W315天线衰减参数设置指导文档-20160326

1、W315 天线衰减参数设置指导罗维2016-03-26目录1 概述本文档说明W315B等校准时射频通道连接天线的机型的校准衰减参数如何设置，所有设计为校准时不断开射频通道和天线的连接的机型（以下简称带天线校准）的RF校准过程均可参考本文档的说明。带天线校准的生产方式为校准完后无需进行连锡或上料即可直接进行下一站测试，且校准时仍需要治具上有射频头直接和充分接触被测试样机上的射频测试环来进行校准；由于带天线校准方式的参数受外部环境（治具，屏蔽箱，样机PCB批次）影响较大，因此每次外部环境出现变化时需重新验证参数偏差，偏差超过1dB时需重新校准衰减参数；2 基本概念说明2.1 校准RF校准是目前大部

2、分射频芯片贴片成为产品后生产时必须的一步，因为射频信号设计要求非常精确，而芯片出厂后经过贴片变成的产品外围电路各不一样，同样产品的参数也会受到外围电路物料批次，物料的精确度公差，PCB板的批次和公差等影响各自不同，因此需要通过校准使得这些外部参数不同的产品都呈现比较一致的射频信号精确度，如下图图中的手机信号用手机的大小来表示，可以看到校准值为0时，信号是大小参差不齐的，而校准后如下，可见所有手机的信号都基本为一致的大小：校准时的信号流向如下图，射频信号经过射频电路放大和调谐后成为高频信号，经过测试环或测试座导入到校准治具再导入到RF测试仪器测试和调整该射频信号的强度和频率等参数，校准完毕后撤去

3、校准治具和仪器，校准好的射频信号就通过外置或内置天线辐射出去；目前射频校准一般有3种方式，一一说明如下，其中1和3不在此文档讨论范围：1 传导校准，当校准时，测试环或测试座会断开和天线的连接，如下图，传导校准的优势是最准确，适用于对产品一致性和精确性较高的产品，但是在校准测试完成后需要重新连接天线通道（连锡或上0欧姆电阻），费时费人工并且带来潜在的错误隐患（需增加工位确认天线通道已正确连接并有有效测试手段）；2 带天线校准，校准时，不会断开射频通道和天线的连接，射频信号部分通过天线辐射到空间，部分通过校准治具进入测试仪器，因此需要把天线带来的损耗作为线损的一部分计算入线损，本文档即说明如何正确

4、的设置天线的损耗值，校准完后撤去校准治具和仪器，无需再作其他动作即可进入下一步测试，此校准方式的特点是，校准值相对准确，校准完无需工位连接天线和测试天线是否正确连接，优点是在精确度和省时省人工中找到一个较好的平衡点，缺点是天线线损参数测算比较麻烦，并且容易受批次和环境的影响需要经常调整和确认，对工厂生产的工程要求较高；3 写金机参数和辐射测试，此方式不逐一校准每个样机，而且通过抽检同一批次样机中5-10pcs样机，使用传导校准得到校准参数后，综合出一个平均值校准参数，将其作为标准校准参数（即金机），写入每个待校准样机，然后通过测试验证合格即校准完成，测试时，将天线空中辐射衰减的参数视为线损，因

5、此天线通道在校准和测试的过程中也是一直相连接的，优点是节省了校准时间，生产时间短且无需额外人工，缺点是产品一致性较差，只适用于对产品要求不高的情况；2.2 Wifi信道和制式 WIFI模块的工作信道编号和信道中心频率如表1所示。表1 2.4 GHz 频段信道方案共13个信道，其中中国使用1-11，欧洲使用1-13，美国使用1-13；目前IEEE802.11最新制式已更新到802.11ah，最常用的仍然是802.11 b/g/n，11n后面是11ac，11ad，11ah，下面详细说明生产中经常遇到的11b，11g，11n；11b：较老的制式，只支持CCK和 调制，速率从1Mbps到最高11Mbp

6、s，因此提到11Mbps时一般是指11b制式；11g：11b的更新制式，支持ofdm调制，速率从6Mbps到54Mpbs，一般用54Mbps指代11g制式；11n：11g的大幅更新制式，支持调制更高，支持40M带宽，支持mimo，支持5.8g，但是目前大部分生产的11n模块只支持到单天线，130Mbps，单2.4G，并未完全支持所有的11n协议特性；2.3 W315B主芯片瑞昱方案校准特点目前主流的wifi芯片校准方案都是只校准晶振频率和各信道发射功率，无需校准RX参数，而发射功率的目标功率的目标功率则根据芯片方案不同而不同，W315b使用瑞昱的8711af主芯片，校准时先将晶振频率校准到+-

7、1ppm之内，再校准5个信道的11b发射功率和5个信道的11n 40M发射功率，如下图所示：(图示以筑波测试工具为示例，嘉多利测试工具格式不同原理相同)此项为晶振校准，目标是通过调整XTAL的值，将误差（即offset）调整到+-1ppm之内，可以看到测试工具调整XTAL到37后误差值减小为-0.73符合要求，于是晶振校准完成，最终校准值为37；此项为功率gain值校准，目的是测试和校准输出准确的功率值，gain值为wifi IC的功率设定值，一般来说1gain值大致为输出0.5dbm功率，即Wifi IC将gain值设为30时将大概输出15dbm功率，但是由于每个Wifi IC，外围电路，P

8、CB的不同，Wifi IC 的功率输出值需要校准才能达到协议的精确度要求，即通过校准工具软件命令wifi IC将输出gain值设定为特定值，然后通过RF测试仪器测试此时的真实功率输出值，最后调整gain值使输出功率达到目标功率的精确度要求范围内（如11b要求校准目标功率为16dbm+-0.5dbm），将校准后的gain值写入Wifi IC的片内ROM区，Wifi IC即可根据校准表输出符合精确度要求的射频功率；可以看到此处校准分为两步，第一步为调节gain值找到每个待校准信道符合目标功率要求的gain值，第二步为将校准值逐一的打印出来供使用者比对。瑞昱方案目前只校准11b制式下的1，4，7，1

9、1，13 信道下的gain值和11n ht40制式下的3，4，7，10，11信道下的gain值（即校准值只有10个值，分别为11b下发射功率为16dbm的1，4，7，11，13信道的gain值和11n ht40下发射功率为13dbm的3，4，7，10，11信道的gain值），54M ofdm的gain值采用11n ht40的gain值+2，11n ht20的gain值则直接采用11n ht40的gain值，不做校准，但是可以手动设置此2个差值，当芯片批次出现偏差时可以调整差值，如图中的HT20_Diff_A即为ht20和ht40的差值，图中设置为1个gain值，OFDM_Diff_A则是 54

10、M ofdm和ht40的差值，图中设置为3个gai值；最后，当功率校准值确定后，校准软件将读取Wifi IC内部的温度寄存器，作为温度校准的参考校准值。总之，1个晶振校准值，10个（5个信道×2个制式）的功率校准值，2个制式的差值，1个温度校准值构成了瑞昱方案的整个校准表。2.4 插损值设置说明此图可以直观的看到校准表中的值是如何在Wifi IC芯片中存放的，左边为Wifi IC的实际地址中存放的数据，右边为根据地址中数据代表的意义读取出来的校准值表，可以看到此Wifi IC的Mac地址为DC330D0060A5，温度校准值为1A（16进制），晶振校准值为2C（16进制），而功率校准

11、值则是CH1，CH2共用一个校准值，Ch3，CH4，CH5 共用一个校准值，CH6，CH7，CH8共用一个校准，CH9，CH10，CH11共用一个校准值，CH12，CH13共用一个校准值，CH14一般不校准，根据内部算法给出一个默认值。因此插损值的设置也和校准值一样，将CH1，CH2设为同一插损，CH3，CH4，CH5设置为同一插损，其他的类推即可。由于每个测试软件的插损值设置不太一样，但是原理相同，即需要设置2412(CH1)到2472（CH13）每个Channel的插损值，其中信道分组相同的信道插损值设置一样即可，如下图筑波的测试软件，插损值分为2部分设置，一部分为总插损值，即IQ_Fix

12、ed_ATTEN_2_4_CHAIN1 =11（CHAIN1代表4拖1中的第一台仪器）,此值的含义代表信道1-13所有信道上都叠加了11db的插损值，另一部分为各信道的单独插损值，即下面的表中的2412 4.3等等，则是每个信道的单独调整插损值，比如2412信道，总的插损值为11db，单独插损值为4.3，则最终2412信道的插损值为11+4.3=15.3db，其他信道类似。嘉多利的测试软件，则没有总插损值的概念，直接设置各信道的插损值即可，如上图的筑波的插损值，对应嘉多利的测试软件的设置即是2412 15.32427 13.92442 13.92462 12.32472 12.32.5 IEE

13、E802.11 b/g/n射频参数要求IEE802.11 协议中有很多参数要求，工厂中一般只进行频偏，发射功率，EVM几项主要参数的测试，如下频偏：协议要求+-10PPM，生产中要求+-5PPM；发射功率：瑞昱方案11b 要求14.5-17dbm，54M要求12.5-15dbm，11n要求11.5-14dbm；EVM：协议要求如下图为11b 35%（约-5db）11g54M -25db，11n ht40 mcs7 -25db,一般研发设计要求为至少3db裕量；速率(Mbps)EVM (dB)11g速率(Mbps)EVM (dB)11nData Rate(Mbps)EVM (%)11b6-5BP

14、SK1/2-51359-8QPSK1/2-823512-10QPSK3/4-105.53518-1316-QAM1/2-13113524-1616-QAM3/4-1636-1964-QAM2/3-1948-2264-QAM3/4-2254-2564-QAM5/6-253 天线插损设置说明及步骤3.1 材料准备准备10-30pcs样机，以及相应数量的Rf cable线（或Ipex座亦可），RF测试仪器一台，10db衰减器，屏蔽箱，射频线，测试治具一个，最终得出的参数大部分由样机的PCB特性决定，小部分和测试治具及屏蔽箱有关； 样机 RF cable线 IPEX座 焊好RF cable的样机3.2

15、 测试步骤3.2.1 测试传导参数将10个（以10个为例）样机的R206电阻跳接到R207及IPEX座一侧，以去除天线对校准的影响，如下图所示，并全部焊接上RF cable；此时不使用10db衰减器，测量并设置RF线，屏蔽箱转接的插损，之后使用自动校准工具得到一组cable 校准的参数，此组参数即为标准校准参数，我们插损值设置的目的就是在天线连接在射频通道上时同样能校准出和标准参数几乎一致的参数；举例说明，目前手中有1-10号机，校准出来的数据可能如下所示，需记录这些参数以备后续步骤使用。1号机，使用cable校准参数可能如下：2号机，使用cable校准参数如下：3号机，使用cable校准参数

16、如下4-10号机省略，根据上面的图示，我们可以总结出1-3号机的校准参数如下：1号机： 2412 （CH1） 11b 25 11n 312427 （CH4） 11b 25 11n 322442 （CH7） 11b 26 11n 332462 （CH11） 11b 32 11n 362472 （CH13）11b 33 11n 362号机：2412 （CH1） 11b 27 11n 312427 （CH4） 11b 27 11n 312442 （CH7） 11b 27 11n 322462 （CH11） 11b 32 11n 352472 （CH13）11b 33 11n 353号机2412 （C

17、H1） 11b 26 11n 312427 （CH4） 11b 26 11n 312442 （CH7） 11b 26 11n 322462 （CH11） 11b 32 11n 352472 （CH13）11b 33 11n 353.2.2 设置初步线损并测试首先，将所有样机的cable线去掉，R207恢复到R206位置，此时所有样机即恢复生产RF的校准状态；然后，根据经验值，设置一个大概的线损，如果之前有测试数据，可以直接先设置为上一次的线损值参数，此处举例我们设置为13db，各信道相同，其中10db为10db衰减器带来的衰减，3db为RF射频线和屏蔽箱的衰减，天线带来的衰减暂时未知未计入。最

18、终设置如下：最后，使用这组线损参数，对样机进行校准并记录校准数据，如下举例，此时校准1，2，3号机的结果如下：1号机2号机3号机总结数据为1号机（13dB线损）： 2412 （CH1） 11b 30 11n 352427 （CH4） 11b 30 11n 372442 （CH7） 11b 29 11n 372462 （CH11） 11b 31 11n 352472 （CH13）11b 32 11n 352号机（13dB线损）：2412 （CH1） 11b 31 11n 362427 （CH4） 11b 32 11n 362442 （CH7） 11b 29 11n 342462 （CH11） 1

19、1b 32 11n 352472 （CH13）11b 33 11n 353号机（13dB线损）：2412 （CH1） 11b 32 11n 372427 （CH4） 11b 32 11n 362442 （CH7） 11b 30 11n 362462 （CH11） 11b 34 11n 372472 （CH13）11b 35 11n 363.2.3 计算新线损根据校准出来的校准值，计算目前线损的误差，并修改当前线损，主要换算方法为1gain值=0.5db，首先我们统计3个样机的gain和cable的标准gain值差别如下（11b的gain值作为计算，11n的gain值作为验证不参与线损的计算）：1号机（13dB线损）： 2412 （CH1） 11b 5（30-25） 11n 4（35-31）2427 （CH4） 11b 5（30-25） 11n 5（37-32）2442 （CH7） 11b 3（29-26） 11n 4（37-33）2462 （CH11） 11b -1（31-32） 11n -1（35-36）2472 （CH13）11b -1（32-33） 11n -1（35-36）2号机（13dB线损）：2412 （CH1） 11b 4（31-