CN103427916B - 射频信号的频率校准方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频信号的频率校准方法、系统。其中，该方法包括：以预定的数模转换DAC参数控制待校准电子射频设备从主板发出射频信号；射频信号进入天线的馈点，转换为无线射频信号向空间辐射；通过耦合天线器接收无线射频信号，并转换为感生电流信号；根据感生电流信号的频率与预定的DAC参数，计算发射频率控制参数；将发射频率控制参数写入待校准电子射频设备的存储单元，以调整晶体震荡电路，使射频信号的频率处于预定的频率范围内。通过利用无线射频信号从天线向空间辐射，以天线耦合的方式实现射频信号的传递，从而可以在整机状态下，快速实现发射射频信号的校准，避免使用射频传导线以及由此而带来的拆机和装机步骤。

Description

射频信号的频率校准方法、系统

技术领域

本发明涉及电子设备测试领域，特别涉及一种射频信号的频率校准方法、系统。

背景技术

对于电子射频设备发射的射频信号来说，电子射频设备内部的晶体震荡频率决定了射频信号的频率。可以通过调整电子射频设备内部晶震电路来实现对射频信号的频率控制。当出现发射的射频信号的频率与所要求的频率之间相差过大时，将导致电子射频设备无法正常工作。以移动终端为例，当移动终端发射的射频信号的频率与网络频率相差过大时，移动终端发射的射频信号既不能被其他接收设备正确识别和解调出，也无法搜索网络建立呼叫实现通话。此时，需要对电子射频设备发射的射频信号频率进行校准。

自动频率控制（Automatic Frequency Control，AFC）校准是指在晶体震荡电路输出的频率精准值未知的情况下，使用一定的控制参数控制电子射频设备发射射频信号，利用控制参数与射频信号的频率之间的对应关系获得相关的校准参数，然后将校准参数写入电子射频设备，以实现频率的校准。

在现有的电子射频设备的生产流程中，射频信号的AFC校准过程通常都是在电路板加工阶段进行。具体来说，在电子射频设备尚未完成封装之前，通过使用电子射频设备上的射频插头以及金属射频传导线，将输出的射频信号从电路板主板上导入到射频综测仪器。之后，由射频综测仪器对导入的射频信号进行测量，以完成对电子射频设备发射的射频信号频率校准。

在电子射频设备完成整机组装、封装之后，针对射频信号的频率异常的问题，可能需要再次对电子射频设备发射的射频信号的频率进行校准。例如，在出厂前发现在电路板加工阶段遗漏对发射频率的校准、错误校准，或者在使用后的维修过程中，需要再次对电子射频设备发射的射频信号的频率进行校准。此时，通常的校准方法是将组装好的整机设备进行拆卸，返回到电路板加工状态，再使用上述校准方法进行测试和校准。然而，这种方法需要对待校准电子射频设备进行拆机、装机的返工操作。另外，在拆卸及组装过程中，还可能造成材料的报废，甚至影响产品的质量。同时，还导致了根多的时间耗费。特别地，若在电路板加工阶段，发生在生产线内射频综测仪器的突发性问题而出现错误时，将导致一定时间内经过该仪器校准的所有电子射频设备的发射频率都出现较大偏差，单独对每一个电子射频设备都进行上述拆机、测量校准，再装机，更是极为复杂而耗时。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中需要先对电子射频设备进行拆卸以完成频率校准的问题，提出了一种新的技术方案，以实现在整机状态下对发射射频信号的频率校准。

为解决以上技术问题，本发明的一个目的是提供一种射频信号的频率校准方法、系统。

根据本发明的第一个方法，提供了一种射频信号的频率校准方法，该方法包括：

以预定的数模转换DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号；

所述射频信号进入所述待校准电子射频设备的天线的馈点，通过所述天线转换为无线射频信号向空间辐射；

通过耦合天线器接收所述无线射频信号，并转换为感生电流信号；根据所述感生电流信号的频率与所述预定的DAC参数，计算所述待校准电子射频设备的发射频率控制参数；

将所述发射频率控制参数写入所述待校准电子射频设备的存储单元，以调整所述待校准电子射频设备的晶体震荡电路，使所述待校准电子射频设备发出的射频信号的频率处于预定的频率范围内。

根据本发明的第二个方面，还提供了一种射频信号的频率校准系统，该系统包括：控制发射应用单元、耦合天线器、标准频率测量仪器以及控制参数写入单元；

所述控制发射应用单元用于以预定的DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号；

所述耦合天线器用于接收所述射频信号进入所述待校准电子射频设备的天线的馈点后，经所述天线转换并向空间辐射的无线射频信号，将所述无线射频信号转换为感生电流信号；

所述标准频率测量仪器用于接收所述感生电流信号，并根据所述射频电流接收信号的频率与所述预定的DAC参数，计算所述待校准电子射频设备的发射频率控制参数；

所述控制参数写入单元用于将所述发射频率控制参数写入所述待校准电子射频设备的存储单元，以调整所述待校准电子射频设备的晶体震荡电路，使所述待校准电子射频设备发出的射频信号的频率处于预定的频率范围内。

在本发明所提供的射频信号的频率校准方法、系统中，通过控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号，使射频信号进入待校准电子射频设备天线的馈点并转换为无线射频信号从天线向空间辐射，通过耦合天线接收无线射频信号并转换为感生电流信号，再对感生电流的频率测量、计算，以完成射频信号的频率校准。通过利用了无线射频信号的特点，以发射天线耦合的方式传递射频信号，避免在待校准电子射频设备内部的射频插头上插入金属射频传导线，从而可以在整机状态下，实现对发射的射频信号的快速频率校准。由此，不仅无需使用射频插头、金属射频传导线，以及对待校准电子射频设备进行拆机和装机的返工步骤，进而也避免了返工步骤所带来的材料损耗。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1示出本发明所提供的射频信号的频率校准方法一个实施例的流程示意图；

图2示出本发明所提供的射频信号的频率校准方法另一个实施例的流程示意图；以及

图3示出本发明所提供的射频信号的频率校准系统一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参见图1所示，图1示出本发明所提供的射频信号的频率校准方法一个实施例的流程示意图。下面详细介绍该方法实施例的流程。

在步骤101中，以预定的数模转换DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号。

电子射频设备中所包含的锁相环电路可以作为频率微调电路，预定的数模转换DAC参数类似与锁相环负反馈电路的反馈信号。通过预定的数模转换DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号。

本领域人员应该知道，为了达到频率校准的目的，可以将待校准电子射频设备设置为测试模式或者开发模式，此时待校准电子射频设备可以受控于运行在其他终端上程序或其他终端。因此，根据本发明所提供的射频信号的频率校准方法另一个实施例，可以通过标准频率校准应用单元，控制待校准电子射频设备设进行校准。标准频率校准应用单元可以以运行在计算机终端上的控制软件为实现方式，可以通过指令方式，以预定的DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号。

在步骤102中，射频信号进入待校准电子射频设备的天线的馈点，通过天线转换为无线射频信号向空间辐射。

在现有技术中，通常首先需要对待校准电子射频设备整机进行拆卸，露出待校准电子射频设备内部的射频插头，插入金属射频传导线，连接至后续的频率测量仪器，例如射频综测仪器的输入接口，即利用金属射频传导线作为传输媒介建立连接通路，将射频信号从待校准电子射频设备传导到后续测量仪器。

而通过本步骤中，使射频信号通过天线转换为无线射频信号向空间辐射的方式，可以不用在待校准电子射频设备的射频插头上插入金属射频传导线，从而避免为返回到电路板加工状态而将组装好的待校准电子射频设备在整机状态下进行拆卸。

在步骤103中，通过耦合天线器接收无线射频信号，并转换为感生电流信号。

本领域技术人员知道，耦合天线器可以用来测试被测无线通讯设备的天线性能等。而在步骤103中，耦合天线器则是用作耦合连接后续测试仪器与待校准电子射频设备，更具体地说，通过耦合天线器，在待校准电子射频设备、无线空间、耦合天线器以及后续测试仪器之间形成了一条新的射频信号通路，代替了现有技术中的金属射频传导通路，从而可以在整机状态下对待校准电子射频设备发射的射频信号频率进行测量、校准。耦合天线器通过耦合天线器接收无线射频信号，并转换为感生电流信号。

虽然无线射频信号在空间的衰减与发射和接收端之间的距离有关，距离越远，衰减越大。但由于本发明的技术方案是对射频信号频率的校准，对信号功率没有严格的要求，因此，待校准电子射频设备与耦合天线器之间的位置关系可以无严格的限定，只要待校准电子射频设备发射的无线射频信号可以辐射到耦合天线器，并且转换为感生电话传入后续测试仪器能够触发该仪器进行测试即可。

另一方法，如果发射和接收端之间的距离在校准过程中变化较大，可能影响到校准的精度。在现有技术中，由于是通过金属射频传导线这类有线连接的方式，在金属射频传导线长度固定时，信号衰减是固定的。因此，在本发明中，本发明方法的各个实施例中，作为另一种更优选的实施方式，在通过耦合天线器接收无线射频信号的操作中，保持待校准电子射频设备与耦合天线器之间的距离不变，从而使得射频信号衰减稳定不变，以获得更精确的校准结果。

在步骤104中，根据感生电流信号的频率与预定的DAC参数，计算待校准电子射频设备的发射频率控制参数。

由于感生电流信号的频率与待校准电子射频设备发出的射频信号的频率相同，因此、根据感生电流信号的频率与预定的DAC参数，可以计算待校准电子射频设备的发射频率控制参数，具体计算发射频率控制参数的方法可以根据本领域技术人员所熟知的计算方法。

例如，对于多数的电子射频设备，由于射频信号的频率精度由晶体振荡器的频率精度决定，可以通过数字压控振荡的控制电子射频设备内部的晶体振荡器，使晶体振荡器产生信道上所需要的频率。由于各类通信协议，例如全球移动通信系统（Global System for MobileCommunications，GSM）、无线局域网络(Wireless Local AreaNetworks，WLAN)、蓝牙（Bluetooth）等协议，对信道上信号频率大多设计成线性，使得数字压控振荡与射频信号的频率之间尽可能为线性关系。为使得发射频率达到协议所要求的频率精度，可以使用数字压控振荡来调整发射频率，以提高发射频率的精度。因此，射频信号的频率校准，可以通过感生电流信号的频率与预定的DAC参数，测出数字压控振荡的斜率和节距，之后将这些参数写入待校准电子射频设备中。使得校准后的电子射频设备在正常工作时，能够计算出控制数字压控振荡的数字控制量，以用来调整发射频率，使其达到协议要求的发射频率的精度。

另外，根据本发明所提供的射频信号的频率校准方法又一个实施例，可以分别以多个预定的DAC参数为控制参数，执行控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号的操作，计算得到待校准电子射频设备的多个发射频率控制参数。对于电子射频设备，射频信号的频率精度由晶体振荡器的频率精准值决定。采用预定的DAC参数控制发射射频信号，通过量测感生电流信号的频率而获得DAC参数对应的发射射频信号的频率。然后可以计算出来频率发射的斜率，然后再计算出期望频率所需要的控制字，再将控制字以及斜率信息等发射频率控制参数都写入待校准电子射频设备的存储单元。电子射频设备以后需要发射某点频率的射频信号时，可以调用发射频率控制参数通过预定的算法计算获得新的控制字用于发射射频信号。

根据本发明所提供的射频信号的频率校准方法又一个实施例，可以利用射频综测仪器实现步骤104中的操作。具体地，可以通过射频导线将感生电流信号传输至射频综测仪器。射频综测仪器接收射频电流接收信号，并根据感生电流信号的频率与预定的DAC参数，计算待校准电子射频设备的发射频率控制参数。

本领域技术人员应该明白，虽然射频综测仪器可以更方便地实现上述步骤，但也可以在不采用射频综测仪器，而是用其他方法实现上述步骤，例如，使用频谱分析仪测量感生电流信号的频率，再利用测量的频率值与预定的DAC参数，计算待校准电子射频设备的发射频率控制参数。

在步骤105中，将发射频率控制参数写入待校准电子射频设备的存储单元，以调整待校准电子射频设备的晶体震荡电路，使待校准电子射频设备发出的射频信号的频率处于预定的频率范围内。具体地，可以通过例如指令的形式，将发射频率控制参数从通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)或者通用异步接收/发送(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter,UART)通信端口发送给待校准电子射频设备，并写入待校准电子射频设备的存储单元。存储单元可以是闪存（FLASH）。

当电子射频设备无线设备工作时，从存储单元中取出发射频率控制参数，以调整待校准电子射频设备的晶体震荡电路，使待校准电子射频设备发出的射频信号的频率处于预定的频率范围内。

参见图2所示，图2示出本发明所提供的射频信号的频率校准方法另一个实施例的流程示意图。该方法中的步骤101-105与前述步骤101-105类似，这里不再详述。该实施例通过线路功率损耗的补偿，可以获得更准确的频率校准结果。在步骤101控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号之前，该方法可以还包括：

步骤106，使用标准样机测量线路功率损耗的补偿值。

无论射频信号在有线或无线信道上传输，都可能存在线路损耗。虽然，频率校准过程与功率强度校准过程相比，对功率强度的精准度要求较低，因此，频率校准过程与功率强度校准过程相比，对线路损耗补偿值的精度要求也较低。然而，为获得更为精准地校准结果，可以使用标准样机对线路损耗进行测量，再进行补偿。标准样机，例如被称为GoldenSample的样机，是处于正常工作状态，并且经过严格校准和测试组装的电子射频设备，用于测量测试系统中的线路损耗，以在后续的测量计算中对该线路损耗进行补偿。

步骤107，根据线路功率损耗补偿值，调整预定的数模转换DAC参数。

使用标准样机测量的线路功率补偿值，是从天线、空间的无线媒介、耦合天线板这一通路上整体的功率损耗，即包括无线和有线部分。需要说明的是，由于采用无线的方式测试，功率的波动可能较大，由于如前述所说对线路损耗补偿值的精度要求不高，可以忽略有线信道的补偿。例如，相对于无线部分10~30dB的补偿，有线部分1~3dB的补偿可以忽略。

参见图3所示，图3示出本发明所提供的射频信号的频率校准系统一个实施例的结构示意图。下面详细介绍该实施例。该射频信号的频率校准系统包括：控制发射应用单元301、耦合天线器302、标准频率测量仪器303以及控制参数写入单元304。

控制发射应用单元301，用于以预定的DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号。

耦合天线器302用于接收射频信号进入待校准电子射频设备的天线的馈点后，经天线转换并向空间辐射的无线射频信号，将无线射频信号转换为感生电流信号。

标准频率测量仪器303用于接收耦合天线器302获得的感生电流信号，并根据射频电流接收信号的频率与预定的DAC参数，计算待校准电子射频设备的发射频率控制参数。

控制参数写入单元304用于将发射频率控制参数写入待校准电子射频设备的存储单元，以调整待校准电子射频设备的晶体震荡电路，使待校准电子射频设备发出的射频信号的频率处于预定的频率范围内。

通过本实施例所提供的射频信号的频率校准系统，利用控制发射应用单元301控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号，使射频信号进入待校准电子射频设备天线的馈点并转换为无线射频信号，由耦合天线器302接收无线射频信号并转换为感生电流信号，再传导至标准频率测量仪器303进行测量、计算以获得发射频率控制参数。通过利用了无线射频信号的特点，以发射天线耦合的方式传递射频信号，避免在待校准电子射频设备内部的射频插头上插入金属射频传导线，从而实现在整机状态下，实现对发射的射频信号的快速频率校准。由此，避免了现有技术中需要使用射频插头、金属射频传导线，以及对待校准电子射频设备进行拆机和装机的返工步骤。

根据本发明所提供的射频信号的频率校准系统另一个实施例，还可以包括：标准样机，用于测量线路功率损耗的补偿值。标准频率校准应用单元根据线路功率损耗补偿值，调整预定的数模转换DAC参数，以调整后的预定的DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号。标准样机，例如被称为GoldenSample的样机，是处于正常工作状态，并且经过严格校准和测试组装的电子射频设备，用于测量测试系统中的线路损耗，以在后续的测量计算中对该损耗进行补偿。通过线路功率损耗的补偿，可以获得更准确的频率校准结果。

根据本发明所提供的射频信号的频率校准系统另一个实施例，耦合天线器接收无线射频信号时，待校准电子射频设备与耦合天线器之间的距离不变。从而，使得信号衰减稳定不变，以获得更精确的校准结果。

根据本发明所提供的射频信号的频率校准系统另一个实施例，控制发射应用单元分别以多个预定的DAC参数为控制参数，执行控制待校准电子射频设备从待校准电子射频设备的主板发出射频信号的操作。标准频率测量仪器接收多个感生电流信号，并根据多个射频电流接收信号的频率与多个预定的DAC参数，计算待校准电子射频设备的发射频率控制参数。

至此，已经详细描述了根据本发明所提供的射频信号的频率校准方法、系统。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本发明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见既可。

可能以许多方式来实现本发明的方法、系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种射频信号的频率校准方法，其特征在于，该方法包括：

以预定的数模转换DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号；

所述射频信号进入所述待校准电子射频设备的天线的馈点，通过所述天线转换为无线射频信号向空间辐射；

通过耦合天线器接收所述无线射频信号，并转换为感生电流信号；

根据所述感生电流信号的频率与所述预定的DAC参数，计算所述待校准电子射频设备的发射频率控制参数；

将所述发射频率控制参数写入所述待校准电子射频设备的存储单元，以调整所述待校准电子射频设备的晶体震荡电路，使所述待校准电子射频设备发出的射频信号的频率处于预定的频率范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号之前，该方法还包括：

使用标准样机测量线路功率损耗的补偿值;

根据所述线路功率损耗补偿值，调整所述预定的数模转换DAC参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过标准频率校准应用单元以预定的DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过射频导线将所述感生电流信号传输至射频综测仪器，所述射频综测仪器接收所述射频电流接收信号，并根据所述感生电流信号的频率与所述预定的DAC参数，计算所述待校准电子射频设备的发射频率控制参数。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，在所述通过耦合天线器接收所述无线射频信号的操作中，保持所述待校准电子射频设备与所述耦合天线器之间的距离不变。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述感生电流信号的频率与所述预定的DAC参数，计算所述待校准电子射频设备的发射频率控制参数，包括：

分别以多个预定的DAC参数为控制参数，执行所述控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号的操作，根据多个感生电流信号的频率与所述多个预定的DAC参数，计算所述待校准电子射频设备的发射频率控制参数。

7.一种射频信号的频率校准系统，其特征在于，包括：控制发射应用单元、耦合天线器、标准频率测量仪器以及控制参数写入单元；

所述控制发射应用单元用于以预定的DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号；

所述耦合天线器用于接收所述射频信号进入所述待校准电子射频设备的天线的馈点后，经所述天线转换并向空间辐射的无线射频信号，将所述无线射频信号转换为感生电流信号；

所述标准频率测量仪器用于接收所述感生电流信号，并根据所述射频电流接收信号的频率与所述预定的DAC参数，计算所述待校准电子射频设备的发射频率控制参数；

所述控制参数写入单元用于将所述发射频率控制参数写入所述待校准电子射频设备的存储单元，以调整所述待校准电子射频设备的晶体震荡电路，使所述待校准电子射频设备发出的射频信号的频率处于预定的频率范围内。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：标准样机，用于测量线路功率损耗的补偿值，所述标准频率校准应用单元根据所述线路功率损耗补偿值，调整所述预定的数模转换DAC参数，以调整后的预定的DAC参数为控制参数，控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述耦合天线器接收所述无线射频信号时，所述待校准电子射频设备与所述耦合天线器之间的距离不变。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制发射应用单元分别以多个预定的DAC参数为控制参数，执行所述控制待校准电子射频设备从所述待校准电子射频设备的主板发出射频信号的操作；

所述标准频率测量仪器接收多个感生电流信号，并根据所述多个射频电流接收信号的频率与所述多个预定的DAC参数，计算所述待校准电子射频设备的发射频率控制参数。