手機(jī)維修培訓(xùn)講義：手機(jī)功能電路分析

1、手機(jī)維修培訓(xùn)第四章：手機(jī)功能電路分析本章系統(tǒng)分析了手機(jī)射頻部分、邏輯音頻部分和電源部分常用的一些功能電路，靈活應(yīng)用和掌握這 些知識(shí)，是快速判斷和分析故障的前提。因此，無(wú)論是初學(xué)者還是有一定基礎(chǔ)的手機(jī)維修人員，理 解和掌握本章內(nèi)容都十分必要。第一節(jié) 射頻接收功能電路分析一、接收電路的基本組成移動(dòng)通信設(shè)備常采用超外差變頻接收機(jī)。這是因?yàn)樘炀€感應(yīng)接收到的信號(hào)十分微弱，而鑒頻器要求 的輸入信號(hào)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(jí)調(diào)諧放大器且要穩(wěn)定，實(shí)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(dāng)頻率改變 時(shí)，多級(jí)放大器的所有調(diào)諧回路必須跟著改變，而

2、且要做到統(tǒng)一調(diào)諧，這也是難以做到的。超外差 接收機(jī)則沒(méi)有這種問(wèn)題，它將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成固定的中頻，其主要增益來(lái)自于穩(wěn)定的中頻 放大器。手機(jī)接收機(jī)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(jī)，一種是超外差二次變頻接收機(jī)，第三種是直接變頻線性接收機(jī)。超外差變頻接收機(jī)的核心電路就是混頻器，可以根據(jù)手機(jī)接收機(jī)電路中混頻器的數(shù)量來(lái)確定該接收 機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。1. 超外差一次變頻接收機(jī)接收機(jī)射頻電路中只有一個(gè)混頻電路的稱作超外差一次變頻接收機(jī)。超外差一次變頻接收機(jī)的原理方框圖如圖4-1所示。它包括天線電路 （ANT）、低噪聲放大器（LNA）、混頻器（Mixer）、中頻放大器 （IF Amplifi

3、er）和解調(diào)電路（Demodulator）等。摩托羅拉手機(jī)接收電路基本上都采用以上電路。超外差 一次變頻接收機(jī)工作過(guò)程是：天線感應(yīng)到的無(wú)線蜂窩信號(hào) （GSM900頻段935,-960MHz或DCSI800頻段1805-1880MHZ）不斷變頻，經(jīng)天線電路和射頻濾波器進(jìn)入接收電路。接收到的信號(hào)首先由低噪聲放大器進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)再經(jīng)射頻濾波器后，被送到混頻器。在混頻器中，射頻信號(hào)與 接收VCO信號(hào)進(jìn)行混頻，得到接收中頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大后，在中頻處理模塊內(nèi)進(jìn)行 RXI/Q解調(diào)，解調(diào)所用的參考信號(hào)來(lái)自接收中頻VCO。該信號(hào)首先在中頻處理電路中被分頻，然后與接收中頻信號(hào)進(jìn)行混頻，得到67.

4、707kHz的RXI / Q信號(hào)。2. 超外差二次變頻接收機(jī)若接收機(jī)射頻電路中有兩個(gè)混頻電路，則該機(jī)是超外差二次變頻接收機(jī)。超外差二次變頻接收機(jī)的方框圖：如圖4-2所示。與一次變頻接收機(jī)相比，二次變頻接收機(jī)多了一個(gè)混頻器和一個(gè)VCO，這個(gè)VCO在一些電路中被叫作 IFVCO或VHFVCO。諾基亞手機(jī)、愛(ài)立信手機(jī)、三星、松下和西門子等手機(jī)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4-2中，解調(diào)電路部分也有 VCO ,應(yīng)注意的是，該處的VCO信號(hào)是用于解調(diào)，作參 考信號(hào)而且該 VCO信號(hào)通常來(lái)自兩種方式：一是來(lái)自基準(zhǔn)頻率信號(hào)13MHz，另一種是來(lái)自專門的中頻VCO。超外差二次變頻接收機(jī)工作過(guò)

5、程是：天線感應(yīng)到的無(wú)線蜂窩信號(hào)（GSM900頻段935960MHz 或DCSl800頻段1805 1880MHz）經(jīng)天線電路和射頻濾波器進(jìn)入接收電路。接收到的信號(hào)首先由低噪 聲放大器進(jìn)行放大放大后的信號(hào)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(hào)接收VCO信號(hào)進(jìn)行混頻，得到接收第一中頻信號(hào)。第一中頻信號(hào)與接收第二本機(jī)振蕩信號(hào)混頻，得到接收第二中頻。接收第二本機(jī)振蕩來(lái)自VHFVCO電路。接收第二中頻信號(hào)經(jīng)二中頻放大后，在中頻處理模塊內(nèi)進(jìn)行RXI /Q解調(diào)，解調(diào)所用的參考信號(hào)來(lái)自接收中頻VCO。該信號(hào)首先在中頻處理電路中被分頻，然后與接收中頻信號(hào)進(jìn)行混頻，得到 67.707kHz的RX

6、I / Q信號(hào)。3. 直接變頻線性接收機(jī)隨著新型手機(jī)的面世，一些新型手機(jī)采用了直接變頻線性接收電路。如諾基亞的8210、8250、3310手機(jī)等。這種接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)如圖4-3所示。從前面的一次變頻接收機(jī)和二次變頻接收機(jī)的方框圖可以看到，RXI / Q信號(hào)都是從解調(diào)電路輸出的，但直接變頻線性接收機(jī)中，混頻器輸出的就是RXI / Q 信號(hào)了。但不管電路結(jié)構(gòu)怎樣變，它們總有相似之處：信號(hào)是從天線到低噪聲放大器，經(jīng)過(guò)頻率變換單元， 再到語(yǔ)音處理電路。二、天線電路天線電路是手機(jī)接收電路的第一級(jí)電路，也是發(fā)射電路的最后一級(jí)電路。主要作用有以下幾點(diǎn)：一是將天線將空中的電磁波轉(zhuǎn)化為高頻電流并將其輸送到接收電

7、路中。二是分離發(fā)發(fā)射和接收信號(hào)， 避免二者相互干擾。由于GSM手機(jī)使用了 TDMA技術(shù)，接收機(jī)與發(fā)射機(jī)間歇工作，天線開(kāi)關(guān)在邏輯電路的控制下，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)隙內(nèi)接向接收機(jī)或發(fā)射機(jī)通道。三是用于切換內(nèi)接和外接天線電路。四是對(duì)于雙頻或三頻手機(jī)，天線電路還可以將GSM900MHZ、GSMI800MHZ或PCNI900MHZ信號(hào)分開(kāi)。目前，手機(jī)的天線電路主要采用了以下三種形式，下面分別介紹。1. 天線開(kāi)關(guān)電路天線開(kāi)關(guān)電路一般由集成電路和外接元件組成，如摩托羅拉P7689手機(jī)就采用了這種方式，主要由U150、U151及相關(guān)外圍元件組成，如圖4-4所示。該天線開(kāi)關(guān)電路主要有以下三點(diǎn)作用：(1) 用于內(nèi)置天線 A

8、NTl與外接收天線 EXT-ANT切換；(2) 用于收發(fā)信切換；用于收信 1800MHz、900MHz、1900MHz 切換。外接天線由底部接插座 J600的第2腳提供，其中，INT-2是收信1800MHz頻段信號(hào)輸出，1NT-3 是收信900MHz和1900MHz頻段信號(hào)輸出，RX275-DCS是DCS頻段控制信號(hào)，RX275-GSM-PCS 是GSM、PCN頻段控制信號(hào)，均來(lái)自于CPU ; TXIN為發(fā)射信號(hào)輸入，RF-V1為收發(fā)切換器正電源，TXON為發(fā)射允許信號(hào)，RX-0N為接收允許信號(hào)，F(xiàn)ILTERED為負(fù)電源。該天線開(kāi)關(guān)電路有四路控制信號(hào)：(1)U151的2腳輸出的ANTl信號(hào)控制

9、U150內(nèi)的內(nèi)天線開(kāi)關(guān)是轉(zhuǎn)向接收電路還是轉(zhuǎn)向發(fā)射電路。 U151的3腳輸出的ANT2信號(hào)控制U150內(nèi)的外天線開(kāi)關(guān)是轉(zhuǎn)向接收電路還是轉(zhuǎn)向發(fā)射電路。RX275-DCS 信號(hào)控制U150內(nèi)的DCS頻段信號(hào)是否和內(nèi)置或外接天線接通。RX275-GSM-PCS 信號(hào)控制U150內(nèi)的GSM、PCN頻段信號(hào)是否和內(nèi)置或外接天線接通。2、雙工濾波器有些手機(jī)的天線電路采用了雙工濾波器(雙工器)。雙工器是一種無(wú)源器件。內(nèi)部包括發(fā)射濾波器和接收濾波器，它們都是帶通濾波器。雙工器有三個(gè)端口，即公共端天線接口、發(fā)射輸出端及接收輸 入端。諾基亞5110手機(jī)就采用發(fā)這種形式的天線電路，有關(guān)電路見(jiàn)圖4-5所示。雙工器的 A

10、NT端接天線，RX端為接收信號(hào)的輸出端，TX端為發(fā)射信號(hào)的輸入端。3. 雙訊器在有的手機(jī)中，天線電路采用了雙訊器(Diplexer)。雙訊器實(shí)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(hào)和接收信號(hào)分開(kāi)外，還將GSM900MHZ與GSMI800MHZ信號(hào)分開(kāi)。諾基亞3310手機(jī)的天電路就采用了雙訊器，有關(guān)電路見(jiàn)圖4-6所示。圖中所示的是一個(gè)帶開(kāi)關(guān)電路的雙訊器的組件，TXVGSM 與TXVDCS是控制端，GSM-TX、GSM-RX 別代表GSM的發(fā)射、接收端口，DCS-TX、 DCS-RX分別代表1800MHz收發(fā)信機(jī)的發(fā)射、接收端口。雙訊器 GSM射頻信號(hào)與DCS射頻信號(hào) 進(jìn)行分離，而

11、開(kāi)關(guān)電路則將發(fā)射射頻信號(hào)與接收射頻信號(hào)分離。諾基亞3310手機(jī)使用內(nèi)置天線。天線感應(yīng)接收到的無(wú)線蜂窩信號(hào)被轉(zhuǎn)化成高頻電信號(hào)，這些信號(hào)包含GSM900接收射頻信號(hào)。DCSI800接收射頻信號(hào)和其他一些無(wú)用信號(hào)。天線接收到的射頻信號(hào)首先到達(dá)Z502。Z502是一個(gè)包含射頻開(kāi)關(guān)的雙訊器。它對(duì)GSM射頻信號(hào)和DCS射頻信號(hào)通道進(jìn)行切換，同時(shí)也對(duì)接收與發(fā)射射頻信號(hào)進(jìn)行分離。Z502的控制信號(hào)來(lái)自N500模塊。當(dāng)TXVGSM信號(hào)有效時(shí)，Z502將天線連接至 GSM接收機(jī)和發(fā)射機(jī)電路； 當(dāng)TXVDCS 信號(hào)有效時(shí)，Z502將天線連接至DCS接收機(jī)和發(fā)射機(jī)電路。從上面分析中可以看出，雙訊器和天線開(kāi)關(guān)在電路結(jié)構(gòu)

12、和功能上十分相似，不同的是，天線開(kāi)關(guān)集成電路內(nèi)部只是一組開(kāi)關(guān)而沒(méi)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(kāi)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(duì)天線感應(yīng)到的微弱的射頻信號(hào)進(jìn)行放大，以滿足混頻器對(duì)輸入信號(hào) 的幅度的要求。在手機(jī)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(jī)的第一級(jí)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(gè)高頻小信號(hào)放大器，這個(gè)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(jí)信號(hào)很小，工作點(diǎn)通常設(shè)得比較低，同時(shí)加電流負(fù)反饋，減小噪聲。高頻放大

13、電路采用低噪聲放大器可以改善接收機(jī)的總噪聲系數(shù)。同時(shí)高頻放大器還防止RXVCO信號(hào)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(hào)進(jìn)行放大并彌補(bǔ)射頻濾波器帶來(lái)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(guò)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4-7是摩托羅拉P7689手機(jī)中的GSM900低噪聲放大器電路。在電路中，三極管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

14、容。LA02、R401、C403等一起構(gòu)成一個(gè)電抗濾波供電電路，將RX-275-GSM 電源進(jìn)行濾波，然后給 Q400的集電極供電；I_AO1、R403、C403等也構(gòu)成一個(gè)電抗濾波電路，對(duì)RX-275-GSM 電源濾波后給 Q400的基極供電。R401是交流負(fù)載電阻，Q400的放大作用就是通過(guò)該電阻表現(xiàn)出采。L402則是集電極的直流通道。在基極電路中，電阻 R403構(gòu)成一個(gè)固定式偏置電路。在以Q400為核心的低噪聲放大器電路的前一級(jí)和后一級(jí)，都有一個(gè)射頻濾波器。這兩個(gè)射頻濾波 器都是帶通濾波器，只允許 GSM接收頻段內(nèi)的射頻信號(hào)通過(guò)。在電路中，RX-275-GSM 給Q400的集電極和基極提

15、供工作電壓，當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，啟動(dòng)低噪 聲放大器。需要注意的是：有些手機(jī)并沒(méi)有設(shè)置以上分立元件組成的低噪聲放大器，其低噪聲放大電路已集成 在集成電路中。四、混頻電路對(duì)于超外差一次變頻接收機(jī)和直接變頻線性接收機(jī)，接收機(jī)需對(duì)高頻信號(hào)變頻一次，對(duì)于超外差二 次變頻電路，接收機(jī)需對(duì)高頻信號(hào)變頻兩次。這項(xiàng)工作由混頻電路來(lái)完成?；祛l就是將兩個(gè)不同的信號(hào)一一本機(jī)振蕩信號(hào)和信號(hào)頻率加到非線形器件上，進(jìn)行頻率組合后取其 差頻或和頻，從而滿足電路的需要。而這個(gè)差頻或和頻是固定不變的，我們也把這種變化稱為頻譜 搬移?；祛l的英文縮寫是 MIX。超外差接收機(jī)的頻率變換單元一般有自激式變換器和它激式變換器。如果本機(jī)振蕩

16、與混頻由同一電 路完成，則為自激式變頻器；如果頻率變換和本機(jī)振蕩信號(hào)的產(chǎn)生分別由不同的器件構(gòu)成則稱其為 它激式變頻器。所有的手機(jī)均采用它激式變頻電路。在這種變頻電路中，我們稱其頻率變換單元為 混頻器。所以變頻器與混頻器是兩個(gè)不同的概念。自激式變頻器和它激式變頻器電路框圖如圖4-8和4-9所示。手機(jī)的混頻器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，即：一個(gè)信號(hào)輸入端、一個(gè)本機(jī)振蕩輸入端和一個(gè)信號(hào)輸出端。1. 混頻器的上變頻和下變頻(1) 上變頻電路當(dāng)變頻器的輸出為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之和，且比信號(hào)頻率高時(shí)，所用的變頻器被稱為上邊帶上變 頻。當(dāng)變頻器的輸出信號(hào)為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之差，且比信號(hào)頻率高時(shí)，所用的變頻器

17、被稱為下 邊帶上變頻。上變頻器主要用于發(fā)射電路中。(2) 下變頻電路當(dāng)變頻器的輸出為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之差，且比信號(hào)頻率低，則此變頻器為下變頻器。手機(jī)接收 機(jī)電路中的混頻器都是下變頻器。2. 混頻電路的基本形式(1) 二極管混頻電路用二極管做非線性混頻元件的混頻電路叫做二極管混頻電路。這種混頻器的最大優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、 噪聲系數(shù)小，但是，因?yàn)槎O管沒(méi)有放大能力，所以混頻增益低。采用二極管混頻電路的手機(jī)不多， 只有早期的諾基亞 8110、3810等少數(shù)幾種手機(jī)采用。(2) 晶體管混頻電路晶體管混頻器有多種電路形式。其中雙極型晶體管混頻器可在共發(fā)射極電路基礎(chǔ)上構(gòu)成。摩托羅拉 手機(jī)的混頻器多采用此種電

18、路。信號(hào)和本振信號(hào)由基極輸入，或信號(hào)由基極輸入、本振信號(hào)由發(fā)射 極輸入。下面以摩托羅拉 P7689手機(jī)的混頻電路為例進(jìn)行說(shuō)明，有關(guān)電路見(jiàn)圖4 10所示。電路中，三極管Q450不是工作在放大區(qū)，而是工作在三極管的非線形區(qū)域。該電路是一個(gè)固定式偏置的共發(fā)射電路，R450、R45l、R452、C450、L450 構(gòu)成了電路的偏置電路，R450、R451、R452、C450、L450也構(gòu)成一個(gè)去耦電路(濾波電路)，防止電源中的噪聲對(duì)混頻器造成干擾。 集成電路混頻電路集成電路混頻電路在手機(jī)混頻電路中應(yīng)用的最多，在早期的手機(jī)中，有的混頻器單獨(dú)使用一個(gè)集成 組件，如今手機(jī)中的混頻器多被集成在一個(gè)復(fù)合的射頻處

19、理或中頻處理模塊中。五、中頻放大器1中頻放大器的作用手機(jī)的接收機(jī)均要使用中頻放大器。中頻放大器最主要的作用是：(1) 獲取高增益：與射頻放大部分相比，由于中頻頻率固定，并且頻率較低，可以很容易地得到較高 的增益，因而可以為下一級(jí)提供足夠大的輸入。(2) 提高選擇性：接收機(jī)的鄰近頻率選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決定。2中頻放大器的要求對(duì)于中頻放大器，不僅需要得到高的增益、好的選擇性，還要有足夠的通頻帶和好的頻率響應(yīng)、大 的動(dòng)態(tài)范圍等。而接收機(jī)的鄰近信道選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決定，由于中頻信號(hào)為 單一的固定頻率，其通頻帶可最大限度地做得很小，以提高相鄰信道選擇性。在實(shí)際應(yīng)用中，一

20、般 采用多級(jí)放大器，并使每級(jí)實(shí)現(xiàn)某一技術(shù)要求。不論接收機(jī)采用一次或二次變頻技術(shù)，中頻放大器 總是位居于變頻之后。為避免鏡頻干擾，提高鏡頻選擇性，接收機(jī)通常采用降低第一本機(jī)振蕩頻率提高第一中頻頻率和多 次變頻的方法，使信號(hào)頻譜逐漸由射頻搬移到較低頻率上。3. 手機(jī)常見(jiàn)中頻放大電路手機(jī)電路中使用的大多是各廠家自己的專用芯片。分離元件的中頻放大器電路形式與低噪聲放大器 的電路形式很相似，也是一個(gè)共發(fā)射極電路，只是它們工作的頻點(diǎn)不一樣。在目前大多數(shù)手機(jī)電路 中，摩托羅拉手機(jī)中的中頻放大器通常使用分離元件的中頻放大器，其他手機(jī)中的中頻放大器通常 都是在一個(gè)集成電路中。如上圖 4-11是摩托羅拉P7689

21、手機(jī)的中頻放大器電路。中頻放大器的電路形式與低噪聲放大器的電路形式相差無(wú)幾，但它們工作的頻罩不同。低噪聲放大 器是一個(gè)寬帶放大器，而中頻放大器是一個(gè)窄帶放大器。在上圖所示的電路中，混頻后的信號(hào)經(jīng)C460送人FL457，由FL457選出400MHz中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)Q480放大后送到中頻ICU200解調(diào)，Q480的偏置電壓由 U200的C7腳送來(lái)的SW-VCC 提供。需要說(shuō)明的是：在超外差一次變頻接收機(jī)電路中，有一個(gè)中頻放大器；在超外差二次變頻接收機(jī)中， 則通常有第一、第二中頻放大器；在直接變頻線性接收機(jī)中，沒(méi)有中頻放大器。六、解調(diào)電路在移動(dòng)通信和手機(jī)電路中，常用的解調(diào)技術(shù)有鎖相解調(diào)器、正交鑒

22、頻解調(diào)器等。鎖相環(huán)路（PLL）可以跟蹤輸入信號(hào)， 也可以用做解調(diào)。圖4 12為一個(gè)鎖相解調(diào)器的方框圖。 摩托羅 拉928手機(jī)采用的就是鎖相解調(diào)器。鎖相解調(diào)器的參考信號(hào)則來(lái)自一個(gè)430MHz的振蕩器。鑒相器通過(guò)對(duì)輸入的兩個(gè)信號(hào)的相位比較，輸出一個(gè)跟蹤調(diào)制信號(hào)的低頻信號(hào)，通過(guò)低通濾波器濾出高頻噪聲后即得到解調(diào)輸出。摩托羅拉手機(jī)、諾基亞手機(jī)與三星手機(jī)等電路使用的都是鎖相解調(diào)。圖413為正交鑒頻器的原理框圖。在正交鑒頻器中，相移網(wǎng)絡(luò)將頻率的變化變換為相位的變化，乘法器將相位的變化變換為電壓的變 化。將調(diào)頻信號(hào)與其移相信號(hào)相乘，通過(guò)低通濾波器將乘法器的輸出信號(hào)中的高頻成分濾出，就得 到解調(diào)信號(hào)。通常，在

23、現(xiàn)代通信設(shè)備的電路中，除正交線圈外，鑒頻器的其他電路均被集成在芯片 內(nèi)。需注意的一點(diǎn)是：這里說(shuō)的解調(diào)是指接收射頻電路中將包含信息的射頻或中頻信號(hào)還原出 67.707kHz的基帶信號(hào)的解調(diào)（針對(duì)GSM手機(jī)而言）。在邏輯音頻電路中還有一個(gè)GMSK解調(diào)，它是將67.707kHz的信號(hào)還原出數(shù)碼信號(hào)。接收機(jī)射頻部分的解調(diào)電路輸出的是接收機(jī)基帶信號(hào)，該信號(hào)的中心頻率為 67.707kHz。摩托羅拉、諾基亞、愛(ài)立信早期手機(jī)的 RXI / Q信號(hào)都是兩條信號(hào)線（RXI、RXQ），而GD90有四條信號(hào)線（DQ、 DQX、DI、DIX），愛(ài)立信 T28 手機(jī)也有四條線（RXIA、RXIB、RXQA、RXQB）。

24、摩托羅拉，V998、 A6188、L2000、P7689等手機(jī)的RXI /Q信號(hào)在集成電路電路內(nèi)部，沒(méi)有外接引腳，所以，無(wú)法 用示波器測(cè)出其波形圖。第二節(jié)射頻發(fā)射功能電路分析一、發(fā)射電路的基本組成GSM手機(jī)的發(fā)射電路大致有三種框架結(jié)構(gòu)：帶發(fā)射上變頻的發(fā)射機(jī)、帶發(fā)射變換電路的發(fā)射機(jī)和直接變頻發(fā)射機(jī)。1. 帶發(fā)射VCO的發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)帶發(fā)射VCO的發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)如圖 4-14所示。發(fā)射流程如下：數(shù)字語(yǔ)音處理電路處理后得到的發(fā) 射I、Q基帶信號(hào)TXUQ送到解調(diào)電路對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到TXUQ發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)。用于TXFQ調(diào)制器的載波信號(hào)來(lái)自VCO模塊輸出的中頻 VCO信號(hào)（一般來(lái)自接收二本振信號(hào)

25、）。發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)在鑒相器中與發(fā)射參考中頻信號(hào)進(jìn)行比較，得到一個(gè)包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動(dòng)直流信 號(hào)，去控制發(fā)射 VCO的工作。發(fā)射參考中頻信號(hào)來(lái)自發(fā)射VCO信號(hào)與一本振 RXVCO信號(hào)的混頻。發(fā)射 VCO 輸出最終的發(fā)射信號(hào) （GSM900 頻段890-915MHZ 或DCSl800 頻段17101785MHz） 經(jīng)功率放大器放大后，由天線發(fā)送出去。摩托羅拉、愛(ài)立信、三星、西門子和松下等手機(jī)的發(fā)射電路結(jié)構(gòu)都采用這樣結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的發(fā)射 電路穩(wěn)定性好，但電路稍復(fù)雜。2. 帶發(fā)射二次上變頻的發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)帶發(fā)射二次變頻的發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)如圖4-15所示。發(fā)射已調(diào)信號(hào)在一個(gè)發(fā)：射混頻器中，與RXVCO（或

26、 UHFVCO、RFVCO）混頻，得到最終發(fā)射信號(hào)（GSM900 頻段 890,-915MHz 或 DCSl800 頻段 1710 1785MHz）。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性差，只有諾基亞早期手機(jī)（如8110、3810、6150、3210、7110等）的發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)采用了這種結(jié)構(gòu)。3. 直接變頻發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)隨著新型手機(jī)的面世，一些新型手機(jī)采用于直接變頻發(fā)射電路。如諾基亞的8210、8850、3310手機(jī)。這種接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)如圖 4-16所示。這種發(fā)射機(jī)電路中，邏輯音頻電路輸出的 TXI / Q信號(hào) 直接對(duì)SHFVCO信號(hào)（這種結(jié)構(gòu)的本振電路一般稱之為 SHFVCO）進(jìn)行調(diào)制，得到最終發(fā)射信

27、號(hào)。二、TXUQ調(diào)制電路1. 調(diào)制使一個(gè)信號(hào)的某種特性參數(shù)隨另一個(gè)信號(hào)而變化的過(guò)程或處理方法稱為調(diào)制。按載波參數(shù)隨調(diào)制情號(hào)變化的不同，調(diào)制可分為兩大類：連續(xù)調(diào)制和脈沖調(diào)制。連續(xù)調(diào)制又分為三種：調(diào)幅（AM）:載波的振幅隨信號(hào)波的振幅變化而變化；調(diào)頻（FM）:載波的頻率隨信號(hào)波的振幅變化而變化；調(diào)相（PM）:載波的相位隨信號(hào)波的振幅而變化。數(shù)字手機(jī)使用了數(shù)字調(diào)制技術(shù)。數(shù)字手機(jī)之所以被稱為數(shù)字手機(jī)，就是它采用了數(shù)字調(diào)制技術(shù)。不論是哪一種發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)，TXI / Q信號(hào)從邏輯音頻電路輸出后，都是到射頻電路中的TXI / Q調(diào)制器。在TXI /Q調(diào)制器中，67 . 707kHz的TXI /Q信號(hào)對(duì)發(fā)射

28、中頻載波進(jìn)行調(diào)制，得到己調(diào)中 頻信號(hào)。TXI /Q調(diào)制器通常都是在一個(gè)中頻處理模塊中，少數(shù)的發(fā)射機(jī)則有一個(gè)專門的調(diào)制器模塊。TXI /Q調(diào)制所用的載波信號(hào)來(lái)自一個(gè)中頻VCO電路。對(duì)于大多數(shù)手機(jī)來(lái)說(shuō)，接收中頻VCO與發(fā)射中頻VCO共用，個(gè)別手機(jī)的則有一個(gè)專門叫發(fā)射中頻VCO，如摩托羅拉的928手機(jī)。TXI /Q調(diào)制示意圖如圖4-17所示。需要說(shuō)明的是：諾基 3310、8210、8850等手機(jī)的調(diào)制電路比 較特殊，調(diào)制后的信號(hào)就是最終的發(fā)射信號(hào)（經(jīng)平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器直接加到功放），而不是發(fā)射已調(diào) 中頻信號(hào)。三、發(fā)射變換電路TXI/Q調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行發(fā)射變頻電路進(jìn)行處理，不同的手機(jī)發(fā)射變頻電路有所不

29、同，但主要有兩種方式，下面分別介紹。1. 發(fā)射VCO（TXVCO）電路在發(fā)射變頻電路中，TXVCO輸出的信號(hào)一路到功率放大電路，另一路 TXVCO信號(hào)與RXVCO信 號(hào)進(jìn)行混頻，得到發(fā)射參考中頻信號(hào)；發(fā)射己調(diào)中頻信號(hào)與發(fā)射參考中頻信號(hào)在發(fā)射變換模塊中的鑒相器中進(jìn)行比較，再經(jīng)一個(gè)泵電路（一個(gè)雙端輸入，單端輸出的轉(zhuǎn)換電路）,輸出一個(gè)包含發(fā)送數(shù)據(jù) 的脈動(dòng)直流控制電壓信號(hào)。去控制TXVCO電路，形成一個(gè)閉環(huán)回路，這樣，由TXVCO電路輸出的最終發(fā)射信號(hào)就十分穩(wěn)定。方框圖如圖4-18所示。絕大大多手機(jī)的發(fā)射變頻電路均采用了這種方式。2.發(fā)射上變頻器電路發(fā)射上變頻器實(shí)際上是一個(gè)頻譜搬移電路，用于帶發(fā)射上變

30、頻器的發(fā)射機(jī)電路中。在發(fā)射上變頻器中，發(fā)射中頻處理電路輸出的發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)，與RXVCO（或UHFVCO、RFVCO）信號(hào)進(jìn)行混頻，得到最終發(fā)射信號(hào)。發(fā)射上變頻器是一個(gè)混頻電路。在混頻器中講過(guò)，混頻器有兩個(gè)輸入信號(hào)，一個(gè)輸出信號(hào)。發(fā)射上變頻器也是一樣，它的輸入信號(hào)是發(fā)射己調(diào)中頻信號(hào)與UHFVCO(RXVCO、RFVCO)，輸出信號(hào)是最終發(fā)射信號(hào)。目前，只有諾基亞早期生產(chǎn)的部分手機(jī)采用了這種方式。四、功率放大器根據(jù)工作頻帶的寬窄不同，高頻功放可分為窄帶型和寬帶型兩大類。所謂頻帶的寬窄，指的不是絕 對(duì)頻帶，而是相對(duì)頻帶，即通頻帶與其中心頻率的比值。手機(jī)電路中的功率放大器都是高頻寬帶功 率放大器。

31、功率放大器通常用 PA表示。用于放大高頻信號(hào)并獲得足夠大的輸出功率。寬帶型高頻功放采用工作頻帶很寬的傳輸線變壓器作為負(fù)載，由于采用諧振網(wǎng)絡(luò)，因此，可以在很 寬的范圍內(nèi)變換工作頻率而不必調(diào)諧。傳輸線變壓器是由繞在高導(dǎo)磁率磁環(huán)上的傳輸線構(gòu)成的。在一些手機(jī)電路中，廣泛使用微帶線電路。調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)功率放大后，就可以進(jìn)行傳輸。我們把這個(gè)功率放大器稱為發(fā)射功率放大器。對(duì)于射頻功率放大器，需能在一給定頻率上或頻率范圍內(nèi)輸出一定的射頻功率。射頻功率放大器總 是工作在大信號(hào)狀態(tài)下。在手機(jī)中，常采用硅場(chǎng)效應(yīng)管和砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)管為功率放大管，它們的導(dǎo) 熱率比鍺高許多。而且越來(lái)越多的手機(jī)使用功率放大器組件。一個(gè)完

32、整的功率放大電路通常包括驅(qū) 動(dòng)放大、功率放大、功率檢測(cè)及控制、電源電路等。對(duì)功率放大器的主要要求是輸出功率、帶寬和效率，其次為輸入輸出電壓駐波比等。圖4-19是摩托羅拉P7689手機(jī)的功率放大電路。功率放大電路主要由放大模塊U300等元件組成，來(lái)自發(fā)射前置放大電路的信號(hào)由U300的第7腳輸入，經(jīng)U300內(nèi)兩級(jí)放大后，由 U300的第14腳送出到天線切換開(kāi)關(guān)，其中，TX-DCS是1800MHz頻段發(fā)射允許信號(hào)，TX-GSM是900MHz頻段發(fā)射允許信號(hào)，U300的第8腳是內(nèi)部功能模塊控制信號(hào)輸入腳。五、功率控制電路手機(jī)的發(fā)射功率是可控的，它在不同的地理位置，根據(jù)系統(tǒng)的控制指令工作在不同的發(fā)射功率

33、級(jí)別上。圖4-20是一般手機(jī)功率控制的原理方框圖。該控制環(huán)路工作原理如下所述：功率放大器放大的發(fā)射信號(hào)送到天線轉(zhuǎn)化為高頻的電磁波發(fā)送出去。在功放的輸出端，通過(guò)一個(gè)取樣電路取一部分發(fā)射信號(hào)，經(jīng)高頻整流得到 一個(gè)反映發(fā)射功率大小的直流電平。這個(gè)電平在比較電路中與來(lái)自邏輯電路的功率控制參考電平進(jìn) 行比較，輸出一個(gè)控制信號(hào)去控制功放電路的偏壓或電源，從而達(dá)到控制功率的目的。摩托羅拉P7689手機(jī)的功率控制電路如圖 4-21所示。功率控制電路主要由U390構(gòu)成。U390的第12腳是射頻功率檢測(cè)輸人腳，第7腳是功率控制輸出腳，第8腳是來(lái)自基端的基準(zhǔn)功率控制電平，功率檢測(cè)信號(hào)與基準(zhǔn)控制電平進(jìn)行比較后自動(dòng)調(diào)整

34、U390第7腳EXC功率控制電平的大小， 以達(dá)到功率控制的目的。第三節(jié)手機(jī)頻率合成器電路分析在現(xiàn)代的移動(dòng)通信中，常要求系統(tǒng)能夠提供足夠的信道，移動(dòng)臺(tái)也需能根據(jù)系統(tǒng)的控制變換自己的 工作頻率。這就需提供多個(gè)信道的頻率信號(hào)，使用多個(gè)振蕩器是不現(xiàn)實(shí)的。在實(shí)際電路中，通常使 用頻率合成器來(lái)提供有足夠精度、穩(wěn)定性好的工作頻率。將一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率信號(hào)變換為另一個(gè)或多個(gè)所需頻率信號(hào)的技術(shù)即為頻率合成，或稱為頻率綜 合技術(shù)。、頻率合成器的基本組成手機(jī)通常使用的為帶鎖相環(huán)的頻率合成器。每個(gè)頻率合成環(huán)路都包括5個(gè)基本的功能電路：基準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩器、鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器和分頻器。如圖4-22所示。設(shè)基準(zhǔn)振蕩

35、信號(hào)為 fl，設(shè)VCO輸出信號(hào)為f2。分頻器輸出的信號(hào)為 f2 / N。整個(gè)環(huán)路的控制目的就是要使f1=f2 / N1. 基準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路手機(jī)基準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路，是手機(jī)的一個(gè)十分重要的電路，產(chǎn)生的13MHz時(shí)鐘，一方面為手機(jī)邏輯電路提供了必要條件，另一方面為頻率合成電路提供基準(zhǔn)時(shí)鐘。手機(jī)的13MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘電路，主要有兩種電路：一是專用的13MHzVCO 組件，VCO組件一般有4個(gè)端EI:輸出端、電源端、AFC控制端及接地端。圖4-23是西門子2588手機(jī)的13MHzVCO 電路。圖4-24是諾基3310手機(jī)的26MHzVCO 電路。另一種是由一個(gè)13MHz(26MHz、19 . 5MHz)石英

36、晶體、集成電路和外接元件構(gòu)成晶振振蕩電路。圖4-25是愛(ài)立信T28手機(jī)的13MHz晶振振蕩電路。由 N234和13MHz晶體B320、變?nèi)荻O管V322、V321等構(gòu)成，該電路產(chǎn)生13MHz的信號(hào)，經(jīng)N234模塊處理后輸出兩路： 一路經(jīng)電容 C300、 C302到D300模塊的15腳，給頻率合成電路提供參考信號(hào)； 另一路從N234的52腳輸出，給邏輯 電路提供邏輯時(shí)鐘信號(hào)；13MHz電路的控制信號(hào) VCXOCONT 來(lái)自N800模塊。圖4-26是摩托羅拉 V998手機(jī)的26MHz振 蕩電路。由26MHz石英晶體Y230、變?nèi)荻O管CR230及中頻模塊U913內(nèi)部的振蕩電路所組成。電路中，Y23

37、0是4腳晶體，其中三只腳是連在一起作為接地端，而另外一腳則作為輸出，自動(dòng)頻率控制電壓AFC從U913的J7端輸出，U913的J8腳為供電端，U913振蕩器產(chǎn)生13MHz基準(zhǔn)頻率一路作為基準(zhǔn)頻率信號(hào)源去合成各種載頻，另外一路則從U913的J6端輸出送到中央處理器，作為手機(jī)的邏輯時(shí)鐘。圖4-27是三星A188手機(jī)19.5MHz振蕩電路。由 U101和石英晶體Y101等元件組成，石英晶體Y101的諧振頻率(基準(zhǔn)頻率)為19.5MHz ,在U101模塊內(nèi)進(jìn)行 1.5倍分頻處理，得到頻率合成的參考信號(hào)和邏輯電路的13MHz時(shí)鐘信號(hào)。頻率合成的參考信號(hào)從U101的C10腳輸出；邏輯時(shí)鐘信號(hào)從U101的H7

38、腳輸出。U101的D10腳為供電端。不管是 VCO組件還是晶振組成的振蕩電路，都需要 AFC控制信號(hào)，AFC信號(hào)由邏輯電路中的 DSP(數(shù)字語(yǔ)音處理器)輸出。由于GSM手機(jī)采用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)，以不同的時(shí)間段(時(shí)隙)采區(qū) 分用戶，手機(jī)與系統(tǒng)保持時(shí)間同步就顯得非常重要。如手機(jī)時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)鐘不同步，則會(huì)導(dǎo)致手機(jī) 不能與系統(tǒng)進(jìn)行正常的通信。在GSM系統(tǒng)中，公共廣播控制信道 (BCCH)包含頻率校正信息與同步信息等。手機(jī)一開(kāi)機(jī)，就會(huì)在邏輯電路的控制下掃描這個(gè)信道，從中獲取同步與頻率校正信息。如手機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)到手機(jī)的時(shí)鐘與系統(tǒng)不同步，手機(jī)邏輯電路就會(huì)輸出 AFC信號(hào)。AFC信號(hào)改變13MHz電路中

39、VCO兩端的反偏壓， 使該VCO電路輸出頻率發(fā)生變化。從而保證手機(jī)與系統(tǒng)同步。常見(jiàn)手機(jī)所采用的基準(zhǔn)時(shí)鐘電路對(duì)比見(jiàn)下表。2.鑒相器鑒相器簡(jiǎn)稱PD、PH或PHD(PhaseDetector)。是一個(gè)相位比較器， 它將VCO振蕩信號(hào)的相位變化 變換為電壓的變化， 鑒相器輸出的是一個(gè)脈動(dòng)直流信號(hào)，這個(gè)脈動(dòng)直流信號(hào)經(jīng)低通濾波器 (LPF)濾除 高頻成分后去控制 VCO電路。鑒相器是相位比較器， 它對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)輸入與 VCO產(chǎn)生的信號(hào)輸入進(jìn)行相位比較，輸出反映兩信號(hào)相位誤差的誤差電壓。鑒相器多種多樣，有數(shù)字的，也有模擬的。如雙口鑒相器、鑒頻鑒相器等。當(dāng)采用數(shù)字鑒相器時(shí)，由于其輸出為雙端口輸出，：在與環(huán)路濾波

40、器的連接上就成問(wèn)題。通常在兩者之間加人一個(gè)雙端輸人單端輸出的，而且能將鑒相器輸出的相位誤差信號(hào)正確地反映出來(lái)的電路， 這個(gè)電路被稱為電荷泵或泵電路。在摩托羅拉的GSM手機(jī)中，其發(fā)射頻率合成器中基本上都使用了泵電路。在頻率合成器中，為了作精確的相位比較，鑒相器是在低頻狀態(tài)工作的。在手機(jī)電路中，鑒相器通常與分頻器被集成在一個(gè)專用的芯片中，這個(gè)芯片通常被稱為 PLL（鎖相環(huán)），或被集成在一個(gè)復(fù)合芯片中（即該芯片包含多種功能電路）。3. 低通濾波器低通濾波器簡(jiǎn)稱 LPF（LowPassFilter）。低通濾波器在頻率合成環(huán)路中又被稱為環(huán)路濾波器。它是一個(gè)RC電路。位于鑒相器與 VCO電路之間，低通濾波

41、器電路基本形式如圖4-28所示。低通濾波器通過(guò)對(duì)電阻電容進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置，使高頻成分被濾除。由于鑒相器PD輸出的不但包含直流控制信號(hào)，還有一些高頻諧波成分。這些諧波會(huì)影響VCO電路的工作。低通濾波器就是要把這些高頻 成分濾除，以防止對(duì) VCO電路造成干擾。4. 壓控振蕩器壓控振蕩器簡(jiǎn)稱 VCO（VoltageCo ntrolOscillator）。壓控振蕩器是一個(gè)"電壓一頻率”轉(zhuǎn)換裝置。它將鑒相器PD輸出的相差電壓信號(hào)的變化轉(zhuǎn)化成頻率的變化。顧名思義，VCO電路是一個(gè)電壓控制電路。電壓控制功能的完成是通過(guò)一個(gè)特殊的器件來(lái)完成的， 這個(gè)器件就是變?nèi)荻O管。鑒相器輸出的相差電壓實(shí)際上是

42、加在變?nèi)荻O管兩端的。當(dāng)鑒相器輸出發(fā)生變化時(shí)，變?nèi)荻O管兩 端的反偏發(fā)生變化，導(dǎo)致變?nèi)荻O管的結(jié)電容改變，VCO振蕩回路改變，VCO輸出頻率也隨之改變。在實(shí)際應(yīng)用中，變?nèi)荻O管為反向偏置使用，其線性好，可控范圍大。在手機(jī)電路中，VCO從電路形式上來(lái)說(shuō)，有分離元件電路與VCO組件。但VCO組件采用的電路也基本與分立元件的 VCO電路相似。相比較采說(shuō)，摩托羅拉手機(jī)常使用分立元件的VCO電路，而其它手機(jī)則較多地采用了VCO組件。無(wú)論是分立元件還是 VCO組件，一般都是一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩電路。VCO在鎖相環(huán)中比較重要，是頻率合成及鎖相環(huán)路的核心電路。它應(yīng)滿足這樣一些特性：輸出幅度 穩(wěn)定性要好，在整個(gè)V

43、CO工作頻帶內(nèi)均應(yīng)滿足此要求，否則會(huì)影響鑒相靈敏度；頻率覆蓋范圍要滿足要求且有余量；電壓一頻率變換特性的線性范圍要寬。5. 分頻器鑒相器是將VCO輸出信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較。在頻率合成中，為了提高控制精度，鑒相器在低頻 下工作。而VCO輸出頻率是比較高的，為了提高整個(gè)環(huán)路的控制精度，就離不開(kāi)分頻技術(shù)。手機(jī)中的頻率合成環(huán)路多，不同的頻率合成環(huán)路使用的分頻器不同：接收機(jī)的第一本機(jī)振蕩（RXVCO、UHFVCO、RFVCO）信號(hào)是隨信道的變化而變化的，該頻率合成環(huán)路中的分頻器是一個(gè)程控分頻器，其分頻比受控于頻率合成數(shù)據(jù)信號(hào)(SYNDAT SYNCLK、SYNSTR)。二本振VCO，也稱中頻VC0(1

44、FVC0、VHFVCO),信號(hào)是固定的，中頻 VCO頻率合成環(huán)路中的分 頻器的分頻比也是固定的。分頻器輸出的信號(hào)送到鑒相器，和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行相位比較。二、頻率合成器的基本工作過(guò)程1. VC0頻率的穩(wěn)定過(guò)程當(dāng)VCO處于正常工作狀態(tài)時(shí)， VCO輸出一個(gè)固定的頻率。若某種外界因素如電壓、溫度導(dǎo)致VCO頻率升高，則分頻輸出的信號(hào)為f2/N比基準(zhǔn)信號(hào)n高，鑒相器檢測(cè)到這個(gè)變化后，其輸出電壓減小，使變?nèi)荻O管兩端的反偏壓減小。這使得變?nèi)荻O管的結(jié)電容增大，振蕩回路改變，VCO輸出頻率降低。若外界因素導(dǎo)致 VCO頻率下降，整個(gè)控制環(huán)路則執(zhí)行相反的過(guò)程。2. VCO頻率的變頻過(guò)程上面是說(shuō)明的是怎樣使 VCO

45、輸出的頻率穩(wěn)定。那怎樣使VCO的頻率能改變呢？在說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題前， 先解釋一下為什么 VCO的頻率要改變這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)槭謾C(jī)是移動(dòng)的， 移動(dòng)到了另一個(gè)地方， 為手機(jī)服務(wù)的小區(qū)(CELL)就變成了另一對(duì)頻率，所以手機(jī)就必須改變自己的接收和發(fā)射頻率。VCO改變頻率過(guò)程如下：手機(jī)在收到新小區(qū)的改變頻率的信令以后，將信令解調(diào)、解碼，手機(jī)的CPU就通過(guò)三條線(即CPU的SYNDAT、SYNCLK、SYNSTR腳)對(duì)鎖相環(huán)電路發(fā)出改變頻率的指令，去改變程控分頻器的分頻比，并且在極短的時(shí)間內(nèi)完成。在這三條線的控制下，鎖相環(huán)輸出的電壓就改變了，用這個(gè)己變大或變小了的電壓去控制壓控振蕩器內(nèi)的變?nèi)荻O管，則VCO輸出

46、的頻率就改變到新小區(qū)使用的頻率上了。三、手機(jī)常用頻率合成器電路在手機(jī)電路中，通常包含幾個(gè)頻率合成環(huán)路：一本振VCO 頻率合成環(huán)路(UHFVCO、RFVCO、RXVCO)、二本振VCO頻率合成環(huán)路(1FVCO、VHFVCO 等卜發(fā)射中頻 VCO頻率合成環(huán)路等。不 管是哪一個(gè)頻率合成環(huán)路，其電路結(jié)構(gòu)都基本一樣，且它們的參考信號(hào)都來(lái)自基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路。1一本振VCO頻率合成器對(duì)于帶發(fā)射VCO電路的手機(jī)，一本振 VCO頻率合成器產(chǎn)生一本振信號(hào)，一方面送到接收一混頻電路，和接收信號(hào)進(jìn)行混頻，從混頻器輸出一中頻信號(hào)。另一方面，產(chǎn)生一本振信號(hào)與發(fā)射 VCO(TXVCO) 輸出的信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出發(fā)射中頻參考

47、信號(hào)，發(fā)射中頻參考信號(hào)和發(fā)射己調(diào)中頻信號(hào)在發(fā)射變換 模塊鑒相器中進(jìn)行比較，輸出包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動(dòng)直流信號(hào)，再去控制發(fā)射VCO電路。對(duì)于帶發(fā)射上變頻電路的手機(jī) (較少，如諾基亞6110手機(jī))，一本振VCO頻率合成器產(chǎn)生一本振信號(hào)，一方面送到接收一混頻電路，和接收信號(hào)進(jìn)行混頻，從混頻器輸出一中頻信號(hào)。另一方面，產(chǎn)生的一本振信號(hào)直接與發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)進(jìn)行混頻(因?yàn)闆](méi)有發(fā)射 VCO電路)，得到最終的發(fā)射信號(hào)。下面以松下GD90手機(jī)的一本振 VCO頻率合成電路為例進(jìn)行說(shuō)明，有關(guān)電路圖見(jiàn)圖 4-29所示。松 下GD90手機(jī)的接收第一混頻和發(fā)射的變換電路都要使用到RXVCO信號(hào)，而RXVCO電路由U302模

48、塊提供。U302模塊可工作在 GSM模式或DCS模式下，頻段切換控制信號(hào) DCS-GSM通過(guò)Q301電路使U302工作在相應(yīng)的模式下。U302的1腳是信號(hào)輸出端；3腳是頻段切換控制端；5腳是控制端；7腳是電源端。當(dāng) U302工作于GSM頻段時(shí)，從1腳產(chǎn)生11601185MHz的一本振信號(hào)。當(dāng)U302工作于DCS頻段時(shí)，從重腳產(chǎn)生 1580-1665MHZ 的一本振信號(hào)。U302的輸出分為兩路：一路到U101的39腳作為輸出信號(hào)；另一路到鎖相環(huán) U301的13腳作取樣 信號(hào)。該信號(hào)在 U301內(nèi)被分頻，并與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較，得到電壓控制信號(hào)從U301的9腳輸出，信號(hào)經(jīng)電阻 R302、R303

49、和R304及電容C311等構(gòu)成的低通濾波器電路到U302的5腳，通過(guò)改變U302內(nèi)變?nèi)荻O管兩端的反偏壓，從而控制U302的輸出頻率。當(dāng)邏輯電路通過(guò) SYNEN、SYNDATA、SYNCLK三條線改變 U301中分頻器的分頻比時(shí)，U301的9腳的電壓隨之改變，U302的輸出頻率也隨之改變，達(dá)到信道轉(zhuǎn)換的目的。2. 二本振VCO頻率合成器對(duì)于超外差二次變頻電路的接收電路：二本振VCO頻率合成器的主要作用是產(chǎn)生二本振信號(hào)，送到接收二混頻電路，與接收二混頻電路輸入的一中頻信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生二中頻信號(hào)。對(duì)于超外差一次變頻電路的接收電路：二本振VCO頻率合成器的主要作用是產(chǎn)生二本振信號(hào)，送到接收解調(diào)電路

50、，以解調(diào)出RXI /Q信號(hào)。下面以松下 GD90手機(jī)的二本振電路為例進(jìn)行說(shuō)明，有關(guān)電路圖見(jiàn)圖4-30所示。二本振 VCO電路（1FVCO）由VCO組件U303模塊提供，U303的1腳是信號(hào)輸出端，5腳是控制端，腳是電源端。 U303電路將產(chǎn)生 540MHz的二本振信號(hào)。U303輸出的信號(hào)分為兩路：一路到 U101的36腳作為輸出信號(hào)；另一路到 U301的4腳作取樣信 號(hào)。U101的8腳輸出中頻 VCO的控制信號(hào)。3. 發(fā)射中頻VCO頻率合成器發(fā)射中頻VCO頻率合成器主要是產(chǎn)生發(fā)射中頻載波信號(hào)。手機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，發(fā)射中頻頻率合成器常和二本振 VCO頻率合成器合在一起，這樣，二本振VCO

51、頻率合成器和發(fā)射中頻 VCO 頻率合成器就合成了一個(gè)電路。另外，需要說(shuō)明的是：發(fā)射 VCO（TXVCO）電路從原理上分析也是一個(gè)頻率合成器，前面已有分析， 這里不再多述。第四節(jié)手機(jī)邏輯音頻電路分析邏輯/音頻部分可以分為邏輯控制和音頻信號(hào)處理兩個(gè)部分。它完成對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理和對(duì)整機(jī)工作的管理和控制。1.邏輯電路手機(jī)邏輯部分電路主要由CPU和存儲(chǔ)器組成。在手機(jī)程序存儲(chǔ)器中，字庫(kù)（版本）主要是存儲(chǔ)工作主程序、碼片主要存儲(chǔ)手機(jī)機(jī)身碼（俗稱串號(hào)）和一些檢測(cè)程序，如電池檢測(cè)、顯示電壓檢測(cè)程序等。CPU與存儲(chǔ)器組之間通過(guò)總線和控制線相連接。所謂總線，是由4條到20條功能性質(zhì)一樣的數(shù)據(jù)傳輸線組成。所謂控制線就

52、是指CPU操作存儲(chǔ)器進(jìn)行各項(xiàng)指令的通道，例如片選信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、看門狗信號(hào)和讀寫信號(hào)等。CPU就是在這些存儲(chǔ)器的支持下，才能夠發(fā)揮其繁雜多樣的功能，如果沒(méi)有存儲(chǔ)器或其中某些部分出錯(cuò)，手機(jī)就會(huì)出現(xiàn)軟件故障。CPU對(duì)音頻部分和射頻部分的控制處理也是通過(guò)控制線完成的，這些控制信號(hào)一般包括MUTE（靜音）、LCDEN（顯示屏使能卜LIGHT（發(fā)光 控制卜CHARGE（充電控制）、RXEN或RXON（接收使能）、TXEN或TXON（發(fā)送使能）、SYNEN（頻率合成器使能卜SYNCLK（頻率合成器時(shí)鐘）等，這些控制信號(hào)從 CPU伸展到音頻部分、射頻部分和 電源部分，去完成整機(jī)復(fù)雜的控制工作。所有電路的工作

53、都需要時(shí)鐘，即前面所說(shuō)的13MHz。有些機(jī)型為26MHz或19.5MHz，在內(nèi)部進(jìn)行分頻后再使用。另外還有一塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶體，頻率一般為32.768kHz。主要供顯示屏提供正確的時(shí)間顯示及讓手機(jī)進(jìn)行睡眠狀態(tài)。早期機(jī)型沒(méi)有這塊晶體，所以沒(méi)有時(shí)間顯示和睡眠功能。二、音頻電路1. 接收音頻處理電路接收機(jī)解調(diào)得到的接收基帶信號(hào)被送到邏輯音頻電路進(jìn)行處理。圖4-31是GSM接收機(jī)信號(hào)變化的示意圖。接收時(shí)，天線接收到的射頻信號(hào)經(jīng)低噪聲放大、混頻、中頻放大、RXI /Q解調(diào)電路，解調(diào)出67 . 707kHz的模擬基帶信號(hào)，模擬基帶信號(hào)再進(jìn)行 GMSK解調(diào)（模數(shù)轉(zhuǎn)換）、在DSP電路內(nèi)進(jìn)行 解密和去交織，接著進(jìn)行

54、信道解碼，經(jīng)過(guò)語(yǔ)音編碼后，得到64kbit / s的數(shù)字信號(hào)，最后進(jìn)行 PCM解碼，產(chǎn)生模擬語(yǔ)音信號(hào)，經(jīng)音頻放大后驅(qū)動(dòng)聽(tīng)筒發(fā)聲。2. 發(fā)射音頻處理電路發(fā)射時(shí)，話筒送來(lái)的模擬語(yǔ)音信號(hào)，在音頻部分進(jìn)行PCM編碼，得到64kbit / s的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行語(yǔ)音編碼、信道編碼、加密、交織、GMSK調(diào)制（數(shù)模轉(zhuǎn)換），最后得到67.768kHz的模擬基帶信號(hào)，送到解調(diào)電路進(jìn)行變頻處理。圖4-32是一種常見(jiàn)的發(fā)射音頻處理電路示意圖。三、其它邏輯音頻功能電路其它邏輯音頻電路還包括振鈴電路、振子電路、鍵盤電路、背景燈電路、鍵盤燈電路、服務(wù)指示燈電路顯不電路、SM卡電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路等。將在分析具體機(jī)型時(shí)進(jìn)行分析。

55、第五節(jié)手機(jī)電源電路分析一、手機(jī)電源電路的基本工作過(guò)程電源電路是手機(jī)其他電路的“食堂”，電源電路只有“按質(zhì)”（電壓要符合標(biāo)準(zhǔn) 卜“按量”（各路輸出要正常）、“按時(shí)”（該輸出時(shí)要輸出）地完成“本職工作”，其他電路才能工作，手機(jī)任何一個(gè)電路， 只要他的供電不正常，他就會(huì)“罷工” ，表現(xiàn)出各種各樣的故障現(xiàn)象，可見(jiàn)電源系統(tǒng)在手機(jī)電路中的 重要性。手機(jī)所需的各種電壓一般先由手機(jī)電池供給，電池電壓在手機(jī)內(nèi)部需要轉(zhuǎn)換為多路不同電壓值供給手機(jī)的不同部分。手機(jī)的開(kāi)機(jī)過(guò)程是：按下電源開(kāi)機(jī)鍵后（一般需超過(guò)2秒），電源集成電路輸出電壓為CPU供電，輸出復(fù)位信號(hào)供 CPu復(fù)位，同時(shí)，電源集成電路還輸出 13忸z振蕩電路的

56、供電電 壓，使13MHz振蕩電路工作，產(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘輸入到CPU ; CPU在具備電源、復(fù)位、時(shí)鐘”三要素”后，若再得到軟件的支持，則輸出開(kāi)機(jī)維持信號(hào)，送到電源集成電路，以代替開(kāi)機(jī)鍵，維持手機(jī)的正常開(kāi)機(jī)。手機(jī)電源開(kāi)機(jī)過(guò)程如圖4-33所示。二、手機(jī)電源基本電路1.電池供電電路手機(jī)電池的類型多種多樣，其連接電路也多種多樣，但它們都有一個(gè)共同特點(diǎn)：電池電源通常用VBATT、VBAT、BATT、BATT+ 表示。也有用 VB、B+ 來(lái)表示的。對(duì)于摩托羅拉手機(jī)來(lái)說(shuō)， 既可以通過(guò)電池供電， 也可以通過(guò)外接電源供電，電池供電用BATT+表示,外接電源用EXT-B+表示，經(jīng)過(guò)外接電源和電池供電轉(zhuǎn)換后的電壓一般

57、用B+，表示。有的手機(jī)電池電路中還有一個(gè)比較重要的信號(hào)線路一電池識(shí)別電路。電池通過(guò)四條線和手機(jī)相連。即電池正極（BATT等）、電池信息（BSI、BATID、BATT-SER-DATA 等）、電池溫度（BTEMP）、電池地 （GND）。此信號(hào)線通常是手機(jī)廠家為防止手機(jī)用戶使用非原廠配件而設(shè)置的，它也用于手機(jī)對(duì)電池類型的檢測(cè)，以確定合適的充電模式。其中，電池信息和電池溫度與手機(jī)的開(kāi)機(jī)也有一定的關(guān)系。 接觸不良，手機(jī)也可能不開(kāi)機(jī)。2. 開(kāi)機(jī)信號(hào)電路手機(jī)的開(kāi)機(jī)方式有兩種，一種是高電平開(kāi)機(jī)，也就是當(dāng)開(kāi)關(guān)鍵被按下時(shí)，開(kāi)機(jī)觸發(fā)端接到電池電源， 是一個(gè)高電平啟動(dòng)電源電路開(kāi)機(jī)；一種是低電平開(kāi)機(jī)，也就是當(dāng)開(kāi)關(guān)鍵被按下時(shí)，開(kāi)機(jī)觸發(fā)線路接 地