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GSM减小相位误差的方法
howtolowerphaseerroringsmhandsetdesign李航

[摘要]相位误差(Pe)是GSM手机四项非常重要的RF电气指标之一，减小相位误差对提高手机的话音质量有重大的意义。本文介绍在GSM手机设计中，减小相位误差的方法。
[关键词]GSM手机；相位误差Pe(phaseerror)
1引言GSM手机不论是在研发、生产还是在维修中，有四项RF电气指标肯定是必须测量的，中有三项是发射指标，即：射频输出功率、频率误差、相位误差，还有一项是接收指标即灵敏度。相位误差(pe)是一项非常重要的指标。在欧洲gsm的电信标准中规定：pe的峰值不得大于20度、有效值不得大于5度。当pe指标有问题时，轻则会影响话音质量(失真度变大或有咯咯声)、严重时则会使手机脱离gsm服务网。2Pe的定义要想提高某项指标的水平，首先是必须了解那一项指标的定义。Pe的定义是：它是指I路(同相)与Q路(正交)之间的相位平衡度(phasebalance)，换句话说即是：I与Q之间的正交性误差(quadratureerror)。若某一时刻Pe的采样点设为Pe(j)，根据欧洲电信标准
GSM11.10则有：max{pe(j)}≤20ºrms{pe(j)}={∑nj=1pe2(j)/n}1/2≤5º,j＝1，2，3，…n，n≥294(1)GSM手机综测仪在测量和计算pe时，采样时间一般取当前的10个突发(burst)长度(一个burst长度等于577微秒)。

3减小pe的方法3.1发射部分的方案考虑目前主要有两种方案：一种是上变频方案；另一种是0ffset频率方案。这两种方案的差别在于rf已调信号的形成方法：前者是通过传统的由if到rf的频谱搬迁，而后者则是通过增加一个ifpll，用其输出来控制一个专用的发射vc0，从而达到实现rf调制信号的目的。从性能来看，后一方案的频率误差和pe较小；从电路的复杂程度来看，前一方案简单；从综合的性能价格比来看，后一方案具有优势，故现在绝大多数的手机都采用offset频率方案，这有利于减小频率误差和pe。详细的方案可参阅有关的技术文献，在此不再进一步地说明。3.2频率合成器参考频率fr的选择θ=ωt,dθ=t•dω+ω•dt,ω=2πf从上式可以看出：在频率误差dω相同的情况下，降低频率有利于减小dθ，因而可减小pe。手机的fr有两种选择：13mhz或26mhz，从减小pe的角度来考虑，选13mhz为好。
3.3在i／q正交调制器的输入端采用lpf该LPF一般采用无源RC型LPF。在GSM体制中，传输每一个bit的时间是3.69微秒，故传输速率是1000／3.69＝270.8kbps。在理论上，GMSK的调制频谱要利用调制bit的无限随机序列再通过复杂的计算来得到。理论和实际测量都表明：GMSK调制频谱的60dB带宽为330KHz，在此带宽内的频谱已包含了绝大部分的能量，因此选LPF的截止频率为330KHz是合适的。我们可采用图1所示的一阶RCLPF电路。其截止频率的计算公式为：τ＝rc＝2×1000×220×10-12＝0.44μs截止频率＝1000／(2π·τ)＝1000／(6.28×0.44)＝362KHz(注：在工作频段内，电容呈现的阻抗应为几千欧姆左右)
3.4I／Q正交调制器采用双端输入、输出方式与单端方式相比较，双端方式可以降低串话(cross-talk)干扰，减小噪声和pe。要采用双端输入、输出方式，肯定会遇到单端与双端之间的转换问题，为了降低成本，一般均用无源器件来完成转换，常采用的电路是lg网络或balun(一种平衡——不平衡转换传输线变压器)。现介绍一下如何设计lg型单端←→双端转换电路。电路如图2所示。该电路的特点是：共用了7个lg元件，其成本比采用balun要低，但指标比采用balun要差一点。具体采用何种电路，得由设计者根据情况来确定。在图2中，由ll、cl组成lpf，其输出的电压滞后于电流；l2和c2组成hpf，其相位输出特性与lpf相反，即输出电压超前于电流；c3、c4在工作频率范围内呈现交流短路，同时隔离直流电压；l3对中心工作频率的阻抗等于与它相匹配器件的阻抗。对于e-gsm体制，发射的工作频率为880~915mhz，中心频率为897．5mhz。由lg一阶lpf和hpf截止频率的计算公式：fc＝1／〔2π(lc)1/2〕＝915mhz(lpf)fc＝1／〔2π(lc)1/2〕＝880mhz(hpf)若取c1＝2．2pf(并臂阻抗取一百至数百欧姆左右)，则l1＝13．76nh。若取c2＝c1，则l2＝14．88nh。取值处理：对于lpf为了保证有一定的频率设计余量，fc应加大一点即l1要减小一点，而对于hpf则相反。在工程中我们可取l1为12nh，l2为