比較全面的手機(jī)原理資料

1、<p>　　第二部分 原 理 篇</p><p><b>　　手機(jī)的功能電路</b></p><p>　　ETACS、GSM蜂窩手機(jī)是一個(gè)工作在雙工狀態(tài)下的收發(fā)信機(jī)。一部移動(dòng)電話包括無(wú)線接收機(jī)(Receiver)、發(fā)射機(jī)(Transmitter)、控制模塊(Controller)及人機(jī)界面部分(Interface)和電源(Power Supply)。

2、</p><p>　　數(shù)字手機(jī)從電路可分為，射頻與邏輯音頻電路兩大部分。其中射頻電路包含從天線到接收機(jī)的解調(diào)輸出，與發(fā)射的I/Q調(diào)制到功率放大器輸出的電路；邏輯音頻包含從接收解調(diào)到，接收音頻輸出、發(fā)射話音拾取(送話器電路)到發(fā)射I/Q調(diào)制器及邏輯電路部分的中央處理單元、數(shù)字語(yǔ)音處理及各種存儲(chǔ)器電路等。見(jiàn)圖1-1所示</p><p>　　從印刷電路板的結(jié)構(gòu)一般分為：邏輯系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、電源系

3、統(tǒng)，3個(gè)部分。在手機(jī)中，這3個(gè)部分相互配合，在邏輯控制系統(tǒng)統(tǒng)一指揮下，完成手機(jī)的各項(xiàng)功能。</p><p>　　圖 1-1手 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 框 圖</p><p>　　注：雙頻手機(jī)的電路通常是增加一些DCS1800的電路,但其中相當(dāng)一部分電路是DCS與GSM通道公用的。</p><p>　　第二章 射 頻 系 統(tǒng)</p><p>　　射頻

4、系統(tǒng)由射頻接收和射頻發(fā)射兩部分組成。射頻接收電路完成接收信號(hào)的濾波、信號(hào)放大、解調(diào)等功能；射頻發(fā)射電路主要完成語(yǔ)音基帶信號(hào)的調(diào)制、變頻、功率放大等功能。手機(jī)要得到GSM系統(tǒng)的服務(wù),首先必須有信號(hào)強(qiáng)度指示,能夠進(jìn)入GSM網(wǎng)絡(luò)。手機(jī)電路中不管是射頻接收系統(tǒng)還是射頻發(fā)射系統(tǒng)出現(xiàn)故障,都能導(dǎo)致手機(jī)不能進(jìn)入GSM網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　對(duì)于目前市場(chǎng)上愛(ài)立信、三星系列的手機(jī),當(dāng)射頻接收系統(tǒng)沒(méi)有故障但射頻發(fā)射系統(tǒng)有故障時(shí),

5、手機(jī)有信號(hào)強(qiáng)度值指示但不能入網(wǎng)；對(duì)于摩托羅拉、諾基亞等其他系列的手機(jī),不管哪一部分有故障均不能入網(wǎng),也沒(méi)有信號(hào)強(qiáng)度值指示。當(dāng)用手動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)的方式搜索網(wǎng)絡(luò)時(shí),如能搜索到網(wǎng)絡(luò),說(shuō)明射頻接收部分是正常的；如果不能搜索到網(wǎng)絡(luò),首先可以確定射頻接收部分有故障。</p><p>　　而射頻電路則包含接收機(jī)射頻處理、發(fā)射機(jī)射頻處理和頻率合成單元。</p><p>　　第一節(jié) 接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)</p

6、><p>　　移動(dòng)通信設(shè)備常采用超外差變頻接收機(jī)，這是因?yàn)樘炀€感應(yīng)接收到的信號(hào)十分微弱,而鑒頻器要求的輸人信號(hào)電平較高,且需穩(wěn)定。放大器的總增益一般需在120dB以上,這么大的放大量,要用多級(jí)調(diào)諧放大器且要穩(wěn)定,實(shí)際上是很難辦得到的，另外高頻選頻放大器的通帶寬度太寬,當(dāng)頻率改變時(shí),多級(jí)放大器的所有調(diào)諧回路必須跟著改變，而且要做到統(tǒng)一調(diào)諧,這是難于做到的。超外差接收機(jī)則沒(méi)有這種問(wèn)題,它將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成固定的中頻

7、,其主要增益得自于穩(wěn)定的中頻放大器。</p><p>　　手機(jī)接收機(jī)有三種基本的框架結(jié)構(gòu),一是超外差一次變頻接收機(jī),二是超外差二次變頻接收機(jī),三是諾基亞的直接變換線性接收機(jī)。</p><p>　　我們通常講的手機(jī)電路結(jié)構(gòu)主要是指射頻電路的結(jié)構(gòu),不同廠家的手機(jī)的射頻電路結(jié)構(gòu)有一些差異,但不同手機(jī)廠家的手機(jī)中的邏輯音頻電路結(jié)構(gòu)卻大都一致,同一手機(jī)廠家出品的手機(jī)的射頻電路也基本土是一致的。<

8、;/p><p>　　超外差變頻接收機(jī)的核心電路就是混頻器,我們可以根據(jù)手機(jī)接收機(jī)電路中混頻器的數(shù)量來(lái)確定該接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。</p><p>　　一、超外差一次變頻接收機(jī) </p><p>　　接收機(jī)射頻電路中只有一個(gè)混頻電路的，屬于超外差一次變頻接收。超外差一次變頻接收機(jī)的原理方框圖如圖⒍2所示.在看手機(jī)的接收機(jī)射頻方框圖時(shí),應(yīng)注意該接收機(jī)中有幾次頻率變換(混頻

9、電路),如圖1-2所示。</p><p>　　圖 1-2 超 外 差 一 次 變 頻 接 收 機(jī) 框 圖</p><p>　　摩托羅拉手機(jī)(包括數(shù)字手機(jī)和模擬手機(jī))的接收機(jī)基本上是圖1-2所示的框架結(jié)構(gòu)。</p><p>　　摩托羅拉的接收射頻結(jié)構(gòu)除從圖1-2能明顯看出來(lái)的特點(diǎn)外,還有一個(gè)特點(diǎn),那就是用于解調(diào)的接收中頻VCO都是接收中頻信號(hào)的2倍頻。對(duì)超外差一次變

10、頻接收機(jī)可以這樣描述：天線感應(yīng)到的無(wú)線蜂窩信號(hào)經(jīng)天線電路和射頻濾波電路進(jìn)入接收機(jī)電路，接收到的信號(hào)首先由低噪聲放大器進(jìn)行放大；放大后的信號(hào)再經(jīng)射頻濾波后,被送到混頻電路；在混頻電路中,射頻信號(hào)與接收VCO信號(hào)進(jìn)行混頻,得到接收中頻信號(hào)；中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大后,在中頻處理模塊內(nèi)迸行RXI/Q解調(diào),解調(diào)所用的參考信號(hào)來(lái)自接收中頻VCO。該信號(hào)首先在中頻處理電路中被二分頻,然后與接收中頻信號(hào)進(jìn)行混頻,得到67.707kHz的RXI/Q信號(hào)。 R

11、XI/Q信號(hào)在邏輯音頻電路中經(jīng)GMSK解調(diào)、去分間插入、解密、信道解碼、PCM解碼等處理,還原出模擬的話音信號(hào),推動(dòng)受話器發(fā)出聲音。</p><p>　　二、超外差二次變頻接收機(jī)</p><p>　　若接收機(jī)射頻電路中有兩個(gè)混頻電路，則該接收機(jī)是超外差二次變頻接收機(jī)。超外差二次變頻接收機(jī)的方框圖如圖1-3所示。</p><p>　　與一次變頻接收機(jī)相比,二次變頻接收

12、機(jī)多了一個(gè)混頻器及一個(gè)VCO,這個(gè)VCO在一些電路中被叫做IFVCO或VHFVCO。諾基亞手機(jī)、愛(ài)立信手機(jī)、三星、松下和西門子等手機(jī)的接收機(jī)電路基本上都屬于這種電路結(jié)構(gòu)。在這種接收機(jī)電路中,若RXI/Q解調(diào)是鎖相解調(diào),則解調(diào)用的參考信號(hào)通常都來(lái)自基準(zhǔn)頻率信號(hào)。</p><p>　　圖 1-3超 外 差 二 次 變 頻 接 收 機(jī) 框 圖</p><p>　　在圖1-2、圖1-3中,解調(diào)電

13、路部分也有VCO,該處的VCO信號(hào)是用于解調(diào),作參考信號(hào)。而且該VCO信號(hào)通常來(lái)自兩種方式：一是來(lái)自基準(zhǔn)頻率信號(hào),如諾基亞的8110手機(jī)第二接收中頻是13MHz,基準(zhǔn)頻率信號(hào)13MHz也提供給解調(diào)器用于解調(diào)；另一種是來(lái)自專門的中頻VCO,如摩托羅拉GSM328手機(jī)的接收中頻是153MHz,該VCO是306MHz,,306MHz的VCO信號(hào)在中頻處理電路中被二分頻得到153MHz用于接收機(jī)解調(diào)。</p><p>　

14、　接收電路將天線感應(yīng)到的高頻己調(diào)信號(hào)放大，經(jīng)兩級(jí)(或一級(jí))變頻將頻率很高的射頓信號(hào)轉(zhuǎn)變成頻率較低的帶調(diào)制信號(hào)的固定中頻信號(hào),然后解調(diào)出原來(lái)的調(diào)制音頻信號(hào)或數(shù)據(jù)信號(hào),并將其送到音頻處理電路或者邏輯電路,以完成相應(yīng)的各種功能。</p><p>　　對(duì)超外差二次變頻接收機(jī)可以這樣描述：天線感應(yīng)到的無(wú)線蜂窩信號(hào)經(jīng)天線電路和射頻濾波電路進(jìn)入接收機(jī)電路，接收到的信號(hào)首先由低噪聲放大器進(jìn)行放大；放大后的信號(hào)再經(jīng)射頻濾波后,被送

15、到混頻電路；在混頻電路中,射頻信號(hào)與接收VCO信號(hào)進(jìn)行混頗,得到接收第一中頻信號(hào)；接收第一中頻信號(hào)被送到接收第二混頻電路,與接收第二本機(jī)振蕩信號(hào)混頻,得到接收第二中頻(接收第二中頻來(lái)自VHF VCO電路)；接收第二中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大后,在中頻處理模塊內(nèi)進(jìn)行RxI/Q解調(diào),（解調(diào)所用的參考信號(hào)來(lái)自接收中頻VCO，該信號(hào)首先在中頻處理電路中被二分頻,然后與接收中頻信號(hào)進(jìn)行混頻，得到67.707MHz的RXI/Q信號(hào)；RXI/Q信號(hào)在邏輯音頻

16、電路中經(jīng)GMSK解調(diào)、去分間插入、解密、信道解碼、PCM解碼等處理,還原出模擬的話音信號(hào),推動(dòng)受話器發(fā)出聲音。</p><p>　　三、直接變換的接收機(jī)</p><p>　　早期的手機(jī)接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)基本上都分別屬于上述兩種電路結(jié)構(gòu)形式,但隨著新型手機(jī)的面世,出現(xiàn)了一種新的信號(hào)接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)——直接變換的線形接收機(jī)(Direct Conversion Linear Receiver),如諾基

17、亞的8210手機(jī)。這種接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。</p><p>　　圖 1-4直 接 變 換 的 接 收 機(jī) 方 框 圖</p><p>　　從一次變頻接收機(jī)和二次變頻接收機(jī)的方框圖可以看，RXI/Q信號(hào)都是從解調(diào)電路輸出的,但在直接變換線形接收機(jī)中,混頻器輸出的就是RXI/Q信號(hào)了。</p><p>　　不管電路結(jié)構(gòu)怎樣變,都可以看到它們的一些相似之處：信

18、號(hào)是從天線到底噪聲放大器,再到頻率變換單元,最后到語(yǔ)音處理電路。</p><p>　　所以在手機(jī)接收機(jī)電路中,主要有以下幾個(gè)不同的功能電路，組合而成。</p><p>　　接收天線(ANT)：作用是將高頻電磁波轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)電流。</p><p>　　雙工濾波器：作用是將接收射頻信號(hào)與發(fā)射射頻信號(hào)分離,以防止強(qiáng)的發(fā)射信號(hào)對(duì)接收機(jī)造成影響。雙工濾波器包含一個(gè)接收濾波器

19、和一個(gè)發(fā)射濾波器,它們都是帶通射頻濾波器。</p><p>　　天線開關(guān)：作用同雙工濾波器，由于GSM手機(jī)使用了TDMA技術(shù),接收機(jī)與發(fā)射機(jī)間歇工作,天線開關(guān)在邏輯電路的控制下,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)隙內(nèi)接向接收機(jī)或發(fā)射機(jī)通道。</p><p>　　射頻濾波器：是一個(gè)帶通濾波器,只允許接收頻段的射頻信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)電路。</p><p>　　低噪聲放大器(LNA): 作用是將天線

20、接收到的微弱的射頻信號(hào)進(jìn)行放大,以滿足混頻器對(duì)輸入信號(hào)幅度的需要,提高接收機(jī)的信噪比。</p><p>　　混頻器(MIx):是一個(gè)頻譜搬移電路,它將包含接收信息的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為一個(gè)固定頻率的包含接收信息的中頻信號(hào)。它是接收機(jī)的核心電路。</p><p>　　中頻濾波器:中頻濾波器在電路中只允許中頻信號(hào)通過(guò),它在接收機(jī)中的作用比較重要。中頻濾波器防止鄰近信道的干擾,提高鄰近信道的選擇性。&

21、lt;/p><p>　　中頻放大器:中頻放大器主要是提高接收機(jī)的增益，接收機(jī)的整個(gè)增益主要來(lái)自中頻放大。</p><p>　　射頻VCO:在不同的手機(jī)電路中的英文縮寫不同,常見(jiàn)的有RXVCO(諾基亞、愛(ài)立信及其他部分手機(jī)常見(jiàn))、PFVCO(三星手機(jī)常見(jiàn))、UHFVCO(諾基亞手機(jī)常見(jiàn))、MAINVCO(摩托羅拉手機(jī)常見(jiàn))等。它給接收機(jī)提供第一本機(jī)振蕩信號(hào)；給發(fā)射上變頻器提供本機(jī)振蕩信號(hào),得到最

22、終發(fā)射信號(hào)；給發(fā)射交換模塊提供信號(hào),經(jīng)處理得到發(fā)射參考中頻信號(hào)。</p><p>　　中頻VCO:通常被稱為IFVCO或VHFVCO,若接收有第二混頻器的話,給接收機(jī)的第二混頻器提供本機(jī)振蕩信。在一些手機(jī)電路中,給RXI/Q解調(diào)電路提供參考振蕩信號(hào)。 </p><p>　　語(yǔ)音處理部分:語(yǔ)音處理部分包含幾個(gè)方面,首先RXI/Q信號(hào)在邏輯電路中進(jìn)行GSMK解調(diào),然后進(jìn)行解密、

23、去分間插入等處理,然后將這個(gè)信號(hào)進(jìn)行PCM解碼,還原出模擬的話音信號(hào)(參見(jiàn)接收音頻)。</p><p>　　第二節(jié) 接收機(jī)的功能電路</p><p><b>　　一、天線及天線電路</b></p><p>　　話機(jī)本身的天線一般為螺旋鞭狀天線或短鞭狀天線。移動(dòng)臺(tái)的天線具有足夠?qū)挼墓ぷ黝l帶,它工作于全部的收發(fā)信道，基本上所有的蜂窩話機(jī)都可使

24、用內(nèi)接和外接天線。</p><p>　　天線分為發(fā)射天線與接收天線，將高頻電流轉(zhuǎn)化為高頻電磁波傳送出去的導(dǎo)體被稱為發(fā)射天線；將高頻電磁波轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)電流的導(dǎo)體被稱為接收天線。</p><p>　　在一些蜂窩電話機(jī)中,天線進(jìn)來(lái)常采用雙工濾波器(選頻電路)，天線和雙工器都是無(wú)源器件。雙工器包括發(fā)射濾波器和接收濾波器,它們都是帶通濾波器，雙工器有3個(gè)端口——公共端天線接口、發(fā)射輸出端及接收輸入

25、端。天線及雙工濾波器與接收機(jī)發(fā)射機(jī)的連接如圖1-15所示。</p><p>　　發(fā)射信號(hào)總是比接收信號(hào)強(qiáng),而強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)有抑制作用,會(huì)使接收電路被強(qiáng)信號(hào)阻塞,使接收的弱信號(hào)被淹沒(méi),引起接收靈敏度下降。所以接收濾波器就是阻止發(fā)射信號(hào)串人接收電路,并拒收天線接收到的接收頻段以外的信號(hào)；而發(fā)射濾波器則拒絕，接收頻率段的噪聲功率及發(fā)射調(diào)和信號(hào)等。當(dāng)然,也有一些話機(jī)使用接收與發(fā)射分離的濾波器。</p>&l

26、t;p><b>　　圖1-15</b></p><p>　　圖1-16所示的是一個(gè)帶開關(guān)電路的雙工濾波器。圖中VC1與VC2是控制端；GSM-TX、GSM-RX分別代表GSM的接收、發(fā)射端口；DCS-TX、DCS-RX分別代表1800MHz收發(fā)信機(jī)的接收、發(fā)射端口。</p><p><b>　　圖 1-16</b></p>

27、<p>　　從上面的內(nèi)容可以看到,在手機(jī)電路中尋找天線電路,比較重要的就是天線的圖形符號(hào)Y和天線的表示字母“ANT”。</p><p>　　在天線電路中,除了雙工濾波器,還有天線開關(guān)電路，模擬手機(jī)中的天線開關(guān)電路用于內(nèi)接天線與外接天線的轉(zhuǎn)換。由于數(shù)字手機(jī)采用了TDMA技術(shù),它以不同的時(shí)段來(lái)區(qū)分用戶,且GSM手機(jī)的接收機(jī)與發(fā)射機(jī)是間隙工作的,所以在數(shù)字手機(jī)中,天線開關(guān)通常用于接收射頻信號(hào)與發(fā)射射頻信號(hào)通道

28、的轉(zhuǎn)換。在一些雙頻手機(jī)中,天線開關(guān)還用于GSM信號(hào)和DCS信號(hào)的切換。8210手機(jī)的雙工濾波器中就包含了開關(guān)電路,VC1和VC2為控制信號(hào)。</p><p>　　—些手機(jī)的天線電路只采用天線開關(guān),濾波器被分別放在接收射頻電路和發(fā)射射頻電路當(dāng)中,如GD90的天線開關(guān)和cd928的天線開關(guān)電路如圖1-18所示。</p><p>　　在圖1-17,9腳接天線,5、7腳輸出射頻信號(hào)到接收機(jī)電路,1

29、、11腳的信號(hào)來(lái)自發(fā)射機(jī)功率放大器。</p><p>　　用示波器在天線開關(guān)的控制端可檢測(cè)到控制信號(hào)的脈沖波形?？刂铺炀€開關(guān)的信號(hào)來(lái)自邏輯電路,同時(shí)這些信號(hào)也控制發(fā)射機(jī)、接收機(jī)電路。</p><p>　　圖 1-17 GD90 的 天 線 開 關(guān) 電 路</p><p><b>　　二、低噪聲放大器</b></p><p&

30、gt;　　低噪聲放大器（LNA）被用來(lái)將天線收到的微弱的無(wú)線蜂窩信號(hào)，放大到混頻器所需要的幅度。如果低噪聲放大器損壞,通常會(huì)造成手機(jī)接收信號(hào)差的故障。</p><p>　　低噪聲放大器通常又稱為前置射頻放大器，前置射頻放大器是移動(dòng)通信接收機(jī)最常用的一種小信號(hào)放大器，由于此類放大器常用低噪聲器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，故又稱為低噪聲放大器。 </p><p>　　在第一級(jí)高頻放大電路設(shè)置低噪聲

31、放大器可以改善接收機(jī)的總噪聲系數(shù),同時(shí)高頻放大器可防止RXVCO信號(hào)從天線路徑輻射出去。圖1-18所示的是一般LNA的兩種形式(參見(jiàn)三極管部分)。</p><p><b>　　圖 1-18</b></p><p>　　雙工濾波器的輸出信號(hào)被送人低噪聲放大器放大。Q1、Q2與周邊元件構(gòu)成一低噪聲放大器,這是一個(gè)帶負(fù)反饋的共發(fā)射極電路,又是一個(gè)寬帶放大器,它用以對(duì)微弱

32、的射頻信號(hào)進(jìn)行放大并彌補(bǔ)射頻濾波器帶來(lái)的插入損耗。在圖1-18中,Q1的發(fā)射極旁路電容C3對(duì)該放大器的增益影響很大,它可減小R4對(duì)信號(hào)的負(fù)反饋影響。該電路中,Q1的直流工作點(diǎn)主要由R1和R2決定,屬固定分壓偏置。在圖1-18中,Q2的直流工作點(diǎn)由R6、R5決定,為集電極反饋偏置,同時(shí)R5也是負(fù)反饋元件,C5和R7的作用與圖中的C3、R4一樣。實(shí)際上,Q1、Q2電路是一個(gè)寬帶高頻小信號(hào)放大器。</p><p>　　

33、對(duì)這一位置的高頻放大器中的三極管,要求其截止頻率高,放大倍數(shù)大,噪聲系數(shù)小。第一級(jí)信號(hào)很小,工作點(diǎn)通常設(shè)得比較低,同時(shí)加人電流負(fù)反饋,則可以減小噪聲。</p><p>　　前面我們講到的是一些分離元件的低噪聲放大電路。在實(shí)際工作中,還常會(huì)遇到低噪聲放大電路被集成在一塊芯片中的情況。</p><p>　　諾基亞6110、6150手機(jī)的低噪聲放大器就是被集成起來(lái)的，它們一個(gè)是單頻手機(jī),一個(gè)是雙

34、頻手機(jī),但我們也能很容易找到低噪聲放大器的輸人端：一是從天線電路去找,看信號(hào)通過(guò)交流通道到集成電路的什么端口；另一個(gè)較為快速的方法,就是查看集成電路各引腳的標(biāo)號(hào)(英文縮寫),如圖1-19所示。</p><p>　　圖 1-19手 機(jī) 的 射 頻 處 理 模 塊 </p><p>　　圖1-19是6110手機(jī)的射頻處理模塊,N500的25腳上標(biāo)有“LNA IN”的字。.LNA就是低噪聲放大

35、器(I,ow Noise Amplifier)的英文縮寫,IN表示輸入。所以我們斷定N500的25腳線路就是LNA的輸人，同時(shí),也可找到LNA的控制信號(hào)端一下26腳，26腳上標(biāo)有“LNA AGC”,LAN表示低噪聲放大器,AGC表示自動(dòng)增益控制(Auto Gain control)。</p><p>　　在進(jìn)行低噪聲放大電路的查找分析時(shí),應(yīng)注意一個(gè)信號(hào)——啟動(dòng)控制信號(hào)(RX-ON或RX-EN)。RX-EN是接收機(jī)

36、啟動(dòng)控制信號(hào),TX-EN是發(fā)射機(jī)啟動(dòng)控制信號(hào)。從前面的系統(tǒng)知識(shí)我們知道,數(shù)字手機(jī)由于采用了TDMA技術(shù),故接收機(jī)和發(fā)射機(jī)不同時(shí)工作，RX-EN和TX-EN信號(hào)是符合TDMA規(guī)則的脈沖控制信號(hào),當(dāng)RX-EN為高電平時(shí),TX-EN為低電平,接收機(jī)工作；當(dāng)RX-EN為低電平時(shí),TX-EN為高電平,發(fā)射機(jī)工作。</p><p>　　這一信號(hào)通常供給低噪聲放大器的輸入端,以作為低噪聲放大器的偏壓,如cd928中的Q410的

37、基極偏壓,實(shí)際上就是來(lái)自RX-EN。由于手機(jī)集成度越來(lái)越高,故在看電路尋找RX-EN時(shí)也會(huì)有一定的難度。愛(ài)立信788手機(jī)的RX-ON信號(hào)就是送到射頻處理模塊U100的11腳。在諾基亞手機(jī)電路中,通?？床坏絉X-ON或RX-EN,它是以另外一種標(biāo)識(shí)出現(xiàn)——RXPWR。在低噪聲放大器的輸入端,通常用示波器可測(cè)到上述的控制信號(hào),其波形如圖1-20所示。</p><p>　　在觀察接收啟動(dòng)控制信號(hào)時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)其波形在待機(jī)狀

38、態(tài)下有一定的規(guī)律：當(dāng)該信號(hào)穩(wěn)定時(shí),手機(jī)的工作電流通常在80rnA左右；當(dāng)該信號(hào)閃爍時(shí),手機(jī)的工作電流通常在20~50mA之間變化；當(dāng)無(wú)該信號(hào)時(shí),手機(jī)工作電流通常在8~12mA之間。</p><p><b>　　圖 1-20</b></p><p><b>　　有關(guān)資料：</b></p><p>　　放大器中的噪聲是由放

39、大器中的元器件(包括管子、電阻等)，內(nèi)部載流子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的。它主要是電路中電阻的熱噪聲和三極管(或場(chǎng)效應(yīng)管)內(nèi)部噪聲,這些噪聲實(shí)際上是雜亂的無(wú)規(guī)則的變化電壓或電流,故稱為起伏噪聲，起伏噪聲的頻率成分非常豐富,它的能量連續(xù)分布在很寬的頻率范圍內(nèi)。而放大器內(nèi)部噪聲主要有熱噪聲、散彈噪聲、分配噪聲和閃爍噪聲等。</p><p><b>　　三、混頻電路</b></p><

40、p>　　混頻電路又叫混頻器（MIX）是利用半導(dǎo)體器件的非線性特性,將兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)混合,取其差頻或和頻,得到所需要的頻率信號(hào)。在手機(jī)電路中,混頻器有兩個(gè)輸入信號(hào)(一個(gè)為輸入信號(hào),另一個(gè)為本機(jī)振蕩),一個(gè)輸出信號(hào)（其輸出被稱為中頻IF）。在接收機(jī)電路中的混頻器是下變頻器,即混頻器輸出的信號(hào)頻率比輸入信號(hào)頻率低；在發(fā)射機(jī)電路中的混頻器通常用于發(fā)射上變頻,它將發(fā)射中頻信號(hào)與UHFVCO(或RXVCO)信號(hào)進(jìn)行混頻,得到最終發(fā)射信號(hào)?；祛l

41、器是超外差接收機(jī)的核心電路,如接收機(jī)的混頻器出現(xiàn)故障,則無(wú)接收中頻輸出,造成手機(jī)無(wú)接收信號(hào)、不能上網(wǎng)等故障。</p><p>　　變頻器的原理方框圖如圖1-21所示。</p><p><b>　　圖 1-21</b></p><p>　　當(dāng)變頻器的輸出為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之和,且比信號(hào)頻率高時(shí),所用的變頻器被稱為上邊帶上變頻。如摩托羅拉820

42、0系列的發(fā)射變頻器,其發(fā)射中頻為88MHz,以60信道為例,本機(jī)振蕩信號(hào)為814MHz。變頻后得到902MHz的最終發(fā)射信號(hào)。</p><p>　　當(dāng)變頻器的輸出信號(hào)為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之差,且比信號(hào)頻率高時(shí),所用的變頻器被稱為下邊帶上變頻。如諾基亞8110的發(fā)射變頻器,其發(fā)射中頻信號(hào)為116 MHz,其本機(jī)振蕩信號(hào)為1 018MHz(60信道為例)，變頻后得到902MHz的最終發(fā)射信號(hào)。</p>

43、<p>　　混頻器包括晶體管混頻器、場(chǎng)效應(yīng)管混頻器、肖特基勢(shì)壘二極管混頻器以及集成混頻器等。</p><p><b>　　1．晶體管混頻器</b></p><p>　　晶體管混頻器有多種電路形式。其中雙極型晶體管混頻器可在共發(fā)射極電路基礎(chǔ)上構(gòu)成，信號(hào)和本振信號(hào)由基極輸入,或信號(hào)由基極輸人、本振信號(hào)由發(fā)射極輸人。兩信號(hào)由基極輸人的電路輸入阻抗高,對(duì)本振而言,負(fù)

44、載輕。摩托羅拉雙頻手機(jī)cd928系列的接收混頻器便為這種混頻器。如圖1-22所示：</p><p><b>　　圖 1-22</b></p><p><b>　　2．二極管混頻器</b></p><p>　　二極管混頻器盡管存在損耗,但其噪聲及雜波輸出比晶體管混頻器要少.諾基亞的GSM手機(jī)多采用這種混頻器。如8110

45、的第一接收、發(fā)射混頻器，該混頻器的輸人輸出信號(hào)路徑如圖1-23所示(參見(jiàn)8110射頻電路)。</p><p><b>　　圖 1-23</b></p><p><b>　　3．集成混頻器</b></p><p>　　在早期的手機(jī)中,有的混頻器單獨(dú)使用一個(gè)集成組件,如今手機(jī)中的混頻器多被集成在一個(gè)復(fù)合的射頻處理或中頻處理模

46、塊中。集成混頻器如諾基亞233的接收第一混頻器為集成雙平衡混頻器,它由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、濾波器及混頻管等組成,為雙端平衡輸人輸出。</p><p><b>　　圖1-24</b></p><p>　　在1-24中,低噪聲放大器輸出的射頻信號(hào),經(jīng)一個(gè)平衡—不平衡轉(zhuǎn)換,得到兩個(gè)信號(hào)從N8的7、8腳輸人；本機(jī)振蕩信號(hào)則從N8的4、5腳輸人；混頻后得到的中頻信號(hào)從N8的1、2腳輸

47、出。</p><p><b>　　圖 1-25</b></p><p>　　如今,越來(lái)越多的手機(jī)電路中的混頻單元被集成在上復(fù)合電路中,如諾基亞6110和三星SGH-500的接收混頻器,如圖1-25所示。</p><p>　　要尋找混頻電路就需掌握手機(jī)框架結(jié)構(gòu), 在手機(jī)接收機(jī)電路中,如看到射頻信號(hào)與VCO信號(hào)輸人到同一個(gè)電路,則這個(gè)電路應(yīng)是混

48、頻電路(這就要求能辨別RXVCO電路)。同時(shí)掌握MIX等英文縮寫(如圖1-25所示),以便于識(shí)別電路。參見(jiàn)諾基亞6110、三星SGH-500、諾基亞6150射頻電路。</p><p><b>　　四．中頻放大器</b></p><p>　　接收機(jī)的中頻放大器主要是將混頻器輸出的信號(hào)進(jìn)行大幅度提升,以滿足解調(diào)電路的需要。接收機(jī)的主要增益也來(lái)自中頻放大器，中頻放大器損壞常

49、會(huì)造成手機(jī)接收差的故障。</p><p>　　移動(dòng)通信接收機(jī)均要使用中頻放大器。中頻放大器最主要的作用是：</p><p>　　獲取高增益：與射頻放大部分相比,由于中頻頻率固定,并且頻率較低,可以很容易地得到較高的增益,因而可以為下一級(jí)提供足夠大的輸人。</p><p>　　提高選擇性：接收機(jī)的鄰近頻率選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決定。</p>

50、<p>　　對(duì)于中頻放大器,不僅需要得到高的增益、好的選擇性,還要有足夠?qū)挼耐l帶和良好的頻率響應(yīng)、大的動(dòng)態(tài)范圍等。而接收機(jī)的鄰近信道選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決定，由于中頻信號(hào)為單一的固定頻率,其通頻帶可最大限度地做得很小,以提高相鄰信道選擇性。在實(shí)際工程上,一般采用多級(jí)放大器,并使每級(jí)實(shí)現(xiàn)某一技術(shù)要求，就電路形式而言,第一級(jí)中頻放大器多采用共發(fā)射極電路,最后一級(jí)中頻放大器多采用射極輸出電路。不論接收機(jī)采用一次或二次

51、變頻技術(shù),中頻放大器總是位居下變頻（即混頻）之后。</p><p>　　為避免鏡頻干擾,提高鏡頻選擇性,接收機(jī)通常采用降低第一本機(jī)振蕩頻率、提高第一中頻頻率和多次變頻的方法,使信號(hào)頻譜逐漸由射頻搬移到較低頻率上。</p><p>　　分離元件的中頻放大器電路形式與低噪聲放大器的電路形式很相似,也是一個(gè)共發(fā)射極電路,只是它們工作的頻點(diǎn)不一樣。</p><p>　　摩托

52、羅拉手機(jī)中通常使用分離元件的中頻放大器,其他手機(jī)的中頻放大器通常都是在一個(gè)集成電路中。圖1-26是cd928手機(jī)的中頻放大器。</p><p>　　- 圖 1-26 cd 928中 頻 放 大 器 </p><p>　　中頻放大器的電路形式與低噪聲放大器的電路形式差別不大,但它們工作的頻段不同。低噪聲放大器是一個(gè)寬帶放大器,而中頻放

53、大器是一個(gè)窄帶放大器。中頻放大電路的信號(hào)通路和偏壓、電源的查找與低噪聲放大器的方法一樣,讀者可自行分析。</p><p>　　在集成的中頻放大器中查找信號(hào)通道等相對(duì)困難些,它不是一個(gè)單一的電路,通常存在于一個(gè)復(fù)合電路中,盡管如此，它總是有規(guī)律可尋的。圖1-27（一）所示的是GD90的中頻電路，從手機(jī)的電路結(jié)構(gòu)知識(shí)可以知道：中頻放大器總是置于混頻后,所以只要掌握混頻電路,則較容易找到中頻放大器。請(qǐng)仔細(xì)觀察圖1-27

54、（一）和圖1-27（二）中的黑色方塊。</p><p><b>　　圖 1-27（一）</b></p><p>　　圖 1-27（二）</p><p>　　圖1-27（一）所示的是GD90的中頻放大器查找示意圖。根據(jù)手機(jī)電路結(jié)構(gòu)可知,中頻放大器位于混頻器之后(輸出端后)；我們知道,混頻器的英文縮寫是MIX。那么,在圖1-27（一）中,可以看到

55、集成電路的42、43腳有MIX OUT的字樣,MIX代表混頻器,OUT表示輸出,結(jié)合前面提到的知識(shí),則中頻放大器可以從這個(gè)集成電路的42、43腳開始查找。跟著線路,可以發(fā)現(xiàn),集成電路29、30腳上有IF IN的字樣(IF代表中頻IN是輸人),所以29、30腳是中頻放大器的輸人端。</p><p>　　注！圖1-27（一）和圖1-27（二）都是集成的中頻處理電路,要識(shí)別它們就需從手機(jī)的電路結(jié)構(gòu)以及手機(jī)電路中的英文縮

56、寫去分析(請(qǐng)注意圖中所指的英文縮寫)。</p><p>　　諾基亞8810、232中頻放大器查找示意圖</p><p><b>　　五．解調(diào)電路</b></p><p>　　接收機(jī)的解調(diào)電路是把包含在接收中頻信號(hào)中的語(yǔ)音信息或各種信令信息還原出來(lái),得到中心頻率為67.707kHz的RXI/Q信號(hào)。在接收機(jī)電路中,解調(diào)電路輸出的RXI/Q信號(hào)是檢

57、修接收機(jī)電路的一個(gè)關(guān)鍵信號(hào)。</p><p>　　在移動(dòng)通信中,常用的解調(diào)技術(shù)有鎖相解凋器、正交鑒頻解調(diào)器等。</p><p>　　PLL（鎖相環(huán)）可以跟蹤輸人信號(hào),它可以用作解調(diào)。圖1-28為一個(gè)鎖相解調(diào)器的方框圖。摩托羅拉87系列和928系列手機(jī)采用的就是鎖相解調(diào)器87的鎖相解調(diào)器中鑒頻器的參考頻率由216Mz的振蕩器提供,而928的鎖相解調(diào)器的參考信號(hào)則來(lái)自430MHz的振蕩器。鑒相

58、器通過(guò)對(duì)輸入的兩個(gè)信號(hào)的相位比較,輸出一跟蹤調(diào)制信號(hào)的低頻信號(hào),通過(guò)低通濾波器濾去高頻噪聲,即得到解調(diào)輸出。</p><p><b>　　圖 1-28</b></p><p>　　圖1-29為正交鑒頻器的原理框圖。在正交鑒頻器中,相移網(wǎng)絡(luò)將頻率的變化變換為相位的變化,乘法器將相位的變化變換為電壓的變化。將調(diào)頻信號(hào)與其移相信號(hào)相乘,通過(guò)低通濾波器將乘法器的輸出信號(hào)中

59、的高頻成分濾出,就得到了解調(diào)信號(hào)。通常,在現(xiàn)代的通信設(shè)備的電路中,除正交線圈外,鑒頻器的其他電路均被集成在芯片內(nèi)。</p><p><b>　　圖 1-29</b></p><p>　　需注意的是,這里所說(shuō)的解調(diào),是指接收射頻電路中將包含信息的射頻或中頻信號(hào)還原出67.707kHz的基帶信號(hào)的解調(diào)(針對(duì)GSM手機(jī)而言)。在邏輯音頻電路中還有一個(gè)解調(diào)——GMSK的解調(diào)

60、,它是將67.707kHz的信號(hào)還原出數(shù)碼信號(hào)。</p><p>　　諾基亞8850解調(diào)查找示意圖</p><p>　　圖 1-30 不同手機(jī)解調(diào)查找示意圖</p><p>　　摩托羅拉、諾基亞手機(jī)與三星等手機(jī)電路使用的都是鎖相解調(diào)。在三星SGH-600手機(jī)電路中,接收第二中頻是45 MHz,解調(diào)用的參考信號(hào)來(lái)自IFⅤCO信號(hào)(540 MHz)的12分頻。<

61、/p><p>　　接收機(jī)的解調(diào)電路輸出的是接收機(jī)基帶信號(hào),該信號(hào)的中心頻率為67.707MHz.摩托羅拉、諾基亞、愛(ài)立信等手機(jī)的RXI/Q信號(hào)都有2條信號(hào)線；而GD90等則有4條RXI/Q信號(hào)線，所以RX I/Q的輸出就成了解調(diào)電路的標(biāo)志,參見(jiàn)圖1-30。</p><p>　　以上兩圖是用數(shù)字示波器測(cè)得的RXI/Q信號(hào)。</p><p><b>　　六．振蕩電

62、路</b></p><p>　　在電子設(shè)備中,振蕩器的用途極為廣泛。振蕩電路的種類很多,按其工作原理,可分為反饋型振蕩電路、負(fù)阻型振蕩電路、多諧振蕩電路(張弛振蕩)；按使用元件,又分為IC振蕩器、RC振蕩器、晶體振蕩器等。</p><p>　　按需要,振蕩器可產(chǎn)生正弦波、脈沖波等。振蕩器以放大器為基礎(chǔ),引入正反饋即可得到振蕩電路如圖1-31所示。產(chǎn)生振蕩的條件有兩個(gè)：正反饋和環(huán)

63、路增益為1。</p><p><b>　　圖 1-31</b></p><p><b>　　1．LC蕩器</b></p><p>　　把只由L和C構(gòu)成的反饋電路稱為L(zhǎng)C振蕩器。LC振蕩器有調(diào)諧型和三元件型。它們包括集電極調(diào)諧型振蕩器、基極調(diào)諧型振蕩器、發(fā)射極調(diào)諧型振蕩器；三點(diǎn)式的有，電容三點(diǎn)式振蕩器和電感三點(diǎn)式振蕩器。&

64、lt;/p><p><b>　　2．RC振蕩器</b></p><p>　　把由R和C構(gòu)成的反饋電路稱為RC振蕩器,RC振蕩器有電橋式和移相式。移相式又分為HP型和LP。HP是High Pass的縮寫,即反饋電路由高通濾波器構(gòu)成。LP是Low Pass的縮寫即指反饋電路由低通濾波器構(gòu)成。</p><p>　　圖1-32（a）為RC移相振蕩電路，通常

65、用于頻率需求較低的情況下。無(wú)繩電話中的導(dǎo)頻的產(chǎn)生、呼叫信號(hào)的產(chǎn)生多采用這種電路?？烧{(diào)電阻R5用于調(diào)較振蕩頻率。圖1-32(b)為維恩電橋振蕩器。</p><p>　?。╝） RC移相振蕩器 （b）維恩電橋振蕩電路</p><p><b>　　圖 1-32</b></p><p><b>　　3

66、．晶體振蕩器</b></p><p>　　在移動(dòng)通信中，以動(dòng)臺(tái)需要能夠根據(jù)實(shí)時(shí)分配到的話音信道改變自己的工作頻率，這就要求必須有足夠精度、穩(wěn)定性好的頻率合成器。而且隨著通信技術(shù)的發(fā)展,對(duì)頻率的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度的要求越來(lái)越高。在移動(dòng)通信中,為了減少移動(dòng)臺(tái)之間或與基站間的相互干擾,常常要求頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-5。而RC和LC都難達(dá)到這個(gè)精度。</p><p>　　只有高精度、高穩(wěn)定性

67、的振蕩才可以減小因頻率偏移而造成的鄰近信道干擾。</p><p>　　石英晶片具有壓電效應(yīng),能做成諧振器,且晶片本身的固有機(jī)械振動(dòng)頻率只與晶片的幾何尺寸有關(guān),其振動(dòng)頻率可以做得非常精確穩(wěn)定。利用石英晶體振蕩器可把振蕩頻率穩(wěn)定度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。</p><p>　　在石英晶片的兩面鍍銀,引出電極,然后封裝在由金屬或膠木、玻璃等材料制成的外殼里就得到晶體振蕩器。石英晶體可以用人工合成,也可將天

68、然晶體切割成晶片。</p><p>　　晶體用于振蕩電路的形式較多。諾基亞2110的DSP(數(shù)字語(yǔ)音處理器)時(shí)鐘振蕩器為其中的一種,它構(gòu)成射極跟隨器,也被稱為薩巴羅夫電路。</p><p>　　雖然晶體振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定,但由于某些客觀因素的影響,使頻率穩(wěn)定度變差。晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度主要受三種因素的影響：</p><p>　?、偈秦?fù)載效應(yīng)。減小負(fù)載效應(yīng)一般是加

69、隔離器,如射極跟隨器等。2110的DSP時(shí)鐘振蕩器為射極輸出,其帶負(fù)載的能力就比較強(qiáng),但為提高穩(wěn)定度,其后還加了一級(jí)射極輸出器,并采用變壓器耦合加以隔離。圖1-33就是一個(gè)射極輸出的晶體振蕩電路。</p><p><b>　　圖 1-33</b></p><p>　?、剖峭祁l效應(yīng)。所謂推頻效應(yīng),即由于供電系統(tǒng)條件發(fā)生改變,致使振蕩電壓源和電流發(fā)生改變、振蕩器件的工作

70、參數(shù)發(fā)生改變,最終使振蕩器出現(xiàn)頻率漂移。所以對(duì)其電壓源要求較高,在移動(dòng)電話內(nèi)一般均使用專門的、比較精確的電源。如摩托羅拉168手機(jī)的VCO電源就通過(guò)了兩次穩(wěn)壓。在諾基亞232和摩托羅拉168手機(jī)的發(fā)射接收VCO電路中,為了使振蕩管具有較穩(wěn)定的偏置,除了采用高精度的穩(wěn)壓電源外,還采用了固定分壓偏置的共發(fā)射極電路。</p><p><b>　　圖 1-34</b></p><

71、;p>　　③是溫度效應(yīng)。晶體振蕩器受溫度的影響比較大,一般采用溫度補(bǔ)償或?qū)⒄袷幤鞣湃牒銣丨h(huán)境中來(lái)解決，溫度補(bǔ)償法包括模擬溫度補(bǔ)償、數(shù)字溫度補(bǔ)償及模擬—數(shù)字溫度補(bǔ)償法二大類。溫度補(bǔ)償電路有電容補(bǔ)償電路及熱敏網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償電路；電容補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單,但補(bǔ)償范圍較窄,一般在0～50℃之間,補(bǔ)償精度一般可達(dá)到±5×106。而熱敏網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償電路則用得較多,其補(bǔ)償范圍寬,在-40～70℃之間,補(bǔ)償精度可達(dá)到±0.2×

72、;106。其原理圖如圖1-34所示。利用熱敏網(wǎng)絡(luò)給變?nèi)荻O管提供一個(gè)隨晶體工作環(huán)境變化的反向偏壓,通過(guò)變?nèi)荻O管電容的變化來(lái)補(bǔ)償晶體振蕩器因溫度而導(dǎo)致的頻率漂移。</p><p>　　在實(shí)際的移動(dòng)電話電路中,目前多使用溫度補(bǔ)償壓控振蕩器組件(VCTXO)。如諾基亞232的14.85MHz振蕩器和摩托羅拉168的16.8MHz振蕩器,它們被封裝在一個(gè)金屬外殼里,與外界環(huán)境隔開。前者為接收發(fā)射VCO及PLL鎖相環(huán)電路

73、提供基準(zhǔn)頻率；后者既為射頻電路提供基準(zhǔn)頻率,又為邏輯電路提供時(shí)鐘信號(hào)。</p><p><b>　　七．鎖相頻率合成器</b></p><p><b>　　1．頻率合成</b></p><p>　　在現(xiàn)代的移動(dòng)通信中,常要求系統(tǒng)能夠提供足夠的信道,移動(dòng)臺(tái)也需能根據(jù)系統(tǒng)的控制變換自己的工作頻率,這就需提供多個(gè)信道的頻率信號(hào)。

74、然而使用多個(gè)振蕩器是不現(xiàn)實(shí)的，在工程中,通常使用頻率合成器來(lái)提供有足夠精度、穩(wěn)定性好的工作頻率。</p><p>　　將一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率信號(hào)變換為另一個(gè)或多個(gè)所需頻率信號(hào)的技術(shù)稱為頻率合成,或頻率綜合技術(shù)。移動(dòng)電話通常使用的是帶鎖相環(huán)的頻率合成器。圖1-35為一個(gè)頻率合成器的方框圖。</p><p>　　圖1-35頻率合成器的一般方框圖</p><p>　　我們?cè)O(shè)

75、參考振蕩信號(hào)為f1,VCO輸出信號(hào)為f2,分頻器輸出的信號(hào)為f2/N,這整個(gè)環(huán)路的控制目的就是要使f1=f2/N。</p><p>　　在手機(jī)電路中,一個(gè)頻率合成系統(tǒng)通常包含幾個(gè)頻率合成環(huán)路：接收VCO頻率合成環(huán)路、接收中頻VCO頻率合成環(huán)路、發(fā)射中頻VCO頻率合成環(huán)路等。不管是哪一個(gè)頻率合成環(huán)路,其電路結(jié)構(gòu)均如圖1-35所示。</p><p><b>　?。?）．參考振蕩<

76、;/b></p><p>　　參考振蕩在頻率合成乃至在整個(gè)手機(jī)電路中都是很重要的。在手機(jī)電路中,特別是GSM手機(jī)中,這個(gè)參考振蕩被稱為基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路,它不但給頻率合成環(huán)路提供參考信號(hào),還給手機(jī)的邏輯電路提供信號(hào)，如該電路出現(xiàn)故障,手機(jī)將不能開機(jī)。</p><p>　　手機(jī)電路中的參考振蕩都使用晶體振蕩電路。而且,大多數(shù)手機(jī)中使用的是一個(gè)基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘VCO組件。在GSM手機(jī)中,這個(gè)組

77、件輸出頻率是13 MHz,有時(shí)它被稱為13MHz晶體。事實(shí)上它是一個(gè)VCO組件,13 MHz晶體及VCO電路中的晶體管及變?nèi)荻O管等器件被封裝在一個(gè)頻率罩內(nèi)(參見(jiàn)13MHz晶體振蕩器的識(shí)別)。</p><p>　　13MHz振蕩電路受邏輯電路提供的AFC(自動(dòng)頻率控制)信號(hào)控制。由于GSM手機(jī)采用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù),以不同的時(shí)間段(Slot,時(shí)隙)來(lái)區(qū)分用戶,故手機(jī)與系統(tǒng)保持時(shí)間同步就顯得非常重要。若手機(jī)時(shí)

78、鐘與系統(tǒng)時(shí)鐘不同步,則會(huì)導(dǎo)致手機(jī)不能與系統(tǒng)進(jìn)行正常的通信。</p><p>　　在GSM系統(tǒng)中,有一個(gè)公共的廣播控制信道(BCCH),它包含頻率校正信息與同步信息等。手機(jī)一開機(jī),就會(huì)在邏輯電路的控制下掃描這個(gè)信道,從中獲取同步與頻率校正信息，如手機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)到手機(jī)的時(shí)鐘與系統(tǒng)不同步,手機(jī)邏輯電路就會(huì)輸出AFC信號(hào)。AFC信號(hào)改變13MHz電路中VCO兩端的反偏壓,從而使該VCO電路的輸出頻率發(fā)生變化,進(jìn)而保證手機(jī)與

79、系統(tǒng)同步。</p><p><b>　　圖 1-36</b></p><p>　　圖1-36是部分手機(jī)電路中的13MHz電路(基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路)。</p><p>　　由手機(jī)基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路圖我們可以發(fā)現(xiàn),不管是哪個(gè)廠家的電路,在13MHz電路中，都可以看到AFC的字樣,所以“AFC”是我們尋找13MHz振蕩電路的一個(gè)關(guān)鍵。</p>

80、;<p>　　當(dāng)然,不同手機(jī)的基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路也有一些不同的標(biāo)識(shí),如圖1-26所示。</p><p>　　諾基亞8810圖中G801的3腳是控制端,1腳是輸出端,2腳是電源端。</p><p>　　松下GD90圖中,U350是一個(gè)VCO組件。其4腳是電源端,3腳是輸出端,2腳是接地端,1腳是控制端,Q350電路是一個(gè)VCO的緩沖放大器。</p><p>

81、;　　諾基亞6150的圖中,G650是一個(gè)VCO組件。其1腳是輸出端,2腳是電源端,3腳是接地端,4腳是控制端,V600是ⅤCO的緩沖放大器。</p><p>　　上圖中除cd928中的基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路使用的是一個(gè)單一的晶體與集成電路內(nèi)的電路構(gòu)成振蕩電路外,其他幾幅圖中的基準(zhǔn)頻率振蕩電路均使用的基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘振蕩組件。這些VCO組件都有4個(gè)端口：電源端；接地端；輸出端與控制端(參見(jiàn)VCO的識(shí)別部分).。讀圖時(shí)應(yīng)注意

82、圖中所指示的一些電路標(biāo)識(shí)。</p><p><b>　?。?）鑒相器</b></p><p>　　鑒相器簡(jiǎn)稱PD,是英文Phase Detector的縮寫。它是一個(gè)相位比較器,是一個(gè)相差—電壓轉(zhuǎn)換裝置,可將VCO振蕩信號(hào)的相位變化變換為電壓的變化。鑒相器輸出的是脈動(dòng)直流信號(hào),這一脈動(dòng)直流信號(hào)經(jīng)LPF濾除高頻成分后去控制VCO電路。</p><p&g

83、t;　　鑒相器是相位比較裝置,它對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)f1與VCO產(chǎn)生的信號(hào)f2進(jìn)行相位比較,輸出反映兩信號(hào)相位誤差的誤差電壓。鑒相器多種多樣,有模擬的,也有數(shù)字的。如雙D鑒相器、鑒頒鑒相器等。</p><p>　　當(dāng)采用數(shù)字鑒相器時(shí),由于其輸出為雙端口輸出,故在與環(huán)路濾波器的連接上很成問(wèn)題。通常在兩者之間加入一個(gè)雙端輸人單端輸出,且能將鑒相器輸出的相位誤差信號(hào)正確地反映出來(lái)的電路,這一電路被稱為電荷泵或泵電路。在摩托羅拉的

84、GSM手機(jī)中,其發(fā)射頻率合成中基本上都使用了泵電路。</p><p>　　在頻率合成器中,為了作精確的相位比較,鑒相器均在低頻下工作。</p><p>　　在手機(jī)電路中,鑒相器通常與分頻器被集成在一個(gè)專用的芯片中(這個(gè)芯片通常被稱為PLLIC)或被集成在一個(gè)復(fù)合芯片內(nèi)(即該芯片包含多種功能電路)。</p><p><b>　　圖 1-37</b&g

85、t;</p><p>　　要查找鑒相器PD在什么地方,就需要先找出VCO電路和低通濾波器電路。參見(jiàn)變?nèi)荻O管部分內(nèi)容及“手機(jī)電路的識(shí)別”。</p><p>　　在諾基亞8810圖中,N820的3腳是PD輸出端口。通過(guò)“1006～1 031 MHz”的標(biāo)識(shí)可斷定該信號(hào)是一個(gè)VCO信號(hào)；電阻R834、R820、R821及電容C821、C820等構(gòu)成一低通濾波器；從SDATA等可以斷定它所接的是

86、頻率合成電路中的程控分頻器。參照頻率合成的方框圖,就可找到PD的輸出端口(重要的是找出電阻電容構(gòu)成的低通濾波器與VCO電路)。</p><p>　　在cd928圖中,U220的23腳是PD輸出端口。</p><p><b>　　（3）．低通濾波器</b></p><p>　　低通濾波器簡(jiǎn)稱LPF,是英文Low Pass Filter的縮寫。低通

87、濾波器又被稱為環(huán)路濾波器，它是一個(gè)RC電路,位于鑒相器與VCO電路之間。低通濾波器電路基本形式如圖所示。</p><p>　　圖747中,R834、R820～R822及C820～C822組成的電路是諾基亞8110手機(jī)的UHFVCO頻率合成環(huán)路中的低通濾波器(參見(jiàn)RC電路部分)。</p><p><b>　　圖 1-38</b></p><p&g

88、t;　　鑒相器的輸出不僅有控制信號(hào),還有一些高頻諧波成分,這些諧波將影響VCO電路的工作，低通濾波器就是要把這些高頻成分濾除。</p><p><b>　?。?）．壓控振蕩器</b></p><p>　　壓控振蕩器簡(jiǎn)稱VCO,是英文Voltage Control Oscillator的縮寫。壓控振蕩器是一個(gè)電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置,可將鑒相器PD輸出的相差電壓信號(hào)的變化轉(zhuǎn)化

89、成頻率的變化。</p><p>　　VCO電路為電壓控制電路。其電壓控制功能的完成是通過(guò)一個(gè)特殊的器件來(lái)完成的,這個(gè)器件就是變?nèi)荻O管。</p><p>　　鑒相器輸出的相差電壓實(shí)際上是加在變?nèi)荻O管兩端的，當(dāng)鑒相器輸出發(fā)生變化時(shí),變?nèi)荻O管兩端的反偏發(fā)生變化,導(dǎo)致變?nèi)荻O管的結(jié)電容改變,VCO振蕩回路改變,VCO輸出頻率也隨之改變。在實(shí)際應(yīng)用中,變?nèi)荻O管為反向偏置使用,其線性好,可控范

90、圍大。</p><p>　　在手機(jī)電路中,VCO多種多樣。有接收機(jī)VCO,有發(fā)射機(jī)VCO等。從電路形式上來(lái)說(shuō),VCO有分離元件電路與VCO組件(參見(jiàn)VCO組件的識(shí)別)。</p><p>　　早期的手機(jī)電路中的UHFVCO(或RFVCO、RXVCO等)通常是使用VCO組件,IFVCO(或VHFVCO等)使用的是分離元件的ⅤCO電路；現(xiàn)在手機(jī)電路中的VCO基本土都使用了VCO組件。</p

91、><p><b>　　圖 1-39</b></p><p>　　圖1-39是摩托羅拉cd928的接收VCO電路(RXVCO)；圖1-40是諾基亞8110的接收VCO(UHFVCO)電路。在查找VCO電路時(shí),應(yīng)抓住VCO電路的一些特點(diǎn)(參見(jiàn)變?nèi)荻O管、三極管和“手機(jī)電路識(shí)別”)。</p><p>　　圖1-39為摩托羅拉cd928手機(jī)的接收VCO電

92、路,其他摩托羅拉87、328的TXVCO與RXVCO基本與它相似；諾基亞6110的232MHz電路等都是這種基本電路形式。而三星SGH600、愛(ài)立信788、諾基亞8810等的接收VCO結(jié)構(gòu)均如圖1-40所示。隨著手機(jī)小型化的發(fā)展,越來(lái)越多的手機(jī)使用VCO組件。</p><p><b>　　圖 1-40</b></p><p>　　VCO在頻率合成中相當(dāng)重要。為了減小

93、負(fù)載效應(yīng)對(duì)VCO的影響,通常在VCO的輸出端加人緩沖放大器。</p><p>　　壓控振蕩器在鎖相環(huán)中比較重要,是頻率合成及鎖相環(huán)路的核心電路。它應(yīng)滿足這樣的特性：輸出幅度穩(wěn)定性要好,在整個(gè)VCO工作頻帶內(nèi)均應(yīng)滿足此要求,否則會(huì)影響鑒相靈敏度；頻率覆蓋范圍要有余量；電壓—頻率變換特性的線性范圍要寬。</p><p><b>　?。?）．分頻器</b></p>

94、;<p>　　鑒相器是將VCO輸出信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較。在頻率合成中,為了提高控制精度,鑒相器在低頻下工作。而VCO輸出頻率比較高,這就離不開分頻技術(shù)。</p><p>　　手機(jī)中的頻率合成環(huán)路多,不同的頻率合成環(huán)路使用的分頻器不同：接收機(jī)的第一本機(jī)振蕩(RXVCO、UHFVCO、RHVCO)信號(hào)是隨信道的變化而變化的,該頻率合成環(huán)路中的分頻器是一個(gè)程控分頻器,其分頻比受控于手機(jī)的邏輯電路；中頻V

95、CO信號(hào)是固定的,中頻VCO頻率合成環(huán)路中的分頻器的分頻比也是固定的。</p><p>　　程控分頻器受控于頻率合成數(shù)據(jù)信號(hào)(SYNDAT、SYNDATA或SDAT)。</p><p>　　分頻器通常被集成在PLL電路或一個(gè)復(fù)合中頻模塊中。在電路圖中查找分頻器可從兩個(gè)方面著手；一是從ⅤCO的輸出端去找；二是根據(jù)頻率合成控制信號(hào)去找(參見(jiàn)手機(jī)電路的識(shí)別)。</p><p&

96、gt;　　注！綜述 </p><p>　　頻率合成環(huán)路包含5個(gè)基本的功能電路：參考振蕩；鑒相器；低通濾波器；壓控振蕩器；分頻器。</p><p>　　參考振蕩給頻率合成環(huán)路提供基準(zhǔn)信號(hào),使手機(jī)的工作頻率與系統(tǒng)保持一致鑒相器是一個(gè)相位—電壓轉(zhuǎn)換裝置,它將信號(hào)相位的變化變?yōu)殡妷旱淖兓?。顯然,這是一個(gè)比較器。</p><p>　　低通濾波器濾掉鑒相器輸出的高

97、頻成分,以防止高頻諧波對(duì)VCO電路的影響。在鑒相器中,參考信號(hào)與VCO分頻后的信號(hào)進(jìn)行比較。 </p><p>　　VCO是一個(gè)電壓一頻率轉(zhuǎn)換裝置,它將電壓的變化(鑒相器輸出電壓的變化)轉(zhuǎn)化為頻率的變化。VCO輸出的信號(hào)通常是一路到其他功能電路；另一路回到分頻器作取樣信號(hào)。 </p><p>　　分頻器包含程控分頻器和一般分頻器。程控分頻器的分頻比是可變的,手機(jī)

98、電路中UHFVCO(RXVC0)頻率合成環(huán)路中的分頻器就是一個(gè)程控分頻器；一般分頻器的分頻比是固定的,手機(jī)電路中VHFVCO頻率合成中分頻器是固定的。分頻器將VCO信號(hào)進(jìn)行分頻,得到頻率比較低的信號(hào),以提供鑒相器的比較精度(提高頻率合成環(huán)路的控制精度)。</p><p>　　當(dāng)VCO處于正常工作狀態(tài)時(shí),VCO輸出一個(gè)固定的頻率，若某種外界因素如電壓、溫度導(dǎo)致VCO頻率升高,則分頻輸出的信號(hào)f2/N比參考信號(hào)f1高

99、,鑒相器檢測(cè)到這一變化后,其輸出電壓減小,使變?nèi)荻O管兩端的反偏壓減小。這使得變?nèi)荻O管的結(jié)電容增大,振蕩回路改變,VCO輸出頻率降低。若外界因素導(dǎo)致VCO頻率下降,則整個(gè)控制環(huán)路執(zhí)行相反的過(guò)程。</p><p>　　在頻率合成器中,基準(zhǔn)頻率f1是由晶體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)分頻而得。另一方面,程控分頻器則將VCO產(chǎn)生的f分成f/N。這兩個(gè)信號(hào)被送到鑒相器(PD，Phase Detector),當(dāng)信號(hào)f/N與基準(zhǔn)信號(hào)的

100、頻率、相位出現(xiàn)誤差時(shí),鑒頻器輸出對(duì)應(yīng)于相位差的信號(hào)差電壓。該信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波成分,去控制VCO的振蕩頻率。當(dāng)f/N與基準(zhǔn)頻率的頻率相位相同時(shí),鑒相器的輸出為0,VCO以原來(lái)的頻率f=Nf繼續(xù)振蕩。只要電路工作正常,VCO的輸出頻率為Nf1,通常把這時(shí)的狀態(tài)稱為鎖定狀態(tài)。</p><p>　　程控分頻器可以設(shè)定分頻比,因此如果改變N,則PLL可以在跟蹤范圍內(nèi)改變VCO的輸出頻率。移動(dòng)電話的信道切換控制就

101、是邏輯電路通過(guò)控制程控分頻器的分頻比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　當(dāng)VCO信號(hào)工作在一個(gè)信道上并鎖定時(shí),f1=f/N,鑒相器PD輸出保持不變。若邏輯電路改變N,則f/N發(fā)生變化,鑒相器檢測(cè)到這種變化后,就會(huì)改變其輸出,直到使f/N= f1。</p><p>　　以摩托羅拉cd928手機(jī)為例：</p><p>　　當(dāng)接收機(jī)工作在GSM60信道時(shí)(使用摩托羅拉GSM手

102、機(jī)測(cè)試指令設(shè)置。GSM60信道時(shí)手機(jī)接收頻率為947MHz),VCO電路中變?nèi)荻O管CR202負(fù)極電壓為2.23V,VCO輸出頻率為731.996 MHz。</p><p>　　當(dāng)設(shè)置手機(jī)工作于GSM的001信道時(shí),邏輯電路控制程控分頻器的N減小。這時(shí), f/N大于fl,PD檢測(cè)到這個(gè)變化后,要控制使f/N =fl,其輸出電壓減小。VCO電路中變?nèi)荻O管的反偏壓也隨之減小,變?nèi)荻O管的結(jié)電容增大,從而使VCO的輸

103、出頻率下降。這時(shí)變?nèi)荻O管負(fù)極電壓為1,81V,VCO輸出頻率為720.166MHz；當(dāng)手機(jī)要工作在高于60信道的信道上工作時(shí),例如124信道,整個(gè)環(huán)路則發(fā)生相反的變化(N增大)。變?nèi)荻O管負(fù)極電壓為2.59V,VCO輸出頻率為744.765 MHz。</p><p>　　在移動(dòng)電話的頻率合成器中,其控制信號(hào)SYNDAT(頻率合成器數(shù)據(jù)信號(hào))、SYNCLK(頻率合成器時(shí)鐘信號(hào))及SYN EN(頻率合成器允許/禁止

104、)均來(lái)自于邏輯電路。</p><p><b>　　2．鎖相環(huán)PLL</b></p><p>　　鎖相環(huán)的種類很多,它包括3個(gè)最基本的部件：鑒相器PD、環(huán)路濾波器(Loop Filter)和壓控振蕩器VCO。如圖1-41所示。雖然鎖相環(huán)看起來(lái)與頻率合成器的框圖很相似,但它是不同的兩個(gè)概念,應(yīng)注意區(qū)分。</p><p>　　鑒相器是相位比較裝置,它

105、對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)fl與VCO產(chǎn)生的信號(hào)f2進(jìn)行相位比較,產(chǎn)生反映兩信號(hào)相位誤差的誤差電壓。鑒相器多種多樣,有模擬的,也有數(shù)字的。如雙D鑒相器、鑒頻鑒相器等。</p><p>　　當(dāng)采用數(shù)字鑒相器時(shí),由于其輸出為雙端口輸出,故在與環(huán)路濾波器的連接上很成問(wèn)題。通常在兩者之間加入一個(gè)雙端輸人單端輸出,且能將鑒相器輸出的相位誤差信號(hào)正確地反映出來(lái)的電路,這個(gè)電路被稱為電荷泵或泵電路。在摩托羅拉的GSM手機(jī)中,其發(fā)射頻率合成中基

106、本上都使用了泵電路。</p><p><b>　　圖 1-41</b></p><p>　　第三節(jié) 發(fā)射機(jī)的電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　所謂通信(Communication),是指如通訊結(jié)構(gòu)示意圖所示那樣通過(guò)傳輸媒介將發(fā)送方的信息傳遞到接收方。</p><p>　　但聲音信號(hào)不能直接作為電波在空中發(fā)射,為了把需要

107、傳送的信號(hào)發(fā)送出去,就需使用某種方法將聲音信號(hào)搬移到頻率比聲音信號(hào)高、適合在空中發(fā)射的信號(hào)上去。如圖1-42所示,用信號(hào)去調(diào)制載波(Carrier),再通過(guò)射頻電路將信號(hào)發(fā)送出去。</p><p><b>　　圖 1-42</b></p><p>　　每一部移動(dòng)電話都有一個(gè)發(fā)射機(jī),它包括VCO、發(fā)射驅(qū)動(dòng)(TX driver)、功放(PA)及電源調(diào)節(jié)器(PWR reg

108、ulator)、功率控制(PA control)等電路。一個(gè)完整的移動(dòng)電話發(fā)射機(jī)還包括發(fā)射音頻電路、數(shù)字語(yǔ)音處理電路等。</p><p>　　GSM手機(jī)的發(fā)射電路大致有三種框架結(jié)構(gòu),常見(jiàn)的有兩種,如圖1-43所示.</p><p><b>　　圖 1-43</b></p><p>　　一、帶發(fā)射變換模塊的發(fā)射機(jī)電路</p>&l

109、t;p>　　在發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)圖一所示的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)中,其發(fā)射流程如下：</p><p>　　送話器將話音信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的話音電信號(hào),轉(zhuǎn)化后的信號(hào)經(jīng)PCM編碼模塊將其變?yōu)閿?shù)字語(yǔ)音信號(hào),然后在邏輯電路中進(jìn)行數(shù)字語(yǔ)音處理,如信道編碼、均衡、加密以及TXI/Q分離等,分離后的TXI/Q信號(hào)到發(fā)射機(jī)中頻電路完成I/Q調(diào)制,該信號(hào)再在發(fā)射變換模塊里與發(fā)射參考中頻(RXVCO與TXVCO的差頻)進(jìn)行比較,得到一個(gè)包含發(fā)送數(shù)