GSM数字手机原理射频.pptx

GSM数字手机原理（数字手机原理（RF）波导客服技术培训室波导客服技术培训室姜超姜超学习要求掌握：1、手机射频部分的四种接收方式及特点2、射频部分主要芯片的名称、功能3、锁相环PLL的工作原理，混频的概念4、射频部分的接收、发射流程熟悉：1、独立分析射频原理框图的方法2、各个PLL在射频原理框图中起到的作用了解：1、利用仪器及测试软件的维修检测方法2、手机维修思路，故障判定方法GSM数字手机的常规划分手机手机射频射频基带基带频率合成部分（频率合成部分（频率合成部分（频率合成部分（PLLPLL）发射部分发射部分发射部分发射部分接收部分接收部分接收部分接收部分超超超超外外外外差差差差一一一一次次次次变变变变频频频频超超超超外外外外差差差差二二二二次次次次变变变变频频频频直直直直接接接接变变变变频频频频数数数数字字字字低低低低中中中中频频频频逻逻辑辑音音频频人人人人机机机机接接接接口口口口课程设置频率合成器简单介绍接收机及接收信号流程介绍发射机及发射信号流程介绍射频部分主要芯片介绍射频简单维修预备知识 GSM 900 频段为（欧洲标准）频段为（欧洲标准）:890-915MHz 890-915MHz (移动台发射移动台发射,基站接收基站接收,上行链路上行链路)935-960MHz 935-960MHz (移动台接收移动台接收,基站发射基站发射,下行链路下行链路)双工频率间隔双工频率间隔:45MHz :45MHz 信道总数信道总数:124:124 信道号：信道号：1-1241-124中国移动中国移动:上行链路频率上行链路频率:905-909MHz:905-909MHz 下行链路频率下行链路频率:950-954MHz:950-954MHz 信道号为信道号为:76-95,:76-95,共计共计2020个信道个信道,4M,4M带宽带宽中国联通中国联通:上行链路频率上行链路频率:909-915MHz:909-915MHz 下行链路频率下行链路频率:954-960MHz:954-960MHz 信道号为信道号为:96-124,:96-124,共计共计2929个信道个信道,6M,6M带宽带宽.目前我国只有中国移动拥有目前我国只有中国移动拥有DCS1800,DCS1800,信道号：信道号：512-562512-562；可申请；可申请10M10M带宽带宽.手机射频四项电气指标频率误差频率误差0.1ppm0.1ppm（10106 6）GSM900GSM900频率误差（频率误差（-90HZ-90HZ+90HZ+90HZ）DCS1800DCS1800频率误差（频率误差（-180HZ-180HZ+180HZ+180HZ）相位误差峰值相位误差峰值20deg20deg相位误差有效值相位误差有效值5deg5deg误码率误码率2.44%2.44%一、频率合成器一、频率合成器定义：把基准频率信号进行变换，输出多种频率的信号，供射频部分调制、解调、混频所用。13MHZ300MHZ1.8GHZ45MHZ1 锁相环工作原理锁相环电路是频率合成器的核心电路，主要作用是：由频稳性很强的基准信号得到另一个频率与其同样稳定频率信号鉴相器鉴相器鉴相器鉴相器低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波压控振荡器压控振荡器压控振荡器压控振荡器f1变容二极管变容二极管变容二极管变容二极管foutf2电压差电压差电压差电压差f1=n*f-out电压差电压差电压差电压差变频器变频器变频器变频器2 锁相环组成部分作用鉴相器鉴相器(PD)“相位相位-电压电压”转换装置，把输入信号频率的变转换装置，把输入信号频率的变化通过相位差的不同表现出来，从而控制输出化通过相位差的不同表现出来，从而控制输出电压电压,即将信号相位的变化转换为电压的变化即将信号相位的变化转换为电压的变化w1 1w2 2低通滤波器：低通滤波器：滤出鉴相器输出中的高频成分，以防止高频滤出鉴相器输出中的高频成分，以防止高频谐波对谐波对 VCO VCO 电路造成影响。电路造成影响。鉴相器鉴相器鉴相器鉴相器低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波压控振荡器压控振荡器压控振荡器压控振荡器f1变容二极管变容二极管变容二极管变容二极管foutf2电压差电压差电压差电压差f1=n*f-out电压差电压差电压差电压差变频器变频器变频器变频器压控振荡器：压控振荡器：“电压电压-频率频率”转换装置，它将电压的变化转转换装置，它将电压的变化转换为频率变化；换为频率变化；VCOVCO输出的信号通常是一路到输出的信号通常是一路到其它的功能电路，一路回到分频器做取样信号。其它的功能电路，一路回到分频器做取样信号。鉴相器鉴相器鉴相器鉴相器低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波压控振荡器压控振荡器压控振荡器压控振荡器f1变容二极管变容二极管变容二极管变容二极管foutf2电压差电压差电压差电压差f1=n*f-out电压差电压差电压差电压差变频器变频器变频器变频器变频器：变频器：将将 VCO VCO 信号进行分频信号进行分频/倍频，得到频率比较低倍频，得到频率比较低的信号，以提高鉴相器的比较精度。的信号，以提高鉴相器的比较精度。鉴相器鉴相器鉴相器鉴相器低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波压控振荡器压控振荡器压控振荡器压控振荡器f1变容二极管变容二极管变容二极管变容二极管foutf2电压差电压差电压差电压差f1=n*f-out电压差电压差电压差电压差变频器变频器变频器变频器二、接收机原理及接收信号流程二、接收机原理及接收信号流程预备知识预备知识混频器 输出差频与和频VCO信号输入fi何谓超外差变频器？何谓超外差变频器？*1)1)高频变中频高频变中频*2)2)本地振荡器输出频率大于接收信号频率本地振荡器输出频率大于接收信号频率*3)3)取出差频信号取出差频信号混频电路混频电路滤波器滤波器f1f1f2+f2-f1f2-ff1f2-调制调制/解调的概念解调的概念：将信号（低频）经过一系列处理后，将信号（低频）经过一系列处理后，“加载加载”到高频载波上。到高频载波上。调制电路调制电路低频信号低频信号低频信号低频信号高频载波高频载波高频载波高频载波 解调是调制的逆过程，把信号从高频解调是调制的逆过程，把信号从高频载波上载波上“卸载卸载”下来。下来。高频载波高频载波信号信号1 接收机类型接收机的类型：接收机的类型：超外差一次变频接收机超外差二次变频接收机超外差直接变频接收机数字低中频接收机作用：作用：将将935-960MHz或或1805-1880MHz的高频的高频信号下变频为信号下变频为67.708KHz的基带信号。的基带信号。2 接收机结构双工器双工器双工器双工器带通滤波带通滤波带通滤波带通滤波低噪音放大低噪音放大低噪音放大低噪音放大混频混频混频混频声表面滤声表面滤声表面滤声表面滤波波波波中频滤波中频滤波中频滤波中频滤波解调解调解调解调基带处理基带处理基带处理基带处理天线天线天线天线本振频率本振频率本振频率本振频率360M/282MPGAPGA超外差一次变频机模型超外差一次变频机模型 （北京（北京 上海上海 宁波宁波 ）（925-960MHZ）北北京京上上海海（360MHZ）（282MHZ）宁宁波波（67.708KHZ）超外差一次变频接收机的形象理解超外差一次变频接收机的形象理解飞机飞机火车火车#33#34#8#36#10#1#38#39#43、#44#5#3#45#41#13、#14、#15#8#9#10#11#20#22#23#21#16#17#25#28#29#27#42#31#32接收下变频时两次混频接收下变频时两次混频接收下变频时两次混频接收下变频时两次混频 机型：机型：机型：机型：8180818081808180、G100G100G100G100 （相应中频（相应中频225MHZ、45MHZ）超外差二次变频机模型超外差二次变频机模型双工器MixerMixerIQBPF中频滤波器中频滤波器中频放大器中频放大器LNAMixerMixer中频滤波器中频滤波器中频放大器中频放大器PGAPGADemodulator超外差二次变频接收机超外差二次变频接收机的形象理解的形象理解（北京（北京 上海上海 杭州杭州 宁波）宁波）（925-960MHZ）北北京京上上海海（360MHZ）（282MHZ）杭杭州州（67.708KHZ）宁宁波波（45MHZ）飞机飞机火车火车汽车汽车双工器双工器双工器双工器带通滤波带通滤波带通滤波带通滤波低噪音放大低噪音放大低噪音放大低噪音放大混频混频混频混频AGCAGC基带处理基带处理基带处理基带处理天线天线天线天线本振频率本振频率本振频率本振频率直接直接变频机模型变频机模型直接变频的形象理解直接变频的形象理解 （北京（北京 宁波）宁波）北北京京宁宁波波925-960MHZ（67.708KHZ）飞机飞机GC600接收流程图接收流程图双工器双工器声表面滤波器声表面滤波器射频压控振荡器射频压控振荡器射频主芯片射频主芯片双工器双工器双工器双工器带通滤波带通滤波带通滤波带通滤波低噪音放大低噪音放大低噪音放大低噪音放大混频混频混频混频声表面滤波声表面滤波声表面滤波声表面滤波低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波A/DA/D转换转换转换转换基带处理基带处理基带处理基带处理天线天线天线天线本振频率本振频率本振频率本振频率100KHz100KHz低中频低中频低中频低中频数字低中频接收数字低中频接收机模型机模型数字低中频的形象理解数字低中频的形象理解 （北京（北京 嘉兴嘉兴 宁波）宁波）北北京京嘉嘉兴兴宁宁波波925-960MHZ（100KHZ）（67.708KHZ）飞机飞机汽车汽车GSM：935-960MHZ100KHZ+67.708KHZ区别：区别：ADC数字解调去除中频载波数字解调去除中频载波比较三者之间的关系传统的超外差结构：传统的超外差结构：效能很高，却必须使用成本昂贵而体积庞大的中频零件，射频集成度不高。直接变频结构：直接变频结构：采用直接转换方式，将高频信号转化成低频信号，节省了昂贵的中频器件和中频至基频转换电路，集成度高；但实际应用中可能受“直流位移”的影响，降低接收灵敏度，基频IC软件上多采用直流滤波技术，生产厂家必须在生产时执行额外的生产步骤：进行二阶截取点校准，得到的修正值存储在内存，并在手机开机时用来校准手机。结构简化了好多哦！数字低中频：数字低中频：利用超外差的效能优势意即直接转换技术的低成本和功能整合优势，避免“直流位移”的影响，基频无须进行滤波，提高接收灵敏度！作用：作用：将将67.708KHz的低频信号上变频为的低频信号上变频为890915MHz或或17101785MHz的高频信号，的高频信号，并发射出去。并发射出去。一般发射机模型：一般发射机模型：三、发射机结构三、发射机结构二本振二本振正交调制发射VCO功率放大功率检测功率控制I/Q中频滤波双工器鉴相器混频器一本振一本振接收VCO形象理解形象理解发射发射 （北京（北京 上海上海 宁波宁波 奉化）奉化）人人 飞机飞机 （890-915MHZ）北北京京上海上海人人 火车火车 发射中频发射中频人人宁波宁波奉化奉化 自行车自行车（67.708KHZ）#33#34#8#36#10#1#38#39#43、#44#5#3#45#41#13、#14、#15#8#9#10#11#20#22#23#21#16#17#25#28#29#27#42#31#32四、射频部分主要芯片介绍四、射频部分主要芯片介绍1 1、射频主芯片的主要功能：、射频主芯片的主要功能：低噪音放大 接收下变频（将接收高频信号下变频成（将接收高频信号下变频成100KHz100KHz的低中频信号）的低中频信号）发射调制（将四路（将四路I/QI/Q信号调制成中频，以便鉴相）信号调制成中频，以便鉴相）发射锁相环射频主芯片主要信号射频主芯片主要信号TXCPOTXCPO四路四路四路四路I/QI/QRXONRXONTXONTXONIFTUNEIFTUNE DATA/CLK/ENDATA/CLK/ENREFINREFINRFCPORFCPOSYNONSYNONRFLOIARFLOIAGSMIA/BGSMIA/BDCSIA/BDCSIA/B1 1101020203030IFCPOIFCPOTXRFITXRFI2 2、发射压控振荡器介绍、发射压控振荡器介绍作用：将发射中频上变频到发射频率123456789 10 1112EGSMEGSMDCSDCSTXCPOTXCPOVCC_TX_BURSTVCC_TX_BURSTEGSM_OUTEGSM_OUTDCS_OUTDCS_OUT123456789 10 1112EGSMEGSMDCSDCSTXCPOTXCPOVCC_TX_BURSTVCC_TX_BURSTEGSM_OUTEGSM_OUTDCS_OUTDCS_OUT发射压控振荡器发射压控振荡器主要信号主要信号3 3、本地振荡器介绍、本地振荡器介绍作用：本地振荡频率，作为发射和接收过程中所需的混频信号1 12 23 345 56 67 78 8CTRLCTRLV VC CC C_ _R RF F_ _V VC COOOUTOUT本地振荡器本地振荡器主要信号主要信号1 12 23 345 56 67 78 8CTRLCTRLV VC CC C_ _R RF F_ _V VC COOOUTOUT发射发射发射发射接收接收接收接收4 4、功率放大器介绍、功率放大器介绍作用：功率放大1 12 23 34 45 56 67 78 8TX_EGSMTX_EGSMVAPCVAPCVDD1VDD1TX_DCSTX_DCSVCTLVCTLVDD2VDD2TX_DCSTX_DCSTX_GSMTX_GSM功率放大器功率放大器主要信号主要信号1 12 23 34 45 56 67 78 8TX_EGSMTX_EGSMVAPCVAPCVDD1VDD1TX_DCSTX_DCSVCTLVCTLVDD2VDD2TX_DCSTX_DCSTX_GSMTX_GSM5 5、功放控制器介绍、功放控制器介绍作用：功率调整，使功放输出的发射功率满足基站接收要求。1 15 56 61010VAPCVAPCRAMPRAMPVCC_RX_TXVCC_RX_TXVS1VS1(DCS)(DCS)VS2VS2(EGSM)(EGSM)功放控制器功放控制器主要信号主要信号1 15 56 61010VAPCVAPCRAMPRAMPVCC_RX_TXVCC_RX_TXVS1VS1(DCS)(DCS)VS2VS2(EGSM)(EGSM)6 6、双工器介绍双工器介绍作用：选频、天线开关1 15 56 67 711111212RX_DCSRX_DCSVC_DCSVC_DCSVC_EGSMVC_EGSMRX_EGSMRX_EGSMTX_DCSTX_DCSTX_EGSMTX_EGSMOUT_ANTOUT_ANT双工器双工器主要信号主要信号1 15 56 67 711111212RX_DCSRX_DCSVC_DCSVC_DCSVC_EGSMVC_EGSMRX_EGSMRX_EGSMTX_DCSTX_DCSTX_EGSMTX_EGSMOUT_ANTOUT_ANT7 13M7 13M晶体振荡器电路晶体振荡器电路13M13M电压转换器电压转换器电压转换器电压转换器7087708713M13M晶体供电晶体供电晶体供电晶体供电反向放大器反向放大器反向放大器反向放大器70607060AFCAFCREFINREFIND_REF_13MD_REF_13MREF_ONREF_ONVCC_RX_TXVCC_RX_TXVCC_REFVCC_REF五、射频故障的简单维修五、射频故障的简单维修 遵循遵循逆向测试法逆向测试法：从：从天线天线处开始测量，处开始测量，直到找到波形不正常的测试点（对照正直到找到波形不正常的测试点（对照正常波形，包括幅值、形状等）。分析引常波形，包括幅值、形状等）。分析引起此不正常现象的原因（测量起此不正常现象的原因（测量控制信号控制信号、供电信号供电信号等）。等）。工作电压工作电压控制信号控制信号输入信号输入信号输出信号输出信号