传输媒介的机械,电气传输连接信
8、传输媒介的机械,电气传输连接. .HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential GSM帧结构:帧结构:TDMA帧:每一个帧:每一个TDMA帧含帧含8个时隙,共占个时隙,共占4.615ms(每一时隙(每一时隙0.577ms,156.25个码元);个码元); 复帧:由多个复帧:由多个TDMA帧构成复帧,其结构有两种,分别含帧构成复帧,其结构有两种,分别含26个或个或51个个TDMA帧,用于在物理信道中体现逻辑信道复用,含帧,用于在物理信道中体现逻辑信道复用,含26个帧的复帧周期为个帧的复帧周期为120ms,用于业务信道或随路控制信道,含用于业务信
9、道或随路控制信道,含51个帧的复帧周期为个帧的复帧周期为235.385ms,用于控制信,用于控制信道;道; 超帧:超帧:由多个复帧构成超帧,超帧周期为由多个复帧构成超帧,超帧周期为6.12秒,用于控制信道或特种业务;秒,用于控制信道或特种业务; 超高帧:包含超高帧:包含2048个超帧,周期为个超帧,周期为3小时小时28分分53秒秒760毫秒,用于加密的毫秒,用于加密的话音和数据;以上分类比简单的全帧,子帧分类更明确话音和数据;以上分类比简单的全帧,子帧分类更明确7阻抗匹配阻抗匹配 天线阻抗匹配就是天线输入阻抗等于与天线相连接的馈线的特性阻抗,如天线阻抗匹配就是天线输入阻抗等于与天线相连接的馈线
10、的特性阻抗,如果天线阻抗匹配不好,就会在馈线上产生驻波,导致辐射能量减少,无线阻抗匹果天线阻抗匹配不好,就会在馈线上产生驻波,导致辐射能量减少,无线阻抗匹配可用天线输入端的反射系数或驻波比来测量,当天线反射系数为零或驻波比等配可用天线输入端的反射系数或驻波比来测量,当天线反射系数为零或驻波比等于于1时,则为理想的全匹配;其测量方法与常规测试负载匹配驻波比方法相同,时,则为理想的全匹配;其测量方法与常规测试负载匹配驻波比方法相同,把天线作负载即可,一般可用通过式功率计进行;测试公式为:把天线作负载即可,一般可用通过式功率计进行;测试公式为:p=(1+|r|)/(1-|r|),其中其中p为电压驻波
11、比,常记为为电压驻波比,常记为(SWR),|r|为反射系数。为反射系数。HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential PACANTswitchFilterFilterFilterFilter241MHzI/Q FilterI/Q FilterRF VCODividerGSM=3DividerGSM=2I/Q modeDividerGSM=1DCS=2IF VCODivider=2PAFETDiplexerTX VCOLPFPhasedetectorDivider=3CrystalOSCI/Q path/controlMic interface
12、射频框图射频框图HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential 带内测试带内测试 1 1) 频率误差频率误差 定义定义 发射机的频率误差是指测得的实际频率与理论期望的频率之差。它发射机的频率误差是指测得的实际频率与理论期望的频率之差。它是通过测量手机的是通过测量手机的I/QI/Q信号并通过相位误差做线性回归,计算该回归线信号并通过相位误差做线性回归,计算该回归线的斜率即可得到频率误差。的斜率即可得到频率误差。频率误差是唯一要求在衰落条件下也要进行频率误差是唯一要求在衰落条件下也要进行测试的发射机指标。测试的发射机指标。 测试目的测试目的 通过测
13、量发射信号的频率误差可以检验发射机调制信号的质量和频率稳通过测量发射信号的频率误差可以检验发射机调制信号的质量和频率稳定度。频率误差小,则表示频率合成器能很快地切换频率,并且产生出定度。频率误差小,则表示频率合成器能很快地切换频率,并且产生出来的信号足够稳定。只有信号频率稳定,手机才能与基站保持同步。若来的信号足够稳定。只有信号频率稳定,手机才能与基站保持同步。若频率稳定达不到要求(频率稳定达不到要求(0.1PPm0.1PPm),手机将出现信号弱甚至无信号的故),手机将出现信号弱甚至无信号的故障,若基准频率调节范围不够,还会出现在某一地方可以通话但在另一障,若基准频率调节范围不够,还会出现在某
14、一地方可以通话但在另一地方不能正常通话的故障。地方不能正常通话的故障。HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential 条件参数条件参数 GSM频段选频段选1、62、124三个信道,功率级别选最大三个信道,功率级别选最大LEVEL5;GSM频段的频段的频率误差范围为频率误差范围为+90HZ-90HZ,DCS频段选频段选512、698、885三个信道,功率三个信道,功率级别选最大级别选最大LEVEL0进行测试。频率误差小于进行测试。频率误差小于40HZ时为最好,大于时为最好,大于40HZ小于小于60HZ时为良好,大于时为良好,大于60HZ小于小于9
15、0HZ时为一般,大于时为一般,大于90HZ时为不合格;时为不合格;DCS频段的频率误差范围为频段的频率误差范围为+180HZ-180HZ,频率误差小于,频率误差小于80HZ时为最好,大时为最好,大于于80HZ小于小于100HZ时为良好,大于时为良好,大于100HZ小于小于180HZ时为一般,大于时为一般,大于180HZ时时为不合格为不合格。 2)2)相位误差相位误差 定义定义 发射机的相位误差是指测得的实际相位与理论期望的相位之差。发射机的相位误差是指测得的实际相位与理论期望的相位之差。理论上的相位轨迹可根据一个已知的伪随机比特流通过理论上的相位轨迹可根据一个已知的伪随机比特流通过0.3GMS
16、K0.3GMSK脉冲成脉冲成形滤波器得到。相位轨迹可看作与载波相位相比较的相位变化曲线。连形滤波器得到。相位轨迹可看作与载波相位相比较的相位变化曲线。连续的续的1 1将引起连续的将引起连续的9090度相位的递减,而连续的度相位的递减,而连续的0 0将引起连续的将引起连续的9090度相位度相位的递增。的递增。 峰值相位误差表示的是单个抽样点相位误差中最恶略的情况,而均峰值相位误差表示的是单个抽样点相位误差中最恶略的情况,而均方根误差表示的是所有点相位误差的恶略程度,是一个整体性的衡量。方根误差表示的是所有点相位误差的恶略程度,是一个整体性的衡量。HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,
17、Ltd.HUAWEI Confidential 测试目的测试目的 通过测试相位误差了解手机发射通路的信号调制准确度及其噪声特性。可以通过测试相位误差了解手机发射通路的信号调制准确度及其噪声特性。可以看出调制器是否正常工作,功率放大器是否产生失真,相位误差的大小显示了看出调制器是否正常工作,功率放大器是否产生失真,相位误差的大小显示了I I、Q Q数位类比转换器和高斯滤波器性能的好坏。发射机的调制信号质量必须保持一定的数位类比转换器和高斯滤波器性能的好坏。发射机的调制信号质量必须保持一定的指标,才能当存在着各种外界干扰源时保持无线链路上的低误码率指标,才能当存在着各种外界干扰源时保持无线链路上的
18、低误码率。 测试方法测试方法 在业务信道(在业务信道(TCHTCH)激活)激活PHASE ERRORPHASE ERROR即可观测到相位误差值。测试时通过综即可观测到相位误差值。测试时通过综合测试仪合测试仪MU200MU200产生比特流进行调制后送给手机,并指令手机处于环回模式。然后产生比特流进行调制后送给手机,并指令手机处于环回模式。然后去捕捉手机的一个突发信号,对其进行均匀相位抽样,抽样周期为调制信号周期的去捕捉手机的一个突发信号,对其进行均匀相位抽样,抽样周期为调制信号周期的1/21/2,最后根据抽样的正常突发中的样点计算出相位轨迹和误差。,最后根据抽样的正常突发中的样点计算出相位轨迹和
19、误差。 测试条件测试条件 GSMGSM频段选频段选1 1、6262、124124三个频道,功率级别选最大三个频道,功率级别选最大LEVEL5LEVEL5;DCSDCS频段选频段选512512、698698、885885三个频道,功率级别选最大三个频道,功率级别选最大LEVEL0LEVEL0进行测试。进行测试。GSMGSM和和DCSDCS的相位峰值误差均的相位峰值误差均小于小于2020度,平均误差均小于度,平均误差均小于5 5度。实际测试中相位峰值误差小于度。实际测试中相位峰值误差小于7 7度时为最好,大于度时为最好,大于7 7度小于度小于1010度时为良好,大于度时为良好,大于1010度小于度
20、小于2020度时为一般,大于度时为一般,大于2020度时为不合格;相位度时为不合格;相位平均误差小于平均误差小于2.52.5度时为最好,大于度时为最好,大于2.52.5度小于度小于4 4度时为良好,大于度时为良好,大于4 4度小于度小于5 5度时为度时为一般,大于一般,大于5 5度时为不合格度时为不合格。HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential 3 3)载波(发射)功率载波(发射)功率 定义定义 发射机载波功率是指在一个突发脉冲的有用信息比特时间上内,基站传送到手发射机载波功率是指在一个突发脉冲的有用信息比特时间上内,基站传送到手机天线或
21、机天线或 手机手机天线发射的功率的平均值。在测试中发射机输出功率是有用比特(对天线发射的功率的平均值。在测试中发射机输出功率是有用比特(对常规信道为常规信道为147比特,对允许接入信道为比特,对允许接入信道为87比特)功率作平均计算得出。这一点与测比特)功率作平均计算得出。这一点与测量其他类型设备时的输出功率(无论是平均功率还是峰值功率)定义都是不同的。量其他类型设备时的输出功率(无论是平均功率还是峰值功率)定义都是不同的。(非专业仪器无法辨别有用比特)(非专业仪器无法辨别有用比特) 测试目的测试目的 测量发射机的载波输出功率是否符合测量发射机的载波输出功率是否符合GSMGSM规范的指标。如果
22、发射功率在相应的级规范的指标。如果发射功率在相应的级别达不到指标要求,会造成很难打出电话的毛病,即离基站近时容易打出而离基站别达不到指标要求,会造成很难打出电话的毛病,即离基站近时容易打出而离基站远时打出困难,往往表现出发射时总是提示用户重拨号码。如果发射功率在相应的远时打出困难,往往表现出发射时总是提示用户重拨号码。如果发射功率在相应的级别超出指标的要求,则会造成邻道干扰。级别超出指标的要求,则会造成邻道干扰。 测试方法测试方法 手机发射部分由发射信号形成电路、功率放大电路、功率控制电路三个单元组手机发射部分由发射信号形成电路、功率放大电路、功率控制电路三个单元组成。成。GSMGSM频段分为
23、频段分为124124个信道,功率级别为个信道,功率级别为5-33dBm5-33dBm,即,即LEVEL5-LEVEL19LEVEL5-LEVEL19共共1515个级别;个级别;DCSDCS频段分为频段分为373373个信道(个信道(512-885512-885),功率级别为),功率级别为0-30dBm0-30dBm,即,即LEVEL0-LEVEL15LEVEL0-LEVEL15共共1515个级别;每个信道有个级别;每个信道有1515个功率等级,测试时选上、中、下个功率等级,测试时选上、中、下三个信道对每个功率等级进行测试,每个功率等级以三个信道对每个功率等级进行测试,每个功率等级以2dBm2d
24、Bm增减。对于同一测试频率,增减。对于同一测试频率,在两个相邻功率控制等级上测量的功率值,他们之间的差应不大于在两个相邻功率控制等级上测量的功率值,他们之间的差应不大于3 3。5Db5Db,小于,小于0 0。5Db 5Db 。 手机的发射功率是如何控制的呢手机的发射功率是如何控制的呢?HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.HUAWEI Confidential 由于手机不断移动,手机和基站之间的距离不断变化,因此手机的发射功由于手机不断移动,手机和基站之间的距离不断变化,因此手机的发射功率不是固定不率不是固定不 变的,基站根据距离远近的不同向手机发出功率级别信号,手机变的,
25、基站根据距离远近的不同向手机发出功率级别信号,手机收到功率级别信号后会自动调整自身的功率,离基站远时发射功率大,离基站收到功率级别信号后会自动调整自身的功率,离基站远时发射功率大,离基站近时发射功率小。近时发射功率小。具体过程如下:手机中的数据存储器存放有功率级别表,当具体过程如下:手机中的数据存储器存放有功率级别表,当手机收到基站发出的功率级别要求时,在手机收到基站发出的功率级别要求时,在CPUCPU的控制下,从功率表中调出相应的控制下,从功率表中调出相应的功率级别数据,经数的功率级别数据,经数/ /模转换后变成标准的功率电平值,而手机的实际发射功模转换后变成标准的功率电平值,而手机的实际发
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