手機射頻測試分析與總結(一)——GPS部分

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剛入行的時候手機還是以2G的feature phone爲主,兩三年的時間已經是3G smartphone的天下了。2G就是GSM+EDGE(就不分2.5G或者2.75G了),3G包含CDMA,WCDMA,TD-SCDMA,此外就是BT/FM這樣的標配,目前FM在很多項目裏已經消失了,取而代之的是WIFI,中移動更是加上了CMMB。GPS現在也是智能機的標配了。NFC是近期開始發展的一種新技術。

  寫此文的目的,不是羅列測試項,而是通過對於各測試項的分析和總結,讓大家瞭解各種模塊射頻測試的相通之處,瞭解了其中任意的模塊就能對其他的模塊的測試做到完全的理解。就算是遇到了一種新的技術,我們可根據自己的理解去制定一個完善的TEST PLAN。本人實力有限,只能寫出我理解到的深度,不過對於比我還菜的菜鳥應該還是能有幫助的。

  對於GPS,測試包括定位精度,冷啓動熱啓動溫啓動的TTFF,跟蹤時間和捕獲時間。此外還有A-GPS性能測試。但是這多是對於芯片處理運算能力的標準,對於單純的射頻鏈路,主要的就是信噪比C/N0,N0爲噪聲功率譜密度。這個也就是對於接收機的NF的測試。以往做過的項目是以-130dBm爲參考值,按常溫下熱噪聲是-174dBm/HZ,那輸入SNR應該是44dB,現在手機GPS方案一般都是濾波器+LNA+濾波器的方案,按正常項目,前一個濾波器的插損應該是0.8dB左右,LNA的噪聲係數1左右。LNA的增益一般在10以上,所以後面的濾波器貢獻的NF就比較小了,所以算下來整個射頻通路的NF大概是2dB左右,所以輸出SNR應該是在41-42dB(這個需要用專門的軟件來讀).此外如果沒有GPS衛星信號發生器,可以輸入1575.42MHz的單點頻信號進行測試,原理同上,不過要根據頻譜分析儀的RBW設置適當調整要求值。由於一般頻譜分析儀的噪底都在145dBm/Hz,所以輸入信號就要設置的高一點,比如-80至-100dBm左右,也不要太高,畢竟要考慮到接收機的壓縮特性。此外輸出的不是比噪聲功率譜密度而是比噪聲了,所以結果要考慮到RBW的設置,比如輸入-100,RBW設置爲1K,NF是2,那麼輸出的SNR爲-100dBm-(-174dBm/Hz+10LOG1000)-2=42.這裏大家區分開C/N0和S/N,否則看到輸入不同的功率結果卻一樣肯定會比較迷糊。

  對於雙濾波器的設計,也順便提一下各自的作用。功率放大器都是寬頻器件,也就是本身的選頻特性較差,所以很容易受到外界干擾導致放大器壓縮造成接收機失敏。所以第一級濾波器就是用來濾除帶外信號,同時手機信號環境比較差,也可以慮除2G,3G信號的帶外雜散,提高GPS性能。外置LNA一般增益都是在10-20之內,應該是整個鏈路參數計算所得。後級濾波器,主要是濾除LNA產生的一些非線性產物。也增加了帶外信號的抑制度(比如第一級濾波器在某2G頻段抑制度爲30DB,那麼對於GPS接收的多數爲-120至-150多的信號還是很高的,所以兩級的濾波器可以更有效的抑制帶外雜散)。不過後級濾波器NF性能要求不如前級高,所以目前的設計中採用的是LNA和後級濾波器一體的設計。此外接收機測試肯定包括阻塞和交調測試,阻塞就是看接收機抑制大信號的能力,交調跟阻塞類似,主要是產生干擾信號的方式不同。他是兩個帶外信號的交調信號落在接收頻率上的。類似的測試在其他的功能的射頻測試中都是有的,比如BT,2G.3G的MAXINPUTPOWER對應的就是阻塞性能測試,當然,阻塞還有帶內的帶外阻塞性能的測試,有未調製信號,也有調製的信號。這裏就是我想說的重點,其實所有的射頻模塊試項都是相同的,掌握了一個,如果理解了,就等於全部掌握了。

  突然發現還是技術類的博客最受歡迎,所以打算更換下博客的主題,如果大家喜歡,我會陸續完成其他部分,如CMMB,BT,WIFI,WCDMA,TS-SCDMA.多謝大家以往的支持!

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