浅谈无线设备的校准

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1、浅谈无线设备的校准　　　　　　　　　　　　当前无线通讯是个潮流，GSM手机、cdma手机、wcdma手机、WLAN的研发、生产如火如荼，在这些无线设备的研发、生产中都有校准，其意义和目的何在？一般都要校准一些什么指标，笔者在此斗胆聊两句，以期达到抛砖引玉之目的。大批量生产无线发射、接收设备时，通常情况下，为什么都需要校准？　　在大批量生产无线发射、接收设备时，如GSM手机、cdma手机、wcdma手机、WLAN、bluetooth时，在通常情况下，为什么都需要对这些产品进行校准？这是由于生产这些无线发射、接收设备时，所用元器件的绝对精度通常不足以满足设备频率

2、、功率电平和其它参数的性能目标。因此，顺理成章，降低系统性能偏差的方式之一就是使用更加昂贵的、精度更高的、一致性更好的元器件。但是，在现实情况下，每个无线设备生产厂商都刻意要给用户提供价廉物美的产品，因此在成本的压力下，设计人员通常不会选用昂贵的、精度更高的、一致性更好的元器件作设计，而是走到了相反的方向，这样校准就成为研发生产中不可或缺的一环，它会极大地减少无线发射、接收设备对元器件的要求，降低材料成本，最终降低整个无线发射、接收设备的成本。无线发射、接收设备通常需要校准的指标一、频率　　目前通常的无线设备，不论是GSM手机、cdma手机、wcdma手机、

3、WLAN、或者bluetooth，都是将发射机、接收机集成为一体，且用内部晶体振荡器，在压控振荡的控制下合成所需要的接收和发射各个信道上的中心频率。发射信道上的中心频率是否准确，直接关系到你生产出的无线设备所发射出去的信号，是否会被其它接收设备正确识别、解调出来。反之亦然，如果你生产出的无线设备接收信道的中心频率不准，它也是无法对接收到的、需要的信号作正确识别和解调。同时，如果你生产出的无线设备所发射出去的信号中心频率不准的话，在多用户系统中，还可能会极大的干扰别人。　　不论是GSM、cdma，wcdma、还是WLAN、bluetooth，协议对信道（包括接

4、收和发射）的中心频率都尽可能设计成线性，而频率合成的线性设计较易实现，但在批量生产时，所有生产出的产品，在所有信道上都能达到协议所要求的频率精度，这对硬件设计是个挑战。因此这些无线设备一般都设计一个数字压控振荡来保证发射和接收频率的精度，校准频率的全部物理含义就是精确的实测出数字压控振荡的斜率和节距，将此数学模型写入设备中。设备在正常工作时，按照此模型计算出控制数字压控振荡的数字控制量，来调谐发射、接收频率，使之达到其协议要求精度。　　前文已提到信道（包括接收和发射）的中心频率是线性的，且线性设计容易实现，因此频率校准只需在一个信道上校准即可，至于是校准发射

5、信道的频率，还是校准接收信道的频率，这与厂家的设计有关，但它们的校准方法略有不同。二、功率电平　　在多用户系统中，协议一般会对设备所发出的信号功率电平有一个较为严格的、复杂的要求，这是由于如果设备所发出的信号功率电平偏低，那么在噪声环境或多径情况下，通信质量会变得很差，影响用户自己的正常使用；如果设备所发出的信号功率电平偏高，那么这会严重影响到其它用户的通信，直至降低系统的用户容量。因此GSM、cdma、及其3G的协议对发射功率电平都有要求和控制，而普通元器件（尤其射频元器件）的一致性、精度、线性都不是很好，因此发射功率的校准是极其重要的。　　功率电平校准一

6、般分为两大类，一类是功率输出线性校准，这类校准是非常重要的，且是非做不可的。在做这种校准时，一般是在一个指定的信道上，从高功率到低功率作较为完整的校准，这种校准是为了保证设备能准确输出系统所要求的各个功率电平，修正无线设备输出的非线性。这类校准与设计有非常大的关系，不同的设备设计方案，其校准方案也不同，但大致可分为两种。其中一种校准方案需在多次测试后，建立功率电平输出数学模型，按照这个数学模型去校准设备，求出每个设备自己的、较为准确的功率电平输出公式；另一种校准方案则是用补偿数组的办法，精确测出为达到各个功率电平，所应施加的激励。其中建立数学模型的方式的校准

7、过程比较短，速度比较快，但校准精度没有采用补偿数组的办法高。　　功率电平校准的另一大类是输出功率与频率响应的校准。在作这种校准之前，无线设备，不论是GSM、cdma，wcdma、还是WLAN、bluetooth，在不同的信道上所输出的功率电平并不是很一致、很平坦的，这是由于无线设备从产生基带信号到射频发射这部分电路的频率响应可能会有些抖动或变化，这些抖动或变化导致设备在不同信道上发射功率不是很一致、很平坦，为了弥补在不同信道上的输出功率电平的这种“抖动”，应对无线设备在不同信道上的功率输出作不同的“补偿”。这种校准至少在三个以上的信道上来完成，分别是高频率、

8、中频率、低频率的信道。实际校准中，为了减少这种由于频