手机原理与常见故障排除(4).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,GSM,手机和,CDMA,手机,一,.,GSM,手机,移动终端就是,“,手机,”,它是移动台的主体,是完成,语音编码,、,信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信号的发射和接收,的主要设备。它可以通过天线接收来自外界无线信道的信号,然后经过一系列的变换和处理,还原成话音信号,供用户接听,;,相反的,它也可以将用户的话音信号,经过一系列相反的变换和处理,转变成适合无线信道传输的信号形式,通,过天线发送出去。,GSM,蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。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),和电源,(Power Supply),。,GSM,移动终端原理框图,移动通信设备常采用超外差变频接收机，这是因为天线感应接收到的信号十分微弱,而鉴频器要求的输人信号电平较高,且需稳定。放大器的总增益一般需在,120dB,以上,这么大的放大量,要用多级调谐放大器且要稳定,实际上是很难办得到的，另外高频选频放大器的通带宽度太宽,当频率改变时,多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐,这是难于做到的。超外差接收机则没有这种问题,它将接收到的射频信号转换成固定的中频其主要增益得自于稳定的中频放大器。,手机接收机有三种基本的框架结构,:,超外差一次变频接收机,超外差二次变频接收机,直接变换线性接收机。,我们通常讲的手机电路结构主要是指,射频电路,的结构,不同厂家的手机的射频电路结构有一些差异,但不同手机厂家的手机中的,逻辑音频电路结构,却大都一致,同一手机厂家出品的手机的射频电路也基本土是一致的。超外差变频接收机的核心电路就是,混频器,我们可以根据手机接收机电路中混频器的数量来确定该接收机的电路结构。,移动电话,(,以下均称手机,),电路结构可分为四个部分,:,无线部分 传输处理部分 接口部分 电源部分,。其电路原理可归纳为两大部分：,射频电路和基带电路1,无线部分,包括,天线,回路、,发送,、,接收,、,调制解调,和,振荡器,等高频系统,.,其中发送部分由射频功率放大器、带通滤波器组成,.,接收部分由高频滤波、高频放大、变频及中频滤波器组成,调制解调器采用,GMSK.,2,传输处理,2.1,发送通道的处理包括,语音编码、信道编码、加密、,TDMA,帧形成,.,1),语音编码,:,用户的话音通过,MIC,转化成电信号,这个电信号通过,ADC,转化成数字的、代表语音的,13Kbitps,的信息流。,2,）信道编码：为了检测甚至纠正传输期间产生的差错，在,数据流中引入冗余码,，通过从信源数据计算得到的信息来提高其速率。信道编码的结果是一个码字流。,3,）交织,:,将几个码字的比特混合起来,使得在已调制信号中相互靠近的比特能扩展到几个码字上,.,交织的目的就是去除差错及它们在码字中位置的相关性,交织以后,信息流就成了信息块的序列,.,4,）突发脉冲格式化：为有助于接收信号的同步和均衡，,向加密的信息块中增加一些二进制信息,使其成为二进制信息块。,5,）加密：通过仅由移动台和基站收发台知道的加密方式修改这些信息块的内容。,6,）调制：使用,GMSK,调制,技术，在适当时刻将数码信号转变为合适的频率的模拟信号；然后通过射频电路的处理，以无线电波的形式,发射出去,。,2.2,接收通道的处理包括,均衡、信道分离、解密、信道解码和语音解码,1,）解调：无线电波被天线接收以后，接收机根据,多址规则,接收相应的信息。在突发脉冲格式化期间引入的附加信息的帮助下对这部分信号进行解调，结果为二进制信息块的序列。,2,）均衡：采用均衡解调的目的是,校正因复杂地形引起的无线电信号失真。,3,）解密：通过与加密相反的方法修改这些比特。,4,）去交织：为了重建码字，把不同的突发脉冲的比特,放回原位。,5,）信道解码：利用附加的冗余码，检测或纠正解调器输出中可能的差错，从解调器的输出中,恢复信源信息,。,6,）语音解码：通过译码器,DAC,将数字语音信息,还原成模拟的语音信号。,3,接口部分,包括,模拟语音接口,、,数字接口及人机接口,三个部分模拟语音接口包括,A/D,、,D/A,变换、话筒和扬声器,.,数字接口主要是数字终端适配器,.,人机接口主要有显示器和键盘,.,4,电源部分,电源部分包括电池,直接供电,的电路和由电池供电通过,专用集成电源,IC,转换成,各路直流电压的电路。,不同系列手机电源部分都有各自的特点,一般手机都是由,一个电源模块产生几组电压向接收、发射、逻辑、显示等部分供电,一旦手机电源部分不能正常工作,其相应部分也就会出现某种故障。,开机信号电压,手机的开机方式有两种,一种是,高电平开机,也就是当开关键被按下时,开机触发端接到电池电源,是高电平启动电源电路开机；一种是,低电平开机,也就是当开关键被按下时,开机触发线路接地,是低电平启动电源电路开机。,爱立信、三星手机和摩托罗拉,T2688,手机都是,高电平触发开机,。摩托罗拉、诺基亚及其他多数手机都是,低电平触发开机,。,如果电路图中开关键的一端接地,则该手机是低电平触发开机,如果电路图中开关键的一端接电池电源,则该手机是高电平触发开机。,开机信号电压是一个直流电压,在按下开机键后应由低电平跳到高电平,(,或由高电压跳到低电平,),。,开机信号电压用万用表测量很方便,将万用表黑表笔接地,红表笔接开机信号端,接下开机键后,电压应有,高低电平的变化,否则,说明开机键或开机线不正常。,二,.CDMA,手机,CDMA,手机的组成和电路结构与,GSM,手机有些类似，可以分成,射频单元,、,模拟基带单元,、,数字基带单元,、,软件和人机接口五大部分,，具体如图所示的,CDMA,手机总体原理框图,1.,射频,发射机,发射机将,模拟基带单元,送来的扩频调制,中频信号,经,中频滤波器,滤除噪声与干扰后，与,频率合成器产生,的本振信号进行,上变频，,变换为手机发射频率，经,AGC,开环控制,放大,、射频,滤波,、,功放,后，再经,双工器馈送到天线,上发出。,CDMA,系统中，手机实际发射功率的大小由开环估计值和闭环功率调整命令共同确定。在多址地表通信中，大部分的功率不平衡来自,用户与,BS,的距离的差异,，另一部分来自于建筑物和其他物体的阴影影响。这种不平衡可以通过,MS,对所收到的,下行链路平均功率进行,AGC,来调整自己的平均发射功率,。由于上下行链路相隔一定频率,(45MHz),，其瞬时瑞利衰落不对称，尽管使用了以,AGC,为基础的开环功率控制，上行链路功率也可能和下行链路功率相差几分贝，这就需要采用闭环功率控制回路来跟踪瑞利衰落，即,BS,根据测量的接收信号的强弱来指示,MS,增减其发送功率,.,接收机 接收机将天线上所收到的来自基站发射机的,869,894MHz,射频信号，经双工器送到低噪声放大器,放大,到所需电平，再送入射频,滤波器,滤除带外干扰后，与频率合成器产生的本振信号进行,下变频处理,，变换为,中频信号,后送往,模拟基带单元,。目前，常见的中频为,85MHz,，中频滤波器为声表面波滤波器,(SAW),，其频率特性好，适合用于数据传输应用。对于中频的选取，涉及的因素比较多，仅就器件的因素来说，中频取高，中频滤波器体积小，,A,D,、,D,A,抽样速度快，但器件的功耗相应增大，通常要根据器件水平综合考虑。,。,2.,基带,模拟基带 模拟基带主要进行,中频处理,。,接收时，射频送来的中频信号经过,放大及二次变频,处理，变为,基带,I,、,Q,信号,，再经过,A,D,变换和滤波,之后送入,数字基带模块进行解扩处理,。,发射时，数字基带送来的扩频信号经过,D,A,转换及,上变频处理,，变为中频模拟信号，再经过,AGC,功率控制放大后送入射频单元。,数字基带,数字基带主要包括,微处理器,(MCU),、,数字信号处理器,(DSP),、调制解调器、电源管理模块、充电电路、存储器电路、键盘电路、键盘照明及显示背光电路、,LCD,显示屏电路、,UIM,卡接口电路、实时时钟电路、系统基准时钟电路、,PCM,模数数模转换电路等。,它完成交织与编码、去交织与解码、扩频解扩、执行系统软件、应用软件、人机接口控制等。,实际应用中，通常在数字基带的前端采用不同时延的梳状滤波器,(RAKE),，将不同路径来的不同延迟的信号在接收端从时间上对齐相加，合并成较强的有用信号，之后再送去解调。这一特性可以通过数字信号处理器用软件来实现。,人机接口,CDMA,手机的人机接口和,GSM,手机相似，不过在,CDMA,手机中使用,UIM,卡,来识别手机用户。,3.,软件,软件包括基带单元内部功能电路的运算程序和执行通信协议的运行程序。,CDMA,手机的主要特点,语音质量好。主要有以下原因：,a,采用了伪随机序列进行扩频解扩，使得手机特别是在强背景噪声环境中，语音质量不亚于固定电话。,b,采用了,RAKE,接收来减轻传播衰落的影响，将多径分量有效合并起到增加接收信号能量的作用，而不是如窄带传输时靠破坏性的合并来起到增强接收信号能量的作用。,c,采用了各种软切换技术，使得移动环境中越区切换的掉话率大大降低，从而使通信品质比,GSM,要好得多。,符合环保要求。,CDMA,手机的发射功率低，平均发射功率保持在几十毫瓦，因此不仅对人体的辐射小，而且对其他设备，如部分医疗设备、计算机、电视机等的影响远小于,GSM,终端。同时，发射功率低不仅对人体的辐射小，而且还可以延长手机电池的使用时间。,可提供数据业务。,无线高速分组数据业务或实时数据业务的接入手段，为移动无线与因特网的融合提供了更好的技术条件。,