《手機(jī)校準(zhǔn)介紹》PPT課件

校準(zhǔn)原理介紹 手機(jī)校準(zhǔn)項目 AFC 自動頻率控制校準(zhǔn)Pathloss 路徑損耗校準(zhǔn)IQ IQ信號校準(zhǔn)APC 自動功率控制校準(zhǔn)ADC 電量顯示校準(zhǔn) AFC校準(zhǔn) AFC校準(zhǔn)目的 AFC Automaticfrequencycontrol 就是自動頻率控制 我們的手機(jī)在移動過程中 所處的小區(qū)是在不斷的切換的 而不同的小區(qū)頻率是有差異的 為了在不同的小區(qū)不同的信道下都能同步網(wǎng)絡(luò) 同步網(wǎng)絡(luò)是指手機(jī)的本振頻率和網(wǎng)絡(luò)的載波頻率保持一致 我們的手機(jī)本振頻率必須要能夠自動調(diào)節(jié)以和網(wǎng)絡(luò)同步 并且頻率誤差 頻偏 必須在GSM規(guī)定的范圍之內(nèi) 誤差范圍為0 1PPM 因此 為了得到比較精確的頻率 必須對手機(jī)輸出的頻率進(jìn)行校準(zhǔn) 校準(zhǔn)參數(shù) CAP ID SLOPE InitialDAC 如圖1所示 根據(jù)鎖相環(huán)原理 本地振蕩器輸出頻率大小與26MVCXO呈一定比例關(guān)系 因此手機(jī)輸出頻率精度只與26MVCXO輸出精度有關(guān) 26MVCXO內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示 由輸出放大器 輸出緩沖器 可編程電容陣列和片上可變電容 以及一個片內(nèi)調(diào)節(jié)器 P溝道導(dǎo)通形MOS管 LDO 圖3 VCXO部分等效圖 在MTK方案中 利用調(diào)節(jié)VCXO中的負(fù)載電容來調(diào)節(jié)晶振輸出的頻率 負(fù)載電容分為兩個部分 一部分是用于校準(zhǔn)元器件偏差用的可編程電容陣列 另一部分為受AFC電壓控制的壓控可變電容 校準(zhǔn)的步驟先是確定一個可編程電容陣列的組合方式 找到頻偏較小的CAP ID值 然后再利用VAFC對應(yīng)的DAC值去調(diào)整壓控可變電容的大小 校準(zhǔn)DAC值與頻偏的曲線 得到斜率slope和最小頻偏對應(yīng)的DAC值 使電路輸出信號的頻偏在我們既定的范圍之內(nèi) 可編程電容陣列中有六個電容 每個電容的容量依次為2的次冪 每個電容都有一個對應(yīng)的ID 地址 使用時 只要選中該電容的ID值 ID可以有0和1兩種狀態(tài) 只要置 就為選中狀態(tài) 就可以使用該電容去進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償 ID大小范圍0 63 CAP ID校準(zhǔn) 第一步 對可編程電容陣列置零 都不選中 六個電容值為全零 即capid為0 然后VAFC給出一個適中的電壓 例如DAC為4000 目的是讓初始頻率位于調(diào)節(jié)范圍的中間 讓壓控振蕩器產(chǎn)生一個頻率 測量出頻率偏差 第二步 對可編程電容陣列置1全部選中 六個電容都為開啟狀態(tài) 即capid為63 然后VAFC給出一個電壓 和第一步給的電壓要一樣 讓壓控振蕩器產(chǎn)生第二個頻率 測量出頻率偏差 第三步 判斷兩次測量的頻率誤差的積是否小于零 是則表明振蕩器輸出頻率是可調(diào)的 反之則不可調(diào) 校準(zhǔn)失敗 第四步 設(shè)定CAP ID的值 ini文件中指定 設(shè)定為對應(yīng)頻偏接近于0的CAP ID值 如CAP ID 23 由于芯片硬件差異 此時的CAP ID值對應(yīng)的頻偏并不是最小的 采用MTK給定的運(yùn)算法則 逼近法 找到頻偏為零或最接近于零的CAP ID值 再根據(jù)此CAP ID值 分別令DAC值為0和8191 檢驗(yàn)頻偏是否在限定范圍內(nèi) 圖4 CAP ID與頻偏關(guān)系 注意 頻偏與CAP ID的曲線關(guān)系并不是線性的 Slope與InitialDAC值校準(zhǔn) 圖5 DAC與頻偏線性關(guān)系對片上可變電容校準(zhǔn) 改變VAFC的大小 這里用DAC值表示 得到DAC值與頻偏的曲線關(guān)系 校準(zhǔn)步驟 第一步 令DAC值分別為DAC1 DAC2 DAC1 DAC2 命令手機(jī)發(fā)射信號 這里的CAP ID值為已經(jīng)校準(zhǔn)了的最小頻偏CAP ID值 測量并記錄對應(yīng)的頻偏為 f1 f2 第二步 根據(jù) DAC1 f1 DAC2 f2 這兩點(diǎn) 計算出頻偏與曲線的斜率slope和offset DAC為0時對應(yīng)的頻偏值 該線性關(guān)系如圖5所示 第三步 根據(jù)斜率slope和offset值計算出頻偏為零時的DAC值 initialDAC 判斷slope和initialDAC值是否在限定范圍內(nèi) AFC校準(zhǔn)完成后 以后手機(jī)在使用中調(diào)整頻率時 CAP ID為校準(zhǔn)了的CAP ID值固定不變 DAC值則根據(jù)測量得到的頻偏 slope和offset計算出來 Pathloss校準(zhǔn) 路徑損耗是指儀器發(fā)射的信號 已經(jīng)考慮線損之后的功率 和手機(jī)測量到的RSSI 接收信號強(qiáng)度 之差 校準(zhǔn)步驟 第一步 綜測儀給手機(jī)發(fā)射某一特定頻率的信號 手機(jī)接收到之后進(jìn)行讀取測量 第二步 軟件通過綜測儀去讀取手機(jī)測量的結(jié)果 與自己發(fā)射出去的信號的功率大小相比較 所得之差為當(dāng)前信道的Pathloss值 第三步 更換信道 采用同樣的辦法校準(zhǔn) 將校準(zhǔn)結(jié)果寫入到手機(jī)的flash中 以后手機(jī)在使用中就根據(jù)當(dāng)時所在的信道調(diào)用相應(yīng)的Pathloss值作為該信道的補(bǔ)償 IQ校準(zhǔn) IQ信號是我們的調(diào)制信號 里面包含了我們需要的有用信息 基帶信號很容易受到干擾 為了防止干擾 將信號分成了I路和Q路 在解調(diào)時即使某時收到干擾 根據(jù)IQ信號的特性 我們只要對IQ信號進(jìn)行交替取樣就能完全還原出調(diào)制信號 IQ信號是一路是0 和180 另一路是90 和270 叫做I路和Q路 它們就是兩路嚴(yán)格正交的信號 他們的幅度 頻率完全相同 IQ校準(zhǔn)目的 在實(shí)際電路中 I Q兩路的增益和相位會有差異 IQImbalance 使得兩路信號不再垂直 導(dǎo)致信號傳遞誤碼率升高 同時 本地振蕩器可能存在信號泄露 本地振蕩器的某些部分還會出現(xiàn)在輸出端 這些直流偏置 DCOFFSET 包括同相和正交兩路DCOFFSET 的存在可能導(dǎo)致信號進(jìn)入PA后影響功率控制 因此 需要對IQImbalance和DCOFSSET進(jìn)行補(bǔ)償 IQ校準(zhǔn)參數(shù) OOS offsetoriginalsupprission 反應(yīng)DCOFFSET的大小 SBS sidebandsupprission 反應(yīng)了IQImbalance的大小 以GSM的IQ信號為例 表達(dá)式如下 實(shí)際電路中 I Q兩路的增益 和相位 會有差異 圖中加入Adder來表示本地振蕩器信號泄漏的影響OriginOffset 于是我們可以得到以下表達(dá)式 3 4 表達(dá)式 3 代表OriginOffset 4 代表接收到的信號 可以看出幾個參數(shù)對真實(shí)信號的影響 校準(zhǔn)過程中用到補(bǔ)償參數(shù)對 offsetI offsetQ trimI trimQ offsetI offsetQ 用以補(bǔ)償同相和正交兩路的DCOFFSET trimI trimQ 用以補(bǔ)償增益Imbalance和相位Imbalance OOS校準(zhǔn) 通過4個補(bǔ)償參數(shù)對 offset I1 offset Q1 offset I4 offset Q4 分別測量對應(yīng)的OOS1 OOS2 OOS3 OOS4 然后根據(jù)這些參數(shù)計算出最優(yōu)的offset I和offset Q使得OOS最小 用到4個參數(shù)對是因?yàn)橛嬎阕顑?yōu)參數(shù)時有4個未知數(shù) offset I offset Q M M為數(shù)模轉(zhuǎn)換率 為中心頻率噪聲 與IQ信號無關(guān) SBS校準(zhǔn)與OOS類似 用到三個補(bǔ)償參數(shù)對 計算最優(yōu)參數(shù)對 trim I trim Q 使得SBS最小 計算最優(yōu)參數(shù)對時有三個未知數(shù) trim I trim Q o o為邊帶頻率噪聲 檢驗(yàn) 根據(jù)最優(yōu)的補(bǔ)償參數(shù)對發(fā)射信號 檢驗(yàn)OOS與SBS是否在限定范圍內(nèi) APC校準(zhǔn) APC 自動功率控制 GSM由于采用發(fā)射機(jī)動態(tài)功率控制機(jī)制 手機(jī)在通話過程中其發(fā)射功率隨著其離基站遠(yuǎn)近而自動由基站調(diào)整 GSM900手機(jī)的發(fā)射功率有5 19一共15級 功率電平控制分別對應(yīng)于33 5dBm DCS1800手機(jī)發(fā)射功率有0 15一共16級 功率電平控制分別對應(yīng)于30 0dBm 每增加一級電平 手機(jī)發(fā)射功率下降2dB 功率級別由基站控制完成 發(fā)射機(jī)各功率等級的載頻峰值功率及容限值應(yīng)滿足下表的要求 APC校準(zhǔn)目的 是為了讓手機(jī)的發(fā)射功率能夠滿足GSM05 05中對各個功率等級的定義 APC校準(zhǔn)參數(shù) ScalingFactor 即各功率等級對應(yīng)的DAC值 APC用10位D A轉(zhuǎn)換器 共可代表1024個數(shù)值 VAPC的電壓值范圍是0 3V 2 2V DAC值每改變1 輸出電壓將改變1 86mV 已調(diào)信號 經(jīng)過混頻 射頻放大 再經(jīng)功率放大器 PA 放大 濾波后從天線發(fā)送出去 發(fā)送信號的功率和形狀 burstshape 由PA決定 APC校準(zhǔn)原理就是通過測量 計算得到一系列DAC值 去控制PA的增益 使得不同PCL的發(fā)射信號滿足規(guī)范的要求 功率大小 相連PCL的功率 切換頻譜 BurstShape等 發(fā)射信號的形狀如圖1所示 它包括三部分 RampUp Mid Burst RampDown 其中Mid Burst為平坦部分 決定著信號的功率 RampUp和RampDown不能太陡 否則產(chǎn)生帶外頻譜和雜散發(fā)射 引起鄰近頻道干擾 RampUP和RampDown BurstShape除去Mid Burst后的形狀 用0到Pi的三次正弦函數(shù)模擬 前16個點(diǎn)對應(yīng)RampUP 后16個點(diǎn)對應(yīng)RampDown 校準(zhǔn)過程中 不對發(fā)射信號形狀校準(zhǔn) 因?yàn)樾?zhǔn)過程比較麻煩 每個功率等級有32個點(diǎn) 數(shù)據(jù)量大 而且不太容易用程序去判斷是否校準(zhǔn)成功 現(xiàn)在同一頻帶各個功率等級均使用同一個RampProfile 不同頻帶的RampProfile稍有不同 APC校準(zhǔn)主要是校準(zhǔn)ScalingFactor DAC值 使發(fā)射功率幅值調(diào)整在GSM規(guī)定的范圍內(nèi) 如圖3所示 校準(zhǔn)步驟 以RFMD系列APC校準(zhǔn)為例 采用3點(diǎn)校準(zhǔn)法 第一步 命令手機(jī)發(fā)射一定功率控制等級 PCL 的信號 調(diào)整ScalingFactor大小使發(fā)射功率在要求范圍內(nèi) 重復(fù)發(fā)射三次 PCL low PCL mid PCL h 得到三個對應(yīng)的ScalingFactor 將這三個ScalingFactor DAC 分別轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的V set low V set mid和V set h 第二步 由 PCL h V set h 和 PCL mid V set mid 兩點(diǎn)計算出兩點(diǎn)之間直線的斜率 根據(jù)這個線性關(guān)系計算出最大功率控制等級與中間功率控制等級 PCL5 PCL12 以GSM900為例 之間每個功率控制等級對應(yīng)的V set 同樣 由 PCL mid V set mid 和 PCL low V set low 兩點(diǎn)計算出PCL12 PCL19之間每個功率控制等級對應(yīng)的V set V set Vapc 與功率控制等級PCL分段線性 如圖4所示 第三步 將計算出的每個功率控制等級對應(yīng)的V set轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ScalingFactor值 并保存到NVRAM 檢驗(yàn)每個功率控制等級發(fā)射功率 如在限定范圍內(nèi) 校準(zhǔn)通過 ADC校準(zhǔn) 校準(zhǔn)目的 用于校準(zhǔn)基帶ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 對模擬電壓檢測轉(zhuǎn)換的精度 校準(zhǔn)手機(jī)檢測到的電池電壓與實(shí)際的電量顯示之間的關(guān)系 使電量的顯示格數(shù)與實(shí)際的電量一致 校準(zhǔn)參數(shù) slope offset 校準(zhǔn)步驟 第一步 分別設(shè)置電源輸出電壓為ADC V1和ADC V2 用綜測儀測量電源電壓分別記錄為ADC Measure Voltage 0和ADC Measure Voltage 1 然后用手機(jī)通過電池通道和充電通道測量電源電壓 分別得到BATTERY ADC OUTPUT 0 CH