GSM手机硬件,测试规范之射频部分
GSM移动电话的射频指标
GSM移动电话的射频指标[摘要]本文对GSM移动电话的射频指标进行了分析，并讨论了改进办法。
其中一些测试及提高射频指标的方法是从实践经验中总结出来的，有一定的参考价值。
第一部分对各射频指标作了简要介绍。
第二部分介绍了射频指标的测试方法。
第三部分介绍了一些提高射频指标的设计和改进方法。
1 射频(RF)指标的定义和要求1.1 接收灵敏度（Rx sensitivity）(1)定义接收灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端需输入的最小信号电平。
衡量收信机误码性能主要有帧删除率(FER)、残余误比特率(RBER)和误比特率(BER)三个参数。
这里只介绍用残余误比特率(RBER)来测量接收灵敏度。
残余误比特率(RBER)的定义为接收到的错误比特与所有发送的的数据比特之比。
(2)技术要求●对于GSM900MHz频段接收灵敏度要求：当RF输入电平为一102dBm时，RBER不超过2％。
测量时可测试实际灵敏度指标。
根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2％时，若RF输入电平为-l09一-l07dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为-l07一-l05dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-105一-l02dBm，则接收灵敏度为一般；若RF输入电平＞-l02dBm，则接收灵敏度为不合格。
●对于DCSl800MHz频段接收灵敏度要求：当RF输入电平为-l00dBm，RBER不超过2％。
测量时可测试实际灵敏度指标。
根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2％时，若RF输入电平为一l08一-105dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为一105-- -l03dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-l03一-100dBm，则接收灵敏度为一般；若RF输入电平为＞-l00 dB mm，则接收灵敏度为不合格。
1．2频率误差Fe、相位误差峰值Pepeak、相位误差有效值PeRMS(1)定义测量发射信号的频率和相位误差是检验发信机调制信号的质量。
手机GSM射频指标测试简介
由于手机不断移动，手机和基站之间的距离不断变化，因此手机的发射功 率不是固定不 变的，基站根据距离远近的不同向手机发出功率级别信号，手机 收到功率级别信号后会自动调整自身的功率，离基站远时发射功率大，离基站 近时发射功率小。具体过程如下：手机中的数据存储器存放有功率级别表，当 手机收到基站发出的功率级别要求时，在CPU的控制下，从功率表中调出相应 的功率级别数据，经数/模转换后变成标准的功率电平值，而手机的实际发射 功率经取样后也转换成一个相应的电平值，两个电平比较产生出功率误差控制 电压，去调节发射机激励放大电路、预放、功放电路的放大量，从而使手机的 发射功率调整到要求的功率级别上。
阻塞和杂散所要求的。
3） 频谱分析仪（所能承受的功率小于1W） 4） 综合测试仪 5） 多径衰落模拟器 6） 衰减器 7） 信号分配器 8） 滤波器或陷波器 9） 功率计、网络分析仪
5．单位换算 1) dBW是表示功率相对的大小，其含义是：以1W作为比较基准时， 用分贝来表示的功率。dBi是表示无线增益的大小，其含义是：以半波 偶极子增益为比较基准，用分贝来表示无线增益。
3）载波（发射）功率
定义
发射机载波功率是指在一个突发脉冲的有用信息比特时间上内，基站传送到手 机天线或 收集及其天线发射的功率的平均值。在测试中发射机输出功率是有用比特 （对常规信道为147比特，对允许接入信道为87比特）功率作平均计算得出。这一 点与测量其他类型设备时的输出功率（无论是平均功率还是峰值功率）定义都是不 同的。（非专业仪器无法辨别有用比特）
测试目的
防止带外频谱辐射，以免引起邻道干扰（指本频道对邻频道产生的干扰）。
测试方法及测试原理
条件参数 GSM频段选1、62、124三个频道，功率级别选最大LEVEL5，频点选±100KHZ、
手机射频基础知识
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射频基础知识
射频= Radio Frequency (RF) → 无线
中波广播 短波广播 RFID 调频广播 (无线)电视 遥控模型 个人移动通信 WLAN, Bluetooth(ISM Band)
530-1700 kHz 5.9-26.1 MHz 13 MHz 88-108 MHz 54-88, 174-220 MHz 72 MHz 900MHz, 1.8, 1.9, 2 GHz 2.4-2.5GHz, 5-6GHz
DCS1800 手机发：1710～1785MHz；手机收：1805～1880MHz。
• GSM的调制方式是BT=0.3的GMSK，调制速率为 270.833千波特，0.3表示了高斯滤波器的带宽和比特率 之间的关系。 • 在GSM中，数据的比特率被选择为正好是频偏的4倍， 这可以减小频谱的扩散，增加信道的有效性。
7
传输线
• 同轴线或同轴电缆(coaxial cable) • 平行双线(twin-lead, two wire) • 微带线(microstrip)
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波动方程和特性阻抗
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元器件和寄生参数
– 分立无源元件的高频模型 电阻、电容和电感的阻抗在高频时往往与它们的标称值有很大的 偏差，这时寄生元件造成的，它们降低了元件的品质因数和自谐 振频率 – 自谐振频率 频率高到一定的程度，元件的阻 抗会由原来的感性变成容性或由 容性变成感性，这说明寄生效应 已经占据主导地位，元件无法再 工作。例如右图中一个电感电抗 随频率的变化。
1 复帧 = 26 TDMA帧（120ms） 0 1 24 25 0
1 复帧 = 51 TDMA帧（3060/13ms) 1 49 50
1 TDMA帧 = 8 时隙（120/26 = 4.615ms） 0 1 2 3 4 5 6 7
GSM手机射频性能标准
接收中频放大 滤波
增益可编程：
78dB 2dB step
IF 混频、I/Q 解调
－>67.708kHz 模拟I/Q信号
接收镜像抑 制 RF混频 RF Mixer
射 频
模拟基带I/Q
信号滤波 部 分
模拟基带信 号A/DC及 滤波
GMSK解调、维特比信 道均衡、解密、去交织 、信道解码
语音解码： RPE-LTP 解压缩、数字音频滤波 、D/AC
模拟 音频 放大 滤波
2.GSM的基本框架_发射.
模拟音频放 大、滤波
AD/C 模数变换 及数字音频滤波
数字信号处
理部分
话音压缩编码 R P E - LT P ：
13kbps
基射
信道编码、交织、 带 频
加密、突发脉冲形
成、GMSK调制 模拟基带I、Q信号
频率误差 FREQUENCY ERROR
4.相位误差（均方根值和峰值 ）PHASE_ERROR
峰值相位（PEAK）误差应不超过 ±20
均方根值（RMS）对每个突发小于±5°
5.调制频谱 Spectrum to Modulation
CMU200测试图,要求都在模板内,有一定度余量.
6.开关频谱 Spectrum to Switching CMU200测试图,要求都在模板内,有一定度余量.
1.功率 POWER
PCL N
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 N/A
GSM850/900 Power limit(dbm)
33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 N/A
GSM射频测试规程
TCL移动通信手机电性能测试规程（中试部内部测试资料射频测试部分）TCL移动通信有限公司中试部拟制：杨明目录一、序言二、引用的标准三、测试条件四、高频指标测试1. 发射机电路调校2. 接收机电路调校3. 发射峰值载波功率测试4. 发射频率误差测试5. 发射相位误差测试6. 发射调制频谱测试7. 发射开关频谱测试8. 射频I / Q调制幅度测试9. 发射功率/时间特性测试10. 发射杂散辐射测试11. 发射峰值电流测试12. 发射平均电流测试13. 接收误码率测试14. 接收可用输入电平测试15. 接收报告电平测试16. 接收报告质量测试17. RX多径衰落测试18. RX同频抑制测试19. RX邻频抑制测试20. RX互调响应抑制测试21. RX阻塞测试22. RX杂散响应抑制测试23. RX杂散辐射测试24. 天线辐射功率测试五．高频指标调校1．发射载波功率调校2．功率时间包络（POWER RAMP）调校3．自动功率控制（APC）调校4．接收信号电压增益（AGC）调校5．频率误差（自动频率控制AFC）调校6．I / Q调制精度调校7．VCO调校一、序言：中试部作为质量控制的核心部门，直接与研发和生产部门接口，对产品的品质和质量进行检验把关，为了保证产品的品质和性能符合GSM规范和国家标准，需要在手机测试方面建立一套完整、科学的测试体系。
为此，中试部相关人员参考GSM规范欧洲标准、国家邮电部移动通信技术规范、国家信息产业部通信行业标准以及日常积累的测试经验编写了这份高频测试规程。
此测试规程为指导性规范，直接用于实标操作测试。
内容包括高频指标测试和高频指标调校（校准）两大部分：在高频指标测试中主要给出了电信术语的解释，测量原理、测量目的的阐述，指标参数的设定，测量的基本方法和条件参数，仪器的配置、连接及测试参数的设置，最后还给出了指标超标的分析等；在高频指标调校中主要阐述了发射载波功率的调校，功率时间包络（TX POWER RAMP）及自动功率控制（APC）的调校，接收信号电压增益（AGC）的调校，频率误差（自动频率控制AFC）的调校,VCO的调校和I / Q调制校准等。
常温下GSM手机射频测试规范
1测试条件射频测试应该分别在常温，高温，低温下测试，湿度控制在20～75％之间，电源供电电压应该分别采用高压，常压和低压。
具体测试环境如下：常温：25±2℃高压：4.2V低压：3.6V常压：3.8V2射频指标测试参数选择信道号的选择：对于GSM900:ARFCN低端范围：1到5，通常选择为1ARFCN中端范围：60到65，通常选择62ARFCN高端范围：120到124，通常选择124对于DCS1800:ARFCN低端范围：512～523，通常选择512ARFCN中端范围：690到710，通常选择698或者699ARFCN高端范围：874到885，通常选择为885功率控制等级：目前我们手机功率等级为4，功率控制电平为GSM 5~19,DCS 0～15，研发阶段考虑到测试的完整性，要求对所有的功率控制等级进行测试。
3发射性能测试要求以及测试方法3.1 相位误差和频率误差a.定义发射机的相位误差和频率误差是指实际测量得到的相位频率数据与理论数据的差值。
b.一致性要求≤110-7MHzGSM900频段：频差小于90HzGSM1800频段：频差小于180Hz≤0.510-7MHzGSM900频段：频差小于45HzGSM1800频段：频差小于90Hz说明：相位误差的是对手机TX burst进行取样，得到相位轨迹，和理论上的相位轨迹进行比较，从两条轨迹得出的回归线可以用来指示相位误差，而与此回归线的相位的偏差便是测量的相位误差，峰值相位误差是指偏离理想相位最大的值，RMS是所有取样的均方根平均值。
3.2 发射机输出功率以及时间包络3.2.1输出功率测试发射机的输出功率是指在一个突发脉冲的有用信息比特时间上，传递到外接天线或者MS内部天线辐射的功率的平均值。
手机与基站建立通话后，分别在GSM和DCS各四个功率等级上进行测试。
GSM频段测试4个功率等级：5、10、15和19功率等级；DCS频段测试4个功率等级：0、5、10和15功率等级；按照GSM规范，以上功率等级所对应的功率应该符合下面的限制条件：GSM频段：DCS频段：功率等级5： 33±2dBm 功率等级0： 30±2dBm功率等级10：23±3dBm 功率等级5： 20±3dBm功率等级15：13±3dBm 功率等级10：10±3dBm功率等级19：5±5dBm 功率等级15：0±5dBm3.2.2功率时间包络测试手机与基站建立通话后，在正常测试条件下，各功率控制等级下的正常突发脉冲的功率/时间包络应该在下图所示的的模板范围内。
GSM手机射频测试指导(正式)
GSM手机射频测试指导目录序言 (2)第一章测试条件 (3)1.1 正常测试条件 (3)1.2 极限测试条件 (3)1.3 震动条件 (3)1.4 其它测试条件及规定 (4)1.5 附件要求 (5)第二章发射机指标及其测试 (6)2.1 发射载波峰值功率 (6)2.2 发射载频包络 (11)2.3调制频谱（Spectrum Due to Modulation） (15)2.4开关频谱（Spectrum Due to Switching） (18)2.5频率误差（Frequency Error） (20)2.6相位误差（Phase Error） (22)2.7传导杂散骚扰（Conduct Spurious Emissions） (24)2.8发射峰值电流和平均电流 (27)第三章接收机指标及其测试 (29)3.1接收灵敏度（Rx Sensitivity） (29)3.2接收信号指示电平（RX Level） (33)3.3接收信号指示质量（RX Quality） (35)第四章其余测试补充 (38)4.1 RC滤波电路对PA－RAMP的影响 (38)4.2 PA匹配调整 (42)4.3天线开关指标测试 (42)第五章附录 (44)序言目前国家对手机的质量问题越来越重视，公司对于手机质量的客户满意度和返修率也一致关注。
其中，GSM手机的射频问题仍然是一个影响手机质量、开发进度和生产效率的重要因素。
为了保证产品的品质和性能符合GSM规范和国家标准，需要在手机测试方面建立一套完整、科学的测试体系。
为此我们参照GSM规范欧洲标准、国家邮电部移动通信技术规范、国家信息产业部通信行业标准以及日常积累的测试经验编写了这份射频测试规程。
本规范的目的是针对研发阶段的GSM手机提供一个较全面测试和校准的指标依据，尽量保证研发阶段GSM手机的点测指标满足FTA、CTA与批量生产点测指标要求，使手机的射频问题尽可能在研发阶段暴露出来并在量产前解决，同时为评估手机的RF点测性能、指标余量、一致性、稳定性提供参考依据，另外为不熟悉测试的新员工提供一些指导。
GSM射频性能指标及调试
GSM射频性能指标及调试一、GSM射频性能指标1. 发射功率（Transmit Power）：发射功率是指手机发射信号的强度，通常以分贝毫瓦（dBm）表示。
在GSM系统中，发射功率需要在一定范围内调节，以确保信号的覆盖范围和通信质量。
2. 接收灵敏度（Receiver Sensitivity）：接收灵敏度是指手机接收信号的能力，通常以信噪比（SNR）或解调门限（BER）表示。
接收灵敏度需要达到一定的要求，以保证在不同的信道条件下，手机能够稳定地接收到信号。
3. 信道质量（Channel Quality）：信道质量是指信号传输过程中的信号衰减、干扰和误码率等因素的整体表现。
通常使用信噪比或比特误码率（Bit Error Rate）表示。
信道质量的好坏对通信质量和数据传输速率有直接影响。
4. 邻近干扰抑制比（Adjacent Channel Interference Ratio，ACIR）：ACIR是指在信道频率相邻的情况下，接收信号与邻近干扰信号之间的功率比值。
ACIR的高低决定了系统的抗干扰能力和通信容量。
5. 杂散发射功率（Spurious Emission Power）：杂散发射功率是指在通信过程中手机发射无线信号以外的额外功率。
杂散发射功率要符合国际标准，以避免对其他通信系统和设备产生干扰。
二、GSM射频性能调试1.基站及天线调试：基站及天线是GSM系统中的核心组成部分，调试时需要确保基站和天线的安装位置和方向正确，以达到最佳的覆盖范围和通信质量。
2.功率调试：通过对手机发射功率和接收灵敏度进行调试，可以保证手机的通信范围和接收质量符合要求。
调试时要注意不同信道和不同频段的功率控制设置。
3.邻频干扰调试：邻频干扰是指信道频率相邻情况下的干扰现象。
在调试中，可以通过调整基站和天线的干扰抑制参数，如邻频干扰抑制比，来减小邻频干扰的影响。
4.信道质量调试：通过对信号质量进行分析和监测，可以确定信道质量问题，并采取相应的措施进行调试，如调整信道编码、功率控制和窗口设置等。
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GSM手机硬件测试规范
射频部分
初始版本：V1.0
原创作者：尹志诚
发布日期：2010-8-20
范围：
本测试规范适用深圳康佳通信科技有限公司硬件测试组在手机研发阶段的射频性能测试，规定了射频收发信机的测试指标、测试方法和测试标准。
目录
一、接收性能测试
1、接收灵敏度测试
2、接收动态范围测试
二、发射性能测试
1、输出功率测试
2、频率相位误差测试
3、发信载频包络（PVT）测试
4、射频输出频谱之调制谱测试
5、射频输出频谱之开关谱测试
三、内控指标测试
1、最大输出饱和功率测试
2、输出功率平坦度测试
四、测试附图
1、附图一
2、附图二
五、参考标准及缩略语
1、参考标准
2、缩略语
一、接收性能测试
1、接收灵敏度测试
2、接收动态范围测试
二、发射性能测试
1、输出功率测试
2、频率相位误差测试
3、发信载频包络（PVT）测试
4、射频输出频谱之调制谱测试
5、射频输出频谱之开关谱测试
三、内控指标测试
1、最大输出饱和功率测试
2、输出功率平坦度测试
测试项目描述：
平坦度是指带内最大输出功率与最小输出功率的差值。
测试指标标准：
GSM: 32.2±0.5dBm DCS: 29.4±0.5dBm
测试仪表或框图：
8960/CMU200、射频线、直流电源、测试SIM 白卡、电脑、GPIB 卡、Meta 附图一
测试步骤和方法：
同输出功率测试，对记录的数据进行最大、最小差值分析
四、测试附图
1、 附图一
2、附图二
Power Supply Cable
GPIB Cable
RF Cable
Power Supply
8960
Mobile Phone
PC
RF Test Software
五、参考标准及缩略语
1、参考标准
● GB/T 14733－1995 电信术语
● YD/T 884-1996 900MHz TDMA 数字蜂窝移动通信网移动台设备技术指标及测量方法 ● GSM 11.10-1 Digital cellular telecommunications system (Phase 2);
Mobile Station (MS) conformance specification; Part 1: Conformance specification
2、缩略语
DCS
Digital Communication
1800M TDMA 蜂窝电话制式
Power Supply Cable
GPIB Cable
RF Cable
Power Supply
8960
Mobile Phone
PC
Meta RF Tool
GPIB Cable
UART Cable
.。