CN102006125B - 终端apc自动生产校准系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种终端APC自动生产校准系统及方法，涉及无线通信领域终端的射频电路，可有效提高终端生产过程中APC校准的效率。所述终端APC自动生产校准系统包括基带、APC码表、发信机、射频前端电路模块、功率耦合器以及天线。APC码表中保存不同功率等级对应的APC控制码。基带调用APC码表，按照APC控制码控制发信机发射功率。所述系统还包括连接在功率耦合器和基带之间的功率检测模块，功率检测模块通过功率耦合器检测发射到天线的功率值，并将检测到的功率值返回到基带，基带根据返回的检测功率值调整APC码表中当前功率等级对应的APC控制码，使得返回的检测功率值和功率等级的功率值之间的误差达到设计要求。本发明还提供一种终端APC自动生产校准方法。

Description

终端APC自动生产校准系统及方法

技术领域

本发明涉一种无线通信领域终端射频电路，尤其涉及一种终端APC（Automatic Power Control，自动功率控制）自动生产校准的系统及方法。

背景技术

移动终端的射频电路中存在大量的模拟器件，模拟器件具有很大的器件离散性，会导致生产出来的不同终端的射频特性存在离散性，即终端的射频性能如最大发射功率、闭环功率控制等指标不能满足3GPP的指标要求，也就无法通过射频一致性测试，甚至可能会影响协议一致性测试。因此，在移动终端生产过程中必须对生产出来的每一台终端进行射频校准以消除这种离散特性，从而使生产出的每台终端都能满足射频一致性要求。

在移动终端的射频电路中，功率放大器是最重要的元器件之一，然而每个功率放大器的功率特性曲线都不一样。基于以上原因，要对每台移动终端的功率放大器进行校准，即APC（Automatic Power Control，自动功率控制）校准。通常的APC校准方案主要利用PC（计算机）侧软件控制终端和频谱仪。请参阅图1，该校准系统包括依次串联组成完整链路的PC11、频谱仪13以及终端15。

常用的一种具体校准方法包括如下步骤：

第一步，PC 11和频谱仪13进入APC生产校准状态。

第二步，终端15基带首先按照APC码表，以最大发射功率等级所对应的码字控制发信机，使整个链路处于正常发射状态。

第三步，频谱仪13检测终端15发射的信号功率。

第四步，PC 11读取终端15最大发射功率等级所对应的功率值和频谱仪13检测到的功率值，将两个功率值做差，获取功率差。

第五步，如果所述功率差大于允许的误差范围，则PC 11将这个功率差转换成对应的APC码字，如果是最大发射功率等级所对应的码字，则直接将功率差对应的APC码字作为最大发射功率等级所对应的码字写入一个新的APC码表以替换基带内部APC码表；如果不是最大发射功率等级所对应的码字，则需要将功率差对应的APC码字加上前一发射功率等级所对应发送的码字，作为当前发射功率等级所对应的码字写入一个新的APC码表以替换基带内部APC码表。如果所述功率差在允许的误差范围内，则直接将上一发射功率等级所对应发送的码字作为当前发射功率等级所对应的码字写入一个新的APC码表以替换终端15基带的APC码表。

第六步，终端15降一个功率等级重复第二到第五步，直到最后一个功率等级校准完毕，校准完的最终的APC码表作为校准后的终端15的执行码表。

以上这种校准方法最大的特点是能保证终端15发射的每个功率等级的功率值都在预定的目标范围内。同时，这样也带来了一个很大的问题是每台终端的校准时间非常的长。以TD-SCDMA模式为例，最大发射功率24dBm，最小发射功率-49dBm，1dB步进考虑，上述第二步到第五步至少要重复83次。不考虑校准前的初始化准备过程，按照这种校准方法，校准一张APC码表至少需要1分钟，如果不同频段使用不同的APC码表，则校准时间会成倍增加，这样的终端的生产效率是极低的。

为了缩减生产校准时间，提高生产效率，还有一种APC校准方法是在前面所述校准方法专用加入插值拟合校准。其主体思想是：在一定的功率输出范围内，功率放大器的增益是恒定的，发信机的输出随APC控制码是线性变化的，这样我们就不需要每个功率等级都校准，而是间隔几个功率等级校准一次，中间的功率等级采用差值拟合的方法实现，具体的校准方法如下：

1、最大发射功率的校准采用和前面所属第一种校准方法所述第一步到第五步相同的方法。

2、当校准完最大发射功率后，接下来不是降一个功率等级而是降N个功率等级重复第一步到第五步。N大小的确定根据功率放大器增益和发信机的线性特性而定。

3、当校准完这两个功率等级后，中间的N-1个等级就根据前后校准好的两个功率等级所对应的APC码字，中间做插值拟合。

4、把拟合好的码字写入新的APC码表。

5、重复步骤3--5直到完成所有功率等级的校准拟合。

使用上述方法，APC生产校准过程中，PC 11、频谱仪13以及终端15之间需要进行频繁的信息交互。另外，即使采用上述改进的APC校准方法，校准一张APC码表仍然需要相当长的时间，生产效率仍然很低。

本发明则提供一种新的系统及方法用以改善或解决上述的问题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种终端APC自动生产校准系统及方法，以提高终端在生产过程中APC校准的效率。

本发明通过这样的技术方案解决上述的技术问题：

一种终端APC自动生产校准系统，所述系统包括基带、APC码表、发信机、射频前端电路模块、功率耦合器以及天线；其中，

所述APC码表中用于保存不同功率等级对应的APC控制码;

基带调用APC码表，按照APC控制码控制发信机发射功率;

所述系统还包括连接在功率耦合器和基带之间的功率检测模块，功率检测模块通过功率耦合器检测发射到天线的功率值，并将检测到的功率值返回到基带，基带根据返回的检测功率值调整APC码表中当前功率等级对应的APC控制码，使得返回的检测功率值和功率等级的功率值之间的误差达到预定设计要求；

其中，所述终端APC自动生产校准系统设置在终端内部。

作为本发明的一种改进，所述基带包括一个伪随机波形文件，基带按照APC控制码控制发信机发送伪随机波形文件的发射功率。

作为本发明的一种改进，所述发信机将基带发送的伪随机波形文件转换为射频信号，发送到射频前端电路模块。

作为本发明的一种改进，射频前端电路模块将射频信号发送到功率耦合器。

作为本发明的一种改进，功率耦合器将射频信号耦合到天线。

本发明提供一种终端APC自动生产校准方法，所述方法包括如下步骤：

A、基带按每帧发送一个时隙，基带调用APC码表，选定一个功率等级作为当前功率等级，基带按照当前功率等级所对应的APC控制码控制发信机的发射功率;

B、功率检测模块检测发射到天线的功率值，并把获取的检测功率值返回到基带;

C、基带根据返回的检测功率值调整APC码表中当前功率等级所对应的APC控制码，使得返回的检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差达到预定设计要求;

D、基带改变一个功率等级，基带以改变后功率等级作为当前功率等级，按照改变后功率等级对应的APC控制码控制发信机的发射功率;

E、重复B、C、D，对其余功率等级对应的APC控制码进行校准；当每个功率等级对应的APC控制码校准完成后，执行步骤F；

F、终端按最后校准的功率等级的功率值为基准，按照每变化一个功率等级变化多少APC控制码做线性拟合，从而完成APC自动生产校准。

作为本发明的一种改进，上述步骤C还包括如下步骤：

基带判断返回的检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差是否在预定设计要求内，如果没有超出预定设计要求，则执行步骤D；如果超出了预定设计要求，则调整APC码表中当前功率等级对应的APC控制码，并以当前功率等级所对应的APC控制码控制发信机的发射功率，重复执行步骤B、C，直到基带判断两者的误差在预定设计要求内，再执行步骤D。

作为本发明的一种改进，调整APC码表当前功率等级对应的APC控制码还包括如下步骤：将返回的检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差转换成补偿码字补偿当前功率等级的APC控制码。

作为本发明的一种改进，上述步骤D中还包括如下步骤：基带改变一个功率等级后，要判断改变后的功率等级的功率值是否超过了功率检测模块的检测范围，如果超过了则直接执行步骤F；如果没有超过，则以下降后的功率等级对应的APC控制码控制发信机发送伪随机波形文件。

作为本发明的一种改进，首先步骤A中基带选择最大的功率等级对应的APC控制码控制发信机发射功率大小，最大功率等级对应的APC控制码校准结束后，在步骤D中只需依次下降一个功率等级，直至所有的功率等级对应的APC控制码都校准结束。

作为本发明的一种改进，在步骤A之前，还包括校准功率检测模块的测量误差。

作为本发明的一种改进，所述校准功率检测模块的测量误差包括如下步骤：

X1、终端进入生产测试模式，按照选定的功率等级对应APC控制码控制发信机的发射功率；

X2、功率检测模块检测发射到天线的功率值，并把测量的功率值返回到基带；

X3、频谱仪测量发射到天线的功率值；

X4、调整功率检测模块所产生的路径损耗参数使功率检测模块的检测功率值和频谱仪的测量功率值之间的误差达到设计要求。

本发明还提供一种终端APC自动生产校准方法，所述方法包括如下步骤：

I、基带每帧发送多个时隙，设每帧发送最大时隙数为N，一次校准可以完成N个功率等级的校准；基带第一个发送时隙用以最大功率等级所对应的APC控制码控制发信机的发射功率，第二个发送时隙降一个功率等级，用下降后功率等级对应的APC控制码控制发信机的发射功率，以此类推，第N个发送时隙发送功率降N个功率等级，用下降N个等级后的功率等级对应的APC控制码控制发信机的发射功率；

II、启动功率检测模块对每一个时隙的发射功率进行检测；

III、检测每个时隙发射功率等级对应的功率值和功率检测模块检测的发射功率值之间的误差是否达到预定设计要求，如果达到设计要求，则执行步骤IV；如果没有达到设计要求，则分别调整N个功率等级对应的APC控制码，直到功率等级对应的功率值和功率检测模块测量值之间的误差达到设计要求；

IV、当发信机的发射功率超过了功率检测模块的检测范围，终端按前一功率等级所对应的功率值为基准，按照每变化一个功率等级变化多少APC控制码做线性拟合，从而完成APC自动生产校准。

本发明在发射链路天线口处设计合理的功率检测电路使得需要检测的发射功率等级范围与功率检测电路的动态匹配，能正确检测发射到终端天线的功率，并且功率检测的精度不随温度和电压发生变化，在功率检测的动态范围外，功率放大器的增益保持恒定，发信机输出功率随APC能保证线性变化。

本发明的用功率检测模块取代频谱仪，将APC自动生产校准过程中PC所做的工作全部内嵌到基带中，使终端不借助外界仪表实现APC的自动校准，校准过程中，对功率检测动态范围内的功率等级实行校准，超过功率检测动态范围的功率等级采用线性拟合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为APC自动校准的原理示意图；

图2为本发明终端APC自动生产校准系统的框架图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供一种终端APC自动生产校准系统，如图2所示，该系统设置在终端15内部，该系统包括基带21、APC码表22、发信机23、功率检测模块24、射频前端电路模块25、功率耦合器26以及天线27。基带21内置一个伪随机波形文件。APC码表22中保存了不同功率等级对应的APC控制码。

基带21发送伪随机波形文件到发信机23；此外，基带21调用APC码表22，按照APC控制码控制发信机23发送伪随机波形文件。

基带21通过APC控制码来控制发信机23的发送伪随机波形文件的发射功率大小，APC控制码经过数模转换变成电压，电压加到发信机23的控制端，不同大小的电压，发信机23的发射功率也不同。

发信机23将基带21发送的伪随机波形文件转换为射频信号，发送到射频前端电路模块25。

射频前端电路模块25将射频信号发送到功率耦合器26。

功率耦合器26将射频信号耦合到天线27。

功率检测模块24连接在功率耦合器26和基带21之间，功率检测模块24通过功率耦合器26检测发射到天线27的功率值，并将检测到的功率值返回到基带21，基带21调整APC码表22里对应发射功率等级的APC控制码，使得发射功率等级对应的发信机23的发射功率的误差达到预定的设计要求。

实施例1：

本发明实施例1提供一种终端15进行APC自动生产校准的方法，如图1和图2所示，该方法步骤包括：

第一步：校准功率检测模块24的测量误差

A：终端15在PC 11控制下进入生产测试模式。

B:终端15基带21首先按照APC码表22，以最大发射功率等级所对应的APC控制码控制发信机23的发射功率，发信机23按所述的发射功率发送伪随机波形文件。

C:功率检测模块24通过功率耦合器26检测发射到天线27的功率值，并将测量的功率值返回到基带21。

D:频谱仪13通过功率耦合器26读取发射到天线27的功率值。

E:调整功率检测模块24所产生的路径损耗参数使功率检测模块24测量的功率值和频谱仪13测量的功率值之间的误差达到设计要求。在本发明较佳实施例中，误差范围在-0.2dB到+0.2dB。

F:功率检测校准完成。

第二步：APC自动生产校准

开启终端15，进入APC自动生产校准模式。ACP码表22内保存了不同功率等级对应的APC控制码，首先选定一个功率等级进行对应APC控制码的校准，然后再改变功率等级，逐一对其他功率等级对应的APC控制码进行校准。

A:基带21按每帧发送一个时隙，基带21调用APC码表22，选定一个功率等级作为当前功率等级，按照当前功率等级所对应的APC控制码控制发信机23发送伪随机波形文件。

B:功率检测模块24通过功率耦合器26检测发射到天线27的功率值，并将获取的检测功率值返回到基带21。

C:基带21根据返回的检测功率值调整当前功率等级所对应的APC控制码，使得检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差达到预定设计要求。

D:基带21改变一个功率等级，基带21以改变后功率等级作为当前功率等级，按照改变后的功率等级对应的APC控制码控制发信机23发送伪随机波形文件。

E：重复B、C、D，对其余功率等级对应的APC控制码进行校准，当每个功率等级对应的APC控制码校准完成后，执行步骤F。

F:终端15按前一功率等级的功率值为基准，按照每变化一个功率等级变化多少APC控制码做线性拟合，从而完成APC自动生产校准。

终端15退出APC自动生产校准模式。

在本发明的较佳实施例中，首先基带21选择最大的功率等级（如24dBm）对应的APC控制码控制发信机23发送伪随机波形文件，最大功率等级对应的APC控制码校准结束后，再下降一个功率等级校准，直至所有的功率等级对应的APC控制码都校准结束；在其他实施例中，也可按照从最小的功率等级校准开始，至最大的功率等级对应的APC控制码校准结束。

上述步骤C还包括如下步骤：

C1：基带21判断返回的检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差是否在预定设计要求内，如果没有超出预定设计要求，则执行步骤D；如果超出了预定设计要求，执行步骤C2；

C2：将返回的检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差转换成补偿码字补偿当前功率等级的APC控制码，并以当前功率等级所对应的APC控制码控制发信机23发送伪随机波形文件，重复执行步骤B、C，直到基带21判断两个功率值的误差在预定设计要求内，再执行步骤D；

上述步骤D中还包括如下步骤：基带21降一个功率等级后，要判断下降后的功率等级的功率值是否超过了功率检测模块24的检测范围，如果超过了则直接执行步骤F；如果没有超过，则以下降后的功率等级对应的APC控制码控制发信机23发送伪随机波形文件。

这样，终端15在APC生产校准过程中不需要借助仪表和PC 11软件控制，避免了PC 11软件与终端15频繁的信令交互。终端15只需在校准完其他如AFC，AGC和功率检测后，开机进入APC自动生产校准模式即可实现APC自动生产校准，在同一段时间内不需要借助任何仪表能同时完成多台终端15的APC自动生产校准，极大提高了生产效率，降低了生产成本。

实施例2：

本发明实施例2还提供一种终端15进行APC自动生产校准的方法，该方法包括如下步骤：

第一步：校准功率检测模块的测量误差，所述校准方法与实施例1中的校准功率检测模块测量误差方法一致，在此不再重复叙述。

第二步：APC自动生产校准

开启终端15进入APC自动生产校准模式。

I、基带21每帧发送多个时隙，设每帧发送最大时隙数为N，一次校准可以完成N个功率等级的校准；基带21第一个发送时隙用以最大功率等级所对应的APC控制码控制发信机23发送伪随机波形文件的发射功率，第二个发送时隙降一个功率等级，用下降后功率等级对应的APC控制码控制发信机23的发射功率，以此类推，第N个发送时隙发送功率降N个功率等级，用下降N个等级后的功率等级对应的APC控制码控制发信机23的发射功率；

II、启动功率检测模块24对每一个时隙的发射功率进行检测；

III、检测每个时隙发射功率等级对应的功率值和功率检测模块24检测的发射功率值之间的误差是否达到预定设计要求，如果达到设计要求，则执行步骤IV；如果没有达到设计要求，则分别调整N个功率等级对应的APC控制码，直到每个功率等级对应的功率值和功率检测模块对应的测量值之间的误差达到设计要求；

IV、当发信机23的发射功率超过了功率检测模块24的检测范围，终端15按前一功率等级所对应的功率值为基准，按照每变化一个功率等级变化多少APC控制码做线性拟合，从而完成APC自动生产校准。

退出APC自动生产校准模式。

这样，在终端15在APC生产校准过程中不需要借助仪表和PC 11侧软件控制，避免了PC 11侧软件与终端15频繁的信令交互。终端15在校准完其他如AFC，AGC和功率检测后，开机进入APC自动生产校准模式即可实现APC自动生产校准，极大提高了生产效率，降低了生产成本。在本发明较佳实施例中，所述误差是否达到预定设计要求中提到的误差范围在-0.2dB到+0.2dB。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种终端APC自动生产校准系统，所述系统包括基带、APC码表、发信机、射频前端电路模块、功率耦合器以及天线；其特征在于，

所述APC码表中用于保存不同功率等级对应的APC控制码；

基带调用APC码表，按照APC控制码控制发信机发射功率;

所述系统还包括连接在功率耦合器和基带之间的功率检测模块，功率检测模块通过功率耦合器检测发射到天线的功率值，并将检测到的功率值返回到基带，基带根据返回的检测功率值调整APC码表中当前功率等级对应的APC控制码，使得返回的检测功率值和功率等级的功率值之间的误差达到预定设计要求；

其中，所述终端APC自动生产校准系统设置在终端内部。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基带包括一个伪随机波形文件，基带按照APC控制码控制发信机发送伪随机波形文件的发射功率。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述发信机将基带发送的伪随机波形文件转换为射频信号，发送到射频前端电路模块。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，射频前端电路模块将射频信号发送到功率耦合器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，功率耦合器将射频信号耦合到天线。

6.一种采用如权利要求1所述的系统进行终端APC自动生产校准方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A、基带每帧发送一个时隙，基带调用APC码表，选定一个功率等级作为当前功率等级，基带按照当前功率等级所对应的APC控制码控制发信机的发射功率;

B、功率检测模块检测发射到天线的功率值，并把获取的检测功率值返回到基带;

C、基带根据返回的检测功率值调整APC码表中当前功率等级所对应的APC控制码，使得返回的检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差达到预定设计要求;

D、基带改变一个功率等级，基带以改变后功率等级作为当前功率等级，按照改变后功率等级对应的APC控制码控制发信机的发射功率;

E、重复B、C、D，对其余功率等级对应的APC控制码进行校准；当每个功率等级对应的APC控制码校准完成后，执行步骤F；

F、终端按最后校准的功率等级的功率值为基准，按照每变化一个功率等级变化多少APC控制码做线性拟合，从而完成APC自动生产校准。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，上述步骤C还包括如下步骤：

基带判断返回的检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差是否在预定设计要求内，如果没有超出预定设计要求，则执行步骤D；如果超出了预定设计要求，则调整APC码表中当前功率等级对应的APC控制码，并以当前功率等级所对应的APC控制码控制发信机的发射功率，重复执行步骤B、C，直到基带判断两者的误差在预定设计要求内，再执行步骤D。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，调整APC码表当前功率等级对应的APC控制码还包括如下步骤：将返回的检测功率值和当前功率等级的功率值之间的误差转换成补偿码字补偿当前功率等级所对应的APC控制码。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，首先步骤A中基带选择最大的功率等级对应的APC控制码控制发信机发射功率大小，最大功率等级对应的APC控制码校准结束后，在步骤D中只需依次下降一个功率等级，直至所有的功率等级对应的APC控制码都校准结束。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，上述步骤D中还包括如下步骤：基带改变一个功率等级后，要判断改变后的功率等级的功率值是否超过了功率检测模块的检测范围，如果超过了则直接执行步骤F；如果没有超过，则以下降后的功率等级对应的APC控制码控制发信机的发射功率。

11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤A之前，还包括校准功率检测模块的测量误差。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述校准功率检测模块的测量误差包括如下步骤：

X1、终端选定一个功率等级，按照选定的功率等级对应的APC控制码控制发信机的发射功率；

X2、功率检测模块检测发射到天线的功率值，并把测量的功率值返回到基带；

X3、频谱仪测量发射到天线的功率值；

X4、调整功率检测模块所产生的路径损耗参数使功率检测模块的检测功率值和频谱仪的测量功率值之间的误差达到设计要求。

13.一种采用如权利要求1所述的系统进行终端APC自动生产校准方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

I、基带每帧发送多个时隙，设每帧发送最大时隙数为N，一次校准可以完成N个功率等级的校准；基带第一个发送时隙用以最大功率等级所对应的APC控制码控制发信机的发射功率，第二个发送时隙降一个功率等级，用下降后功率等级对应的APC控制码控制发信机的发射功率，以此类推，第N个发送时隙发送功率降N个功率等级，用下降N个等级后的功率等级对应的APC控制码控制发信机的发射功率；

II、启动功率检测模块对每一个时隙的发射功率进行检测；

III、检测每个时隙发射功率等级对应的功率值和功率检测模块检测的发射功率值之间的误差是否达到预定设计要求，如果达到设计要求，则执行步骤IV；如果没有达到设计要求，则分别调整N个功率等级对应的APC控制码，直到功率等级对应的功率值和功率检测模块测量值之间的误差达到设计要求；

IV、当发信机的发射功率超过了功率检测模块的检测范围，终端按前一功率等级所对应的功率值为基准，按照每变化一个功率等级变化多少APC控制码做线性拟合，从而完成APC自动生产校准。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤A之前，还包括校准功率检测模块的测量误差。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述校准功率检测模块的测量误差包括如下步骤：

X1、终端按照选定的功率等级对应APC控制码控制发信机的发射功率；

X2、功率检测模块检测发射到天线的功率值，并把测量的功率值返回到基带；

X3、频谱仪测量发射到天线的功率值；

X4、调整功率检测模块所产生的路径损耗参数使功率检测模块的检测功率值和频谱仪的测量功率值之间的误差达到设计要求。

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