射频电路设计理论与应用第二版_手机射频阻抗匹配调试

2023-05-16

大家好!本想直入主题,觉得还是先介绍一下铺垫的东西。

一. Pre-Knowledge

1.推荐文章:

(1).射频电容电感值为何是pF和nH级的? From Baidu;

(2).Why 50欧姆? From Baidu;

(3).史密斯原图。 From推荐书本(2),第三章;

2. 推荐书本:

(1). 无线通信仪表与测试应用 [张睿,周峰,郭隆庆 编著] 2012年版;

(2). 射频电路设计:理论与应用[(美)路德维格 ,由王子宇翻译] 2005-11-1版;(如图1)

图1. 经典射频教材

3. 自学如何使用矢量网络分析仪!

4. FDD射频链路,如图2:

TX:信号从基带芯片发出,然后经过transceiver将信号调制,再经过PA对信号进行放大,然后经过各个不同band的双工器将上行信号送到Transmit module,在Transmit module中进行开关切换、选择,然后发射出去。

RX:信号从天线进入,经过Transmit module对相应的band进行选择、切换,然后送入双工器对收发信号进行分离,然后送入Transceiver将信号解调,最后送入基带芯片。

图2. FDD 射频链路

5.1 左边的虚线框是某手机项目的ID,即频段表;

5.2 中间的虚线框是射频前端的简单框图,放这个图是为了下面介绍FDD制式的射频匹配调试。

图3. FDD射频电路架构

图4. 射频前端的原理图

6. 介绍二端口微博网络的传输和反射系数(以下摘录于书本(2)):

图5. 二端口网络的微波示意图

重点来了。。。手机的匹配调试分为公共端,发射端,接收端3部分。

二. 公共端调试:

公共端指的是在手机的射频电路中,所有的频段的共同通路,所有信号都是经过公共端,传输到天线,然后再耦合发射出去。因此公共端的性能好坏,决定了所有射频频段的性能。而公共端的调试主要目的是将公共端的匹配拉至50Ω,让公共端的差损尽可能小。

调试目的:使得公共端阻抗匹配,高中低频的信号传输的差损尽可能小。

调试方法:调整公共端匹配,利用网络分析仪查看S11和S22的位置,调整S21的差损。

在一个手机射频电路中,有不同的频段(band),因此公共端的调试也要兼容不同的band,让信号都能够以较小的差损来传输。

回到图3-band support,了解band信息之后,就能通过查询各个band的频率,来得知公共端所需要兼容的频段有哪些。

如上表所示,在调试公共端时,需要兼容所有的频点,但是由于如果调试过程中,带宽过宽则会增加调试难度和精度。因此我们可以将其划分为高中低三个频段,其中:

High band : 2500MHz~2690MHz

Middle band: 1710MHz~2170MHz

Low band: 699MHz~960MHz

因此公共端调试应当创建三个调试频段,每次更换匹配都要check三个频段的差损!要同时达到最优!

查看原理图,找到公共端,然后查看位号图,找到对应的点。

我们要利用网分查看从connector端口到TxM之间的公共端的差损,因此我们需要将靠近天线端的connector(即扣线头)连接到网分的port2端口,作为S22,将公共端输入到TxM的端点连接到网分的port1,作为S11,然后S21即为公共端通路插损,我们的目标就是将S21减小。

焊接cable头,利用网分查看插损,调试匹配。

三. 发射端调试:

1. 收敛的调试,也就是对双工器的收发公共端的调试。(调大小)

调试目的:为了将一个band内的所有频率能有较好的一致性,不会有太大的差别,并且在调发射的时候,各个频点都落在PA loadpull的统一区域内,使得其性能都能处于较好的位置。

2. 发射端调试,也就是对PA输出端的匹配调试。(调位置)

调试的目的:使得发射功率达标时,ACLR和电流都能达标。

四. 接收端调试:

接收端调试的目的:

通过调节匹配减小通路损耗,来提高接收灵敏度。

接收端调试方法:

盲调接收端匹配,首先通过查看Rx loss来进行粗调,然后利用综测仪,在信令模式下直接查看接收灵敏度是否达标。

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