CN101034947B - 手机顶针式射频校准夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手机顶针式射频校准夹具。该手机顶针式射频校准夹具包括：射频测试底板，位于手机上，包括测试焊盘和露铜焊盘；测试针，用于进行射频测试，当进行射频校准时，顶压在测试焊盘上；以及接地针，用于接地，当进行射频校准时，顶压在露铜焊盘上。优选地，测试针和接地针为弹簧针。优选地，手机顶针式射频校准夹具包括两个接地针。顶针压接式射频校准夹具结构简单，性能可靠，成本低，易于制造；独特的射频焊盘设计，完全可以兼容射频测试座的焊盘设计要求；避免了射频测试座的簧片不能恢复造成短路的情况，提高生产效率；兼容长/短射频头的校准方式。

Description

手机顶针式射频校准夹具
技术领域
本发明涉及无线通信设备的射频检测，尤其涉及一种手机顶针式射频校准夹具。
背景技术
在大批量生产GSM(Global System for Mobile communication，全球移动通信系统)手机时，通常情况下，所采用的器件的绝对精度不能满足设备频率、功率电平和其它参数的性能目标。因此，顺理成章，降低系统性能偏差的方式之一就是使用更加昂贵的、精度更高的、一致性更好的元器件。但是，在现实情况下，每个无线设备生产厂商都刻意要给用户提供价廉物美的产品，因此在成本的压力下，通常不会选用昂贵和精度更好的元器件作设计，而是走到了相反的方向，这样射频校准就成为研发生产中不可或缺的一环。
因此，需要一种适用于GSM手机射频校准和综测的顶针校准夹具，能够替代以往采用射频电缆进行射频综测的方式，一方面避免射频综测低效率生产测试，另一方面省掉专用射频测试插座，降低手机材料成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种手机顶针式射频校准夹具，用于提高射频综测效率并降低成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种手机顶针式射频校准夹具。该手机顶针式射频校准夹具包括：射频测试底板，位于手机上，包括测试焊盘和露铜焊盘；测试针，用于进行射频测试，当进行射频校准时，顶压在测试焊盘上；以及接地针，用于接地，当进行射频校准时，顶压在露铜焊盘上。
优选地，测试针和接地针为弹簧针。
优选地，手机顶针式射频校准夹具包括两个接地针。测试焊盘位于射频测试底板的中心。两个露铜焊盘位于射频测试底板的两侧，两个接地针在进行射频校准时，对称地分别顶压在两个露铜焊盘上。
优选地，测试针和接地针通过共面波导板来固定。测试针和接地针连接至共面波导板的馈线，馈线连接至SMA接头，SMA接头连接至射频同轴电缆，射频同轴电缆连接至用于射频测试的仪器。
优选地，在手机上需要与测试焊盘进行导通的部位设置有电容。
可选地，当射频测试底板不通过顶针进行校准时，允许表贴射频测试座以通过射频电缆来进行校准。
可选地，测试针和接地针的规格为：成品针总长＝8.00mm±0.20mm，工作高度＝7.00mm，弹力100g+20％，管长＝6.20mm，管身长度＝5.2mm，针轴＝1.00mm，管身外径＝1.5mm，底座外径＝2.20mm。
可选地，测试针和接地针的规格为：最小接触表面10μAu，额定电流和电压DC12V1A，最大接触阻抗50mΩ。
通过上述技术方案，本发明的顶针压接式射频校准夹具与采用射频测试座的校准夹具相比，顶针压接式射频校准夹具结构简单，性能可靠，成本低，易于制造；独特的射频焊盘设计，完全可以兼容射频测试座的焊盘设计要求；避免了射频测试座的簧片不能恢复造成短路的情况，提高生产效率；兼容长/短射频头的校准方式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的手机顶针式射频校准夹具的框图；
图2是根据本发明实施例的兼容标准射频测试座的示意图；
图3是根据本发明实施例的顶针压接式的校准示意图；
图4是常规的射频测试座焊盘结构图；
图5是根据本发明实施例的兼容射频测试座的焊盘封装结构图；
图6是根据本发明实施例的新型Pogo Pin结构示意图；以及
图7是根据本发明实施例的手机射频校准的操作示意图。
具体实施方式
下面将参考附图详细说明本发明。
参照图1，根据本发明的手机顶针式射频校准夹具10包括：射频测试底板20，位于手机上，包括测试焊盘22和露铜焊盘24；测试针30，用于进行射频测试，当进行射频校准时，顶压在测试焊盘22上；以及接地针40，用于接地，当进行射频校准时，顶压在露铜焊盘24上。
优选地，测试针30和接地针40为弹簧针。
优选地，手机顶针式射频校准夹具10包括两个接地针40。测试焊盘22位于射频测试底板20的中心。两个露铜焊盘24位于射频测试底板20的两侧，两个接地针40在进行射频校准时，对称地分别顶压在两个露铜焊盘24上。
优选地，测试针30和接地针40通过共面波导板来固定。测试针30和接地针40连接至共面波导板的馈线，馈线连接至SMA接头，SMA接头连接至射频同轴电缆，射频同轴电缆连接至用于射频测试的仪器。
优选地，在手机上需要与测试焊盘22进行导通的部位设置有电容。
可选地，当射频测试底板20不通过顶针进行校准时，允许表贴射频测试座以通过射频电缆来进行校准。
可选地，测试针30和接地针40的规格为：成品针总长＝8.00mm±0.20mm，工作高度＝7.00mm，弹力100g+20％，管长＝6.20mm，管身长度＝5.2mm，针轴＝1.00mm，管身外径＝1.5mm，底座外径＝2.20mm。
可选地，测试针30和接地针40的规格为：最小接触表面10μAu，额定电流和电压DC12V1A，最大接触阻抗50mΩ。
本发明涉及移动通信系统和无线设备，尤其涉及GSM手机顶针式射频校准夹具。本发明的顶针压接式射频校准夹具采用POGOPIN(弹簧针，又称弹簧测试针)顶针方式来进行手机板测，替代了传统的射频测试座的方式。
下面结合附图对顶针压接式夹具工作原理作进一步描述。
顶针压接式夹具是在常规的射频测试座的基础上发展而来的，由于生产过程中板测时，插上射频电缆校准后，常会发生射频测试座内部的簧片不能恢复，造成短路的状态，并且还时常伴有贴片工艺问题以及成本的问题，故提出这种新型的顶针压接式校准夹具方案，来解决这些问题。
具体采用共面波导板来固定一个测试针和两个接地针，通过共面波导的馈线(50欧姆)与50欧姆的SMA(Sub-Miniature-A，反极性公头)头相连接，测试针顶压在手机PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板的新设计的测试焊盘上，两个接地针顶压在露铜的区域的两侧，对称摆放，以达到传输阻抗的平衡，使每个接地针和测试针之间的阻抗控制在传输理论上的50欧姆的状态，通过SMA和射频同轴电缆接连到综测仪CMU200上，进行校准。这种安装顶针的方式代替了常规的射频头细针，定位上更准确，传输损耗更低，能更好地完成射频校准的要求，如图2、3所示。
兼容常规的射频测试座的焊盘(具体尺寸如图4)，在常规的射频测试座的推荐焊盘基础上进行改革，在原有焊盘上加一个直径为6mm圆形的露铜焊盘，正好将原有的焊盘覆盖，原封装焊盘的外围的露铜区域来满足两个接地针的压接牢靠，多余的部分进行阻焊剂隔离，以免短路的问题，并在中间区域增设一个直径为1mm的圆形测试焊盘，由PCB厂商来控制匹配50欧姆传输线，此焊盘用于测试针压接，且还增设一个0402封装的电容，做通路设计，避免外围增加支路来进行导通，如图5所示。
如果不采用顶针压接式的射频校准夹具，可以表贴常规的射频测试座，连接射频电缆来进行校准，新型焊盘的设计方式和加载电容的设计方式，不会干涉常规测试座的正常使用，完全可以达到兼容设计目的，为以后的生产综测提供新型的思路。
还采用一种独特设计的pogo pin(如图6所示)，独特的弹性臂结构确保探针与底座之间，保持两侧带有正向力的接触，保证耐久20000次以后接触阻抗不会超过30毫欧。代替常规的射频头的测试针，达到射频校准的目的，Pogo Pin的尺寸：成品针总长L0＝8.00mm±0.20mm，工作高度L1＝7.00mm，弹力100g+20％，管长L2＝6.20，管身长度L3＝5.2mm，针轴D0＝1.00mm，管身外径D1＝1.5mm，底座外径D2＝2.20mm；Contact Surface：10μ(minimum Au)，RatedCurrent&Voltage：DC12V1A，Contact Resistance：50mΩ(maximum)。
手机通常需要校准的指标：频率校准、发射功率电平校准、RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示)接收信号强度校准。不同制式的手机所需要校准的具体内容和方法不同，但不论哪种制式，其校准的核心离不开这三部分。
频率校准的全部物理含义就是精确的实测出数字压控振荡的斜率和节距，将此数学模型写入手机中。手机在正常工作时，按照此模型计算出控制数字压控振荡的数字控制量，来调谐发射、接收频率，使之达到其协议要求精度。信道(包括接收和发射)的中心频率是线性的，且线性设计容易实现，因此频率校准只需在一个信道上校准即可，至于是校准发射信道的频率，还是校准接收信道的频率，这与手机的设计方案有关。
发射功率电平校准一般分为两大类，一类是功率输出线性校准，这类校准是非常重要的，且是非做不可的。在做这种校准时，一般是在一个指定的信道上，从高功率到低功率作较为完整的校准，这种校准是为了保证手机能准确输出系统所要求的各个功率电平，修正手机输出的非线性。另一大类是输出功率与频率响应的校准。在不同的信道上所输出的功率电平并不是很一致、很平坦的，这是由于手机从产生基带信号到射频发射这部分电路的频率响应可能会有些抖动或变化，这些抖动或变化导致手机在不同信道上发射功率不是很一致、很平坦，为了弥补在不同信道上的输出功率电平的这种“抖动”，应对手机在不同信道上的功率输出作不同的“补偿”。这种校准至少在三个以上的信道上来完成，分别是高频率、中频率、低频率的信道。
RSSI接收信号强度校准与功率电平校准非常类似，又称为AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)校准，为了保证手机在不同大小的接收信号下，在解调前信号大小是一致的，电路中都会有个AGC电路，AGC工作时的放大倍数与RSSI(接收信号强度)成线性比例关系；因此校准AGC的放大倍数，保证AGC的输出结果，就是在对RSSI精度校准。
如上所述，进行验证工作，需要校准的指标：频率、发射功率电平、RSSI接收强度；线缆测试线损值设置为：参考值GSM0.5dB、DCS0.8dB，所使用的综测仪CMU200和其它设备都是经过校准合格。通过射频电缆连接手机和综测仪CMU200来进行射频校准的，如图7所示。
如以下表格所示，顶针压接式校准的数据和测试的结果，均已满足射频校准的要求。
表1是根据本发明实施例的GSM900频段的校准数据。
 
索引 AFC校准数据    GSM.TX校准数据 GSM.AGC校准数据 GSMaryAccurae增益表     GSM.RSSI校准数据
0 32767 0 4485 184 -2
1 32767 0 4485 184 1
2 32767 0 4485 184 0
 
索引 AFC校准数据    GSM.TX校准数据 GSM.AGC校准数据 GSMaryAccurae增益表     GSM.RSSI校准数据
3 32767 0 4613 232 0
4 32211 0 4741 280 -1
5 31439 35914 4869 328 3
6 30531 30278 4997 376 8
7 295.9 26346 261 457
8 28340 22938 389 505
 
9 26961 19268 517 553
10 25323 16384 645 601
11 23389 14025 773 649
12 21089 12059 901 697
13 18321 10486 1029 745
14 15018 9438 1157 793
15 11134 8520 1285 841
16 6774 7734 1413 889
17 2065 6947 1541 937
18 62827 6161 1669 985
19 58140 5506 1797 1033
20 53669 0 1925 1081
21 49482 0 2053 1129
22 45563 0 2181 1177
23 41890 0 2309 1225
24 38493 0 2437 1273
25 35333 0 2565 1321
26 32768 0
27 32768 0
28 32768 0
29 32768 0
30 32768 0
31 32768 0
32 32768
表1
表2是根据本发明实施例的DCS1800频段的校准数据。
 
索引 AFC校准数据    DCS.TX校准数据   DCS.AGC校准数据 GSMaryAccurate增益表      GSM.RSSI校准数据
0 32767 29492 4485 180 11
1 32767 25297 4485 180 9
2 32767 22152 4485 180 4
3 32767 19530 4613 228 0
4 32211 16516 4741 276 1
5 31439 14025 4869 324 7
6 30531 12059 4997 372 12
7 295.9 10355 261 452
8 28340 9044 389 500
9 26961 7734 517 548
 
索引 AFC校准数据    DCS.TX校准数据   DCS.AGC校准数据 GSMaryAccurate增益表      GSM.RSSI校准数据
10 25323 6685 645 596
11 23389 5768 773 644
12 21089 4981 901 692
13 18321 4326 1029 740
14 15018 3671 1157 788
15 11134 3408 1285 836
16 6774 3033 1413 884
17 2065 2774 1541 932
18 62827 2515 1669 980
19 58140 2256 1797 1028
20 53669 0 1925 1076
21 49482 0 2053 1124
22 45563 0 2181 1172
23 41890 0 2309 1220
24 38493 0 2437 1268
25 35333 0 2565 1316
26 32768 0
27 32768 0
28 32768 0
29 32768 0
30 32768 0
31 32768 0
32 32768
表2
表3是根据本发明实施例的射频校准后的功率实测数据。
 
功率等级 GSM900@channel62[dBm]标准设置值             实验室数据           GSM1800@channel698[dBm]标准设置值     实验室数据  
0 `` `` 28.5(30±2dB) 28.4
1 `` `` 27.5(28±2dB) 27.3
2 `` `` 26.0(26±3dB) 26.1
3 `` `` 24.0(24±3dB) 24.1
4 `` `` 22.0(22±3dB) 21.8
5 31.8(33±2dB) 31.6 18.0(20±3dB) 17.6
6 30.5(31±2dB) 30.4 16.0(18±3dB) 15.8
7 29.0(29±2dB) 29.2 14.0(16±3dB) 13.7
8 27.0(27±2dB) 26.8 12.0(14±3dB) 11.5
9 25.0(25±2dB) 25.1 10.5(12±4dB) 10.3
10 23.0(23±3dB) 22.8 9.0(10±4dB) 9.2
 
11 21.0(21±3dB) 20.9 7.5(8±4dB) 7.4
12 19.0(19±3dB) 18.5 6.0(6±4dB) 6.1
13 17.0(17±3dB) 16.8 4.5(4±4dB) 4.3
14 15.0(15±3dB) 14.5 3.0(2±5dB) 2.8
15 13.0(13±3dB) 13.2 1(0±5dB) 0.8
16 11.5(11±5dB) 11.6
17 9.5(9±5dB) 9.4
18 7.5(7±5dB) 7.6
19 5.5(5±5dB) 4.8
表3
表4是根据本发明实施例的射频校准后的实测数据。
Figure S07190443420070418D000101
Figure S07190443420070418D000111
表4
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种手机顶针式射频校准夹具，其特征在于，包括：
射频测试底板，位于所述手机上，包括测试焊盘和露铜焊盘；
测试针，用于进行射频测试，当进行射频校准时，顶压在所述测试焊盘上；以及
接地针，用于接地，当进行射频校准时，顶压在所述露铜焊盘上；并且
所述手机顶针式射频校准夹具包括两个接地针，所述测试焊盘位于所述射频测试底板的中心，两个所述露铜焊盘位于所述射频测试底板的两侧，所述两个接地针在进行射频校准时，对称地分别顶压在两个所述露铜焊盘上。
2.根据权利要求1所述的手机顶针式射频校准夹具，其特征在于，所述测试针和所述接地针为弹簧针。
3.根据权利要求1或2所述的手机顶针式射频校准夹具，其特征在于，所述测试针和所述接地针通过共面波导板来固定。
4.根据权利要求3所述的手机顶针式射频校准夹具，其特征在于，所述测试针和所述接地针连接至所述共面波导板的馈线，所述馈线连接至反极性公头SMA接头，所述反极性公头SMA接头连接至射频同轴电缆，所述射频同轴电缆连接至用于射频测试的仪器。
5.根据权利要求1或2所述的手机顶针式射频校准夹具，其特征在于，在所述手机上需要与所述测试焊盘进行导通的部位设置有电容。
6.根据权利要求1所述的手机顶针式射频校准夹具，其特征在于，当所述射频测试底板不通过顶针进行校准时，允许表贴射频测试座以通过射频电缆来进行校准。
7.根据权利要求2所述的手机顶针式射频校准夹具，其特征在于，所述测试针和所述接地针的规格为：成品针总长＝8.00mm±0.20mm，工作高度＝7.00mm，弹力100g+20％，管长＝6.20mm，管身长度＝5.2mm，针轴＝1.00mm，管身外径＝1.5mm，底座外径＝2.20mm。
8.根据权利要求2所述的手机顶针式射频校准夹具，其特征在于，所述测试针和所述接地针的规格为：最小接触表面10μAu，额定电流和电压DC 12V 1A，最大接触阻抗50mΩ。
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