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MTK平台 RF方案简介

主要内容:
? ? ? ? ? Transceiver简介 RX PA VCO 校准原理

RF原理图

Transceiver简介

Transceiver简介
? MT6129支持GSM850、GSM900、 DCS1800和PCS1900四

频单芯片超外差式 收发信机 一、Receiver(RX) 1、支持四频 2、集成四个LAN 3、镜像抑制 4、低中频结构,中频为100KHz

Transceiver简介
二、Transmitter(TX) 1、集成信道滤波器 2、集成数字频相检测 三、集成RFVCO, RX:1738MHz-1990MHz TX:1813MHz-2149MHz 四、I/Q收发复用 五、集成LDO

Transceiver简介
? 名词解释 镜像抑制:在寄生通道干扰中,镜像干扰现象最 为严重。一个有用信号相对位于本振信号ωL0的 另一侧且与本振频率之差也为中频ωIF的信号称 之为镜像频率。如果它没有被变频器的前端滤波 器滤除而进入了变频器,即使变频器是个理想的 乘法器,镜像频率信号与本振混频后也为中频, 由于中频滤波器无法将其滤除,它将与有用信号 混合降低了中频输出信噪比,对有用信号的干扰。

Transceiver简介
如图所示: 假如RX的频率为:950MHz, 由于IF=100KHz,所以LO=1899.8MHz 镜像频率=949.8MHz 为了提高RX的信噪比,就必须把镜像频率抑制掉。 方法:一般在混频前段用高Q值的滤波器把镜像频率滤除掉。 但是由于这里的镜像频率刚好是有用频率的临近信道,所 以不能用普通的滤波器来抑制。 Transceiver里面有集成 数字滤波器,用来抑制临近信道的干扰。 无论怎样,镜像频率必须再混频前被滤除掉

RX

RX

RX

RX
? 从上面的原理图中可以看出 经过SAW Filter以后,信号有非平衡转化成平衡信 号,这有利于提高抗干扰的能力 控制天线开关的逻辑电路,只是提供一个高低电 平,用来控制某一个时刻接受还是发射。

? SAW Filter和LNA之间的匹配是根据最小噪声要 求

RX
? RF信号首先经过SAW Filter以后把无用频 率的信号滤除掉,经过LNA放大以后在第一 级混频器中与本振频率混频以后变成固定 的中频(IF)100KHz,在混频器前要先抑 制镜像频率 ? IF信号经过滤波以后,再通过PGC放大以 后送入第二级混频器混频后变成I、Q信号 送入BB。如下图所示:

RX
? IF频率的选择:主要是要避开干扰源的频率 1、当IF=0的时候,就变成零中频(Zero IF),就不需要镜像抑制,但需要考虑DC 偏置、本振泄漏等因素,但是能降低成本 2、当IF高时,就需要增加一个价格比较贵 的SAW Filter,同事要牺牲一定的PCB空间 3、低中频时,如IF为100KHz时,就没有 上面1-2的缺点。

PA

PA
? GSM系统对PA的要求很高,要求高效率、 不失真。 ? 效率: GSM:55%, DCS:50% 这么高的效率一般都是非线性。

PA
? 表示PA的线性度:1dB压缩点和三阶交调 截取点

PA
? 名词解释: 1、 1dB压缩点:放大器有一个线性动态范围,在这 个范围内,放大器的输出功率随输入功率线性增 加。这种放大器称之为线性放大器,这两个功率 之比就是功率增益G。随着输入功率的继续增大, 放大器进入非线性区,其输出功率不再随输入功 率的增加而线性增加,也就是说,其输出功率低 于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比 线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率 的1dB压缩点,用P1dB表示

PA
? 如图所示:

PA
? 三阶交调截取点IP3 : 两个相邻的频率(f1和f2)的微波信号通过一个非 线性放大器时,会产生很多频率分量:nf1+- mf2,其中2f1-f2或者2f2-f1比较接近f1(f2), 会对此产生干扰。如下图一所以。 图2反映了基频(一阶交调)与三阶交调增益曲线, 当输入功率逐渐增加到IIP3时,基频与三阶交调 增益曲线相交,对应的输出功率为OIP3。IIP3与 OIP3分别被定义为输入三阶交调载取点和输出三 阶交调载取点

PA
? PA控制方式 1、输出功率检测反馈控制法 该方法直接检测射频输出功率,通过反馈 环路实现闭环功率控制。

PA
2、电流检测反馈控制 根据不同的输出功率,射频功放向电源索 取不同的电流,电流取样电阻检测电流的 变化,作为反馈信息与基准控制信号比较 并积分得到功放控制电压,来实现输出功 率的闭环控制。

PA
3、开环控制

通过检测集电极的电源电压,利用 Vramp来控制输出功率:

PA
输出功率检测反馈控制法是一种比较老的 闭环控制方式,集成度比较低,现在已经 慢慢的淘汰了,PA有:skyworks的 sky77304等。 电流检测反馈控制:也是一种闭环控制方 式,代表的PA:sky77325等。 开环控制:代表的PA:RFMD3110、ADID 的ADL5552等 ? 后两种是现在在手机比较常用的功率控制 方式

PA

PA
? 输出匹配电路主要是用来跟电线开关的匹 配,以实现最大效率工作。如果匹配不合 理会导致各种问题,包括功率平坦度、 EMC,甚至发射功率上不去

PA

PA
? Vramp:

PA
? 1QB=0.923uS

PA

VCO

VCO
? VCO射频通信系统中是必不可少的一个关 键器件,它通过PLL技术把被调制信号调制 到所需发射的频率上去。 ? PLL基本原理如下图:

VCO
? PFD-相频检测:对输入的两个信号进行 瞬时相位比较,产生误差电压。 ? LF-环路滤波器:对产生的误差电压滤除 高频部分以及噪声,同时改善整个锁相环 路的噪声性能 ? VCO-压控振荡器:受到环路滤波器的输 出电压控制 ? 当锁相环路正常工作时,输出信号的频率 除以N和基准频率除以R的频率相等

VCO
? 如果两个信号的频率保持相等的话,那两 者之间的相差才能保持不变;同时如果两 个信号的相差是恒定的,那这两个信号的 频率就是相等的 ? 上面说的相位都是瞬时相位。

VCO
? MT6129射频方案中共有2个VCO: 1、26MHz的TCXO:是整个系统的基准频率, 因此精度要求非常高,一般2ppm。同时基 带IC通过AFC可以控制TCXO,把系统校准 到GSM需要的频率误差的要求 2、RFVCO,集成在MT6129中,工作频率: RX:1738MHz-1990MHz TX:1813MHz-2149MHz

VCO
? RX:

? TX:

VCO
? 采用下变频方式,使得RF信号变成100KHz 的低中频信号。 计算本振VCO的频率:
RX: FVCO=2×Fch-200KHz GSM850和GSM900 FVCO=Fch-100KHz DCS1800和PCS1900 TX: Fvco=2×D1×Fch/(D1-1) GSM850和GSM900 Fvco=D1×Fch/(D1-1) DCS1800和PCS1900 其中:D1=11

VCO
? 特别要关注的PLL环路滤波电容:

VCO
? RX/TX IF VCO: IF VCO直接使用26MHz的TCXO。

校准原理

校准原理
? 一般产线校准主要是4种 1、电池电压校准 2、13MHz AFC校准 3、RX校准 4、TX 功率校准

校准原理
? 电池电压校准:通过电池电压校准主要是 让系统知道当前的电池电压是多少,这样 系统可以正确的表示出显示出电池格数图 标。 ? 这部分对RF方案没有影响,所以不在此处 详细说明他的原理。

校准原理
? 26MHz AFC校准: 1、目的:使得在室温下TCXO稳定工作在 26MHz情况的ADC值和斜率slope (Hz/ADC) 由于TCXO本身就有误差,再加上老化等 原因,TCXO的输出不会在26MHz,因此需 要通过适当改变基带IC控制信号AFC的电 压(ADC值),使得TCXO能工作在 26MHz,满足ETSI规范要求

校准原理
2、具体算法:

校准原理
1)、在test模式下,打开TX,设置ARFCN 2)、设置DACmin、DACmax,并计算出对 应delta Fmin和delta Fmax 3)、根据上图可以计算出相应的斜率slope 4)、把DAC值在DACmin和DACmax中移动, 计算出最小的delta F和对应的DAC 5)、保存DAC和slope

校准原理
? RX校准:包括两部分:RX Gain和信道补 偿 ? 信道补偿主要是因为在高、中、低信道的 时候RX Gain会有一定的差异,因此需要一 定的补偿来弥补这种差异,免得在高、低 信号的值接近甚至超出规范的范围。 ? 但是在产线具体生产的时候由于RX校准的 信道补偿计算量比较大,比较耗时,一般 不做这项校准。

校准原理
? RX Gain校准:基于下图的线性关系,每一 RX Input Level都有相对的RX Lev的值: -110=RX Input Level-RX Lev

校准原理
? 具体实现方式: 按照两条直线来分解,目的是因为小功率的时候 误差相对比较大。分解点为 (-70,40)上 line1:x<=-70 line2:x>=70 注意:校准RX只是让RX Lev的值与RX Input level 的值完全对应,只要补偿的值在一定范围内就不 会影响系统的灵敏度

校准原理
? TX 功率校准 包括功率等级校准、信道补偿、温度补偿、 电压补偿等 温度补偿和电压补偿一般产线不实行,一 般通过统计然后把补偿的ADC值直接写道 程序中,以节约生产时间。 信道补偿只是对最大功率等级有效。

校准原理
? 功率等级校准:不同的PA一般校准算法也 不同。 ? 我们知道,在GMS中,控制手机PA在不同 等级的信号是基带IC控制信号Vapc,每一 等级的发射功率都有对应的Vapc,Vapc大 表示功率大。因此我们需要校准Vapc的 offset值,使得发射功率到目标功率值上去。

校准原理
? 每一个Vapc的ADC值都会有对应的PA输出 功率值,一般情况下这种关系不是线性关 系(ADL5552是线性关系的,因此校准算 法相对来说比较简单),如RFMD的PA。 ? 我们以RFMD的PA为例,来说明功率等级 校准的算法:

校准原理
1、通过一下公式把PA的输出功率转换:
使得Pout[V]与Vapc的ADC值在一定范围 内变成线性关系。

校准原理
? 这样就可以算出slope: slope= (Pou[V]2-Pou[V]1)/(ADC1- ADC2)
一般GSM:ADC1为PL17对应的ADC值 ADC2为PL6对应的ADC值 DCS:ADC1为PL13对应的ADC值 ADC2为PL1对应的ADC值

校准原理
然后计算出每一等级的误差功率: Error[V]= Targer_power[V]-Measured_power[V] 计算出每一功率等级对应的offset值: PL_offset=Erro[V]/slope 把PL_offset 保存到EEP中

问题?

谢谢!


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