本文由lzh416贡献
doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 GSM 手机射频测试指导 GSM 手机射频测试指导 目录 目 录
序 言 …… 2 第一章 测试条件 …… 3 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 正常测试条件 …… 3 极限测试条件 …… 3 震动条件 …… 3 其它测试条件及规定…… 4 附件要求 …… 5 第二章 发射机指标及其测试 …… 6 2.1 发射载波峰值功率 …… 6 2.2 发射载频包络 …… 8 2.3 调制频谱（Spectrum Due to Modulation） …… 13 2.4 开关频谱（Spectrum Due to Switching） …… 16 2.5 频率误差（Frequency Error） …… 18 2.6 相位误差（Phase Error） …… 20 2.7 传导杂散骚扰（Conduct Spurious Emissions） …… 22 2.8 发射峰值电流和平均电流 …… 25 第三章 接收机指标及其测试 …… 27 3.1 接收灵敏度（Rx Sensitivity） …… 27 3.2 接收信号指示电平 （RX Level） …… 31 3.3 接收信号指示质量 （RX Quality） …… 33 第四章 其余测试补充 …… 36
4.1 RC 滤波电路对 PA－RAMP 的影响 …… 36 4.2 PA 匹配调整 …… 40 4.3 天线开关指标测试 …… 40
第五章 附录 …… 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 第 1 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导 序言 序 言
目前国家对手机的质量问题越来越重视， 公司对于手机质量的客户满意度和返修率也一 致关注。其中，GSM 手机的射频问题仍然是一个影响手机质量、开发进度和生产效率的重要 因素。为了保证产品的品质和性能符合 GSM 规范和国家标准，需要在手机测试方面建立一 套完整、科学的测试体系。为此我们参照 GSM 规范欧洲标准、国家邮电部移动通信技术规 范、国家信息产业部通信行业标准以及日常积累的测试经验编写了这份射频测试规程。 本规范的目的是针对研发阶段的 GSM 手机提供一个较全面测试和校准的指标依据， 尽量 保证研发阶段 GSM 手机的点测指标满足 FTA、CTA 与批量生产点测指标要求，使手机的射频 问题尽可能在研发阶段暴露出来并在量产前解决，同时为评估手机的 RF 点测性能、指标余 量、一致性、稳定性提供参考依据，另外为不熟悉测试的新员工提供一些指导。本文主要内 容包括射频指标术语解释，发射机和接收机部分射频指标的测试方法，测试结果，测试参考 标准等，最后还给出了指标超标的一般分析。 由于我们射频知识与经验有限，不足之处请指导。 第 2 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导 第一章 测试条件 第一章 测试条件
手机的测试条件包括测试环境条件、 测试温度、 湿度条件、 测试电压及震动测试等内容。 民用设备的测试一般应在正常测试条件下进行， 如有特殊要求时， 也可在极限条件下进 行测试。鉴于移动站的特殊使用环境，下面将对移动站的测试条件作重点介绍。
1.1 正常测试条件
对于移动站来说，正常测试温度和湿度条件应为以下范围的任意组合： 温度：15—35℃ 相对湿度：25—75％ 正常测试电压应为设备的标称工作电压， 其频率(测试电源)应为标称频率±lHz 范围内。 对于用在车载整流铅酸电他上的无线设备，其正常测试电压应为电池标称电压的 1.1 倍。 1.2 极限测试条件 对于移动站，极限测试条件应为极限电压部极限温度的任意组。 其中对于手持机来说极限环境温度为－10～＋55℃。 对于车载台和便携式移动站来说，其极限测试温度为－20～＋55℃。 极限测试电压对于使用交流市电的移动站，为其标称电压的 0.9～1.1 倍。 对于采用汞／镍镉电池的移动站，极限测试电压为其标称电压的 0.9～1.0 倍。 对于采用整流铅酸电他的移动站来说，极限测试电压为其标称电压的 0.9～1.3 倍。 在极限温度下的测试过程： 对于高温，当实现温度平衙后，移动站在发射条件下(非 DTx)开机 1 分钟再在空闲模式 (idle mode)(非 DTx)下开机 4 分钟，Ms 应满足规定的要求。 对于低温，当实现温度平衡后，移动站应在 Ms 空闲模式(非 DTx)下开机 1 分钟再进行 测试，Ms 应满足规定的要求。 1.3 震动条件
在震动条件下测试移动站，应采用随机震动，其震动频率范围和加速度频谱密度(ASD) 如下： 在频率为 5～20Hz 范围内，其震动 ASD 为 0.96m2／s3。 在频率为 20～500Hz 范围内，在 20Hz 时 ASD 为 0.96m2／s3，其它频率为－3dB／倍频 程。 第 3 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导 第一章 测试条件
1.4 其它测试条件及规定
1．系统模拟器(SS) 系统模拟器是一系列测试设备的总称， 它是一个功能性工具， 能对被测设备提供必要的 输入测试信号并能分析被测设备的输出信号以实施 GSM 规范中所有的测试、 市场上现存的测试仪器可以实现全部或部分系统模拟器的测试功能。 HP8922B／E／ 如 G 系列、R／S 公司的 CMD54、CMD52 及 CRTS02、04、24 系列等可以提供对移动站和基 站不同级别的测试。在测试基站时，系统模拟器可以模拟移动站和网络在 A(或 Abis)接口及 空中接口(Um 接口)对基站进行测量。在测试移动站时，系统模拟器可以模拟基站及网络在 空中接口(Um 接口)对移动站进行测量。 2．衰落和多径传播棋拟器(MFs) 多径衰落模拟器(MFS)在功能上也属于系统模拟器的一部分，它主要用于在无线干扰性 能测量中模拟真实的移动无线信道上的宽带多径传播条件。它能提供由 COST207 和 GSM05.05 建议中所规定的标准多径传播模式。其中包括典型的城市区地形(TU)、农村地形 (RA)、 丘陵地形(HT)及专门用于测试均衡器性能的传播模式(EQU)。 MFS 应能模拟上述多径 传播条件下从车速 3km／h 到 250km／h 范围内的多径分布，特别是使用车速为 3、50、100 和 250km／h 的情况。 3．标准测试信号 系统测试设备应能产生下列标准测试信号作为测试输入信号： (1)标准测试信号 Co：它是未调制的连续载波信号。 (2)标准测试信号 C1：它是标准的 GSM 调制信号，其调制数据为 010l 格式信号输入到 信道编码器输入端。 信道编码器可由测试方法来选择测试和加密模式。 在非跳频模式采用该 信号时， 其它未使用的时隙发送空闲突发脉冲串(dummy burst)， 且功率电平相对于使用时隙 而变化。 以上两种标准测试信号都是用于表示有用信号，对于无用信号(即干扰信号)有下列三种 标准测试信号： (3)标准测试信号 I0：为未调制的连续载波信号。 (4)标准测试信号 I1：为 GsM 调制载波信号，其结构遵照 GSM 信号突发(burst，称为突 发脉冲或简称突发。 下同)结构， 但其所有调制比特(包括突发中的训练序列部分)皆直接为随 机或伪随机数据流。 (5)标准测试信号 I2：为标准的 GSM 调制信号，但与 C1 信号不同，其突发的训练序列 部分为标准的 GSM 训练序列，但突发中的数
据比特(包括比特 58 和 59)皆为随机或伪随机 数据流。 第 4 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导 第一章 测试条件 1.5 附件要求 1、采用相同标准的射频线和转接头，要求包括转接头在内 GSM 频段各信道间的损耗 值小于 0.5dB, 损耗值差异小于 0.2dB； DCS 频段各信道间的损耗值小于 1dB, 损耗值差异 小于 0.3dB, 特性阻抗含转接头应在 50±5 欧姆内。 2、射频综合测试仪采用 CMU200 或 HP8960。频谱分析仪采用 HP 或 AGILENT 系列。 3、 带阻滤波器 BANDREJECT FILTER 要求对相应发射频段的信号衰减 30 dB 以上， RF 对二次、三次谐波衰减(插入损耗)小于 1.5 dB, VSWR 小于 1.3:1，输入额定功率大于 1W。 4、测试时, 手机在与综测仪建立连接时 BS TCH 信号强度设为-60dBm，当测试误码率 时，BS 信号标准为-102dBm。 5、测试设备通常为： 综合测试仪 R&S CMU200 或 Agilent 8960 网络分析仪 Agilent 8753ES 频谱分析仪 Agilent E4404B 信号发生器 R&S 示波器 直流电源 6050A Keithley SMIQ 06B 屏蔽箱、陷波滤波器、RF 衰减器、射频连接线等； 第 5 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导
第二章 发射机指标及其测试 第二章 发射机指标及其测试 2.1 发射载波峰值功率
1、 定义： 指发射机载波功率在一个突发脉冲的有用信息比特时间上的平均值。即对该载频时隙突 发脉冲串的有用信息比特部分（即时隙中段突发的有用信息比特部分，对常规信道为 147 比特，对允许接入信道（RACH）为 87 比特）测量的功率的平均值。 2、 目的： 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不易打出困难， 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， 一方面可以客服空中损耗， 降低对接收机接收灵敏度 的要求，但则会造成电池损耗大，待机时间短；另外扩大小区覆盖范围，引入邻道干扰。则 需测量发射机的载波输出功率是否符合 GSM 规范的指标。 3、 测量： CMU200 图一
（1） 、仪器连接如图一，点测或耦合测试； M S
第 6 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导
第二章 发射机指标及其测试
（2） 、测试原理： 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， LEVEL5-LEVEL19 共 15 个级别； 即 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。 频段 P-GSM 900 E-GSM 900
各信道发射频率(MHZ) FT (n) = 890 + 0.2×n FT (n) = 890 + 0.2×n FT (n) = 890 + 0.2×(n-1024)
ARFCN 信道编号 1 ≤ n ≤ 124 0 ≤ n ≤ 124 975≤ n ≤ 1023 512≤ n ≤ 885 512
≤ n ≤ 810 128≤ n ≤ 251
各信道接收频率(MHZ) FR (n) = FT (n) + 45 FR (n) = FT (n) + 45 FR (n) = FT (n) + 95 FR (n) = FT (n) + 80 FR (n) = FT (n) + 45 DCS 1800 PCS 1900 GSM 850
FT (n) = 1710.2 + 0.2×(n-512) FT (n) = 1850.2 + 0.2×(n-512) FT (n) = 824.2 + 0.2×(n-128)
表 1 各频段载波频率与信道编号表 由于手机不断移动， 手机和基站之间的距离在不断变化， 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。 （3） 、测试方法： 首先由 MS 按照一般的呼叫建立过程在一个绝对射频频道号（ARFCN）为 60～65 之间的 TCH 信道上建立一个呼叫， 并将该 MS 的功率控制电平设置为其最大功率等级。 ※CMU200 与 MS 建立连接的一般设置如节末附图。 连接完成后，选择 Power，激活功率列表。 在每个频段上，选择高中低三个信道，从低到高选择几个功率级别进行功率测试， 记录测试数据。GSM 频段选 1、62、124 三个信道；DCS 频段选 512、698、885 三个 信道。对每个功率级别进行测试。 4、 结果： 第 7 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导
第二章 发射机指标及其测试
5、技术要求 POWER CONTROL LEVEL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.4 ±0.5 ±0.3 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 标准值 （dBm） GSM900(dBm) 校准范围 极限范围 标准值 （dBm） 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 7 6 5 3 DCS1800(dBm) 校准范围 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.3 ±0.4 ±0.5 ±0.5 ±0.8 极限范围 ±0.3 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2 ±2
6、超标 若测试的信道功率指标超差， 可通过校准使其回到正常值。 若校准后仍不能达到规定的 指标，则应检查发射电路的检波器、校准器、电平控制环路是否有问题。 2.2 发射载频包络
1、 定义： 发信载频包络是指发信载频功率相对于时间的关系。 （Power RAMP） 第 8 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导
第二章 发射机指标及其测试
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。
2、 目的： 该测试主要是验证发射机发射的载频包络在一个时隙期间是否严格满足 GSM 规定的 TDMA 时隙幅度的上升沿、下降沿及幅度平坦部分与模块的吻合程度。手机发射突发信号 的上升与下降部分应在＋4dB－-30dB，模块范围之内，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。 3、 测量： （1） 、仪器连接如图一，点测或耦合测试； CMU200
第 9 页 共 43 页 M S 图一
GSM 手机射频测试指导
第二章 发射机指标及其测试
（2） 、测试原理及方法： 首先由 MS 按照一般的呼叫建立过程在一个绝对射频频道号（ARFCN）为 60～65 之间的 TCH 信道上建立一个呼叫，并将该 MS 的功率控制电平设置为其最大功率等级， 设置该 MS 的时间提前量（TA）值为 0。 在综合测试仪 CMU200 设置 BCCH AND TCH 信道， 选择并激活 RF POWER RAMP 即可测试功率／时间特性。 对于移动台， 有两种基本格式的突变： 常规突发和接入突发， 因而需要分别加以验证两种格式发信载频包络。将 GSM 规定的常规突发功率／时间模 板与该突发的工作包络相比较， 看其上升沿、 下降沿及幅度平坦度是否在功率／时间模 板的要求之内。 GSM 频段选 1、62、124 三个频段，功率级别选最大 LEVEL5；DCS 频段选 512、 698、885 三个频段，功率级别选最大 LEVEL0 进行测试。突发脉冲的曲线必须在模板 的包络范围内。 4、 结果
第 10 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导
第二章 发射机指标及其测试
5、 技术要求 GSM 对常规突发规定的功率／时间框罩要求见图 2， 对接入突发规定的功率／时间框罩 要求见图 3。 在任何频率上，对正常和极限测试条件的每一种组合及每一种功率控制电平下，对常规 突发的抽样测量其功率／时间关系（即功率包络）都应在图 2 所示的阴影限制之内。对接入 突发的抽样测量其功率包络应在图 3 所示的阴影限制之内。 特别是对在 147 比特 （对常规突 发）和 87 比特（对接入突发）期间的幅度平坦度要求在±1dB 以内。对图中所示的±28us 处其上升沿／下降沿功率应不大于－59dBc（若此时-59dBc 的实际功率值低于－36dBm，则 该处要求为上升／下降沿功率不大于－36dBm） ，在±18us 处其上升／下降沿－6dBc。 第 11 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导
第二章 发射机指标及其测试 图2
图3 6、 超标 若功率／时间（Power RAMP）测试超标，不在 RAMP 模板之内，可通过校准使其回到 正常值。若校准后仍不能达到规定的指标，则应检查手机突发脉冲的上下沿控制（时域门控
第 12 页 共 43 页 GSM 手机射频测试指导
第二章 发射机指标及其测试
制）电路，功率放大器的开关定时及电平控制环路。 可以通过软件更改上升沿、下降沿的各 16 值改变 RAMP 的形状，达到模板要求。但改 变该值对调制频谱和开关频谱有一定的