手机RF设计技巧大汇总

RF/无线

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描述

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:可以看看和,或许有所帮助。关于TI的wireless solution,可以看看中的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. TI推出的TRF6151芯片采用直接变频技术,会不会导致其他问题?
答:TI推出的TRF6151芯片是单芯片GSM tranceiver,采用零中频接收机结构。直接变频技术现在已经很成熟了,不存在技术问题,而且还是目前的主流方案。

29. TI提供的手机方案在软件方面与Symbian公司有什么关系?
答:TI的无线PDA方案及OMAP支持包括Symbian的EPOC在内的多种操作系统。

30. 在手机RF电路中,信号传输线路上一般会串联一个33pF的电容,这是为什么?
答:一般而言,串联一个33pF的电容目的是隔直和耦合。

31. 据报道TI已开发出单芯片手机,请问在单芯片中如何实现BB与RF的隔离,与传统分立模块设计的要求有何不同?
答:TI 于2004年推出单芯片手机方案。传统分立模块设计可以通过选择更好性能的外围器件,以及通过好的PCB布线来加强BB与RF的隔离,有很大的灵活性。而单芯片方案中BB与RF的有效隔离是由IC设计技术来保证的,TI在这方面已经积累了丰富的经验。

32. 手机设计时,如何减少传导杂散发射和辐射杂散发射?
答:要减少杂散发射,应该从线路设计和PCB设计这两个方面考虑。

33. 可否采用屏蔽罩来阻止辐射杂散发射?
答:可以。

34. 手机与基站通信中产生的TDMA噪声Burst Noise对于射频部分有影响。在选择射频芯片的时候,单从技术的角度出发,主要是看那些方面的指标?
答:首先对于接收机而言,应注意的指标包括:接收灵敏度、选择性、阻塞、交调等。对于发射机而言,包括输出功率、频谱特性、杂散、频率相位误差等。TDMA 噪声主要影响手机的音频部分。要避免这种噪声,应该注意PCB设计,如音频部分布线。

35. 3阶截点和1db增益压缩点是越大越好吗?如果不是,大概应该在一个什么样的值才比较合适?
答;对于3阶截点和1db增益压缩点,并不是越大越好,而是足够满足设计要求即可,因为必须考虑成本因素,越大就意味着芯片的价格越高。GSM900 IIP3 在-17dBm应该足够满足要求。

36. 在整体设计手机系统时,怎样考虑射频芯片的电磁兼容性能?
答:考虑射频芯片的电磁兼容性能,必须加强射频屏蔽。

37. 在RFIC中,DC Offset Cancellation是怎样的原理?
答:DC偏移电压会影响直接转换接收机中的BER性能。DC偏移电压出自LO自混频等,因此必须在接收信号之前消除它。

38. GSM手机使用非线性功放,而W-CDMA必须使用线性功放,这是为什么?
答:这主要是由调制技术决定的。GSM采用GMSK调制,可以使用非线性功放,提高效率。而W-CDMA采用HPSK调制,则必须使用线性功放,减少失真。

39. 手机接收机前端滤波器带宽是如何确定的?
答: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。例如,GSM900接收机频率范围为880-915MHz。

40. 手机接收前端放大需考虑什么因素来设计,要求至少放大多少dB,TI公司相对应的器件如何找到?
答:需要考虑手机接收前端LNA的gain,P1dB,IP3,NF,frequency range 等,在TI方案中,gain 在17dB 左右。TI有Superheterodyne,zero-IF方案。

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