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手機RF設計技巧(一)


1. 什么是RF?
    答:RF 即Radio frequency 射頻,主要包括無線收發信機。
   
    2. 當今世界的手機頻率各是多少(CDMA,GSM、市話通、小靈通、模擬手機等)?
    答:EGSM RX: 925-960MHz, TX:880-915MHz;
    CDMA cellular(IS-95)RX: 869-894MHz, TX:824-849MHz。
   
    3. 從事手機Rf工作沒多久的新手,應怎樣提高?
    答:首先應該對RF系統(如功能性)有個系統的認識,然后可以選擇一些芯片組,研究一個它們之間的連通性(connectivities among them)。
   
    4. RF仿真軟件在手機設計調試中的作用是什么?
    答:其目的是在實施設計之前,讓設計者對將要設計的產品有一些認識。
   
    5. 在設計手機的PCB時的基本原則是什么?
    答:基本原則是使EMC最小化。
   
    6. 手機的硬件構成有RF/ABB/DBB/MCU/PMU,這里的ABB、DBB和PMU等各代表何意?
    答:ABB是Analog BaseBand,
    DBB是Ditital Baseband,MCU往往包括在DBB芯片中。
    PMU是Power Management Unit,現在有的手機PMU和ABB在一個芯片上面。將來這些芯片(RF,ABB,DBB,MCU,PMU)都會集成到一個芯片上以節省成本和體積。
   
    7. DSP和MCU各自主要完成什么樣的功能?二者有何區別?
    答:其實MCU和DSP都是處理器,理論上沒有太大的不同。但是在實際系統中,基于效率的考慮,一般是DSP處理各種算法,如信道編解碼,加密等,而MCU處理信令和與大部分硬件外設(如LCD等)通信。
   
    8. 剛開始從事RF前段設計的新手要注意些什么?
    答:首先,可以選擇一個RF專題,比如PLL,并學習一些基本理論,然后開始設計一些簡單電路,只有在調試中才能獲得一些經驗,有助加深理解。
   
    9. 推薦RF仿真軟件及其特點?
    答:Agilent ADS仿真軟件作RF仿真。這種軟件支持分立RF設計和完整系統設計。詳情可查看Agilent網站。
   
    10.哪里可以下載關于手機設計方案的相應知識,包括幾大模快、各個模塊的功能以及由此對硬件的性能要求等內容?
    答:可以看看www.gsmworld.com和www.139130.net,或許有所幫助。關于TI的wireless solution,可以看看www.ti.com中的wireless communications.
   
    11.為什么GSM使用GMSK調制,而W-CDMA采用HPSK調制?
    答:主要是由于GSM和WCDMA標準所定。有興趣的話,可以看一些有關數字調制的書,了解使用不同數字調制技術的利與弊。
   
    12. 如何解決LCD model對RF的干擾?
    答:PCB設計過程中,可以在單個層中進行LCD布線。
   
    13. 手機設計過程中,在新增加的功能里,基帶芯片發射數據時對FM產生噪聲干擾,如何解決這個問題?
    答:檢查PCB設計,找到干擾源并加強隔離。
   
    14. 在做手機RF收發部分設計時,如何解決RF干擾問題?
    答:GSM 手機是TDMA工作方式,RF收發并不是同時進行的,減少RF干擾的基本原則是一定要加強匹配和隔離。在設計時要考慮到發射機處于大功率發射狀態,與接收機相比更容易造成干擾,所以一定要特別保證PA的匹配。另外RF前端filter的隔離也是一個重要的指標。PCB板一般是6層或8層,必須要有足夠的ground plane以減少RF干擾。
   
    15. 如何消除GSM突發干擾?
    答:在PCB布線時,要把數字和射頻部分很好的隔離開,必須保證好的ground plane。一些電源和信號線必須進行有效的電容濾波。
   
    16. 如何解決RF的電源干擾?
    答:必須確保RF電源已經很好地濾波。如有必要,可以對不同的RF線路使用單獨的電源。
   
    17. 有RF應用電路,在RF部分不工作的時候CPU及其它相關外設工作正常;可是當RF啟動工作時候,CPU與RF無關的端口也受到了類似于尖脈沖的干擾。請問,是什么原因造成的?怎樣克服這樣的干擾?
    答:可能是RF部分沒有很好地與CPU部分隔離,請檢查PCB版圖。
   
    18. 選擇手機射頻芯片時,主要考慮哪些問題?
    答:在選擇射頻芯片時主要考慮以下幾點:
    ① 射頻性能,包括可靠性。
    ② 集成度高,需要少的外圍原器件。
    ③ 成本因素。
   
    19.如何利用手機射頻芯片減少外圍芯片的數量?
    答:手機射頻芯片集成度越高,所需要的外圍元啟件就越少。
   
    20.射頻芯片對于外圍芯片會不會產生電磁干擾,應該怎么消除?
    答:應該說是射頻系統會對其他DBB,ABB產生電磁干擾,而不僅是射頻芯片。加強射頻屏蔽是一個有效的措施。
   
    21. 在無線通信系統中,基帶的時域均衡,是否應該位于基帶解調并進行位同步抽去后,對每一個位抽取的結果,經過時域均衡,再進行門限判決?
    答:是的。需要先經過均衡,再進行門限判決。
   
    22. 相同的發射功率,在頻率不一樣時,是否頻率高的(如900MHz)傳輸距離遠,頻率低(如30MHz)傳輸距離短(在開闊地帶)?
    答:應該考慮到波長因素。頻率越高,波長越短,在開闊地帶,傳輸損耗越大,因此傳輸距離較短。
   
    23.用定時器1來產生波形,其程序如下:
    LDP #232
    SPLK #0Ah,T1PR
    SPLK #05h,T1CMPR
    SPLK #0000h,T1CNT
    SPLK #0042h,GPTCON
    SPLK #0D542h,T1CON
   
    為什么在T1PWM/T1CMP引腳上沒有波形輸出?
    答:可以使用仿真工具進入代碼來調試這個問題。
   
    24. “手機接收機前端濾波器帶寬根據接收頻率的帶寬來決定,必須保證帶內信號以最小的插損通過,不被濾除掉。” 在滿足能有效接收信號的情況下,對前端濾波器,如果濾波器帶寬比較寬,那么濾波器的插損就小(對SAW不知是不是也是這樣),但帶內噪聲就增加,反之相反。那么在給定接收信號頻率范圍的情況下,應該如何來考慮濾波器的帶寬,使帶內信號以最小的插損通過?
    答:應該從系統設計的角度考慮這個問題,包括頻率范圍(frequency range,sensitivity)和感度(selectivity)等。可以在插損(insertion loss)、帶寬(bandwidth)和帶外抑制(out of band rejection)之間取得折衷, 只要選擇的值符合系統需求,就可以了。
   
    25. 一般來說PA、SWITH有一定抑制雜散輻射的能力,但有一定的限制,如何增加其它的方法來更好的解決?
    答:準確的說法應該是PA的匹配濾波有一定抑制雜散輻射的能力,另外可以選擇好的前端Filter 以加強帶外抑制。
   
   
    26. 如何選用RF的LDO?
    答:選用LDO時,應考慮其自身所具備的某些特性,如driving current、輸出噪聲和紋波抑制(ripple rejection)等。
   
    27. 用什么方法可以降低射頻系統在待機時的功耗?
    答:可以在手機聽網絡paging信息間隙把射頻系統關掉。
   
    28. TI推出的TRF6151芯片采用直接變頻技術,會不會導致其他問題?
    答:TI推出的TRF6151芯片是單芯片GSM tranceiver,采用零中頻接收機結構。直接變頻技術現在已經很成熟了,不存在技術問題,而且還是目前的主流方案

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