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RF 指标、校准与失效模式

RF/Analog 把数字 I/Q 转为受法规约束的射频信号，也把微弱且受干扰的信号送入 ADC。芯片“能收发”只是 Bring-up 起点，量产一致性取决于校准、温度补偿和 Board Data。

关键模块

  • TX：DAC、mixer、PLL/VCO、driver、PA、filter/FEM。
  • RX：filter/switch、LNA、mixer、VGA、ADC 与 AGC loop。
  • 公共：reference crystal、供电、天线、band switch 和 coexistence path。

指标的因果关系

指标 说明 常见根因方向
TX power 输出功率与精度 PA/gain table、供电、温补
EVM 星座误差 IQ、phase noise、PA 非线性、CFO
Frequency error 载波频偏 crystal/PLL/温度
Spectral mask/spur 带外能量 PA、PLL、时钟耦合、滤波
Sensitivity/PER 指定条件下接收能力 NF、AGC、同步、PHY decode
RSSI accuracy 报告功率误差 RX gain calibration、温补

RSSI、SNR 与 EVM 不能盲目跨芯片比较，先确认参考点、单位、per-chain/combined 方式和是否经过校准。

校准闭环

flowchart LR
    REF[Known stimulus / loopback] --> MEAS[Measure error]
    MEAS --> SOLVE[Estimate correction]
    SOLVE --> APPLY[Gain/IQ/DC/LO/crystal table]
    APPLY --> VERIFY[Independent verification]
    VERIFY --> STORE[OTP/eFuse/flash/board data]

常见项目包括 TX power、RX gain、DC offset、IQ imbalance、LO leakage、crystal trim 和 temperature compensation。必须定义校准条件、算法版本、数据格式、CRC、fallback 和失效策略。

OTP/eFuse 安全性

OTP 是不可逆资源。写入流程应校验 device identity、board/SKU、目标地址、未烧写状态、电压温度条件与结果 readback；重要字段使用冗余/CRC 和版本。生产工具不得允许任意地址裸写。

分层定位

  • Conducted 测试正常、OTA 差：优先检查 FEM、天线、Layout 与整机干扰。
  • 低 MCS 正常、高 MCS EVM/PER 差：检查 phase noise、IQ、PA linearity 与电源噪声。
  • 高低温频偏或功率漂移：检查 crystal/gain 温补表及传感器路径。
  • 近距离反而丢包：检查 AGC saturation、LNA bypass 和动态范围。
  • 仅特定信道出现 spur/EVM：检查 PLL、时钟谐波、band-edge power 与校准插值。

每个结论都应保存 instrument 配置、cable loss/reference plane、Vector、温度、电压、board revision 和 calibration version，才能复现。

EVM的可复核计算

用已对齐的理想符号s和测得符号r、按平均参考信号功率归一化：

EVM_rms = sqrt( Σ|r-s|² / Σ|s|² )
EVM_percent = 100 × EVM_rms
EVM_dB = 20 log10(EVM_rms)

教学例：RMS EVM=0.03，即3%，约−30.46 dB。不能对3直接取20log而忘记百分比转换。不同仪表的频偏/相位补偿、均衡、symbol选择与归一化会改变结果，比较前需统一设置。

参考：MathWorks EVM定义与归一化。仅在受限的噪声主导模型中，EVM与SNR可建立简单关系；不能把任何实测EVM直接转换成真实链路SNR。

接收灵敏度预算

室温热噪声常用近似 −174 dBm/Hz，20 MHz带宽积分约−101 dBm。若教学假设NF=5 dB、目标解调所需SNR=10 dB，再留2 dB实现裕量，则估计接收功率门槛约−84 dBm。

这是链路预算，不是某MCS的标准灵敏度限值。实际验收还要限定PSDU长度、PER阈值、bandwidth、coding、温度、输入参考面和干扰条件。

PA功率与EVM的权衡

提高TX gain可提升输出功率，但接近PA压缩区会放大AM-AM/AM-PM非线性与频谱再生。高阶QAM可能需要更多backoff，因此“所有MCS统一最大功率”未必可行。

校准需把目标power、EVM、spectral mask、温度与FEM路径一起评估；闭环选取有效工作点，而不是只校正一个RSSI或gain offset。

Conducted/OTA与线损

教学例：仪表设定−60 dBm，经3 dB线缆和2 dB路径衰减，到DUT参考面为−65 dBm。若软件又把已补偿仪表结果重复扣5 dB，会人为制造灵敏度偏差。

Conducted较好而OTA变差可提示天线/布局/整机干扰，但也要确认两测试路径包含的FEM/connector不同。结论应基于实际reference plane，不能一概归因“天线不好”。

校准数据生命周期

启动时验证board/SKU、频段、版本、CRC和适用温压；运行时按温度索引或插值；异常时选择已定义fallback或拒绝相关能力。CRC只能发现某类损坏，不能证明数据属于正确板型。

OTP/eFuse不可逆，量产流程应在外部保存预期数据和readback结果，区分测量、求解、验证、烧写。本文不提供任意地址写入操作。

复习追问与答案

近距离反而更差可能是什么？ RX饱和、AGC切换、TX失真或强自干扰；高RSSI不是全链路质量证明。

怎样区分PLL与PA问题？ 结合功率回退、频偏/相噪、EVM/频谱随信道和功率变化的受控试验，不靠单张星座图唯一归因。

校准通过为何换板就失败？ FEM、天线、参考面、晶体和供电可能改变，需检查board data是否匹配。