手机GSM射频指标测试简介

手机的发射功率是如何控制的呢？
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、
±200KHZ、±250KHZ、±400KHZ；DCS频段选512、698、885三个频道，功率级别选 最大LEVEL0，频点选±100KHZ、±200KHZ、±250KHZ、±400KHZ进行测试 5）开关频谱 定义
测试目的
通过测试相位误差了解手机发射通路的信号调制准确度及其噪声特性。可以 看出调制器是否正常工作，功率放大器是否产生失真，相位误差的大小显示了I、Q 数位类比转换器和高斯滤波器性能的好坏。发射机的调制信号质量必须保持一定的 指标，才能当存在着各种外界干扰源时保持无线链路上的低误码SE ERROR即可观测到相位误差值。测试时通过综 合测试仪MU200产生比特流进行调制后送给手机，并指令手机处于环回模式。然后 去捕捉手机的一个突发信号，对其进行均匀相位抽样，抽样周期为调制信号周期的 1/2，最后根据抽样的正常突发中的样点计算出相位轨迹和误差。
测试目的
测量发射机的载波输出功率是否符合GSM规范的指标。如果发射功率在相应的级 别达不到指标要求，会造成很难打出电话的毛病，即离基站近时容易打出而离基站 远时打出困难，往往表现出发射时总是提示用户重拨号码。如果发射功率在相应的 级别超出指标的要求，则会造成邻道干扰。
测试方法
手机发射部分由发射信号形成电路、功率放大电路、功率控制电路三个单元组 成。GSM频段分为124个信道，功率级别为5----33dBm，即LEVEL5----LEVEL19共15 个级别； DCS频 段 分 为 373个 信 道（ 512----885） ， 功率级别为 0----30dBm ， 即 LEVEL0----LEVEL15共15个级别；每个信道有15个功率等级，测试时选上、中、下 三个信道对每个功率等级进行测试，每个功率等级以2dBm增减。对于同一测试频率， 在两个相邻功率控制等级上测量的功率值，他们之间的差应不大于3。5Db，小于0。 5Db 。
定义
发射机的相位误差是指测得的实际相位与理论期望的相位之差。 理论上的相位轨迹可根据一个已知的伪随机比特流通过0.3GMSK脉冲成 形滤波器得到。相位轨迹可看作与载波相位相比较的相位变化曲线。 连续的1将引起连续的90度相位的递减，而连续的0将引起连续的90度 相位的递增。
峰值相位误差表示的是单个抽样点相位误差中最恶略的情况，而均 方根误差表示的是所有点相位误差的恶略程度，是一个整体性的衡量。
4）调制频谱
定义
调制频谱指数字比特流信息经GMSK调变后在临近频带上所产生的频谱。由 于GSM调制信号的突发特性，因此输出射频频谱应考虑由于调制和射频功率电平 切换而引起的对相邻信道的干扰。在时间上，连续调制频谱和功率切换频谱不是 同时发生的，因而输出射频频谱可分为连续调制频谱和切换瞬态频谱。连续调制 频谱是由GSM调制而产生的在其标称载频的不同频偏处（主要是在相邻频道）的 射频功率。
2) dBm：表示功率相对大小的单位，其含义是以1毫瓦作为比较基准 时，用分贝来表示的功率大小，知道了相对于比较基准的功率的分贝 数值即可计算出功率的大小，例如20dBm=100毫瓦；
3) dBc：表示功率相对大小的单位，其含义是以载波功率电平作为比 较基准时，用分贝来表示的功率大小，即知道了相对于载波功率电平的分 贝数，就可以计算出功率的大小。dBm与dBc两者之间必须知道载波电平 功率，才能计算转换，两者不能无条件的转换
2） 发射功率/时间特性
定义
发射功率时间特性是指发射功率与发射时间之间的关系。由于GSM系统是 一个TDMA的系统，八个用户共用一个频点，手机只在分配给它的时间内打开， 然后必须及时关闭，以免影响相邻时隙的用户。由于这一原因，GSM规范对一 个时隙中的RF突发的幅度包络作了规定，对于时隙中间有用信号的平坦度也作 了相应的规定，这个幅度包络在577us的一个时隙内，其动态范围大于70dB， 而时隙有用部分平坦度应小于±1dB。
测试条件
GSM频段选1、62、124三个频道，功率级别选最大LEVEL5；DCS频段选512、 698、885三个频道，功率级别选最大LEVEL0进行测试。GSM和DCS的相位峰值误差均 小于20度，平均误差均小于5度。实际测试中相位峰值误差小于7度时为最好，大于 7度小于10度时为良好，大于10度小于20度时为一般，大于20度时为不合格；相位 平均误差小于2.5度时为最好，大于2.5度小于4度时为良好，大于4度小于5度时为 一般，大于5度时为不合格。
❖
射频框图
I/Q path/control Mic interface
ANT switch
Filter Filter
RF VCO
Filte r
Filte r
Divider GSM=3
Divider GSM=2
241MHz
I/Q mode
Divider GSM=1 DCS=2
I/Q Filter I/Q Filter
Divider=2
IF VCO
PAC
PA
Dipl
exer
TX VCO
FET
Phase
LPF
detector
Divider=3
Crystal OSC
带内测试 1） 频率误差 定义
发射机的频率误差是指测得的实际频率与理论期望的频率之差。它 是通过测量手机的I/Q信号并通过相位误差做线性回归，计算该回归线 的斜率即可得到频率误差。频率误差是唯一要求在衰落条件下也要进行 测试的发射机指标。 测试目的 通过测量发射信号的频率误差可以检验发射机调制信号的质量和频率稳 定度。频率误差小，则表示频率合成器能很快地切换频率，并且产生出 来的信号足够稳定。只有信号频率稳定，手机才能与基站保持同步。若 频率稳定达不到要求（±0.1PPm），手机将出现信号弱甚至无信号的故 障，若基准频率调节范围不够，还会出现在某一地方可以通话但在另一 地方不能正常通话的故障。
GSM帧结构： TDMA 帧 ： 每 一 个 TDMA 帧 含 8 个 时 隙 ， 共 占 4.615ms （ 每 一 时 隙
0.577ms,156.25个码元）； 复 帧 ： 由 多 个 TDMA 帧 构 成 复 帧 ， 其 结 构 有 两 种 ， 分 别 含 26 个 或 51 个
TDMA帧，用于在物理信道中体现逻辑信道复用，含26个帧的复帧周期为120ms， 用于业务信道或随路控制信道，含51个帧的复帧周期为235.385ms，用于控制 信道；
射
频
G
指 标
S测
M试
培
训
1、测试的目的？ 测试实际上就是挑毛病找问题, 只有找出了问题，才能对症下药,
解决问题。
2、测试的条件？ 测试环境、测试设备、测试方法
3、测试的准确性？ 测试设备的性能要求是否达标； 测试结果的取值方法； 测试方法的准确性。（加工程值）
4、 测试设备 1） 带0.3GMSK调制的高频信号发生器： 用于同信道抑制和邻信道抑制测试。 2） 无调制的高频信号发生器： 用于互调抑制、阻塞、杂散响应测试。 两种信号发生器至少有一台频率范围高于12.75GHZ， 这是
测试目的
用于检查手机的TDMA突发脉冲的上升、下降及平坦部分与模板的吻合程度。 手机发射突发信号的上升与下降部分应在+4dM——-30dB模板范围之内，顶部起 伏部分应在±1dB模板范围之内。若突发信号超出模板范围，将会对临近时隙的 用户产生干扰。
测量方法
对功率/时间关系的测量可以看作两部分。一部分是对上升、下降沿的测量， 对上升、下降沿的要求是为了保证两个相邻突发之间不产生干扰。因为前一个突 发的下降沿和后一个突发的上升沿各有一部分处于一个相同的时段，即前一个突 发最后的8。25比特时间的保护段。另一部分是对突发有用部分的幅度平坦度的 测量，对幅度平坦度的要求是为了保证不出现有用部分的某个或几个比特的码元 功率过大，从而造成对其它比特的干扰
超帧：由多个复帧构成超帧，超帧周期为6.12秒，用于控制信道或特种业务； 超高帧：包含2048个超帧，周期为3小时28分53秒760毫秒，用于加密的 话音和数据；以上分类比简单的全帧，子帧分类更明确
7．阻抗匹配
天线阻抗匹配就是天线输入阻抗等于与天线相连接的馈线的特性阻抗，如 果天线阻抗匹配不好，就会在馈线上产生驻波，导致辐射能量减少，无线阻抗匹 配可用天线输入端的反射系数或驻波比来测量，当天线反射系数为零或驻波比等 于1时，则为理想的全匹配；其测量方法与常规测试负载匹配驻波比方法相同， 把天线作负载即可，一般可用通过式功率计进行；测试公式为：p=(1+|r|)/(1-|r|), 其中p为电压驻波比，常记为(SWR)，|r|为反射系数。
R
R
4)bps=bit/s均为比特率单位 Kbit/s为传输速率，指每秒传输的千比特数 bit为信息 6．关键技术
系统关键技术为：1）接入方式；2）调制方式；3）语音编码；4）加 密措施；5） 帧结构设计；6）编码方案；7）网络接口；8）协议。 网络接口和协议：
OSI七号信令各层名称和作用如下：应用层（最高层），把应用文件连 到通信协议上；表示层（第六层），执行通信协议中要传输数据的编码和解 码；会话层（第五层），建立与更低层通信过程的连接并控制数据传输方向； 传输层（第四层），完成纠错功能和确定数据流接收和发送方向；网络层 （第三层），完成协议中发送数据的交换和选路工作；数据链路层（第二 层），通过物理层媒介无差错发送和接收数据；物理层（最底层），实际通 信传输媒介的机械，电气传输连接.
dBm 功率值 ; dB电平值; dBuv电压值； dBc相对电平值
dBm
dBc
dBm
W
dBm=10 log---------1mw
dBm=10lgP1(w) \ P2(1mw)
电压V*V(dBuv)
V
dBuv
功率P= —————————；10 logP=20 log —— =20 log———
负载 R(50Ω或75Ω)
条件参数 GSM频段选1、62、124三个信道，功率级别选最大LEVEL5；DCS频段选512、
698、885三个信道，功率级别选最大LEVEL0进行测试。GSM频段的频率误差 范围为+90HZ——-90HZ，频率误差小于40HZ时为最好，大于40HZ小于60HZ 时为良好，大于60HZ小于90HZ时为一般，大于90HZ时为不合格；DCS频段的 频率误差范围为+180HZ——-180HZ，频率误差小于80HZ时为最好，大于80HZ 小于100HZ时为良好，大于100HZ小于180HZ时为一般，大于180HZ时为不合格。 2)相位误差