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RF 调试规范DMR车载台RF设计调试目录.1RX调试规范.3DMR车载台发射机系统设计调试说明.31FGU模块调试规范.33RX调试规范参考文档引导，如车台、手台、中转台调试报告。一模块调试（按照TRD标准进行）接受电路重要组成部分：1、2级带通滤波器和低噪声放大器（BPF1 + LNA+BPF2）2、混频电路（Mixer）3、中频滤波（IF filter）4、中频放大（IF amplifier）5本振放大（LO amplifier）6、中频解决（IF processor）11调试前工作准备根据各个模块难易限度，合理制定调试计划，BPF1 + LNA+BPF2为接受的难点和重点，占用调试时间较多，可放在最先调试；准备调试所需资源：如射频线，物料，测试仪器；获取调试相关资料：如最新的TRD标准，原理图和位号图。12调试BPF1+LNA+BPF2：1) BPF1调试2) BPF2调试3) LNA调试4) 测试数据，参考TRD出相应模块数据。插入损耗；可调范围：全频段所需要的电压范围（调试前阅读所选变容二极管的datasheet，掌握其线性范围）；杂散克制（调试前使用杂散计算软件计算影响较大的几个杂散点）；增益及全频段的平坦度；3dB带宽；三阶互调截点；S参数：一般考虑BPF1 + LNA+BPF2整体的S11和S22，达成与前级LPF及后级MIXER更好的匹配。Mixer：重要电性能指标：混频损耗；三阶互调截点（增长本振幅度对IIP3影响测试数据）；隔离度（此项指标与本振幅度有关，观测在满足指标的需求上，本振幅度最高可达成多大，为后期本振调试提供参考）；参考TRD设计，出相关数据。IF Filter：（调试时参考晶体滤波器规格书）重要电性能指标：插入损耗；带外克制；带内波动（根据经验此波动会影响整机失真度）；带宽。参考TRD设计，出相关数据。IF amplifier：重要电性能指标：增益；电流；最大输出信号；自激参考TRD设计，出相关数据。LO amplifier：重要电性能指标：增益（偏低时影响灵敏度和互调）；电流（一般本振放大电流较大，调试时需要测试动态电流，保证电阻的降额设计规定）；谐波克制；参考TRD设计，出相关数据。IF processor：这部分调试重要为二本振调试（参考FGU调试），重要电性能指标：相位噪声；CV电压；杂散（带内和带外）；锁定期间；环境测试：重要为高温，低温测试，调试完毕后需要做此评估，防止在高低温条件下出现失锁问题。参考TRD设计，出相关数据。二级连调试11 射频前端级连测试测试框图如下：重要电性能指标：增益；最大输出幅度（保证AD9864最大输入幅度=-19dBm）；失真度；参考TRD设计，出相关数据。12 整机指标逐级测试（只进行简朴的灵敏度测试）AD9864（-105-109dBm左右）；IF Filter（-120-121dBm这里灵敏度基本与天线口一致）；MIXER（-113-115dBm）；天线口。参考TRD设计，出相关数据。三整机指标测试（按照产品规格进行）测试项目（第一次测试可采用手动测试，方便增长测试项目）：灵敏度；信噪比和失真度；共信道克制；杂散（可根据以往经验增长多的杂散测试点）；领道选择性；互调。参考TRD设计，出相关数据。四参数一致性验证（每个单元电路都可以做一致性验证）模块验证：重要关注BPF1+LNA+BPF2和2LO两模块性能指标；整机指标一致性测实验证。备注：关于参数一致性验证，当然是越多越好，但考虑人为改料，工作量太大，所以一般人为改料的话选择4-6块作参数一致性验证。参考TRD设计，出相关数据。五环境实验（每个单元电路都可以做一致性验证）在完毕上述4个环节操作，整机指标无明显问题的基础上可进行环境实验，重要为高低温实验，需要测试的项目有：高低温条件下，灵敏度和信噪比是否正常，重要检查2LO高低温下性能指标；高低温之后，各个器件是否正常工作，简朴测试灵敏度即可。出相关数据。细化六后续指标优化优化思绪：对存在问题的指标进行逐级测试，找出问题所在点，再根据理论知识优化TRD指标，从而达成系统指标的优化。在整个问题查找过程中，掌握各个模块指标分派从而进行逐级测试至关重要，所以调试者调试之前若能对同等机型进行相关模块指标测试将会给后期的分析工作带来帮助，当然在此之前若可以进行指标模块分派分析将会使分析工作更加轻松。DMR车载台发射机系统设计调试说明孙红业，李巍政府与行业终端产品线 DMR车载台摘要：发射机系统是无线通信设备的重要组成部分。本文以DMR数字车载台发射机系统为对象，一方面对DMR 协议标准作了简朴介绍，重点阐述DMR数字车载台发射链路指标分析分解、发射机电路组成、工作时序以及发射主通路设计与调试、重要指标的分析思绪和调试方法等，并对各指标调试方法给出了案例分析，旨在使读者对发射机系统工作原理和设计调试方法有一个整体结识，同时对各指标调试分析方法有更加具体的理论分析和经验总结以便使读者更快开展工作。关键字：DMR发射机，DMR协议，车载台DMR Mobile TX Design and Debug MethodSunHongye, LiWeiAbstract: (省略)。Keywords: (省略)。第一章DMR标准简介一、综述DMR 是由欧洲电信标准协会 (ESTI) 制定的基于TDMA技术的开放性数字无线通讯标准。该标准支持语音通讯、数据传输等服务，涵盖常规和集群两种运营模式，是目前市场上最成熟的数字技术之一，是希望部署全新数字通讯系统或将其现有模拟通讯系统升级为数字的各类用户（商业用户、专业用户和公共安全等）的明智之选。 DMR的标准分为三个等级：）Tier：重要用于低成本的DPMR446产品，使用免费频段，面向民用市场。只能用于直通方式，采用FDMA技术。）Tier2：重要用于实现常规通信（支持直通和中继方式）的产品，面向专业市场。采用TDMA 2 Slot技术。 3）Tier3：重要用于集群和同播系统中应用的产品，面向专业市场。采用TDMA 2 Slot技术，支持网络管理和控制。 二、DMR空口协议1）DMR协议架构如图1所示，图1 DMR协议架构2）物理层（PL）空中接口1层是物理接口层，它解决由发射或接受的比特组成的物理突发。物理层涉及以下功能:- 调制和解调；- 发射和接受转换；- 射频特性；- 比特和符号定义；- 频率和符号同步；- 帧构建。3）数据链路层（DLL）空中接口2层是数据链路层，它解决逻辑连接，且隐藏上层的物理媒介。数据链路层涉及以下功能：- 信道编码（前向纠错，CRC校验），交织，解交织和比特定义；- 确认和重传机制；- 媒介接入控制和信道管理；- 帧，超帧的构建和同步；- 突发和参数定义；- 链路寻址（源或目的）；- 与物理层的语音应用（语音编码数据）接口连接；- 数据承载业务；- 与呼喊控制层互换信令和用户数据.4）呼喊控制层（CCL） 空中接口3层是呼喊控制层，它仅合用于控制平面，是DMR所支持的业务和设施的一个实体，位于空中接口2层功能之上。呼喊控制层提供以下功能：- 基站激活/去激活；- 呼喊建立、保持和终止；- 个呼或组呼的发射和接受；- 目的寻址（DMR ID或网关）；- 支持固有业务（紧急信令、预占优先、迟后进入等）；- 告知信令.5）DMR 突发和帧结构- 一般突发结构由两个108比特的有效载荷域和一个48比特的同步域或信令域组成。- 每个突发总长为30毫秒，但264比特的内容长度只有27.5毫秒，使用216比特的有效载荷，足以传送60毫秒的压缩语音。6）DMR 移动台TDMA帧结构呼入信道上，有一未用的2.5毫秒的保护时间（Guard time）介于突发间以允许功放偏置和发送延迟。7）DMR 基站TDMA帧结构呼出信道上，介于突发间的2.5毫秒用于公共通播信道（CACH），它携带TDMA帧编号，信道访问指示，和低速信令。8）DMR 语音突发结构 每个语音突发包含216比特的压缩语音数据。这216比特压缩语音数据分为2组，每组108比特，放在帧同步或嵌入式信令的两侧。这216比特的压缩语音数据包含60ms的原始语音，并逐位标记为V(0)V(215)。 除了压缩语音数据外，语音突发的中间部分也承载了內嵌信号（EMB域+內嵌信号）或帧同步。9）DMR 语音超帧结构一个语音超帧包含6个突发，共360毫秒。完整TDMA超帧在语音信息时间内反复。 一个超帧的突发用字母A到F指定。突发A是一个超帧的起始，且总是包含一个语音同步图样。突发BF的中间携带的是嵌入信令。 10）DMR 数据突发结构每个数据控制突发包含196比特的有效载荷信息，48比特的同步或嵌入式信令信息和20比特的时隙类型信息（用来定义196比特信息位的意思）。11）DMR CACH突发结构 CACH仅存在于呼出信道上。该域为突发和低速数据提供成帧和接入信息。该信道并未连到信道1或2上，而是两个信道之间的公共信道 。 每个CACH突发中的24个位中，有4个信息位和3个奇偶校验位专用于成帧和状态。这些位被称为TDMA接入信道型（TACT）位，用一个汉明(7,4) FEC码加以保护。每个CACH突发的剩余的17位承载CACH信令。CACH未为该信令提供FEC。 12）DMR 单独呼入RC突发结构单独呼入RC突发允许移动台在直通模式下在呼入信道上向BS或直接向此外一个移动台发送RC信令。该突发将一个48位RC SYNC字和一个48位嵌入式信令域联合置于单突发中 。13）DMR 呼出RC（反向信道）突发结构嵌入式呼出RC突发允许BS在呼出信道上向处在通信信道的移动台发送RC信令。该突发将RC信令置于一个单嵌入式48位EMB/LC域中14）DMR TDMA通信信道类型三、DMR语音业务DMR语音业务涉及以下几种：1. 单呼（无确认单呼和CSBK带确认单呼）2. 组呼3. 无地址语音组呼4. OVCM（ Open Voice Channel Mode）语音业务5. 全呼6. 广播呼7. 迟后进入四、DMR数据协议1）DMR数据包协议包含的数据传输类型如下：- 不带确认数据传输；- 带确认数据: 数据传输/响应数据传输。2）数据包协议支持的数据业务有： - IP业务；- 短数据业务； - 源数据（raw data）； - 状态消息（status/precoded data）； - 定义短消息（defined data）。3）数据包分解和组装 空口协议携带的IP数据包可通过空口进行分解和组装，纠错和解错，带确认呈送。 一方面，一个大于最大长度值的IP数据包会被切提成数个片段。 然后，每个片段形成一数据包，其涉及一到两个数据头块和一系列数据块（由从1到m）。每个数据块受其FEC编码保护。 IP数据报的传输可采用单时隙或双时隙。第二章车台发射机系统组成及工作原理一、发射机原理框图车台在DMR系列中有两个突出的特点，既要兼顾手台的移动功能又要做到中转台的大功率远距离通话，这就对车台各个模块及其整机的设计提出很高的规定，同时对它的结构、散热和功放的合成方式提出了高的规定，发射又是车台核心的部分之一，所有了解、熟悉和掌握PA部分的调试方法尤为重要。下面我们介绍一下发射机的原理， 发射原理框图发射机重要由以下电路组成：1）功率放大电路：功率放大电路通过4级放大将TX_LO信号放大到系统规定的至少45W发射功率。其中第一级为固定增益的缓冲放大，第二级由LDMOS RD01MUS1组成增益可调的预推动电路，第三级由LDMOS RD07组成增益可调的推动电路和末级由两个LDMOS PD85035S组成的固定增益末级放大电路，输出70W功率，再通过收发切换开关和由多阶切比雪夫滤波器构成的谐波克制器到天线发射。2）功率控制和保护电路：重要是通过APC来实现数字和模拟模式下功率的稳定性、过热保护、失配保护等。考虑到高驻波也许会引起功放自激，而自激烧管存在瞬时烧管的特点，因此VSWR保护采用硬件保护，减少反馈时间，实时对功放进行VSWR保护；温度保护采用软件保护，最低输出功率为5W，保证客户在极限条件下使用仍有一定的通信距离。3）天线开关电路：运用PIN开关二极管（由于二极管工作时，没有对射频信号检波特性）实现发射接受切换。）低通滤波器：克制谐波的低通滤波器是一个由集中参数电感和电容构成，通过这个滤波器可以在一定的带内波动性能条件下，尽也许地提高对阻带内谐波杂散信号的衰减作用。）功率检测电路：功率检测电路采用定向耦合器来实现对前向功率和反向功率的检测。第三章发射机指标分解及设计调试说明马克思哲学中方法论中很强调“分析综合”的思想，碰到问题既要用分析的方法，化大为小，化整为零，各个击破，同时又要用综合的方法，梳理重点，总结经验。根据分析综合的思想，对发射机系统进行细分，得出TRD指标分解集合，并针对关键指标给出设计调试方法和实例分析。一、发射机TRD指标分解发射部分整机重要指标如表所示，1）主放大通路TRD指标2）指标补充- 各级放大杂散（谐波和杂散）；- Driver（RD01 vs RD07 工作电流）；- 末级功放输出（低通滤波器前）谐波；- 天线开关发射/接受隔离度；- 温升曲线；- 器件发热测试；- 高低电压（10.8V-17V）不同VSWR（3：1、4：1、5：1、Open、Short）全相位自激杂散测试及功率；- 高低温输出功率、杂散- EMC指标（发射谐波/接受本振泄漏/USB辐射）；二、功率放大电路设计方法及调试说明功率放大器设计方法根据功放管制造工艺（BJT、LDMOS、VDMOS等）、输出功率大小、是否有器件大小信号模型、是否有工作带宽功率等指标Demo版等条件的不同，设计方法和思绪也会有相应调整。功率放大电路通过4级放大将TX_LO信号放大到系统规定的至少45W发射功率。其中第一级为固定增益的缓冲放大，第二级由LDMOS RD01MUS1组成增益可调的预推动电路，第三级由LDMOS RD07组成增益可调的推动电路和末级由两个LDMOS PD85035S组成的固定增益末级放大电路，输出70W功率，再通过收发切换开关和由多阶切比雪夫滤波器构成的谐波克制器到天线发射。、输入级：VCO给出的发射本振3dBm的信号通过6dB型衰减网络进入由BFG540W组成的固定增益16dB的缓冲放大。、预推动级和推动级：由缓冲放大提供的约13dBm的RF信号进入由RD01MUS1组成的低功率放大器，输出约27.5dBm的功率；再通过RD07组成的推动级将信号功率提高至38.5dBm输出给末级功放，此两级的增益均由APC控制其栅极电压来动态调整，以保证发射电路输出功率的稳定性，供电为9.1VA_TX。、末级功放：末级功放由2个PD85035S组成固定增益为10dB的高功率放大器，由电池直接供电，输出功率约为48.5dBm；由于功放由双MOS组成，所以在其前和其后分别有分叉匹配电路和合并匹配电路。、天线切换开关：由9V1A_TX控制的PIN二极管MA4P1250组成，衰减小于0.5dB。2、车台接口定义、电源控制、逻辑使能及周边电路：1）车台接口定义如下：接口名称作用基带接口接口所属器件及pin位TX收发切换开关OMAP GPIO6（车台）OMAP5912ZZG Pin19（车台）Final_bias末级功放偏置电压DAC OUTCTLV5614IPW Pin12TV_APC发射功率APC控制DAC OUTDTLV5614IPW Pin11REV_TEMP_DET反向检波及温度保护误差电压输出CODEC AUX1TLV320AIC29IRGZR Pin17TEMP_DET功放温度检测输出CODEC VBAT（车台）TLV320AIC29IRGZR Pin15（车台）注：车台温度及VSWR保护均可通过REV_TEMP_DET来控制实现，TEMP_DET仅为备用方案。2）电源控制：功能说明B+(13.6V)末级功放供电9V3A缓冲、推动供、推动、APC电路及温度检测电路用电3）逻辑使能及周边电路：接口名称逻辑电平逻辑电平10TX(车台)ONOFFDISCHARGE-SW-TXONOFFPS-APCONOFF2、 功率控制1）Final_bias重要对发射功率进行初步调试，使末级功放在其正常的范围内工作；2）TV_APC/ APC/TV1重要根据功率模式设立，输入电压高低，输出天线匹配限度以及整机工作温度等来拟定输出功率的大小，它是通过控制功放的推动级来决定输出功率的大小。电路接口项目步进说明最大输出默认输出车台Final_bias发射末级功放静态偏置调节(Final RF PA Bias)暂按4096等分,即12位,每调一次软件值变化16（212/256）5V3.6VTV_APC发射功率细调(Transmit High/Low Power)暂按4096等分,即12位,每调一次软件值变化16（212/256）5V1.5V3、 谐波克制电路谐波克制电路：克制谐波的低通滤波器是一个由集中参数电感和电容构成，通过这个滤波可以在一定的带内波动性能条件下，尽也许地提高对阻带内谐波杂散信号的衰减作用。4、 ACTP电路5、 温度保护车台热保护：车台通过一热敏电阻作温度感应器，把温度转换为电压REV_TEMP_DET(手台则是温度传感器IC上所产生的Tem-lev电压)，并送至软件解决，当机器温度过高时，软件控制发射功率控制电压APC 使得发射功放变低，从而起到保护功放不因温度过高而损坏。车台温度保护算法1) 名词说明： APC-DSP -软件内部APC，初始值为当前功率相应的APC，为调测值； MINI APC-VSWR&TEMP Protect -VSER & TEMP保护时最小APC值，此值为5W功率相应的APC值； TV_APC-D/AC将软件输出的APC-DSP转换为自动功率控制模拟电压APC； REV_TEMP_DET-VSWE误差电压及温度检测电压，此两电压中最大者将先起控；REV_TEMP_DET-last-上一次检测到的REV_TEMP_DET电压，初始值为0V,需要放到寄存器以备调用。TEMP_DET-中转台温度检测电压 Pf_DET-中转台前向功率检测电压 Pr_DET-中转台反向功率检测电压2) 当检测到有失配或温度过高时，TV_APC值将会被修正，公式如下：TV_APC = APC-DSP - REV_TEMP_DET当检测到失配消除或温度下降时，同样TV_APC值将会被修正，直到TV_APC返回到合理的TV_APC。 TV_APC = APC-level-3dB （中转台） 3) 软件解决流程图： 车台功率保护流程 当PTT ON之后10ms开始检测，每10ms检测一次，每四次取平均值作为REV_TEMP_DET。6、 VSWR保护VSWR保护：天线端口前有定向耦合器，通过定向耦合器耦合出前向功率和反向功率，然后前和反向功率通过肖特基二极管检波得到前向和反向电压，前向和反向电压通过运算放大器，得到和驻波比成一定函数关系的电压，此电压通过二极管和电阻分压网络后进入MCU ADC；MCU得到不同时间的检测到的电压值VSWR_TEM，软件进行延时解决，避免误判断；假如软件判断环境恶化达成了保护条件，软件记忆前四次检测值与当前检测值进行均值解决，从保证输出功率收敛； 然后用原先设定TV_APC电压（控制输出功率）减此差值，得到新的TV_APC电压，不同的驻波比，保护后设定的输出功率不同；驻波消除后，TV_APC值恢复正常。其中，二极管启动电压决定了VSWR保护启动门限。定向耦合器设计摘要：本文简要介绍了定向耦合器的基本概念；对其在无线车载台和对讲机中的应用作了分析。至于具体在设计中的应用，还需要通过实践来分析和验证。1. 定向耦合器基本特性：Port1Port2Port3Port4其中port1为输入端，port2为输出端口，port3为耦合端口，port4为隔离端口。如上如图所示，定向耦合器为四端口元件。输入的射频功率从port1注入，然后绝大部分通过port2输出给负载（如天线），在这个传输的过程中，有一小部分射频功率耦合到port3（这部分功率可用来监测前向功率的大小），尚有及其微小一部分泄露到port4（可忽略不计），假如考虑到微波传输线的损耗，从port1注入的射频功率，还会在传输线上面产生热损耗。2. 定向耦合器的基本参数耦合度：表达从端口输入的功率和被耦合到端口部分的比值。表达为：耦合度（）（/）插入损耗：表达从端口到端口的能量损耗。表达为：插入损耗（）（/）隔离度：在抱负的定向耦合器中，端口是没有功率输出的，而事实上总会有一些功率从这个端口泄漏出来，这就是隔离度的指标。表达为：隔离度（） （/）方向性：端口的输出功率和端口输出功率之间的比值定义为方向性。表达为：方向性（）（/）耦合度，隔离度和方向性之间的关系为：隔离度（）耦合度（）方向性（）7、 热稳定性RF 功率器件在正常工作时有很大一部分能量以热的形式耗散掉，假如这部分耗散热能没有及时传导和辐射出去，那么RF 功率器件的可靠性将会大大下降。无线通信中的中转台发射机的可靠性以及性能很大限度上与发射机的热设计息息相关。本文从RF 功率器件实际使用的角度，对射频功率器件在使用时的热计算和热分析进行了探讨。表贴RF 功率元件基本模型Fig. 1 表贴RF 功率元件基本模型从Fig. 1 可以看到，影响RF 功率器件耗散功率传导的重要因素有：Rjc：半导体数据手册上一般都会给出，一旦器件选定，该数据随之而定。器件的效率：半导体数据手册上面一般都会给出，一旦器件选定，该数据随之而定。PCB 热设计：重要是基于PCB 板厚，散热孔，散热面积方面的考虑，在制造商的应用案例中或者数据手册中一般都会推荐PCB Layout 的注意事项。散热块：受产品铝壳结构外观的限制，铝壳的散热面积、铝壳材料的热导率是决定性因素。热功率的计算根据能量守恒定律，RF 功率器件在工作状态下，最终耗散的热功率为：P（actual，oper.）= P（DC）+P（RFin）-P（RFout）在实际使用时，耗散的热功率还应当考虑涉及射频功率链路上因失配导致的反射功率，以及实际匹配元件和射频传输线的损耗功率，即完整的耗散热功率计算公式应当为：P（actual，oper.）= P（DC）+P（RFin）+P（Rrflect）+P（Tloss）-P（RFout）通常，为了便于分析和计算热功率，用电子线路来类比热功率传输途径是一个普遍和有效的方法，如Fig. 2 所示：Fig. 2 热功率环路模型Fig. 2 中各参数意义如下：PD：需要耗散的热功率Tj：RF 功率器件的结温，在器件的数据手册中有此信息。Rjc：junction-to-case 的热阻，在器件的数据手册中有此信息。Tc：器件case 的温度，受制于工作环境和可靠性规定Rcs：器件case 到heatsink 的热阻，受制于PCB 板材以及PCB layout Ths：heatsink 的温度，受制于工作环境和可靠性规定Rsa：heatsink 到环境的热阻，受制于铝壳散热材料，铝壳散热面积Ta：环境温度，取决于产品的工作温度和环境类比的结果，可以用表格 1 来区别。热路 电路 温度T()