中心議題：

• 噪聲對(duì)手機(jī)接收器的影響
• 手機(jī)接收信道上的噪聲源
• 頻譜噪聲是如何進(jìn)入手機(jī)接收信道

解決方案：

• 手機(jī)接收器信道敏感性測(cè)試

在對(duì)移動(dòng)電話進(jìn)行測(cè)試時(shí)，了解可能的干擾信號(hào)源及其在手機(jī)前端所表現(xiàn)出來的效果是很重要的，它可以有助于確定接收器測(cè)試對(duì)RF干擾的感應(yīng)情況，并找出消除干擾信號(hào)的可行方法。本文介紹CDMA手機(jī)接收器在測(cè)試時(shí)遇到的干擾特性，并加以詳細(xì)分析，提出參考解決方案。

移動(dòng)電話測(cè)試一個(gè)主要關(guān)心的問題是它在很寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的響應(yīng)情況。CDMA手機(jī)與模擬或TDMA手機(jī)比較尤其如此，因?yàn)樗诤軐挼膸挿秶鷥?nèi)具有80dB動(dòng)態(tài)范圍，這種大動(dòng)態(tài)范圍是CDMA技術(shù)的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，CDMA手機(jī)和基站的發(fā)射功率平均起來要比其它技術(shù)都低。由于這種手機(jī)能收到-104dBm以下的信號(hào)，因此規(guī)定頻譜內(nèi)的噪聲會(huì)影響最低性能標(biāo)準(zhǔn)如TIA/EIA-98C中列出的多項(xiàng)測(cè)試，所以了解干擾對(duì)CDMA手機(jī)接收器測(cè)試的影響是非常重要的。

1 噪聲影響

對(duì)手機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，考慮噪聲之前首先應(yīng)了解手機(jī)的結(jié)構(gòu)。手機(jī)里既有發(fā)射器(TX)又有接收器(RX)，發(fā)射器發(fā)射功率在+30dBm到-55dBm之間，接受器信號(hào)接收范圍則在-20dBm到-108dBm之間。CDMA手機(jī)的發(fā)射器和接收器動(dòng)態(tài)范圍都很大，超過80dB，最大功率(Ⅲ級(jí)手機(jī)為+23dBm)和接收器靈敏度(-104dBm)是需要了解的最重要的指標(biāo)。

CDMA手機(jī)測(cè)試要進(jìn)行多項(xiàng)試驗(yàn)以保證手機(jī)符合特定的標(biāo)準(zhǔn)要求。例如測(cè)試手機(jī)發(fā)射器功率保證傳輸功率范圍在很寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)都是精確的，特別要測(cè)試手機(jī)最大傳輸功率，確保手機(jī)輻射功率靠近最大EIRP(有效各向同性輻射功率)規(guī)定的最小值，Ⅲ級(jí)手機(jī)發(fā)射功率范圍是+23dBm～+30dBm。與噪聲相比由于儀器測(cè)量到的功率較大，因此噪聲一般在測(cè)得的整個(gè)功率中只是一個(gè)無關(guān)緊要的因素。另外手機(jī)發(fā)射器也要測(cè)試看是否符合最低發(fā)射要求，CDMA最低功率發(fā)射規(guī)定手機(jī)發(fā)射必須小于-50dBm，即使在這種情況下，發(fā)射信道噪聲影響通常也是微不足道的，不會(huì)影響最低功率的測(cè)量。測(cè)量CDMA最低功率出現(xiàn)的問題一般是由使用的功率計(jì)噪聲最低限制引起的。

在手機(jī)接收信道上，接收器靈敏度測(cè)量將會(huì)受到噪聲的影響。CDMA手機(jī)接收器靈敏度規(guī)定為-104dBm，手機(jī)必須能夠以低于0.5%幀差錯(cuò)率對(duì)以-104dBm發(fā)射的正向鏈路信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。Eb/Nt是表示手機(jī)準(zhǔn)確接收和解調(diào)正向鏈路信號(hào)能力的參數(shù)，其中Eb是通信信道每位的能量，Nt是接收帶寬上的總噪聲，這有點(diǎn)像模擬電路中的信噪比(S/N)。當(dāng)Eb/Nt比率增加時(shí)，接收器就能更好地準(zhǔn)確解調(diào)出信號(hào)；而隨著Eb/Nt降低，手機(jī)則很有可能錯(cuò)誤解調(diào)正向鏈路信號(hào)。正向鏈路通信信道的實(shí)際位能量要比總正向鏈路功率-104dBm規(guī)定值低15.6dB，換言之，在測(cè)量中手機(jī)接收的實(shí)際信號(hào)是-119.6dBm，從這點(diǎn)出發(fā)，我們將在混合了Walsh代碼的內(nèi)容里參考正向鏈路信號(hào)。

根據(jù)手機(jī)接收器設(shè)計(jì)的容差不同，它對(duì)噪聲的靈敏度也不相同，通常當(dāng)手機(jī)性能處于邊緣值時(shí)一般正向鏈路信道上都會(huì)有噪聲問題，有很多因素會(huì)影響Eb/Nt中的Nt。

2 接收信道上的噪聲源

2.1 KTB底噪聲
Nt的本質(zhì)是熱噪聲，這是環(huán)境中永遠(yuǎn)存在的。熱噪聲又被稱作KTB底噪聲，其中：K=波爾茲曼常數(shù)(1.38×10-23)；T=參考溫度(開氏)；B=接收器有效噪聲帶寬

對(duì)于工作在1.23MHz帶寬的CDMA系統(tǒng)，熱噪聲約-113dBm。你也許會(huì)問，接收器是如何通過-113dBm底噪聲來解調(diào)-119dBm通信信號(hào)的？這是因?yàn)镃DMA處理增益有將近21dB，可將14.4kbps/9.60kbps轉(zhuǎn)到1.228Mcps速率。
[page]
2.2 元件噪聲
收器前端元件(下轉(zhuǎn)換器和放大器)的噪聲也會(huì)產(chǎn)生Nt，影響手機(jī)靈敏度，即正向鏈路功率測(cè)試級(jí)所達(dá)到的-104dBm規(guī)定靈敏度水平。另外其它所有噪聲因素都會(huì)提高Nt，同時(shí)影響靈敏度測(cè)試的成功。與處于性能指標(biāo)邊緣的手機(jī)比較，具有一定容差的手機(jī)有更大空間容納增加的噪聲。

2.3 環(huán)境噪聲
還有眾多來源不明的噪聲也會(huì)降低正向通信信道的Eb/Nt。如任何有發(fā)射功率的電路都會(huì)產(chǎn)生頻譜噪聲，大小取決于信號(hào)本身或兩個(gè)干擾信號(hào)互調(diào)是否有較高功率落在被測(cè)帶寬上，還要看它是否和靈敏度測(cè)試一起出現(xiàn)。外部單元也會(huì)產(chǎn)生干擾噪聲，測(cè)試800MHz CDMA手機(jī)時(shí)對(duì)AMPS系統(tǒng)尤其如此。甚至有報(bào)告指出微波爐也會(huì)干擾手機(jī)靈敏度測(cè)試，有很多生產(chǎn)工廠午餐地點(diǎn)靠近生產(chǎn)線，如果在中午或休息時(shí)間發(fā)現(xiàn)大量靈敏度問題，你應(yīng)該知道去哪里查找原因。

2.4 緊密接觸下的測(cè)試
在生產(chǎn)環(huán)境下，有很多測(cè)試臺(tái)根據(jù)測(cè)試方案在各階段對(duì)手機(jī)進(jìn)行測(cè)試，這就是說正在某個(gè)階段測(cè)試的手機(jī)會(huì)干擾另一個(gè)在不同階段測(cè)試的手機(jī)。一般來講，被干擾的手機(jī)測(cè)試的正是靈敏度。記住正向鏈路設(shè)定在-104dBm，主要干擾可能是鄰近手機(jī)正在接收一個(gè)大的正向鏈路信號(hào)，而正好一個(gè)手機(jī)又在進(jìn)行靈敏度測(cè)試，其正向鏈路信號(hào)設(shè)定在-104dBm或以下。將正向鏈路設(shè)定在較高水平的手機(jī)測(cè)試包括動(dòng)態(tài)范圍、最小發(fā)射功率和開環(huán)范圍，一般來講這些測(cè)試的正向鏈路為-25dBm。

2.5 接收器和發(fā)射器耦合

影響Nt大小的另一個(gè)噪聲源是手機(jī)發(fā)射器與接收器的交*耦合，這是手機(jī)設(shè)計(jì)的問題，由于接收和發(fā)射信道之間沒有適當(dāng)隔離或匹配造成。因?yàn)槭窃O(shè)計(jì)問題，所以解決方法的成本很高而且很困難。正向和反向鏈路間隔45或80MHz，故分別對(duì)單元波段和PCS波段來說干擾在鏈路之間是高度隔離的，在手機(jī)前端會(huì)發(fā)現(xiàn)從一個(gè)鏈路到另一個(gè)鏈路的串話現(xiàn)象，這是手機(jī)前端設(shè)計(jì)的問題。

3 接收器信道敏感性

既然頻譜噪聲主要來源上面都已列出，現(xiàn)在我們來看一下這些頻譜噪聲是如何進(jìn)入手機(jī)接收信道的。

通常我們采用兩種方法測(cè)試手機(jī)，最常用的是通過物理RF連接進(jìn)行測(cè)試，這種連接常被稱為“過電”連接，而不常用的測(cè)試連接方法則是直接通過手機(jī)天線。我們假定這里討論的所有測(cè)試都是通過物理“過電”連接器進(jìn)行，根據(jù)手機(jī)生產(chǎn)工藝決定是否連接天線。為了發(fā)現(xiàn)最壞的情況，我們假定天線已裝配到手機(jī)里。

[page]

多數(shù)情況下，手機(jī)會(huì)因屏蔽很差的RF電纜或未連接的天線端口很容易受到噪聲影響。一般來講天線端口是噪聲的主要來源，特別是如果天線是在測(cè)試時(shí)才接上。圖3表示正在進(jìn)行靈敏度試驗(yàn)的手機(jī)對(duì)另一個(gè)正向鏈路功率-25dBm手機(jī)可能產(chǎn)生的影響情況，手機(jī)1是正在進(jìn)行測(cè)試的手機(jī)，具有較高的-25dBm正向鏈路功率。由于手機(jī)1發(fā)射信道功率為-25dBm，假設(shè)未連接開關(guān)的衰減是20dB，那么通過天線未連接端口泄露出的信號(hào)可能高達(dá)-45dBm。

衰減值大小因設(shè)計(jì)而變化。由于通過天線泄漏的信號(hào)是經(jīng)由空氣傳播，其傳播衰減可用Friis轉(zhuǎn)換方程計(jì)算：

其中：Pr=接收功率；Pt=傳輸功率；Gr=天線傳輸增益；Gt=天線接收增益；λ=波長；d=Tx與Rx之間的距離

假設(shè)在最壞情況下，手機(jī)1距離手機(jī)2 1米遠(yuǎn)(假定只有遠(yuǎn)場效應(yīng)，近場因素很難考慮)，將兩個(gè)手機(jī)平行對(duì)準(zhǔn)且手機(jī)之間沒有衰減材料，則手機(jī)2的天線會(huì)收到一個(gè)高達(dá)-83.92dBm的信號(hào)。這樣手機(jī)2的接收器就會(huì)有-103.92dBm干擾信號(hào)，因?yàn)榧僭O(shè)天線到過電開關(guān)的衰減為20dB。這個(gè)例子說明了一個(gè)手機(jī)在另一手機(jī)接收信道上產(chǎn)生噪聲的一般原因，根據(jù)例中所做假設(shè)，在實(shí)際執(zhí)行中還有很多情況會(huì)引起不同的結(jié)果，這也為認(rèn)識(shí)哪種噪聲會(huì)從一個(gè)手機(jī)進(jìn)入另一個(gè)手機(jī)信道提供了基礎(chǔ)。方位、距離、開關(guān)衰減、屏蔽、天線設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式等，這些因素都會(huì)在引入噪聲的整個(gè)轉(zhuǎn)換中發(fā)揮作用。

4 幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

• 如果是通過“過電”連接測(cè)試，天線沒有連接比連接了的要好。由于手機(jī)設(shè)計(jì)是圍繞在所要求頻段有效發(fā)射和接收信號(hào)，如果通過物理過電連接來測(cè)試，天線還是能夠接收外來信號(hào)，加在發(fā)射和接收器前端。接上天線后，也可能在測(cè)量手機(jī)發(fā)射端時(shí)以較高功率把大信號(hào)發(fā)射到外面去。在希望測(cè)試頻率上消除天線端口匹配(從天線連接器上取下天線)后，手機(jī)能在較高衰減電平上接收和發(fā)射信號(hào)。
• 由于外界干擾會(huì)進(jìn)入被測(cè)RF電纜與手機(jī)的連接，因此使用適當(dāng)屏蔽的電纜線是很重要的，最好是用有三重屏蔽電纜的N型連接器。
• 測(cè)試時(shí)對(duì)手機(jī)進(jìn)行屏蔽會(huì)大大衰減來自其它手機(jī)或不明頻譜噪聲源的外界干擾，前面手機(jī)對(duì)手機(jī)干擾的例子在具體測(cè)試需要時(shí)確定屏蔽衰減很有用。屏蔽手機(jī)不受外來干擾并不是消除噪聲的唯一辦法，仔細(xì)處理所有被測(cè)手機(jī)頻率也能有效地避免干擾，這要求有更加復(fù)雜的控制軟件使信道數(shù)和頻率初始化，以消除頻率沖突。
• 密切關(guān)注正在使用兩個(gè)相同頻率的手機(jī)的距離還能實(shí)現(xiàn)頻率重復(fù)使用，手機(jī)對(duì)手機(jī)干擾的例子在確定安, 全重復(fù)使用距離上非常有用。

5 本文結(jié)論

處理接收器干擾問題時(shí)，特別是在生產(chǎn)環(huán)境中，找出因靈敏度測(cè)試失效而使產(chǎn)量降低的原因不是一件容易的事，工廠的位置、工作時(shí)間、測(cè)試方式以及其它看似不相關(guān)的因素都會(huì)造成隨機(jī)性靈敏度失效。退回一步去認(rèn)識(shí)干擾噪聲主要來源和這些噪聲源如何影響接收器前端，這樣對(duì)于解決靈敏度測(cè)試通過率低的問題會(huì)更加容易一些。