手机校准介绍

第一步：综测仪给手机发射某一特定频率的信 号，手机接收到之后进行读取测量。 第二步：软件通过综测仪去读取手机测量的结 果，与自己发射出去的信号的功率大小相比较， 所得之差为当前信道的Pathloss值。 第三步：更换信道，采用同样的办法校准，将 校准结果写入到手机的flash中，以后手机在使 用中就根据当时所在的信道调用相应的 Pathloss值作为该信道的补偿。


发射信号的形状如图1 所示，它包括三部分：Ramp Up、 Mid-Burst、Ramp Down。其中Mid-Burst 为平坦部分， 决定着信号的功率。 Ramp Up和Ramp Down不能太陡， 否则产生带外频谱和杂散发射，引起邻近频道干扰。


Ramp UP和Ramp Down（Burst Shape除去Mid-Burst后的形状） 用0到Pi的三次正弦函数模拟。前16个点对应Ramp UP,后16个点 对应Ramp Down。 校准过程中，不对发射信号形状校准，因为校准过程比较麻烦，每 个功率等级有32个点，数据量大，而且不太容易用程序去判断是否 校准成功，现在同一频带各个功率等级均使用同一个Ramp Profile， 不同频带的Ramp Profile稍有不同。

于是我们可以得到以下表达式


（3）
（4）
表达式（3）代表Origin Offset，（4）代表接收到的信 号，可以看出几个参数对真实信号的影响


校准过程中用到补偿参数对（offset I, offset Q）,(trim I ,trim Q)。（offset I, offset Q）用以补偿同相和正交两 路的DC OFFSET；（trim I ,trim Q）用以补偿增益 Imbalance和相位Imbalance。 OOS校准：通过4个补偿参数对（offset_I1, offset_Q1）……（offset_I4, offset_Q4），分别测量对 应的OOS1，OOS2，OOS3，OOS4。然后根据这些参 数计算出最优的offset_I和offset_Q使得OOS最小。用到 4个参数对是因为计算最优参数时有4个未知数： offset_I，offset_Q，M，△。M为数模转换率，△为中 心频率噪声，与IQ信号无关。
校准原理介绍
手机校准项目
AFC:自动频率控制校准 Pathloss：路径损耗校准 IQ：IQ信号校准 APC：自动功率控制校准 ADC：电量显示校准

AFC校准

AFC校准目的： AFC（Automatic frequency control ），就是自动频率 控制；我们的手机在移动过程中，所处的小区是在不断 的切换的，而不同的小区频率是有差异的，为了在不同 的小区不同的信道下都能同步网络（同步网络是指手机 的本振频率和网络的载波频率保持一致），我们的手机 本振频率必须要能够自动调节以和网络同步，并且频率 误差（频偏）必须在GSM规定的范围之内（误差范围 为0.1PPM）。因此，为了得到比较精确的频率，必须 对手机输出的频率进行校准。



已调信号，经过混频、射频放大，再经功率放 大器（PA）放大、滤波后从天线发送出去。发 送信号的功率和形状（burst shape）由PA决定。
APC校准原理就是通过测量、计算得到一系列 DAC值，去控制PA的增益，使得不同PCL的发 射信号满足规范的要求（功率大小、相连PCL 的功率、切换频谱、Burst Shape等）。

APC校准主要是校准Scaling Factor(DAC值),使发射功 率幅值调整在GSM规定的范围内。如图3所示。


校准步骤：（以RFMD系列APC校准为例， 采用3点校准法）
第一步：命令手机发射一定功率控制等级(PCL) 的信号，调整Scaling Factor大小使发射功率在 要求范围内。 重复发射三次（PCL_low,PCL_mid,PCL_h）， 得到三个对应的Scaling Factor，将这三个 Scaling Factor（DAC）分别转换成对应的 V_set_low，V_set_mid和V_set_h。

AFC校准完成后，以后手机在使用中调整 频率时，CAP_ID为校准了的CAP_ID值 固定不变，DAC值则根据测量得到的频偏， slope和offset计算出来。
Pathloss校准

路径损耗是指仪器发射的信号（已经考虑 线损之后的功率）和手机测量到的RSSI （接收信号强度）之差。
校准步骤：


第三步：判断两次测量的频率误差的积是否小 于零，是则表明振荡器输出频率是可调的；反 之则不可调，校准失败。 第四步：设定CAP_ID的值（.ini文件中指定， 设定为对应频偏接近于0的CAP_ID值,如 CAP_ID=23），由于芯片硬件差异，此时的 CAP_ID值对应的频偏并不是最小的。采用MTK 给定的运算法则（逼近法），找到频偏为零或 最接近于零的CAP_ID值。再根据此CAP_ID值， 分别令DAC值为0和8191，检验频偏是否在限 定范围内。
GSM900手机的发射功率有5~19一共15级,功率 电平控制分别对应于33~5dBm。DCS1800手机 发射功率有0~15一共16级,功率电平控制分别对 应。功率级别由基站控制完成。

发射机各功率等级的载频峰值功率及容限值 应满足下表的要求
t I ( t ) a I ( t ) cos 2T b
, Q ( t ) a Q ( t ) sin
t 2T b
, 其中， a I ( t )， a Q ( t ) 为 1或者 1

实际电路中，I，Q两路的增益(G I , G Q )和相位( I , Q )会有差异 。 图中加入Adder来表示本地振荡器信号泄漏的影响Origin Offset（ O Q , O I ）

图3.VCXO部分等效图


在MTK方案中，利用调节VCXO中的负载电容来调节晶 振输出的频率；负载电容分为两个部分，一部分是用于 校准元器件偏差用的可编程电容阵列，另一部分为受 AFC电压控制的压控可变电容。 校准的步骤先是确定一个可编程电容阵列的组合方式， 找到频偏较小的CAP_ID值。 然后再利用VAFC对应的DAC值去调整压控可变电容的 大小，校准DAC值与频偏的曲线,得到斜率slope和最小 频偏对应的DAC值，使电路输出信号的频偏在我们既定 的范围之内。

以GSM的IQ信号为例，表达式如下
S MSK ( t ) A a I ( t ) cos t 2T b cos c t a Q ( t ) sin t 2T b sin c t A [ I ( t ) cos c t Q ( t ) sin c t ]

第二步：由(PCL_h, V_set _h)和(PCL_mid, V_set _mid) 两点计算出两点之间直线的斜率。根据这个线性关系计 算出最大功率控制等级与中间功率控制等级 （PCL5~PCL12,以GSM900为例）之间每个功率控制 等级对应的V_set。
GSM900 4类功率等级移动台 Power LEV 发射机输出 功率dBm 33 31～13 11～5 功率容限 DCS1800 1类功率等级移动台 Power LEV 发射机输出 功率dBm 30 28～14 12～4 2～0 功率容限
5
6～15 16～19
±2dB
±3dB ±5dB
0
1～8 9～13 14～15

频偏
CAP_ID 0 23 63
此处CAP_ID对应频偏最小（）
图4. CAP_ID与频偏关系 （注意：频偏与CAP_ID的曲线关系并不是线性的）
Slope与Initial DAC值校准：
图5.DAC与频偏线性关系 对片上可变电容校准，改变VAFC的大小（这里用DAC 值表示），得到DAC值与频偏的曲线关系。
±2dB
±3dB ±4dB ±5dB

APC校准目的：是为了让手机的发射功率能够 满足GSM05.05中对各个功率等级的定义。 APC校准参数：Scaling Factor(即各功率等级 对应的DAC值) APC 用10位D/A转换器，共可代表1024个数值。 VAPC的电压值范围是0.3V-2.2V，DAC值每改 变1，输出电压将改变1.86mV。

校准参数：CAP_ID, SLOPE, Initial DAC

如图1所示，根据锁相环原理，本地振荡器输出频率大小与26M VCXO呈 一定比例关系，因此手机输出频率精度只与26M VCXO输出精度有关。

26M VCXO内部结构如图2所示，由输出放大器，输出 缓冲器，可编程电容阵列和片上可变电容，以及一个片 内调节器（P沟道导通形MOS管-LDO）。

可编程电容阵列中有六个电容，每个电容 的容量依次为2的次幂，每个电容都有一 个对应的ID(地址);使用时，只要选中该电 容的ID值（ID可以有0和1两种状态，只要 置１就为选中状态）就可以使用该电容去 进行相应的补偿， ID大小范围0~63.
CAP_ID校准：
第一步：对可编程电容阵列置零（都不选中， 六个电容值为全零，即cap id为0），然后 VAFC给出一个适中的电压(例如DAC为4000， 目的是让初始频率位于调节范围的中间)让压控 振荡器产生一个频率，测量出频率偏差。 第二步：对可编程电容阵列置1全部选中，六个 电容都为开启状态，即cap id为63），然后 VAFC给出一个电压(和第一步给的电压要一样) 让压控振荡器产生第二个频率，测量出频率偏 差。
校准步骤



第一步：令DAC值分别为DAC1，DAC2, DAC1<DAC2， 命令手机发射信号（这里的CAP_ID值为已经校准了的 最小频偏CAP_ID值），测量并记录对应的频偏为△f1, △f2。 第二步：根据（DAC1, △f1），（DAC2, △f2）这两点， 计算出频偏与曲线的斜率slope和offset（DAC为0时对 应的频偏值），该线性关系如图5所示。 第三步：根据斜率slope和offset值计算出频偏为零时的 DAC值（initial DAC）。判断slope和initial DAC值是否 在限定范围内。