手機射頻接收功能電路分析

1、一、接收電路的基本組成移動通信設(shè)備常采用超外差變頻接收機。這是因為天線感應(yīng)接收到的信號十分微弱，而鑒頻器要求的輸入信號電平較高而且穩(wěn)定。放大器的總增益一般需在120dB以上。這么大的放大量，要用多級調(diào)諧放大器且要穩(wěn)定，實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，當頻率改變時，多級放大器的所有調(diào)諧回路必須跟著改變，而且要做到統(tǒng)一調(diào)諧，這也是難以做到的。超外差接收機則沒有這種問題，它將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換成固定的中頻，其主要增益

2、來自于穩(wěn)定的中頻放大器。手機接收機有三種基本的框架結(jié)構(gòu)：一種是超外差一次變頻接收機，一種是超外差二次變頻接收機，第三種是直接變頻線性接收機。超外差變頻接收機的核心電路就是混頻器，可以根據(jù)手機接收機電路中混頻器的數(shù)量來確定該接收機的電路結(jié)構(gòu)。1.超外差一次變頻接收機接收機射頻電路中只有一個混頻電路的稱作超外差一次變頻接收機。超外差一次變頻接收機的原理方框圖如圖41所示。它包括天線電路(ANT)、低噪聲放大器(LNA)、混頻器(Mixer)

3、、中頻放大器(IFAmplifier)和解調(diào)電路(Demodulat)等。摩托羅拉手機接收電路基本上都采用以上電路。超外差一次變頻接收機工作過程是：天線感應(yīng)到的無線蜂窩信號(GSM900頻段935960MHz或DCSl800頻段18051880MHz)不斷變頻，經(jīng)天線電路和射頻濾波器進入接收電路。接收到的信號首先由低噪聲放大器進行放大，放大后的信號再經(jīng)射頻濾波器后，被送到混頻器。在混頻器中，射頻信號與接收VCO信號進行混頻，得到接收中頻

4、信號。中頻信號經(jīng)中頻放大后，在中頻處理模塊內(nèi)進行RXI／Q解調(diào)，解調(diào)所用的參考信號來自接收中頻VCO。該信號首先在中頻處理電路中被分頻，然后與接收中頻信號進行混頻，得到67.707kHz的RXI／Q信號。2.超外差二次變頻接收機若接收機射頻電路中有兩個混頻電路，則該機是超外差二次變頻接收機。超外差二次變頻接收機的方框圖：如圖42所示。與一次變頻接收機相比，二次變頻接收機多了一個混頻器和一個VCO，這個VCO在一些電路中被叫作IFVCO或

5、VHFVCO。諾基亞手機、愛立信手機、三星、松下和西門子等手機的接收電路大多數(shù)屬于這種電路結(jié)構(gòu)。在圖4—1和圖42中，解調(diào)電路部分也有VCO，應(yīng)注意的是，該處的VCO信號是用于解調(diào)，作參考信號而且該VCO信號通常來自兩種方式：一是來自基準頻率信號13MHz，另一種是來自專門的中頻VCO。超外差二次變頻接收機工作過程是：天線感應(yīng)到的無線蜂窩信號(GSM900頻段935~960MHz或DCSl800頻段1805—1880MHz)經(jīng)天線電路和

6、射頻濾波器進入接收電路。接收到的信號首先由低噪聲放大器進行放大放大后的信號再經(jīng)射頻濾波后被送到第一混頻器。在第一混頻器中，射頻信號接收VCO信號進行混頻，得到接收第一中頻信號。第一中頻信號與接收第二本機振蕩信號混頻，得到接收第二中頻。接收第二本機振蕩來自VHFVCO電路。接收第二中頻信號經(jīng)二中頻放大后，在中頻處理模塊內(nèi)進行RXI／Q解調(diào)，解調(diào)所用的參考信號來自接收中頻VCO。該信號首先在中頻處理電路中被分頻，然后與接收中頻信號進行混頻，

7、得到67.707kHz的RXI／Q信號。入端。3.雙訊器在有的手機中，天線電路采用了雙訊器(Diplexer)。雙訊器實際上和雙工濾波器差不多，所不同的是，雙訊器除將發(fā)射信號和接收信號分開外，還將GSM900MHz與GSMl800MHz信號分開。諾基3310手機的天電路就采用了雙訊器，有關(guān)電路見圖46所示。圖中所示的是一個帶開關(guān)電路的雙訊器的組件，TXVGSM與TXVDCS是控制端，GSMTX、GSMRX別代表GSM的發(fā)射、接收端口，D

8、CSTX、DCSRX分別代表1800MHz收發(fā)信機的發(fā)射、接收端口。雙訊器GSM射頻信號與DCS射頻信號進行分離，而開關(guān)電路則將發(fā)射射頻信號與接收射頻信號分離。諾基亞3310手機使用內(nèi)置天線。天線感應(yīng)接收到的無線蜂窩信號被轉(zhuǎn)化成高頻電信號，這些信號包含GSM900接收射頻信號。DCSl800接收射頻信號和其他一些無用信號。天線接收到的射頻信號首先到達Z502。Z502是一個包含射頻開關(guān)的雙訊器。它對GSM射頻信號和DCS射頻信號通道進行

9、切換，同時也對接收與發(fā)射射頻信號進行分離。Z502的控制信號來自N500模塊。當TXVGSM信號有效時，Z502將天線連接至GSM接收機和發(fā)射機電路；當TXVDCS信號有效時，Z502將天線連接至DCS接收機和發(fā)射機電路。從上面分析中可以看出，雙訊器和天線開關(guān)在電路結(jié)構(gòu)和功能上十分相似，不同的是，天線開關(guān)集成電路內(nèi)部只是一組開關(guān)而沒有濾波器，而雙訊器內(nèi)部不但有雙工濾波器，而且還包含開關(guān)電路。三、低噪聲放大電路低噪聲放大器在電路中主要是對

10、天線感應(yīng)到的微弱的射頻信號進行放大，以滿足混頻器對輸入信號的幅度的要求。在手機電路圖中，低噪聲放大器的英文縮寫是LNA(LowNoiseAmplifier)。低噪聲放大器是接收機的第一級放大電路，位于天線電路之后。在低噪聲放大器的前后，通常都有射頻濾波器。低噪聲放大器是一個高頻小信號放大器，這個放大器中的三極管要求截止頻率高，放大倍數(shù)大，噪聲系數(shù)小。第一級信號很小，工作點通常設(shè)得比較低，同時加電流負反饋，減小噪聲。高頻放大電路采用低噪聲

11、放大器可以改善接收機的總噪聲系數(shù)。同時高頻放大器還防止RXVCO信號從天線路徑輻射出去。分立元件的低噪聲放大器通常都采用共發(fā)射極電路，用以將微弱的射頻信號進行放大并彌補射頻濾波器帶來的插入損耗。在低噪聲射頻晶體管放大器中，從低噪聲性能出發(fā)，其偏壓或偏流的供給都是通過電抗濾波器供給的，這樣做可以避免電源噪聲和偏置電阻的熱噪聲引入到射頻通道中，影響放大器的噪聲性能。圖47是摩托羅拉P7689手機中的GSM900低噪聲放大器電路。在電路中，三

12、極管Q400是低噪聲放大器的核心器件。Q400與周邊元件一起構(gòu)成了GSM900低噪聲放大器。其中C402是輸入電容，C405是集電極輸出電容。LA02、R401、C403等一起構(gòu)成一個電抗濾波供電電路，將RX275GSM電源進行濾波，然后給Q400的集電極供電；I_A01、R403、C403等也構(gòu)成一個電抗濾波電路，對RX275GSM電源濾波后給Q400的基極供電。R401是交流負載電阻，Q400的放大作用就是通過該電阻表現(xiàn)出采。L40