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最实用的手机射频术语完全解析
1.什么是RF?
答:RF 即Radio frequency 射频,主要包括无线收发信机。
2.当今世界的手机频率各是多少(CDMA,GSM、市话通、小灵通、模拟手机等)?
答:EGSM RX: 925-960MHz, TX:880-915MHz;
CDMA cellular(IS-95)RX: 869-894MHz, TX:824-849MHz。
3.从事手机RF工作没多久的新手,应怎样提高?
答:首先应该对RF系统(如功能性)有个系统的认识,然后可以选择一些芯片组,研究一个它们之间的连通性(connectivities among them)。
4.RF仿真软件在手机设计调试中的作用是什么?
答:其目的是在实施设计之前,让设计者对将要设计的产品有一些认识。
5.在设计手机的PCB时的基本原则是什么?
答:基本原则是使EMC最小化。
6.手机的硬件构成有RF/ABB/DBB/MCU/PMU,这里的ABB、DBB和PMU等各代表何意?
答:ABB是Analog BaseBand,
DBB是Ditital Baseband,MCU往往包括在DBB芯片中。
PMU是Power Management Unit,现在有的手机PMU和ABB在一个芯片上面。将来这些芯片(RF,ABB,DBB,MCU,PMU)都会集成到一个芯片上以节省成本和体积。
7.DSP和MCU各自主要完成什么样的功能?二者有何区别?
答:其实MCU和DSP都是处理器,理论上没有太大的不同。但是在实际系统中,基于效率的考虑,一般是DSP处理各种算法,如信道编解码,加密等,而MCU处理信令和与大部分硬件外设(如LCD等)通信。
8.刚开始从事RF前段设计的新手要注意些什么?
答:首先,可以选择一个RF专题,比如PLL,并学习一些基本理论,然后开始设计一些简单电路,只有在调试中才能获得一些经验,有助加深理解。
9.推荐RF仿真软件及其特点?
答:Agilent ADS仿真软件作RF仿真。这种软件支持分立RF设计和完整系统设计。详情可查看Agilent网站。
10.哪里可以下载关于手机设计方案的相应知识,包括几大模快、各个模块的功能以及由此对硬件的性能要求等内容?
答:可以看看www.gsmworld.com和www.139130.net,或许有所帮助。关于TI的wireless solution,可以看看www.ti.com中的wireless communications.
11.为什么GSM使用GMSK调制,而W-CDMA采用HPSK调制?
答:主要是由于GSM和WCDMA标准所定。有兴趣的话,可以看一些有关数字调制的书,了解使用不同数字调制技术的利与弊。
12.如何解决LCD model对RF的干扰?
答:PCB设计过程中,可以在单个层中进行LCD布线。
13.手机设计过程中,在新增加的功能里,基带芯片发射数据时对FM产生噪声干扰,如何解决这个问题?
答:检查PCB设计,找到干扰源并加强隔离。
14.在做手机RF收发部分设计时,如何解决RF干扰问题?
答:GSM 手机是TDMA工作方式,RF收发并不是同时进行的,减少RF干扰的基本原则是一定要加强匹配和隔离。在设计时要考虑到发射机处于大功率发射状态,与接收机相比更容易造成干扰,所以一定要特别保证PA的匹配。另外RF前端filter的隔离也是一个重要的指标。PCB板一般是6层或8层,必须要有足够的ground plane以减少RF干扰。
15.如何消除GSM突发干扰?
答:在PCB布线时,要把数字和射频部分很好的隔离开,必须保证好的ground plane。一些电源和信号线必须进行有效的电容滤波。
16.如何解决RF的电源干扰?
答:必须确保RF电源已经很好地滤波。如有必要,可以对不同的RF线路使用单独的电源。
17.有RF应用电路,在RF部分不工作的时候CPU及其它相关外设工作正常;可是当RF启动工作时候,CPU与RF无关的端口也受到了类似于尖脉冲的干扰。请问,是什么原因造成的?怎样克服这样的干扰?
答:可能是RF部分没有很好地与CPU部分隔离,请检查PCB版图。
18.选择手机射频芯片时,主要考虑哪些问题?
答:在选择射频芯片时主要考虑以下几点:
① 射频性能,包括可靠性。
② 集成度高,需要少的外围原器件。
③ 成本因素。
19.如何利用手机射频芯片减少外围芯片的数量?
答:手机射频芯片集成度越高,所需要的外围元启件就越少。
20.射频芯片对于外围芯片会不会产生电磁干扰,应该怎么消除?
答:应该说是射频系统会对其他DBB,ABB产生电磁干扰,而不仅是射频芯片。加强射频屏蔽是一个有效的措施。
21.在无线通信系统中,基带的时域均衡,是否应该位于基带解调并进行位同步抽去后,对每一个位抽取的结果,经过时域均衡,再进行门限判决?
答:是的。需要先经过均衡,再进行门限判决。
22.相同的发射功率,在频率不一样时,是否频率高的(如900MHz)传输距离远,频率低(如30MHz)传输距离短(在开阔地带)?
答:应该考虑到波长因素。频率越高,波长越短,在开阔地带,传输损耗越大,因此传输距离较短。
23.用定时器1来产生波形,其程序如下:
LDP #232
SPLK #0Ah,T1PR
SPLK #05h,T1CMPR
SPLK #0000h,T1CNT
SPLK #0042h,GPTCON
SPLK #0D542h,T1CON
为什么在T1PWM/T1CMP引脚上没有波形输出?
答:可以使用仿真工具进入代码来调试这个问题。
24.“手机接收机前端滤波器带宽根据接收频率的带宽来决定,必须保证带内信号以最小的插损通过,不被滤除掉。” 在满足能有效接收信号的情况下,对前端滤波器,如果滤波器带宽比较宽,那么滤波器的插损就小(对SAW不知是不是也是这样),但带内噪声就增加,反之相反。那么在给定接收信号频率范围的情况下,应该如何来考虑滤波器的带宽,使带内信号以最小的插损通过?
答:应该从系统设计的角度考虑这个问题,包括频率范围(frequency range,sensitivity)和感度(selectivity)等。可以在插损(insertion loss)、带宽(bandwidth)和带外抑制(out of band rejection)之间取得折衷, 只要选择的值符合系统需求,就可以了。
25.一般来说PA、SWITH有一定抑制杂散辐射的能力,但有一定的限制,如何增加其它的方法来更好的解决?
答:准确的说法应该是PA的匹配滤波有一定抑制杂散辐射的能力,另外可以选择好的前端Filter 以加强带外抑制。
26.如何选用RF的LDO?
答:选用LDO时,应考虑其自身所具备的某些特性,如driving current、输出噪声和纹波抑制(ripple rejection)等。
27.用什么方法可以降低射频系统在待机时的功耗?
答:可以在手机听网络paging信息间隙把射频系统关掉。
28.What is the requirement for phase noise at 1k offset, 10kHz offset, and 100kHz offset for GSM handset? GSM手机的相位噪声为1k、10kHz和100kHz的情况下,需要满足什么条件?
答:For GSM handset RX it has several architectures to implement: Superheterodyne,near zero-IF,zero-IF,different architecture may have different
LOs requirement and frequency plan,also it's related to the design of filters.
对于GSM手机RX,需要实现:超外差接近于零中频(zero-IF)。不同架构的零中频不同。Los要求以及频率规划(frequency plan),这与滤波器的设计有关。
29.接受机在接受灵敏度很高的情况下静态音质量很好,而在一定移动时却不好,可能是什么原因?
答:可能是fading的影响。
30.决定一个射频电路设计是否能够量产的关键因素有哪些?
答:在大量生产时要求射频性能一致、可靠、稳定,没有离散性,并且满足生产工艺的要求。
31. 如何降低spectrum_switch?
答:如果是闭环功率控制,必须注意PA输出功率检测电路能够满足GSM动态范围。
32. 手机的切换频率很快,以前我们所用的手机一般用两个锁相环来锁频,现在在单芯片系统中,只用一个锁相环,采用N分数锁频技术,请问一般时间控制在多少秒比较合适?
答:锁定时间取决于具体应用,小于250us可以满足gprs class 12 的要求。
33. 在设计初期和后期的pcb调试中应该注意那些问题?
答:需要调整burst ramp up 和 ramp down的功率控制。
34. 怎样解决高频LC振荡电路的二次谐振或者多次谐振?
答:可以改善振荡器反馈网络的频率选择性,或者利用输入匹配电路以削弱谐波。
附:相关英文回答原文:
35. RF端口匹配结果好坏直接影响RF链路的信号质量。如何最快最好地调试这些匹配电路?
答:第一步:可以基于电路板设计使用网络分析仪测量实际的S参数,并将其输入到RF仿真SW中,以获得初始的匹配网络。 第二步:可以基于匹配网络的仿真结果,在板上做一些进一步的优化工作。
附:相关英文回答:
36. 手机电路画电路板时,如何解除DC-DC CONVERTER对RF电路的影响?
答:可以增加电容来滤除对直流线路的影响,也可以使用针对RF线路的专用LDO。
37. RF通行的最远能达到1公里或更远吗?
答:这由RF频率、发射功率和天线等因素决定。并非固定距离。
38. 在设计如wireless LAN card 的时候常会使用屏蔽罩用以屏蔽掉RF部分的辐射。这样做会增加成本。有什么办法可以少用甚至不用屏蔽罩?
答:可将高功率RF信号置于PCB中间层,并确保良好接地以减少散射。但是屏蔽罩仍是保证稳定发射性能的首选。
39. 10~30mV的有用信号:放大100~120dB后,有用信号达到峰峰值3V~~4V,但噪声信号也达到了300mV左右,但实际要求噪声信号在20mV以下,如何解决?(前级放大问题不明显,矛盾不突出,关键到最后一级放大后,问题就出现了。)
答:首先要确保有用信号有非常好的信噪比,然后才将其输入放大器链,接着计算获得目标信号振幅和噪声水平所需的增益与NF的大小,最后根据这些数据选择合适的器件设计放大器链路。
40. 在开发WLAN的PCB Layou时候,怎样匹配或计算线路为50ohm.?
答:50ohm匹配由PCB层叠决定。将PCB参数(层厚度、)使用RF仿真工具计算阻抗、line thickness和line width。
41. 如果线路匹配不好,怎样在网络分析仪下计算所匹配的元件(L ,C)?
答:如果线路不匹配,可以使用网络分析仪测量S参数,并借助史密斯圆图使用LC元件来补偿这种不匹配。
42. 在网房中测试LNA接收灵敏度,测试点应该选择哪儿点上最佳?
答:通常测试RX灵敏度,而不测试LNA灵敏度。
43. 在射频电路比如放大器的设计中,其管子的信号地与偏置电路的电源地是否分开为好,或者至少在同一层分开?
答:一般不需要分开信号地和电源地。
44. 不少射频PCB布板在空域即无元件和走线的地方没有布大面积地,这如何解释?在微波频段是否应不一样?
答:可以在DC线路上加足数的小电器。
45. 目前有没有置于低温环境中的放大器管子外销?
答:放大器的工作温度范围应该在-10-8℃,可以查看参数表,上面的规定应该也是如此。
46. 手机RF IC处理信号的原理如何?
答:当射频/中频(RF/IF)IC接收信号时,系接受自天线的信号(约800Hz~3GHz)经放大、滤波与合成处理后,将射频信号降频为基带,接着是基带信号处理;而RF/IF IC发射信号时,则是将20KHz以下的基带,进行升频处理,转换为射频频带内的信号再发射出去。
47. 一般手机射频/中频模块由哪些部分组成?
答:一般手机射频/中频模块系由无线接收、信号合成与无线发射三个单元组成,其中无线接收单元系由射频头端、混波器、中频放大器与解调器所组成;信号合成部份包含分配器与锁相回路;无线发射单元则由功率放大器、AGC放大器与调变器组成。
48. 手机基带处理器的组成和主要功能是什么?
答:常见手机基带处理器则负责数据处理与储存,主要组件为DSP、微控制器、内存(如SRAM、Flash)等单元,主要功能为基带编码/译码、声音编码及语音编码等。
49. 如何理解手机的射频、中频和基频?
答:手机内部基本构造依不同频率信号的处理可分成射频(RF)、中频(IF)及基频(BF)三大部分,射频负责接收及发射高频信号,基频则负责信号处理及储存等功能,中频则是射频与基频的中介桥梁,使信号能顺利由高频信号转成基频的信号。
50. 手机最后的发射频率是在890--915Mhz,这是调频波还是调幅波?测使用gmsk调制的gsm手机的射频部分,为何在测试时使用固定的902.4Mhz的固定频率?
答:GMSK调制指高斯最小频移键控,是数字调制,某种程度上可以理解成是调频,但频率的改变以离散的(不连续的)方式进行,而调频纯粹是模拟调制,频率的改变是连续的。
从890MHZ到915MHZ共25MHZ频带宽度,信道间隔为200KHZ(即0.2MHZ),共有125个上行信道,测试时不可能125个信道都测,通常会选3个有代表性的频点(信道),两边两个,中间一个,902.4MHZ刚好是中间的信道。
51. 手机测试项目:射频载波功率、时间/功率包络、相位误差、接收报告电平的英文表达是什么?
答:射频载波功率:RF Carrier Power;时间/功率包络:Time/Power Template;相位误差:Phase Error;接收报告电平:RSSI。
52. 现在较流行的射频仿真软件有哪些?
答:一般来说生产射频器件的厂商都有这样的软件。如EIC的产品就有这样的软件,只要将设计电路的器件参数输入,即可。目前较流行的射频仿真软件有:HP-ADS、ADS、microwave office、Ansoft等。
53. 手机主要有基带和射频组成,射频现在很多IC厂家都已经有单芯片产品。同时基带也有将DSP和ARM核集成在一块IC中。TI目前是否有单芯片的基带?
答:目前TI的数字基带芯片中已经把ARM7和DSP集成在一起了。
54. What is the requirement for phase noise at 1k offset, 10kHz offset, and 100kHz offset for GSM handset? GSM手机的相位噪声为1k、10kHz和100kHz的情况下,需要满足什么条件?
答:For GSM handset RX it has several architectures to implement: Superheterodyne,near zero-IF,zero-IF,different architecture may have different LOs requirement and frequency plan,also it's related to the design of filters.
对于GSM手机RX,需要实现:超外差接近于零中频(zero-IF)。不同架构的零中频不同。Los要求以及频率规划(frequency plan),这与滤波器的设计有关。
55. 接受机在接受灵敏度很高的情况下静态音质量很好,而在一定移动时却不好,可能是什么原因?
答:可能是fading的影响。
56. 决定一个射频电路设计是否能够量产的关键因素有哪些?
答:在大量生产时要求射频性能一致、可靠、稳定,没有离散性,并且满足生产工艺的要求。
57. 请问在TI的解决方案中, DSP软件是否与MCU软件共用同一操作系统?
答:在TI的解决方案中,以至于所有的解决方案中,DSP软件都不能和MCU软件共用一个操作系统。它们虽然集成在一个芯片上,但是属于独立的模块,相当于两个独立的处理器。
58. 如何降低spectrum_switch?
答:如果是闭环功率控制,必须注意PA输出功率检测电路能够满足GSM动态范围。
59. 手机的切换频率很快,以前我们所用的手机一般用两个锁相环来锁频,现在在单芯片系统中,只用一个锁相环,采用N分数锁频技术,请问一般时间控制在多少秒比较合适?
答:锁定时间取决于具体应用,小于250us可以满足gprs class 12 的要求。
60. 在设计初期和后期的pcb调试中应该注意那些问题?
答:需要调整burst ramp up 和 ramp down的功率控制。
61. 怎样解决高频LC振荡电路的二次谐振或者多次谐振?
答:可以改善振荡器反馈网络的频率选择性,或者利用输入匹配电路以削弱谐波。
附:相关英文回答原文:
62. RF端口匹配结果好坏直接影响RF链路的信号质量。如何最快最好地调试这些匹配电路?
答:第一步:可以基于电路板设计使用网络分析仪测量实际的S参数,并将其输入到RF仿真SW中,以获得初始的匹配网络。第二步:可以基于匹配网络的仿真结果,在板上做一些进一步的优化工作。
附:相关英文回答:
63. 手机电路画电路板时,如何解除DC-DC CONVERTER对RF电路的影响?
答:可以增加电容来滤除对直流线路的影响,也可以使用针对RF线路的专用LDO。
64. RF通行的最远能达到1公里或更远吗?
答:这由RF频率、发射功率和天线等因素决定。并非固定距离。
65. 在设计如wireless LAN card 的时候常会使用屏蔽罩用以屏蔽掉RF部分的辐射。这样做会增加成本。有什么办法可以少用甚至不用屏蔽罩?
答:可将高功率RF信号置于PCB中间层,并确保良好接地以减少散射。但是屏蔽罩仍是保证稳定发射性能的首选。
66. 10~30mV的有用信号:放大100~120dB后,有用信号达到峰峰值3V~~4V,但噪声信号也达到了300mV左右,但实际要求噪声信号在20mV以下,如何解决?(前级放大问题不明显,矛盾不突出,关键到最后一级放大后,问题就出现了。)
答:首先要确保有用信号有非常好的信噪比,然后才将其输入放大器链,接着计算获得目标信号振幅和噪声水平所需的增益与NF的大小,最后根据这些数据选择合适的器件设计放大器链路。
67. 在开发WLAN的PCB Layou时候,怎样匹配或计算线路为50ohm.?
答:50ohm匹配由PCB层叠决定。将PCB参数(层厚度、)使用RF仿真工具计算阻抗、line thickness和line width。
68. 如果线路匹配不好,怎样在网络分析仪下计算所匹配的元件(L ,C)?
答:如果线路不匹配,可以使用网络分析仪测量S参数,并借助史密斯圆图使用LC元件来补偿这种不匹配。
69. 在网房中测试LNA接收灵敏度,测试点应该选择哪儿点上最佳?
答:通常测试RX灵敏度,而不测试LNA灵敏度。
70. 在射频电路比如放大器的设计中,其管子的信号地与偏置电路的电源地是否分开为好,或者至少在同一层分开?
答:一般不需要分开信号地和电源地。
Normally you don't need to seperate the ground of power supply with the ground of amplifier。
71. 不少射频PCB布板在空域即无元件和走线的地方没有布大面积地,这如何解释?在微波频段是否应不一样?
答:可以在DC线路上加足数的小电器。
you can add enough small capacitors on DC line.
72. 目前有没有置于低温环境中的放大器管子外销?
答:放大器的工作温度范围应该在-10-8℃,可以查看参数表,上面的规定应该也是如此。
For amplifier it should have its working temperature range like -10-85c, you can check the datasheet,it should have this specification.
73. 手机RF IC处理信号的原理如何?
答:当射频/中频(RF/IF)IC接收信号时,系接受自天线的信号(约800Hz~3GHz)经放大、滤波与合成处理后,将射频信号降频为基带,接着是基带信号处理;而RF/IF IC发射信号时,则是将20KHz以下的基带,进行升频处理,转换为射频频带内的信号再发射出去。
74. 一般手机射频/中频模块由哪些部分组成?
答:一般手机射频/中频模块系由无线接收、信号合成与无线发射三个单元组成,其中无线接收单元系由射频头端、混波器、中频放大器与解调器所组成;信号合成部份包含分配器与锁相回路;无线发射单元则由功率放大器、AGC放大器与调变器组成。
75. 手机基带处理器的组成和主要功能是什么?
答:常见手机基带处理器则负责数据处理与储存,主要组件为DSP、微控制器、内存(如SRAM、Flash)等单元,主要功能为基带编码/译码、声音编码及语音编码等。
76. 如何理解手机的射频、中频和基频?
答:手机内部基本构造依不同频率信号的处理可分成射频(RF)、中频(IF)及基频(BF)三大部分,射频负责接收及发射高频信号,基频则负责信号处理及储存等功能,中频则是射频与基频的中介桥梁,使信号能顺利由高频信号转成基频的信号。
77. 手机最后的发射频率是在890--915Mhz,这是调频波还是调幅波?测使用gmsk调制的gsm手机的射频部分,为何在测试时使用固定的902.4Mhz的固定频率?
答:GMSK调制指高斯最小频移键控,是数字调制,某种程度上可以理解成是调频,但频率的改变以离散的(不连续的)方式进行,而调频纯粹是模拟调制,频率的改变是连续的。
从890MHZ到915MHZ共25MHZ频带宽度,信道间隔为200KHZ(即0.2MHZ),共有125个上行信道,测试时不可能125个信道都测,通常会选3个有代表性的频点(信道),两边两个,中间一个,902.4MHZ刚好是中间的信道。
78. 手机测试项目:射频载波功率、时间/功率包络、相位误差、接收报告电平的英文表达是什么?
答:射频载波功率:RF Carrier Power;时间/功率包络:Time/Power Template;相位误差:Phase Error;接收报告电平:RSSI。
79. 现在较流行的射频仿真软件有哪些?
答:一般来说生产射频器件的厂商都有这样的软件。如EIC的产品就有这样的软件,只要将设计电路的器件参数输入,即可。目前较流行的射频仿真软件有:HP-ADS、ADS、microwave office、Ansoft等。
80. 手机主要有基带和射频组成,射频现在很多IC厂家都已经有单芯片产品。同时基带也有将DSP和ARM核集成在一块IC中。TI目前是否有单芯片的基带?
答:目前TI的数字基带芯片中已经把ARM7和DSP集成在一起了。
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