手机RF设计技巧大汇总

TaylorA

1. 什么是RF？
; I! e# \- P; q3 J4 m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）？
' m% x1 s# ^+ Z! M$ u- x* c答：EGSM RX: 925-960MHz, TX:880-915MHz；
7 y" x) M' R- N  tCDMA 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？
, R! K- M( ^" S2 L2 R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？
6 r2 b0 x2 ?. }7 E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？
7 @* o( j3 J; a7 e7 i. Q) }9 _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?
7 e! x2 _, L0 n% m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？
  a) O2 N: c6 I3 `9 I7 y7 ?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?
) \5 d3 Z; d- u, z; j( ?9 a. ]5 p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？
: ?3 E* c$ l. t& a$ x- ]/ A- S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：
; \; J' c, o2 G  b7 I) k4 F①射频性能，包括可靠性。
②集成度高，需要少的外围原器件。
% h( O9 I9 v  t1 z③成本因素。

19. 如何利用手机射频芯片减少外围芯片的数量？
6 ^7 a6 o7 {8 {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？
3 J/ T6 B3 _% ~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？
* X% i# q* T6 v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）？
' l8 n, g1 M  M# \- L1 ?2 ?1 G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：
( r4 D% L7 t* Z- h/ T8 N3 iLDP #232
SPLK #0Ah,T1PR
6 W( F" u! j1 r3 \SPLK #05h,T1CMPR
+ |: E, g; g9 h+ g  E* {7 sSPLK #0000h,T1CNT
SPLK #0042h,GPTCON
5 m0 P' e- x% I2 Y4 U: MSPLK #0D542h,T1CON
- W5 P1 [- W: x" t为什么在T1PWM/T1CMP引脚上没有波形输出？
) z4 m" |3 b* V( B2 |+ O: Y7 w答：可以使用仿真工具进入代码来调试这个问题。

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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？
1 q. z* s6 X2 v- T* b1 T* F% w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？
* b; k3 s  N1 y. ~- ~: l7 P8 O/ ?; w4 N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?
3 J& S( ?0 l/ l- Z" ^3 n% s1 N* z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？
# W) y, `2 D( r1 e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？
! a# j9 ~! U/ ~  v( p3 G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？
7 ]% G* R6 n" c1 ^+ ?. G" A: D- b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？
- K8 u. ?& \# D9 K; c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？
! q  j$ i2 j0 d% \( W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？
: Z* R$ u% X, @: e5 A1 T& }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？
/ U- N/ U6 p+ u4 i. t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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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