GSM数字手机原理射频.ppt

GSM数字手机原理（RF）波导客服技术培训室姜超学习要求掌握：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射频基带频率合成部分（频率合成部分（PLLPLL）发射部分发射部分接收部分接收部分超超外外差差一一次次变变频频超超外外差差二二次次变变频频直直接接变变频频数数字字低低中中频频逻辑音频人人机机接接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）:890-915MHz 890-915MHz (移动台发射,基站接收,上行链路)935-960MHz 935-960MHz (移动台接收,基站发射,下行链路)双工频率间隔:45MHz :45MHz 信道总数:124:124 信道号：1-1241-124中国移动:上行链路频率:905-909MHz:905-909MHz 下行链路频率:950-954MHz:950-954MHz 信道号为:76-95,:76-95,共计2020个信道,4M,4M带宽中国联通:上行链路频率:909-915MHz:909-915MHz 下行链路频率:954-960MHz:954-960MHz 信道号为:96-124,:96-124,共计2929个信道,6M,6M带宽.目前我国只有中国移动拥有DCS1800,DCS1800,信道号：512-562512-562；可申请10M10M带宽.手机射频四项电气指标频率误差0.1ppm0.1ppm（10106 6）GSM900GSM900频率误差（-90HZ-90HZ+90HZ+90HZ）DCS1800DCS1800频率误差（-180HZ-180HZ+180HZ+180HZ）相位误差峰值20deg20deg相位误差有效值5deg5deg误码率2.44%2.44%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f1变容二极管变容二极管foutf2电压差电压差f1=n*f-out电压差电压差2 锁相环组成部分作用鉴相器(PD)“相位-电压”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，从而控制输出电压,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：滤出鉴相器输出中的高频成分，以防止高频谐波对 VCO VCO 电路造成影响。f1变容二极管变容二极管foutf2电压差电压差f1=n*f-out电压差电压差压控振荡器：“电压-频率”转换装置，它将电压的变化转换为频率变化；VCOVCO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。f1变容二极管变容二极管foutf2电压差电压差f1=n*f-out电压差电压差变频器：将 VCO VCO 信号进行分频/倍频，得到频率比较低的信号，以提高鉴相器的比较精度。f1变容二极管变容二极管foutf2电压差电压差f1=n*f-out电压差电压差二、接收机原理及接收信号流程预备知识混频器 输出差频与和频VCO信号输入fi何谓超外差变频器？*1)*1)高频变中频*2)*2)本地振荡器输出频率大于接收信号频率*3)*3)取出差频信号混频电路滤波器f1f1f2+f2-f1f2-ff1f2-调制/解调的概念：将信号（低频）经过一系列处理后，“加载”到高频载波上。调制电路低频信号低频信号高频载波高频载波 解调是调制的逆过程，把信号从高频载波上“卸载”下来。高频载波信号1 接收机类型接收机的类型：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：将935-960MHz或1805-1880MHz的高频信号下变频为67.708KHz的基带信号。2 接收机结构双工器双工器带通滤波带通滤波低噪音放大低噪音放大混频混频声表面滤声表面滤波波中频滤波中频滤波解调解调基带处理基带处理天线天线本振频率本振频率360M/282MPGAPGA超外差一次变频机模型 （北京 上海 宁波 ）（925-960MHZ）北京上海（360MHZ）（282MHZ）宁波（67.708KHZ）超外差一次变频接收机的形象理解飞机火车#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 机型：机型：8180818081808180、G100G100G100G100 （相应中频225MHZ、45MHZ）超外差二次变频机模型双工器MixerMixerIQBPF中频滤波器中频放大器LNAMixerMixer中频滤波器中频放大器PGAPGADemodulator超外差二次变频接收机的形象理解（北京 上海 杭州 宁波）（925-960MHZ）北京上海（360MHZ）（282MHZ）杭州（67.708KHZ）宁波（45MHZ）飞机火车汽车双工器双工器带通滤波带通滤波低噪音放大低噪音放大混频混频AGCAGC基带处理基带处理天线天线本振频率本振频率直接变频机模型直接变频的形象理解 （北京 宁波）北京宁波925-960MHZ（67.708KHZ）飞机GC600接收流程图双工器声表面滤波器射频压控振荡器射频主芯片双工器双工器带通滤波带通滤波低噪音放大低噪音放大混频混频声表面滤波声表面滤波低通滤波低通滤波A/DA/D转换转换基带处理基带处理天线天线本振频率本振频率100KHz100KHz低中频低中频数字低中频接收机模型数字低中频的形象理解 （北京 嘉兴 宁波）北京嘉兴宁波925-960MHZ（100KHZ）（67.708KHZ）飞机汽车GSM：935-960MHZ100KHZ+67.708KHZ区别：ADC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：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：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：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：将67.708KHz的低频信号上变频为890915MHz或17101785MHz的高频信号，并发射出去。一般发射机模型：三、发射机结构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接收VCO形象理解发射 （北京 上海 宁波 奉化）人 飞机 （890-915MHZ）北京上海人 火车 发射中频人宁波奉化 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1 1、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100KHz100KHz的低中频信号）发射调制（将四路I/QI/Q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TXCPOTXCPO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发射压控振荡器主要信号3 3、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发射发射接收接收4 4、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)功放控制器主要信号1 15 56 61010VAPCVAPCRAMPRAMPVCC_RX_TXVCC_RX_TXVS1VS1(DCS)(DCS)VS2VS2(EGSM)(EGSM)6 6、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13M13M电压转换器电压转换器7087708713M13M晶体供电晶体供电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 遵循逆向测试法：从天线处开始测量，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）。分析引起此不正常现象的原因（测量控制信号、供电信号等）。工作电压控制信号输入信号输出信号