射頻校准原理和設置

一、生產線對每一個 PCBA 進行射頻參數校准的必要性
由於 PCBA 元器件之間的硬件偏差導致的射頻接收發射參數的偏差
GSM 規范苛刻的射頻指標要求,包括接收電平，發射功率，頻率誤差等。
二、校准基本原理－利用軟件參數的方法來補償硬件一致性偏差帶來的射頻參數
偏差。 MTK 軟件提供可以用來存儲射頻校准參數的數據結構(對應 CAL.ini 文 件 ）
和校准軟件工具 ATE 。手機在實際網絡工作的時候會調用這些已經校准的參數來
優化射頻的性能。
三、手機射頻參數校准的內容和合格范圍：
手機的射頻包括接收機，發射機和頻率合成器電路，軟件校准也是針對這三部分
的硬件參數進行校准的
頻率合成器校准（即 AFC 校准），手機的頻率合成器由 PLL 鎖相環構成.
射頻校准原理和設置－AFC 校准
由鎖相環的原理知道，在鎖相環鎖定以后 RF VCO 的輸出頻率：Fvco＝26M/N ，
即 RFVCO 的頻率穩定度和頻率精度由 26MHz 晶體振盪器的頻率精度決定，所
以校准射頻頻率合成器的頻率精度就等於是校准 26MHz 晶體振盪器的頻率精
度。 GSM 規范要求手機的發射和接收信道頻率精確度要在 0.1ppm 之內，手機通
過接收基站的頻率校准信道的信息，然后通過 AFC 去控制射頻的 VCTCXO 可以
將射頻的頻率誤差控制在 0.1ppm 之內。可是每個 TCXO 之間存在着硬件偏差，
所以需要校准。
AFC 校准參數：Initial DAC value; Slope;
AFC 初始 DAC 值 Initial value ，該值的范圍從 0～8191，對應 AFC 控制電壓 0～
2.8V，校准完以后該值應該對應常溫頻率誤差等於 0 的值，如三星 TCXO 校准
完以后 Initial value 為 4750
壓控靈敏度 slope，AFC slope 為單位 DAC 值能改變的射頻頻率誤差，比如三
星 TCXO slope 為 2.7 代表 AFC DAC 值每增加/減少 1，對應的射頻頻率將增加
/減少 2.7Hz，手機通過比較本身產生的射頻頻率跟基站廣播信道頻率的誤差計
算出應該增加或者減少的 AFC DAC 值，從而保持跟基站頻率同步，跟基站的頻
率誤差控制在 0.1ppm 之內。
ppm（百萬分率）：用於描述晶體的頻率特性參數 。 對於一個時鍾電路而言，晶
體振盪頻率的穩定性好壞直接影響到時鍾頻率的准確性。用於描述一個晶體頻率
特性的參數主要有頻率容限（Frequency Tolerance ）、頻率溫度特性（ Frequency
Temperature Characteristics）和頻率電壓特性(Frequency Voltage
Characteristics)，它們描述晶體振盪頻率隨外界因素影響而發生的變化，用 ppm
和 ppm/V 表示。
射頻校准原理和設置－RXLEV 校准
接收機校准
GSM 手機接收機應能對接收到的基站信號強度進行測量並且在可用的輸入
信號電平范圍內應能通過 SACCH 向基站匯報接收到的信號強度 RXLEV
RXLEV 跟接收信號強度的對應關系如下表：
RXLEV = 0 RX < -110 dBm
RXLEV = 1 -110 dBm =< RX < -109 dBm
RXLEV = 2 -109 dBm =< RX < -108 dBm
RXLEV = 3 -108 dBm =< RX < -107 dBm
… …
RXLEV = 61 -50 dBm =< RX < -49 dBm
RXLEV = 62 -49 dBm =< RX <= -48 dBm
RXLEV = 63 RX > -48 dBm
GSM 規范要求 在靜態測試條件下，在信號強度為－110 dBm ～－48 dBm
范圍內不同的輸入信號電平手機在不同的信道對 Rxlev 的測量相對精度應滿足
下表容限要求。
射頻校准原理和設置－RXLEV 校准
接收機 RXLEV 校准主要是校准 Transceiver 內部中頻放大器 PGA 的增益設置，
以抵消接收機前端無源器件（包括天線開關和 Saw filter）的路徑損耗，讓手機
向基站匯報的接收電平為手機天線端實際接收到的 RXLEV ， MTK 平台對接收電
平 RXLEV 的校准叫做 RX path loss 校准。校准時對整個頻段分成若干頻率區間
段進行，如下：
[GSM900 Sub band, RX loss]
Max ARFCN=15,30,45,60,75,90,105,124,975,1000,1023,-1
RX loss=1.500,1.375,1.625,1.875,1.875,1.875,2.000,2.000,2.250,1.625,1.500,0.0000
[DCS1800 Sub band, RX loss]
Max ARFCN=550,590,620,650,680,710,740,770,810,850,885,-1
RX loss=0.750,0.750,0.625,0.500,0.500,0.625,0.875,1.000,1.375,1.875,1.625,0.0000
射頻校准原理和設置－APC 校准
GSM 由於采用發射機動態功率控制機制，手機在通話過程中其發射功率隨着其
離基站遠近而自動由基站調整，GSM900 手機的發射功率有 5~19 一共 15 級,功
率電平控制分別對應於 33~5dBm 。 DCS1800 手機發射功率有 0~15 一共 16 級,功
率電平控制分別對應於 30~0dBm,每增加一級電平，手機發射功率下降 2dB。功
率級別由基站控制完成。
在滿足功率容限的前提下，二相鄰功率等級的功率差應大於 0.5dB 且小於 3.5dB 。
發射功率 APC 校准的目的是讓手機在每個發射功率等級天線的輸出功率等於
GSM 的標稱輸出功率。
MTK 平台 APC 校准主要是校准每個功率等級的 PA APC DAC 值，並把它存到 手
機 NVRAM 里面，如下：
GSM TX power
level=156,163,171,184,201,221,246,277,313,355,406,466,541,608,688,688
ADC 校准
ADC 校准用於校准基帶 ADC（模數轉換器）對模擬電壓測量的精度，校准分電
池通道和充電器通道。對基帶處理器內部的兩個 ADC 進行校准，包括如下兩個
ADC 參數的校准：
offset=94507,94408,94507,94507,94507,94507,94507
slope=5410,5396,5410,5410,5410,5410,5410
校准文件介紹
利用 ATE 對手機進行射頻和 ADC 校准需要用到如下一些文件：
NVRAM Database；Flash 的 Nvram 區用於存儲手機的一些基帶和射頻參數，
Nvram database 相當於定義了這些參數存儲的數據結構。
Setup.ini 例如：CROCODILE_8960_Setup _060914.ini
Cal.ini 例如：Crocodile_Cal_ 060914.ini
Cfg.cfg 例如：CROCODILE_CFG _060914.cfg
Setup.ini 文件是系統設置文件，用於校准終測時對系統測試儀器設置和初始化，
包括終測儀，電源的 GPIP 地址，串行通信口，其它相關校准文件的路徑，終測
時呼叫建立的信道設置，cell power 功率設置，測試項目設置，校准設置， cable loss
設置等。
Cal.ini 文件為手機校准之前的缺省參數，包括射頻接收 Path loss 參數，AFC 參
數，發射 power level DAC 值和 ramp profile 參數，ADC 參數，這些缺省參數在
手機校准之前校准程序會先把它寫到手機的 NVRAM 里面，然后在這些缺省參
數的基礎上進行校准。其中 ramp profile 參數是手機發射突發脈沖的 PvT 參數，
只是在校准的時候寫到手機里面，程序不會對這些參數進行校准，這些參數在研
發的時候會根據 PA 的類型預先調好。只要 PA 是一樣的 ramp profile 參數就是一
樣的，不同類型的 PA 這些參數不一樣。
Cfg.cfg 文件為校准的配置文件，內容包括綜測儀 GPIB 地址和 cable loss 設置（ 只
有用META校准的時候才用這些參數，用ATE校准的時候cable loss是在 setup.ini
文件讀取），校准的頻段和每個頻段用來校准的信道設置，RX path loss 的 limit
范圍設置，AFClimit 范圍設置，發射各個功率等級的目標功率以及 limit 范圍設
置，ADC 的 limit 范圍設置等。校准結果是 Pass 還是 fail 程序就是靠檢測校准
結果有沒有落在 cfg 文件的 limit 設置范圍內來判斷的。