1、1. 什么是相位誤差相位誤差是手機發射信號經過解調后的相位和理想相位之間的差別。一般相位誤差和頻率誤差對我們的測量儀表來說，是同時測量得到的。詳細測量方法、條件和測量計算步驟請參考 ETSI ts15101001 13.1 這一章節。2. 測量的目的和理論相位誤差是一項基本的衡量GSM調制精度的指標，揭示了發射機調制器的性能。相位誤差有問題，一般表明I/Q基帶產生器，濾波器和發射機電路里面有問題。功率放大器的一些問題也能夠導致很高的相位誤差。在實際的通信系統中，不好的相位誤差能夠導致接收機無法正常解調, 信號的相位上面攜帶著有用信息,如果相位被打亂了,接收機解調出來的信息肯定會出現問題。根據3

2、GPP的規定,相位誤差( Phase Error)的峰值不能超過20度,RMS不能超過5度。在網絡信號不好的時候，這種表現更加嚴重，影響到了信號的覆蓋范圍。這一點大家可以理解：GSM本身是一個調相系統；信號的相位上面攜帶著有用信息。如果相位被打亂了，接收機解調出來的信息肯定會出現問題的。下面的圖片詳細討論相位誤差的理論：以上圖片顯示了儀表如何計算相位誤差的。1. 接收機對發射機的輸出進行下變頻后，然后開始采樣。這樣做的目的是為了捕捉到實際的相位軌跡。2. 接著接收機解調和計算出理想的相位軌跡。3. 將實際的相位軌跡和理想的相位軌跡相減，就得到了誤差信號。4. 誤差信號的傾斜度就是頻率誤差（相位

3、除以時間）。5. 誤差信號的波動定義為相位錯誤。一般的說法是均方根(RMS)和峰值。以下圖片標注出了手機的測量標準要求。詳細的標準請參考ETSI TS15101001 13.1這一章節。3. 實際的測量以上是從 CMU200 通信綜合測試儀截取下來的圖片。分別測試了頻率誤差（Frequency Error），相位誤差的均方根（RMS）和峰值（Peak），原點偏置（Origin Offset）和 IQ 信號幅度不平衡（I/Q Imbalance）。射頻發射機基礎傳統發射機的架構模擬基帶產生的IQ信號經過射頻發射機轉換到射頻信號，然后由天線發射出去。因此，射頻發射機扮演著將基帶信號轉換成射頻信號的

4、角色。射頻發射機的設計必須注意下面的幾點：1. 調制精確度（modulation accuracy）。射頻發射機的調制精度決定了發射機的信號品質好壞，因此會影響到接收機解調之后的誤碼率。2. 線性度。電路的非線性會讓發射信號失真，進而導致接收機解調后的誤碼率升高。3. 增益的動態范圍。射頻發射機必須有足夠的動態范圍，以避免接收機飽和。在3GWCDMA系統中，發射機必須有1dB的增益解析度，而且動態范圍必須大于80dB。現在我們用的GSM手機中，增益解析度為2dB。動態范圍是30dB左右。傳統的發射機為兩次上變頻發射機結構。包含變頻器，通道選擇濾波器，中頻可編程放大器，驅動放大器和信道選擇濾波器

5、等等。變頻器的作用是將模擬基帶信號轉換成中頻信號。如下圖所示：數學表達式如下：其中，G 是 IQ 振幅差異，是相位誤差，D 是直流誤差。如前面所述，調制器的精度決定了發射機的信號的品質好壞。當輸入的基帶IQ信號在相位和幅度上面存在誤差時，會在調制器的輸出端產生鄰信道泄漏。比如我們經常碰到的調制譜的問題。這里不展開討論。根據上面的公式推導，當輸入信號在DC方面存在誤差的時候，會產生載波泄漏(Carrier leakage)。這一點我們在后面分析相位誤差產生機理的時候，會詳細地談到。以上兩方面都會對調制精度產生影響。所以我們在電路設計的時候，必須要降低IQ信號之間的相位、幅度和直流誤差。回到上面傳

6、統的發射機結構來，傳統的二次變頻結構有下面的缺點：（1）使用中頻通道選擇器降低了集成度。（2）耗電大。（3）信號輸出無法進行更好的雜散抑制。為了克服上面的缺點，偏置鎖相環結構的發射機就應運而生。偏置鎖相環發射機架構如上圖所示，基帶信號經過一次上變頻，變成中頻信號。中頻信號經過限幅后，通過鎖相環路對一個電壓控制振蕩器（TXVCO）進行相位的調制，從而產生發射信號。這種結構能夠降低發射機的功率消耗，輸出射頻信號中雜散比較低，同時更適合IC集成設計。當然，這種結構也有自己的缺點，僅僅能夠用于恒定包絡系統。另外因為偏置鎖相環受到了環路帶寬的限制，只能用于窄帶通信系統。偏置鎖相環路發射結構廣泛用于GSM

7、系統中。直接上變頻發射架構如下圖：基帶信號經過混頻器直接調制到射頻。非常簡潔。這樣省去了中頻選擇濾波器和中頻混頻器。整個發射機能夠被整合到一個芯片上面。發射機的增益可以通過（基帶可編程增益衰減器）BBPGA 和混頻器增益來控制。采用這種結構的發射機載波帶寬要比偏置鎖相環結構大，并且適用于非恒定包絡系統。當然，這種結構也有自己的缺點。由于本振信號和發射機載波頻率相同，本振信號泄漏到混頻器輸出端后，無法慮除。因此載波泄漏比較嚴重。過大載波泄漏造成接收機無法進行解調。下面簡單分析一下EDGE 模式下的載波泄漏情況。當系統需要很大的動態增益范圍時候，這個問題嚴重。當發射機功率降低的時候，泄漏的載波功率

8、不會降低。因此當泄漏的載波和發射信號功率的比值到達一定程度的時候，接收機根本無法解調出信號來。為此，直接上變頻發射機結構必須搭配載波抑制自動校正回路來使用，這樣才能維持載波泄漏和發射功率之比為固定值。假設，, 其中為信號的幅度, 為信號的幅度, 為信號的相位偏移, 為信號的直流偏移。則從以上分析可以看出,若信號的幅度不相等,且信號相對信號有相位偏移,即, 則在輸出的信號中會帶有的頻率分量,使得GSM信號的調制譜指標惡化,導致相位誤差變大;若,則在輸出信號中會增加新的頻率分量,會對輸出調制譜造成惡化;若,則在輸出信號中會引入本振頻率,也會對輸出調制譜造成惡化,導致相位誤差變大。以上這些因素, 在

9、實際設計的時候并不容易的調試,但是可以通過走線來避免出現這些情況。比如我們的信號線, 和,和必須按照差分線來走,并且周圍必須要有地線對其進行保護,與一些高頻的數字線保持一定的隔離度, 這樣就基本可以保證信號的不會受到干擾。相位誤差故障分析和調試以上我們講了很多結論性的東西，往往對一件事情直接描述后，給出結論。這樣可能讓大家比較困惑。比如說，為什么直接上變頻結構就比偏置鎖相環路結構在電路設計上面挑戰更大？相位誤差到底是怎么出現的？由于理論水平有限，只能這樣敷衍一下了。下面就一些電路設計的實際問題進行舉例分析。希望能夠拓寬大家的工作思路。相位誤差測試我們在實際工作當中分為傳導測試和輻射測試兩種。以下敘述中不分開討論。另外 TC UAA3536 已經很少有人使用了。后面所有的討論只針對直接上變頻系統和相位誤差相關的幾個因素如下:l I/Q 信號直流分量不平衡l Balun 電路l 收發器 TC 和功率放大器 PA 之間的匹配濾波l 功率放大器輸出匹配l 天線開關 ASM 控制線的退耦l 發射功率通過接