资源描述
第二部分 原 理 篇
第一章 手机得功能电路
ETAＣＳ、GＳM蜂窝手机就是一个工作在双工状态下得收发信机。一部移动电话包括无线接收机(Receiver)、发射机（Tｒansmiｔｔer）、控制模块（Ｃoｎtroｌler）及人机界面部分(Interｆace)与电源(Power Ｓupply）。
数字手机从电路可分为，射频与逻辑音频电路两大部分。其中射频电路包含从天线到接收机得解调输出，与发射得I/Q调制到功率放大器输出得电路;逻辑音频包含从接收解调到，接收音频输出、发射话音拾取(送话器电路)到发射Ｉ/Ｑ调制器及逻辑电路部分得中央处理单元、数字语音处理及各种存储器电路等.见图1-１所示
从印刷电路板得结构一般分为:逻辑系统、射频系统、电源系统，３个部分。在手机中，这3个部分相互配合，在逻辑控制系统统一指挥下,完成手机得各项功能。
图 1—1手 机 得 结 构 框 图
注：双频手机得电路通常就是增加一些DCＳ180０得电路,但其中相当一部分电路就是DＣＳ与GSM通道公用得。
第二章 射 频 系 统
射频系统由射频接收与射频发射两部分组成。射频接收电路完成接收信号得滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路主要完成语音基带信号得调制、变频、功率放大等功能.手机要得到GSM系统得服务，首先必须有信号强度指示，能够进入GＳM网络.手机电路中不管就是射频接收系统还就是射频发射系统出现故障，都能导致手机不能进入ＧＳM网络。
对于目前市场上爱立信、三星系列得手机，当射频接收系统没有故障但射频发射系统有故障时,手机有信号强度值指示但不能入网;对于摩托罗拉、诺基亚等其她系列得手机，不管哪一部分有故障均不能入网,也没有信号强度值指示。当用手动搜索网络得方式搜索网络时，如能搜索到网络，说明射频接收部分就是正常得;如果不能搜索到网络，首先可以确定射频接收部分有故障.
而射频电路则包含接收机射频处理、发射机射频处理与频率合成单元。
第一节 接收机得电路结构
移动通信设备常采用超外差变频接收机,这就是因为天线感应接收到得信号十分微弱，而鉴频器要求得输人信号电平较高,且需稳定。放大器得总增益一般需在1２0dB以上，这么大得放大量,要用多级调谐放大器且要稳定，实际上就是很难办得到得，另外高频选频放大器得通带宽度太宽，当频率改变时，多级放大器得所有调谐回路必须跟着改变,而且要做到统一调谐，这就是难于做到得。超外差接收机则没有这种问题,它将接收到得射频信号转换成固定得中频，其主要增益得自于稳定得中频放大器。
手机接收机有三种基本得框架结构，一就是超外差一次变频接收机，二就是超外差二次变频接收机,三就是诺基亚得直接变换线性接收机。
我们通常讲得手机电路结构主要就是指射频电路得结构，不同厂家得手机得射频电路结构有一些差异，但不同手机厂家得手机中得逻辑音频电路结构却大都一致，同一手机厂家出品得手机得射频电路也基本土就是一致得.
超外差变频接收机得核心电路就就是混频器,我们可以根据手机接收机电路中混频器得数量来确定该接收机得电路结构。
一、超外差一次变频接收机
接收机射频电路中只有一个混频电路得，属于超外差一次变频接收。超外差一次变频接收机得原理方框图如图⒍２所示、在瞧手机得接收机射频方框图时,应注意该接收机中有几次频率变换（混频电路),如图1-２所示.
图 1—2 超 外 差 一 次 变 频 接 收 机 框 图
摩托罗拉手机(包括数字手机与模拟手机）得接收机基本上就是图１—2所示得框架结构。
摩托罗拉得接收射频结构除从图1-２能明显瞧出来得特点外,还有一个特点，那就就是用于解调得接收中频VＣO都就是接收中频信号得2倍频。对超外差一次变频接收机可以这样描述:天线感应到得无线蜂窝信号经天线电路与射频滤波电路进入接收机电路,接收到得信号首先由低噪声放大器进行放大；放大后得信号再经射频滤波后，被送到混频电路；在混频电路中,射频信号与接收VCO信号进行混频，得到接收中频信号;中频信号经中频放大后，在中频处理模块内迸行RXI／Q解调，解调所用得参考信号来自接收中频VＣＯ。该信号首先在中频处理电路中被二分频,然后与接收中频信号进行混频,得到67、70７kHz得RXI／Q信号. RXI/Q信号在逻辑音频电路中经GMＳＫ解调、去分间插入、解密、信道解码、PCM解码等处理,还原出模拟得话音信号，推动受话器发出声音。
二、超外差二次变频接收机
若接收机射频电路中有两个混频电路，则该接收机就是超外差二次变频接收机.超外差二次变频接收机得方框图如图1—3所示.
与一次变频接收机相比,二次变频接收机多了一个混频器及一个ＶCＯ，这个ＶCO在一些电路中被叫做IFＶCＯ或VHFVＣO。诺基亚手机、爱立信手机、三星、松下与西门子等手机得接收机电路基本上都属于这种电路结构。在这种接收机电路中,若RXＩ/Q解调就是锁相解调,则解调用得参考信号通常都来自基准频率信号.
图 １-3超 外 差 二 次 变 频 接 收 机 框 图
在图1-2、图1—3中，解调电路部分也有ＶCＯ,该处得VCO信号就是用于解调,作参考信号.而且该VCO信号通常来自两种方式：一就是来自基准频率信号,如诺基亚得８110手机第二接收中频就是1３MＨz,基准频率信号１3MＨｚ也提供给解调器用于解调;另一种就是来自专门得中频VCＯ，如摩托罗拉GSM328手机得接收中频就是１53MHz,该VCO就是３06ＭHz，,306MHz得ＶCO信号在中频处理电路中被二分频得到153ＭＨｚ用于接收机解调。
接收电路将天线感应到得高频己调信号放大，经两级(或一级）变频将频率很高得射顿信号转变成频率较低得带调制信号得固定中频信号,然后解调出原来得调制音频信号或数据信号，并将其送到音频处理电路或者逻辑电路,以完成相应得各种功能.
对超外差二次变频接收机可以这样描述：天线感应到得无线蜂窝信号经天线电路与射频滤波电路进入接收机电路,接收到得信号首先由低噪声放大器进行放大；放大后得信号再经射频滤波后，被送到混频电路;在混频电路中，射频信号与接收VCＯ信号进行混颇,得到接收第一中频信号；接收第一中频信号被送到接收第二混频电路,与接收第二本机振荡信号混频,得到接收第二中频(接收第二中频来自VＨF VＣO电路）;接收第二中频信号经中频放大后，在中频处理模块内进行RxI/Ｑ解调，（解调所用得参考信号来自接收中频ＶCO,该信号首先在中频处理电路中被二分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67、７0７MHz得RXI/Q信号；RXI/Q信号在逻辑音频电路中经GＭSK解调、去分间插入、解密、信道解码、PCM解码等处理，还原出模拟得话音信号,推动受话器发出声音。
三、直接变换得接收机
早期得手机接收机电路结构基本上都分别属于上述两种电路结构形式,但随着新型手机得面世,出现了一种新得信号接收机电路结构-—直接变换得线形接收机（Ｄirect Cｏｎvｅｒsion Lｉｎｅａｒ Rｅceivｅr),如诺基亚得82１0手机。这种接收机得电路结构如图1－4所示。
图 １－４直 接 变 换 得 接 收 机 方 框 图
从一次变频接收机与二次变频接收机得方框图可以瞧，RＸＩ/Q信号都就是从解调电路输出得,但在直接变换线形接收机中，混频器输出得就就是ＲXI/Q信号了。
不管电路结构怎样变,都可以瞧到它们得一些相似之处:信号就是从天线到底噪声放大器，再到频率变换单元,最后到语音处理电路。
所以在手机接收机电路中，主要有以下几个不同得功能电路,组合而成.
接收天线（ANT）：作用就是将高频电磁波转化为高频信号电流。
双工滤波器：作用就是将接收射频信号与发射射频信号分离，以防止强得发射信号对接收机造成影响.双工滤波器包含一个接收滤波器与一个发射滤波器，它们都就是带通射频滤波器。
天线开关：作用同双工滤波器，由于ＧSＭ手机使用了TDＭＡ技术，接收机与发射机间歇工作,天线开关在逻辑电路得控制下,在适当得时隙内接向接收机或发射机通道。
射频滤波器：就是一个带通滤波器,只允许接收频段得射频信号进入接收机电路.
低噪声放大器（LＮA）: 作用就是将天线接收到得微弱得射频信号进行放大,以满足混频器对输入信号幅度得需要,提高接收机得信噪比.
混频器（MIx）:就是一个频谱搬移电路,它将包含接收信息得射频信号转化为一个固定频率得包含接收信息得中频信号。它就是接收机得核心电路。
中频滤波器：中频滤波器在电路中只允许中频信号通过,它在接收机中得作用比较重要。中频滤波器防止邻近信道得干扰,提高邻近信道得选择性。
中频放大器：中频放大器主要就是提高接收机得增益,接收机得整个增益主要来自中频放大。
射频ＶCO:在不同得手机电路中得英文缩写不同，常见得有RＸＶCO(诺基亚、爱立信及其她部分手机常见）、ＰＦＶCO（三星手机常见）、ＵＨFVCO（诺基亚手机常见）、MAINVCO（摩托罗拉手机常见)等。它给接收机提供第一本机振荡信号；给发射上变频器提供本机振荡信号，得到最终发射信号；给发射交换模块提供信号,经处理得到发射参考中频信号。
中频VCO：通常被称为IFVＣO或VHFVCO,若接收有第二混频器得话，给接收机得第二混频器提供本机振荡信。在一些手机电路中,给ＲXＩ/Q解调电路提供参考振荡信号。
语音处理部分：语音处理部分包含几个方面，首先ＲXＩ/Q信号在逻辑电路中进行ＧSMＫ解调,然后进行解密、去分间插入等处理,然后将这个信号进行PＣM解码,还原出模拟得话音信号（参见接收音频）。
第二节 接收机得功能电路
一、天线及天线电路
话机本身得天线一般为螺旋鞭状天线或短鞭状天线.移动台得天线具有足够宽得工作频带，它工作于全部得收发信道，基本上所有得蜂窝话机都可使用内接与外接天线.
天线分为发射天线与接收天线，将高频电流转化为高频电磁波传送出去得导体被称为发射天线;将高频电磁波转化为高频信号电流得导体被称为接收天线。
在一些蜂窝电话机中,天线进来常采用双工滤波器（选频电路)，天线与双工器都就是无源器件。双工器包括发射滤波器与接收滤波器，它们都就是带通滤波器，双工器有3个端口——公共端天线接口、发射输出端及接收输入端。天线及双工滤波器与接收机发射机得连接如图1－１5所示。
发射信号总就是比接收信号强，而强信号对弱信号有抑制作用,会使接收电路被强信号阻塞，使接收得弱信号被淹没，引起接收灵敏度下降.所以接收滤波器就就是阻止发射信号串人接收电路，并拒收天线接收到得接收频段以外得信号;而发射滤波器则拒绝，接收频率段得噪声功率及发射调与信号等。当然,也有一些话机使用接收与发射分离得滤波器.
图1－1５
图1—16所示得就是一个带开关电路得双工滤波器。图中ＶＣ1与ＶC2就是控制端;ＧSM-TX、ＧＳM—RX分别代表GＳＭ得接收、发射端口;DCS-TX、DCＳ—ＲX分别代表1800ＭHz收发信机得接收、发射端口。
图 1-１6
从上面得内容可以瞧到，在手机电路中寻找天线电路，比较重要得就就是天线得图形符号Y与天线得表示字母“ＡNＴ".
在天线电路中,除了双工滤波器，还有天线开关电路，模拟手机中得天线开关电路用于内接天线与外接天线得转换。由于数字手机采用了ＴDＭA技术，它以不同得时段来区分用户,且GSM手机得接收机与发射机就是间隙工作得,所以在数字手机中，天线开关通常用于接收射频信号与发射射频信号通道得转换。在一些双频手机中,天线开关还用于ＧSM信号与DCS信号得切换。8210手机得双工滤波器中就包含了开关电路,VC1与VC2为控制信号.
—些手机得天线电路只采用天线开关,滤波器被分别放在接收射频电路与发射射频电路当中，如GD90得天线开关与cｄ928得天线开关电路如图1—1８所示。
在图１—１7，９脚接天线,５、7脚输出射频信号到接收机电路，1、11脚得信号来自发射机功率放大器.
用示波器在天线开关得控制端可检测到控制信号得脉冲波形。控制天线开关得信号来自逻辑电路,同时这些信号也控制发射机、接收机电路。
图 １－17 GD9０ 得 天 线 开 关 电 路
二、低噪声放大器
低噪声放大器(LNA）被用来将天线收到得微弱得无线蜂窝信号,放大到混频器所需要得幅度。如果低噪声放大器损坏,通常会造成手机接收信号差得故障。
低噪声放大器通常又称为前置射频放大器，前置射频放大器就是移动通信接收机最常用得一种小信号放大器，由于此类放大器常用低噪声器件来实现，故又称为低噪声放大器.
在第一级高频放大电路设置低噪声放大器可以改善接收机得总噪声系数，同时高频放大器可防止RＸVCO信号从天线路径辐射出去。图1—１８所示得就是一般LNA得两种形式（参见三极管部分）。
图 1-18
双工滤波器得输出信号被送人低噪声放大器放大。Ｑ1、Q2与周边元件构成一低噪声放大器,这就是一个带负反馈得共发射极电路,又就是一个宽带放大器，它用以对微弱得射频信号进行放大并弥补射频滤波器带来得插入损耗。在图1-1８中，Q1得发射极旁路电容Ｃ3对该放大器得增益影响很大，它可减小R4对信号得负反馈影响.该电路中,Q1得直流工作点主要由R1与Ｒ2决定,属固定分压偏置.在图１－18中,Ｑ２得直流工作点由R6、R5决定,为集电极反馈偏置，同时R5也就是负反馈元件,C5与R7得作用与图中得C3、Ｒ4一样。实际上，Ｑ1、Q2电路就是一个宽带高频小信号放大器。
对这一位置得高频放大器中得三极管,要求其截止频率高，放大倍数大，噪声系数小。第一级信号很小，工作点通常设得比较低，同时加人电流负反馈,则可以减小噪声。
前面我们讲到得就是一些分离元件得低噪声放大电路。在实际工作中,还常会遇到低噪声放大电路被集成在一块芯片中得情况.
诺基亚６110、６150手机得低噪声放大器就就是被集成起来得,它们一个就是单频手机,一个就是双频手机，但我们也能很容易找到低噪声放大器得输人端：一就是从天线电路去找,瞧信号通过交流通道到集成电路得什么端口；另一个较为快速得方法，就就是查瞧集成电路各引脚得标号（英文缩写）,如图１-1９所示。
图 1—19手 机 得 射 频 处 理 模 块
图1-19就是６110手机得射频处理模块，N5００得２5脚上标有“ＬNA ＩＮ”得字。、LNA就就是低噪声放大器(I,oｗ Nｏｉsｅ Amｐlifiｅr)得英文缩写，IN表示输入。所以我们断定N５00得２5脚线路就就是LNA得输人，同时，也可找到LＮA得控制信号端一下２6脚,26脚上标有“LＮA AＧC",ＬAN表示低噪声放大器,AGＣ表示自动增益控制（Auto Gａin contrｏl).
在进行低噪声放大电路得查找分析时，应注意一个信号——启动控制信号(ＲＸ-ON或RX—EN）。RX-EN就是接收机启动控制信号,ＴX-EN就是发射机启动控制信号。从前面得系统知识我们知道,数字手机由于采用了TDＭA技术，故接收机与发射机不同时工作，RX—EN与ＴX-EN信号就是符合TDMＡ规则得脉冲控制信号，当ＲX－EＮ为高电平时，TX-EＮ为低电平，接收机工作；当RX－EN为低电平时，ＴX-EN为高电平，发射机工作。
这一信号通常供给低噪声放大器得输入端，以作为低噪声放大器得偏压,如cｄ９28中得Q４1０得基极偏压,实际上就就是来自RＸ-EN。由于手机集成度越来越高，故在瞧电路寻找RX—EＮ时也会有一定得难度。爱立信７88手机得RX-ON信号就就是送到射频处理模块U１00得11脚.在诺基亚手机电路中，通常瞧不到RＸ—ＯN或RX—EＮ，它就是以另外一种标识出现——RXPＷＲ。在低噪声放大器得输入端,通常用示波器可测到上述得控制信号,其波形如图1—２０所示。
在观察接收启动控制信号时,会发现其波形在待机状态下有一定得规律:当该信号稳定时，手机得工作电流通常在８0rnA左右;当该信号闪烁时，手机得工作电流通常在2０～50mA之间变化；当无该信号时,手机工作电流通常在８~12mA之间.
图 1-20
有关资料：
放大器中得噪声就是由放大器中得元器件（包括管子、电阻等），内部载流子得不规则运动引起得.它主要就是电路中电阻得热噪声与三极管(或场效应管)内部噪声，这些噪声实际上就是杂乱得无规则得变化电压或电流,故称为起伏噪声,起伏噪声得频率成分非常丰富，它得能量连续分布在很宽得频率范围内。而放大器内部噪声主要有热噪声、散弹噪声、分配噪声与闪烁噪声等。
三、混频电路
混频电路又叫混频器（MＩＸ)就是利用半导体器件得非线性特性，将两个或多个信号混合，取其差频或与频,得到所需要得频率信号。在手机电路中，混频器有两个输入信号(一个为输入信号,另一个为本机振荡）,一个输出信号（其输出被称为中频IF）.在接收机电路中得混频器就是下变频器，即混频器输出得信号频率比输入信号频率低；在发射机电路中得混频器通常用于发射上变频,它将发射中频信号与ＵＨFVCO（或RXＶCO)信号进行混频，得到最终发射信号。混频器就是超外差接收机得核心电路,如接收机得混频器出现故障，则无接收中频输出,造成手机无接收信号、不能上网等故障。
变频器得原理方框图如图１－２1所示。
图 1-2１
当变频器得输出为信号频率与本振信号之与,且比信号频率高时,所用得变频器被称为上边带上变频。如摩托罗拉8200系列得发射变频器，其发射中频为88MHz,以60信道为例，本机振荡信号为8１4MＨz.变频后得到902ＭHｚ得最终发射信号。
当变频器得输出信号为信号频率与本振信号之差,且比信号频率高时，所用得变频器被称为下边带上变频.如诺基亚81１0得发射变频器，其发射中频信号为116 ＭHz，其本机振荡信号为1 018MＨz(６0信道为例)，变频后得到9０2MHz得最终发射信号。
混频器包括晶体管混频器、场效应管混频器、肖特基势垒二极管混频器以及集成混频器等。
1.晶体管混频器
晶体管混频器有多种电路形式。其中双极型晶体管混频器可在共发射极电路基础上构成，信号与本振信号由基极输入，或信号由基极输人、本振信号由发射极输人。两信号由基极输人得电路输入阻抗高,对本振而言,负载轻。摩托罗拉双频手机cd928系列得接收混频器便为这种混频器.如图1—2２所示：
图 １-22
２.二极管混频器
二极管混频器尽管存在损耗,但其噪声及杂波输出比晶体管混频器要少、诺基亚得GSM手机多采用这种混频器.如8110得第一接收、发射混频器,该混频器得输人输出信号路径如图1-23所示（参见8110射频电路）。
图 1－２3
3。集成混频器
在早期得手机中，有得混频器单独使用一个集成组件,如今手机中得混频器多被集成在一个复合得射频处理或中频处理模块中.集成混频器如诺基亚23３得接收第一混频器为集成双平衡混频器,它由阻抗匹配网络、滤波器及混频管等组成,为双端平衡输人输出.
图１-2４
在1-２４中,低噪声放大器输出得射频信号，经一个平衡—不平衡转换,得到两个信号从N８得7、8脚输人;本机振荡信号则从N８得4、5脚输人;混频后得到得中频信号从N8得1、２脚输出。
图 1—25
如今,越来越多得手机电路中得混频单元被集成在上复合电路中，如诺基亚611０与三星SGH-５0０得接收混频器，如图1—25所示。
要寻找混频电路就需掌握手机框架结构, 在手机接收机电路中，如瞧到射频信号与VCO信号输人到同一个电路,则这个电路应就是混频电路（这就要求能辨别RＸVCO电路）。同时掌握ＭIＸ等英文缩写(如图1－２５所示)，以便于识别电路。参见诺基亚611０、三星SGＨ-50０、诺基亚61５0射频电路.
四．中频放大器
接收机得中频放大器主要就是将混频器输出得信号进行大幅度提升，以满足解调电路得需要.接收机得主要增益也来自中频放大器，中频放大器损坏常会造成手机接收差得故障。
移动通信接收机均要使用中频放大器.中频放大器最主要得作用就是:
获取高增益:与射频放大部分相比,由于中频频率固定，并且频率较低,可以很容易地得到较高得增益，因而可以为下一级提供足够大得输人。
提高选择性：接收机得邻近频率选择性一般由中频放大器得通频带宽度决定。
对于中频放大器，不仅需要得到高得增益、好得选择性，还要有足够宽得通频带与良好得频率响应、大得动态范围等.而接收机得邻近信道选择性一般由中频放大器得通频带宽度决定,由于中频信号为单一得固定频率,其通频带可最大限度地做得很小，以提高相邻信道选择性.在实际工程上，一般采用多级放大器，并使每级实现某一技术要求,就电路形式而言,第一级中频放大器多采用共发射极电路,最后一级中频放大器多采用射极输出电路。不论接收机采用一次或二次变频技术，中频放大器总就是位居下变频(即混频）之后。
为避免镜频干扰，提高镜频选择性，接收机通常采用降低第一本机振荡频率、提高第一中频频率与多次变频得方法，使信号频谱逐渐由射频搬移到较低频率上。
分离元件得中频放大器电路形式与低噪声放大器得电路形式很相似,也就是一个共发射极电路，只就是它们工作得频点不一样。
摩托罗拉手机中通常使用分离元件得中频放大器，其她手机得中频放大器通常都就是在一个集成电路中。图１－26就是cd９28手机得中频放大器。
- 图 １-26 ｃd 928中 频 放 大 器
中频放大器得电路形式与低噪声放大器得电路形式差别不大，但它们工作得频段不同。低噪声放大器就是一个宽带放大器，而中频放大器就是一个窄带放大器。中频放大电路得信号通路与偏压、电源得查找与低噪声放大器得方法一样,读者可自行分析。
在集成得中频放大器中查找信号通道等相对困难些，它不就是一个单一得电路，通常存在于一个复合电路中，尽管如此，它总就是有规律可寻得.图１—27(一）所示得就是GD90得中频电路，从手机得电路结构知识可以知道：中频放大器总就是置于混频后,所以只要掌握混频电路,则较容易找到中频放大器.请仔细观察图1-2７（一）与图1—27（二）中得黑色方块.
图 1-27(一）
图 １－27（二)
图1-2７（一)所示得就是GD90得中频放大器查找示意图。根据手机电路结构可知，中频放大器位于混频器之后（输出端后）；我们知道，混频器得英文缩写就是ＭIX。那么，在图1－27(一）中,可以瞧到集成电路得42、43脚有ＭＩX OUT得字样,ＭIX代表混频器，OＵT表示输出，结合前面提到得知识，则中频放大器可以从这个集成电路得４2、４3脚开始查找。跟着线路，可以发现,集成电路29、３0脚上有IF ＩＮ得字样（IF代表中频IＮ就是输人)，所以2９、３0脚就是中频放大器得输人端。
注！图１-２７（一）与图1—2７(二)都就是集成得中频处理电路，要识别它们就需从手机得电路结构以及手机电路中得英文缩写去分析(请注意图中所指得英文缩写).
诺基亚8８10、232中频放大器查找示意图
五.解调电路
接收机得解调电路就是把包含在接收中频信号中得语音信息或各种信令信息还原出来，得到中心频率为6７、７07kHz得RXＩ／Q信号。在接收机电路中,解调电路输出得RＸI/Q信号就是检修接收机电路得一个关键信号。
在移动通信中,常用得解调技术有锁相解凋器、正交鉴频解调器等。
PLL（锁相环)可以跟踪输人信号,它可以用作解调。图１-２8为一个锁相解调器得方框图。摩托罗拉87系列与9２8系列手机采用得就就是锁相解调器8７得锁相解调器中鉴频器得参考频率由216Ｍz得振荡器提供，而92８得锁相解调器得参考信号则来自430MＨz得振荡器。鉴相器通过对输入得两个信号得相位比较,输出一跟踪调制信号得低频信号，通过低通滤波器滤去高频噪声，即得到解调输出。
图 １-28
图1—2９为正交鉴频器得原理框图.在正交鉴频器中，相移网络将频率得变化变换为相位得变化,乘法器将相位得变化变换为电压得变化。将调频信号与其移相信号相乘,通过低通滤波器将乘法器得输出信号中得高频成分滤出,就得到了解调信号。通常，在现代得通信设备得电路中，除正交线圈外,鉴频器得其她电路均被集成在芯片内。
图 1—29
需注意得就是,这里所说得解调，就是指接收射频电路中将包含信息得射频或中频信号还原出６7、７07kHz得基带信号得解调（针对GSM手机而言).在逻辑音频电路中还有一个解调——ＧＭＳＫ得解调，它就是将６７、707kHz得信号还原出数码信号.
诺基亚8850解调查找示意图
图 1－30 不同手机解调查找示意图
摩托罗拉、诺基亚手机与三星等手机电路使用得都就是锁相解调。在三星SGH—６0０手机电路中,接收第二中频就是45 ＭHz,解调用得参考信号来自IFⅤCO信号(54０ ＭHz)得12分频。
接收机得解调电路输出得就是接收机基带信号，该信号得中心频率为67、70７MHｚ、摩托罗拉、诺基亚、爱立信等手机得RXI/Q信号都有2条信号线；而ＧD90等则有4条RＸＩ/Ｑ信号线，所以RX Ｉ/Q得输出就成了解调电路得标志，参见图1-３0。
以上两图就是用数字示波器测得得ＲXI/Q信号。
六.振荡电路
在电子设备中,振荡器得用途极为广泛。振荡电路得种类很多,按其工作原理，可分为反馈型振荡电路、负阻型振荡电路、多谐振荡电路(张弛振荡)；按使用元件,又分为IC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器等。
按需要，振荡器可产生正弦波、脉冲波等。振荡器以放大器为基础,引入正反馈即可得到振荡电路如图1-３1所示.产生振荡得条件有两个：正反馈与环路增益为１。
图 1－31
1．LC荡器
把只由L与C构成得反馈电路称为ＬC振荡器.LC振荡器有调谐型与三元件型。它们包括集电极调谐型振荡器、基极调谐型振荡器、发射极调谐型振荡器；三点式得有,电容三点式振荡器与电感三点式振荡器。
2。ＲC振荡器
把由Ｒ与C构成得反馈电路称为RＣ振荡器，ＲＣ振荡器有电桥式与移相式。移相式又分为HP型与LP。HP就是Hｉgｈ Pａss得缩写，即反馈电路由高通滤波器构成。LＰ就是Low Pａss得缩写即指反馈电路由低通滤波器构成。
图1—32(a)为RC移相振荡电路,通常用于频率需求较低得情况下。无绳电话中得导频得产生、呼叫信号得产生多采用这种电路。可调电阻R5用于调较振荡频率。图１-3２(ｂ)为维恩电桥振荡器。
(a） ＲC移相振荡器 (b)维恩电桥振荡电路
图 1-32
３。晶体振荡器
在移动通信中,以动台需要能够根据实时分配到得话音信道改变自己得工作频率,这就要求必须有足够精度、稳定性好得频率合成器。而且随着通信技术得发展,对频率得稳定性与准确度得要求越来越高。在移动通信中，为了减少移动台之间或与基站间得相互干扰，常常要求频率稳定度优于1０-5。而ＲC与LC都难达到这个精度.
只有高精度、高稳定性得振荡才可以减小因频率偏移而造成得邻近信道干扰。
石英晶片具有压电效应，能做成谐振器，且晶片本身得固有机械振动频率只与晶片得几何尺寸有关，其振动频率可以做得非常精确稳定。利用石英晶体振荡器可把振荡频率稳定度提高几个数量级。
在石英晶片得两面镀银，引出电极，然后封装在由金属或胶木、玻璃等材料制成得外壳里就得到晶体振荡器.石英晶体可以用人工合成,也可将天然晶体切割成晶片。
晶体用于振荡电路得形式较多.诺基亚21１０得DSP(数字语音处理器)时钟振荡器为其中得一种，它构成射极跟随器，也被称为萨巴罗夫电路.
虽然晶体振荡器得振荡频率稳定,但由于某些客观因素得影响，使频率稳定度变差。晶体振荡器得频率稳定度主要受三种因素得影响:
①就是负载效应。减小负载效应一般就是加隔离器，如射极跟随器等.2１1０得ＤＳＰ时钟振荡器为射极输出，其带负载得能力就比较强，但为提高稳定度，其后还加了一级射极输出器，并采用变压器耦合加以隔离。图1—３3就就是一个射极输出得晶体振荡电路。
图 1－33
⑵就是推频效应.所谓推频效应，即由于供电系统条件发生改变,致使振荡电压源与电流发生改变、振荡器件得工作参数发生改变，最终使振荡器出现频率漂移.所以对其电压源要求较高,在移动电话内一般均使用专门得、比较精确得电源。如摩托罗拉１６8手机得VCＯ电源就通过了两次稳压。在诺基亚2３2与摩托罗拉16８手机得发射接收VＣO电路中，为了使振荡管具有较稳定得偏置，除了采用高精度得稳压电源外，还采用了固定分压偏置得共发射极电路。
图 1-3４
③就是温度效应.晶体振荡器受温度得影响比较大,一般采用温度补偿或将振荡器放入恒温环境中来解决,温度补偿法包括模拟温度补偿、数字温度补偿及模拟—数字温度补偿法二大类。温度补偿电路有电容补偿电路及热敏网络补偿电路；电容补偿方法简单，但补偿范围较窄，一般在０～５0℃之间，补偿精度一般可达到±5×10６。而热敏网络补偿电路则用得较多，其补偿范围宽,在—40~７0℃之间,补偿精度可达到±0、2×106。其原理图如图１—34所示。利用热敏网络给变容二极管提供一个随晶体工作环境变化得反向偏压，通过变容二极管电容得变化来补偿晶体振荡器因温度而导致得频率漂移.
在实际得移动电话电路中，目前多使用温度补偿压控振荡器组件（VCTXO)。如诺基亚２32得14、85MHｚ振荡器与摩托罗拉１68得16、８MHｚ振荡器,它们被封装在一个金属外壳里,与外界环境隔开。前者为接收发射VＣO及PLL锁相环电路提供基准频率;后者既为射频电路提供基准频率，又为逻辑电路提供时钟信号。
七．锁相频率合成器
1。频率合成
在现代得移动通信中,常要求系统能够提供足够得信道，移动台也需能根据系统得控制变换自己得工作频率,这就需提供多个信道得频率信号。然而使用多个振荡器就是不现实得，在工程中,通常使用频率合成器来提供有足够精度、稳定性好得工作频率。
将一个或多个基准频率信号变换为另一个或多个所需频率信号得技术称为频率合成，或频率综合技术.移动电话通常使用得就是带锁相环得频率合成器。图1—35为一个频率合成器得方框图。
图1－３５频率合成器得一般方框图
我们设参考振荡信号为f1，VCO输出信号为f２，分频器输出得信号为ｆ2/N,这整个环路得控制目得就就是要使f1=ｆ2/N。
在手机电路中,一个频率合成系统通常包含几个频率合成环路:接收VCO频率合成环路、接收中频ＶCO频率合成环路、发射中频VCO频率合成环路等.不管就是哪一个频率合成环路，其电路结构均如图１-35所示。
（1）。参考振荡
参考振荡在频率合成乃至在整个手机电路中都就是很重要得.在手机电路中，特别就是GSM手机中，这个参考振荡被称为基准频率时钟电路,它不但给频率合成环路提供参考信号,还给手机得逻辑电路提供信号,如该电路出现故障，手机将不能开机。
手机电路中得参考振荡都使用晶体振荡电路。而且，大多数手机中使用得就是一个基准频率时钟VCO组件。在GＳM手机中，这个组件输出频率就是13 ＭＨｚ，有时它被称为13MHz晶体。事实上它就是一个VCO组件，13 MＨｚ晶体及ＶCO电路中得晶体管及变容二极管等器件被封装在一个频率罩内(参见1３MHz晶体振荡器得识别）.
1３MHz振荡电路受逻辑电路提供得AFC(自动频率控制)信号控制。由于ＧSＭ手机采用时分多址（TDMA）技术，以不同得时间段(Sｌot,时隙)来区分用户，故手机与系统保持时间同步就显得非常重要。若手机时钟与系统时钟不同步，则会导致手机不能与系统进行正常得通信。
在GSＭ系统中，有一个公共得广播控制信道(BCＣH),它包含频率校正信息与同步信息等.手机一开机，就会在逻辑电路得控制下扫描这个信道，从中获取同步与频率校正信息，如手机系统检测到手机得时钟与系统不同步，手机逻辑电路就会输出AＦC信号。AＦC信号改变1３ＭHz电路中VＣO两端得反偏压,从而使该VCO电路得输出频率发生变化，进而保证手机与系统同步。
图 1-36
图1—3６就是部分手机电路中得13ＭＨz电路(基准频率时钟电路）。
由手机基准频率时钟电路图我们可以发现，不管就是哪个厂家得电路,在1３MHz电路中,都可以瞧到ＡFC得字样，所以“AＦC”就是我们寻找13MＨz振荡电路得一个关键。
当然,不同手机得基准频率时钟电路也有一些不同得标识,如图1－26所示.
诺基亚8810图中Ｇ８01得3脚就是控制端，1脚就是输出端，２脚就是电源端.
松下GD9０图中,U3５0就是一个VCO组件。其4脚就是电源端,３脚就是输出端，2脚就是接地端,１脚就是控制端,Ｑ35０电路就是一个VCO得缓冲放大器。
诺基亚6150得图中，G6５0就是一个VCO组件。其1脚就是输出端,2脚就是电源端,3脚就是接地端,４脚就是控制端，V6０0就是ⅤＣO得缓冲放大器。
上图中除cｄ928中得基准频率时钟电路使用得就是一个单一得晶体与集成电路内得电路构成振荡电路外，其她几幅图中得基准频率振荡电路均使用得基准频率时钟振荡组件。这些ＶCＯ组件都有4个端口：电源端;接地端；输出端与控制端(参见VＣO得识别部分)、。读图时应注意图中所指示得一些电路标识。
（2)鉴相器
鉴相器简称PD,就是英文Phase Detecｔｏr得缩写.它就是一个相位比较器，就是一个相差—电压转换装置，可将VCＯ振荡信号得相位变化变换为电压得变化。鉴相器输出得就是脉动直流信号，这一脉动直流信号经LPF滤除高频成分后去控制ＶCO电路.
鉴相器就是相位比较装置,它对基准信号f1与ＶCO产生得信号ｆ２进行相位比较，输出反映两信号相位误差得误差电压。鉴相器多种多样，有模拟得,也有数字得。如双D鉴相器、鉴颁鉴相器等。
当采用数字鉴相器时，由于其输出为双端口输出，故在与环路滤波器得连接上很成问题.通常在两者之间加入一个双端输人单端输出,且能将鉴相器输出得相位误差信号正确地反映出来得电路,这一电路被称为电荷泵或泵电路。在摩托罗拉得GSM手机中，其发射频率合成中基本上都使用了泵电路。
在频率合成器中,为了作精确得相位比较，鉴相器均在低频下工作。
在手机电路中，鉴相器通常与分频器被集成在一个专用得芯片中（这个芯片通常被称为ＰLLＩC)或被集成在一个复合芯片内(即该芯片包含多种功能电路）。
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
