射頻各項測試指標(biāo)

1、雙頻段GSM/DCS移動電話射頻指標(biāo)分析2003-7-14摘要本文對GSM移動電話的射頻指標(biāo)進行了分析，并討論了改進辦法。其中一些測試及提高射頻指標(biāo)的方法是從實踐經(jīng)驗中總結(jié)出來的，有一定的參考價值。第一部分對各射頻指標(biāo)作了簡要介紹。第二部分介紹了射頻指標(biāo)的測試方法。第三部分介紹了一些提高射頻指標(biāo)的設(shè)計和改進方法。1射頻(RF)指標(biāo)的定義和要求1.1 接收靈敏度(Rxsensitivity)(1)定義接收靈敏度是指收信機在滿足一定的誤碼率性能條件下收信機輸入端需輸入的最小信號電平。衡量收信機誤碼性能主要有幀刪除率(FER)、殘余誤比特率(RBER)和誤比特率(BER)三個參數(shù)。這里只介紹用殘余誤

2、比特率(RBER)來測量接收靈敏度。殘余誤比特率(RBER)的定義為接收到的錯誤比特與所有發(fā)送的的數(shù)據(jù)比特之比。(2)技術(shù)要求對于GSM900MHZ頻段接收靈敏度要求：當(dāng)RF輸入電平為-102dBm(分貝)時，RBER不超過2%。測量時可測試實際靈敏度指標(biāo)。根據(jù)多款移動電話的測試結(jié)果來看：當(dāng)RBER=2%時，若RF輸入電平為-109S-IO7dBm，則接收靈敏度為優(yōu)；若RF輸入電平為-IO7105dBm，則接收靈敏度為良好；若RF輸入電平為-105-。2dBm，則接收靈敏度為一般；若RF輸入電平-l02dBm，則接收靈敏度為不合格。對于DCSI800MHZ頻段接收靈敏度要求：當(dāng)RF輸入電平為-

3、lOOdBm，RBER不超過2%。測量時可測試實際靈敏度指標(biāo)。根據(jù)多款移動電話的測試結(jié)果來看：當(dāng)RBER=2%時，若RF輸入電平為-I08705dBm，則接收靈敏度為優(yōu)；若RF輸入電平為-105s-l03dBm，則接收靈敏度為良好；若RF輸入電平為-103s-100dBm，則接收靈敏度為一般；若RF輸入電平為-I00dBmm，則接收靈敏度為不合格。1. 2頻率誤差Fe、相位誤差峰值Pepeak、相位誤差有效值PeRMS(1)定義測量發(fā)射信號的頻率和相位誤差是檢驗發(fā)信機調(diào)制信號的質(zhì)量。GSM調(diào)制方案是高斯最小頻移鍵控(GMSK)，歸一化帶寬為BT=0.3。發(fā)射信號的相位誤差定義為：發(fā)信機發(fā)射信號

4、的相位與理論上最好信號的相位之差。理論上的相位軌跡可根據(jù)一個己知的偽隨機比特流通過GMSK脈沖成形濾波器得到。頻率誤差定義為考慮了調(diào)制和相位誤差的影響以后，發(fā)射信號的頻率與該絕對射頻頻道號(ARFCH)對應(yīng)的標(biāo)稱頻率之間的差。它通過相應(yīng)誤差做線性回歸，計算該回歸線的斜率即可得到頻率誤差(因為3=9/t)相位誤差峰值Pepeak是離該回歸線最遠的值。相位誤差有效值PeRMS即相位誤差均方根值，是所有點的相位誤差和其線性回歸之間的差的均方根值。(2)技術(shù)要求對于GSM900MHZ頻段頻率誤差Fe若Fev40Hz，則頻率誤差為優(yōu)；若40HzFe660Hz，則頻率誤差為良好；若60HzvFe90Hz，

5、則頻率誤差為不合格。相位誤差峰值Pepeak若Pepeakv7deg，則相位誤差峰值為優(yōu)；若7degwPepeakl0deg，則相位誤差峰值為良好；若10deg20deg，則這項指標(biāo)為不合格。相位誤差有效值PeRMS若PeRMsv2.5deg，則相位誤差有效值為優(yōu)；若2.5deg5deg，則這項指標(biāo)為不合格。對于DCS1800MHz頻段頻率誤差Fe若Fev80Hz，則頻率誤差為優(yōu)；若80HzFe100Hz，則頻率誤差為良好;若100HZCFeI80Hz，則這項指標(biāo)為不合格。相位誤差峰值Pepeak同GSM900MHZ的指標(biāo)。相位誤差有效值PeRMS同GSM900MHZ的指標(biāo)。1.3 射頻輸出功

6、率Po（1）定義鑒于移動通信組網(wǎng)時的遠近效應(yīng)，在與基站通信過程中必須對移動臺的發(fā)射功率進行控制（動態(tài)調(diào)整），以便能保證移動臺與基站之間一定的通信質(zhì)量而又不至于對其它移動臺產(chǎn)生明顯的干擾。同樣，也可以對基站的發(fā)射功率進行射頻功率控制。測試移動臺的射頻輸出功率在功率控制的每一級電平上是否滿足ETSI規(guī)定的功率要求。（2）技術(shù)要求對于GSM900MZ頻段每一功率控制電平對應(yīng)的標(biāo)稱功率和允許的誤差如表1（對于classIV移動臺）對于DCSI800MHZ頻段每一功率控制電平對應(yīng)的標(biāo)稱功率和允許的誤差如表2 （對于class I移動臺）*2Poand TOLd31 37 a;10563111213731

7、4心31711ie19its費1LevelPn andi TOL1.4 調(diào)制頻譜和開關(guān)頻譜定義由于GSM調(diào)制信號的突發(fā)特性，因此輸出射頻頻譜應(yīng)考慮由于調(diào)制和射頻功率電平切換而引起的對相鄰信道干擾。在時間上，連續(xù)調(diào)制頻譜和功率切換頻譜不是發(fā)生的，因而輸出射頻頻譜可分為連續(xù)調(diào)制頻譜和切態(tài)頻譜來分別地加以規(guī)定和測量。連續(xù)調(diào)制是測量由GSM調(diào)制處理而產(chǎn)生的在其標(biāo)稱載頻同頻偏處（主要是在相鄰頻道）的射頻功率。開關(guān)頻譜即切換瞬態(tài)頻譜，是測量由于調(diào)制突發(fā)的上下降沿而產(chǎn)生的在其標(biāo)稱載頻的不同頻偏處（主要是在相鄰頻道）的射頻功率。（2）技術(shù)要求對于GSM900MHz頻段調(diào)制頻譜（MODpectsrum）測試指標(biāo)

8、要求：調(diào)制頻譜的每一條譜線均應(yīng)在ETSI規(guī)定的Time-Plate的下方（具體的技術(shù)要求可參見ETSIII.10中的規(guī)定）；測試條件：功率電平設(shè)置在5（33dBm）:測試時，可選擇中間信道進行測試。在衡量調(diào)制頻譜時，可使用譜線的指標(biāo)余量（margin）。指標(biāo)余量即最接近Time-Plate的一條譜線與Time-Pkate之間的距離。指標(biāo)余量越大，則調(diào)制頻譜越好，即對鄰道的干擾越小。對指標(biāo)余量可作如下分析：若marginlOdBm，則調(diào)制頻譜為優(yōu)；若0vmargin1OdBm，則開關(guān)頻譜為優(yōu)；若0margin50%)、高效率高增益的天線。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

9、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10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210mA/atIevel5GSM)；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(biāo)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28mA)03.7 -7發(fā)射機雜散指標(biāo)的改進移動電話的發(fā)射雜散指標(biāo)在國家無線電管理委員會的型號核準(zhǔn)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(biāo)，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；改善開關(guān)頻譜的質(zhì)量；powerRamp曲線的斜率不能太陡，以免引起帶外頻譜、雜散變大；Tx-VCO的