手机精确射频测试校准解决方案

手机消费市场竞争日趋激烈，在产品严重同质化的今天，除了从设计上寻求突破，产品品质也是各大厂商的另一个关注重点，具体到射频硬件部分，研发和生产阶段的精确射频测试是保障品质的重要手段。

发射功率是手机发射机测试的重要指标之一，存在两面性，一方面手机需要发射足够高的功率以保证通信质量，另一方面在保证通信质量的前提下，发射功率越低越好，换言之，手机的发射功率需要根据实际情况被精确控制。接收灵敏度是接收机测试最重要指标之一，也是衡量接收机接收能力的重要体现，必须精确测试。

典型的手机射频测试系统如图1所示，由综测仪、测试夹具、待测手机（DUT）组成。测试夹具把综测仪和DUT连接起来，具有一定的插损，这个插损基本恒定不变。综测仪的发射功率和接收机测量都具有不确定度，仪器厂家给出的技术指标一般在0.5dB~1dB之间，重复性小于0.1dB，它们是一个统计特性，基于多台仪器、各种不同的工作条件下和测试场景下得出的。那么对特定某一台仪器，测试手机性能的不确定度是基本恒定的。夹具的插损和测试仪器的不确定度称为路径的系统损耗，可以通过校准来消除。

图1、手机射频测试系统示意图

路径损耗校准方案

如图2所示综测仪内部结构示意图，综测仪内部有信号源和信号分析仪两个模块，通过开关与综测仪的射频端口相连，外部连接测试夹具。发射和接收测试这两种场景下信号传输路径不同，为了获得精确测量结果，需要分别校准信号源和信号分析仪连同外接设备（测试夹具）的路径损耗。工程应用中，普遍使用金机校准法或矢量网络分析仪测量法校准系统路径损耗。

图2、综测仪内部结构示意图

 金机校准法

预先挑选发射功率和接收电平稳定的手机主板（或手机整机）标记为金机，其技术规格是基于其它测试仪器评估出来的，是已知的。校准系统路径损耗时，用待校准的射频测试系统测量金机发射功率和接收电平，计算当前测量结果与技术规格之间的差值，即得出系统路径损耗。这种方法操作简单、测量速度快，但在实际使用过程中常常遇到测不准的问题。产线中为兼顾不同测试工位，只能把测试门限适当放宽，这实际上相当于降低了测试标准。究其原因：

①金机原始数据是用综测仪测得，综测仪的典型不确定度约为0.5~1dB[1]，这就造成不同金板之间的差异，参考值就已经不精确。

②金机由于重复使用，天线测试座的磨损会带来与测试夹具接触不良的问题，增大随机误差，进而影响测量结果。

③某些产线测试环境较差，温度、湿度波动明显，导致金机发射功率和接收灵敏度随之变化，稳定性受影响，增大随机误差。

 矢量网络分析仪测量法

使用矢量网络分析仪测量夹具射频线缆的S21参数，当作系统路径损耗值进行补偿，矢量网络分析仪的不确定度很低，一般小于0.05dB[2]，可保证夹具测量的精确性，但这种方案只能测量手机天线测试座到综测仪射频端口之间的损耗，综测仪的不确定性没有消除。