GSM手機(jī)射頻射頻收、發(fā)機(jī)介紹

1、)lg(10)(21xxdBxdBm 表示dB毫瓦，是絕對(duì)功率單位)1lg(10)(mWpdBmx 1cos f 0cos f 0101coscos)2/1 (ffff 變頻分類(lèi) 射頻與基帶信號(hào)間可以通過(guò)多次頻率變換實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，發(fā)射機(jī)通常采用二次變頻的方式實(shí)現(xiàn)，接收機(jī)則有三種方式實(shí)現(xiàn)射頻變換到基帶 二次變頻 零中頻變頻 低中頻變頻 帶通濾波 低噪聲放大 第一次變頻 中頻濾波 可變?cè)鲆娣糯?第二次變頻 I Q RF輸入 零中頻變頻 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成，成本低 缺點(diǎn)：存在直流漂移干擾問(wèn)題 帶通濾波 低噪聲放大 變頻 低通濾波 可變?cè)鲆娣糯?Q RF輸入 I 帶 通 濾波 低 噪 聲放 大

2、變 頻 低 通濾 波 模 數(shù) 轉(zhuǎn)換 I Q R F 輸 入 可 變 增益 放 大 數(shù) 字 變 頻 數(shù) 字 濾 波 數(shù)模轉(zhuǎn) 換 f ( MHz ) P ( d Bm) 雜散 噪聲 發(fā)射電路上重點(diǎn)抑制雜散；接收電路上重點(diǎn)抑制噪聲7.參考靈敏度與整機(jī)靈敏度 參考靈敏度是描述手機(jī)在沒(méi)有外來(lái)干擾的情況下接收信號(hào)能力的指標(biāo)，通常通過(guò)電纜連接來(lái)測(cè)試，主要受以下幾方面因素的影響： 1. 基帶編碼的抗干擾能力 2. 射頻對(duì)噪聲的抑制能力 3. 射頻對(duì)有用信號(hào)的衰減量 4. 信道帶寬 整機(jī)靈敏度是描述手機(jī)整機(jī)接收信號(hào)能力的指標(biāo)，主要受以下因素的影響： 1. 天線的性能 2. 手機(jī)主板的參考靈敏度 3. 手機(jī)的結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì) 4. 屏、FPC、電池等其他附件 射頻系統(tǒng)由射頻接收和射頻發(fā)射兩部分組成。射頻接收電路完成接收信號(hào)的濾波、信號(hào)放大、解調(diào)等功能；射頻發(fā)射電路主要完成語(yǔ)音基帶信號(hào)的調(diào)制、變頻、功率放大等功能。手機(jī)要得到GSM系統(tǒng)的服務(wù),首先必須有信號(hào)強(qiáng)度指示,能夠進(jìn)入GSM網(wǎng)絡(luò)。手機(jī)電路中不管是射頻接收系統(tǒng)還是射頻發(fā)射系統(tǒng)出現(xiàn)故障,都能導(dǎo)致手機(jī)不能進(jìn)入GSM網(wǎng)絡(luò)。 手機(jī)射頻單元包括以下部分： 1.收發(fā)信單元 2.功率放大單元 3.開(kāi)關(guān)單元 4.天線單元在手機(jī)接收機(jī)電路中,主要有以下幾個(gè)不同的功能電路，組合而成。接收天線接收天線(ANT)：作用是將高頻電磁波轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)電流。雙工濾波器：雙工濾波器：作用是

4、將接收射頻信號(hào)與發(fā)射射頻信號(hào)分離,以防止強(qiáng)的發(fā)射信號(hào)對(duì)接收機(jī)造成影響。雙工濾波器包含一個(gè)接收濾波器和一個(gè)發(fā)射濾波器,它們都是帶通射頻濾波器。天線開(kāi)關(guān)：天線開(kāi)關(guān)：作用同雙工濾波器，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。射頻濾波器：射頻濾波器：是一個(gè)帶通濾波器,只允許接收頻段的射頻信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)電路。低噪聲放大器低噪聲放大器(LNA): 作用是將天線接收到的微弱的射頻信號(hào)進(jìn)行放大,以滿(mǎn)足混頻器對(duì)輸入信號(hào)幅度的需要,提高接收機(jī)的信噪比?；祛l器混頻器(MIx):是一個(gè)頻譜搬移電路,它將包含接收信息的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為一個(gè)

5、固定頻率的包含接收信息的中頻信號(hào)。它是接收機(jī)的核心電路。中頻濾波器中頻濾波器:中頻濾波器在電路中只允許中頻信號(hào)通過(guò),它在接收機(jī)中的作用比較重要。中頻濾波器防止鄰近信道的干擾,提高鄰近信道的選擇性。中頻放大器中頻放大器:中頻放大器主要是提高接收機(jī)的增益，接收機(jī)的整個(gè)增益主要來(lái)自中頻放大。射頻射頻VCO:在不同的手機(jī)電路中的英文縮寫(xiě)不同,常見(jiàn)的有RXVCO(諾基亞、愛(ài)立信及其他部分手機(jī)常見(jiàn))、PFVCO(三星手機(jī)常見(jiàn))、UHFVCO(諾基亞手機(jī)常見(jiàn))、MAINVCO(摩托羅拉手機(jī)常見(jiàn))等。它給接收機(jī)提供第一本機(jī)振蕩信號(hào)；給發(fā)射上變頻器提供本機(jī)振蕩信號(hào),得到最終發(fā)射信號(hào)；給發(fā)射交換模塊提供信號(hào),經(jīng)處

6、理得到發(fā)射參考中頻信號(hào)。中頻中頻VCO:通常被稱(chēng)為IFVCO或VHFVCO,若接收有第二混頻器的話,給接收機(jī)的第二混頻器提供本機(jī)振蕩信。在一些手機(jī)電路中,給RXI/Q解調(diào)電路提供參考振蕩信號(hào)。 語(yǔ)音處理部分語(yǔ)音處理部分:語(yǔ)音處理部分包含幾個(gè)方面,首先RXI/Q信號(hào)在邏輯電路中進(jìn)行GSMK解調(diào),然后進(jìn)行解密、去分間插入等處理,然后將這個(gè)信號(hào)進(jìn)行PCM解碼,還原出模擬的話音信號(hào)1、低噪聲放大器、低噪聲放大器低噪聲放大器（LNA）被用來(lái)將天線收到的微弱的無(wú)線蜂窩信號(hào)，放大到混頻器所需要的幅度。如果低噪聲放大器損壞,通常會(huì)造成手機(jī)接收信號(hào)差的故障。低噪聲放大器通常又稱(chēng)為前置射頻放大器，前置射頻放大器是

7、移動(dòng)通信接收機(jī)最常用的一種小信號(hào)放大器，由于此類(lèi)放大器常用低噪聲器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，故又稱(chēng)為低噪聲放大器。 2、混頻電路、混頻電路混頻電路又叫混頻器（MIX）是利用半導(dǎo)體器件的非線性特性,將兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)混合,取其差頻或和頻,得到所需要的頻率信號(hào)。在手機(jī)電路中,混頻器有兩個(gè)輸入信號(hào)(一個(gè)為輸入信號(hào),另一個(gè)為本機(jī)振蕩),一個(gè)輸出信號(hào)（其輸出被稱(chēng)為中頻IF）。在接收機(jī)電路中的混頻器是下變頻器,即混頻器輸出的信號(hào)頻率比輸入信號(hào)頻率低；在發(fā)射機(jī)電路中的混頻器通常用于發(fā)射上變頻,它將發(fā)射中頻信號(hào)與UHFVCO(或RXVCO)信號(hào)進(jìn)行混頻,得到最終發(fā)射信號(hào)?；祛l器是超外差接收機(jī)的核心電路,如接收機(jī)的混頻器出現(xiàn)故障

8、,則無(wú)接收中頻輸出,造成手機(jī)無(wú)接收信號(hào)、不能上網(wǎng)等故障。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(chēng)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),所用的變頻器被稱(chēng)為下邊帶上變頻?；祛l器包括晶體管混頻器、場(chǎng)效應(yīng)管混頻器、肖特基勢(shì)壘二極管混頻器以及集成混頻器等?；祛l器的主要指標(biāo)混頻器的主要指標(biāo)變頻損耗變頻損耗混頻器的變頻損耗定義為混頻器射頻輸入端口的微波信號(hào)功率與中頻輸出端信號(hào)功率之比。主要有電路失配損耗、非線性器件的固有結(jié)損耗及非線性電導(dǎo)凈變頻損耗等引起的。混頻器的總變頻損耗包括：由寄生頻率成分引起的凈變頻損耗，由混頻器件寄生參量引起

9、的寄生參量變頻損耗，由混頻器輸入、輸出端口失配引起的失配損耗。其中凈變頻損耗是描述從信號(hào)端口到中頻端口的傳輸特性。由于混頻器是一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)，除信號(hào)口和中頻口外，鏡頻口的狀態(tài)將直接影響這個(gè)傳輸特性，在實(shí)際的分析中我們應(yīng)該考慮到鏡頻口的影響。寄生參量損耗為非線性器件輸入微波資用功率與結(jié)輸出有用功率之比。失配損耗一般是通過(guò)電壓駐波比來(lái)描述的。變頻增益變頻增益混頻器中頻輸出電壓振幅與高頻輸入信號(hào)電壓振幅之比稱(chēng)為混頻器的電壓增益或放大系數(shù)。我們也可通過(guò)功率之比來(lái)描述變頻增益，顯然變頻增益高對(duì)提高接收機(jī)靈敏度有很大的作用。噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)混頻器緊跟在LNA后面，屬于接收機(jī)的前端電路，它的噪聲性能對(duì)接收機(jī)

10、的影響很大。一般來(lái)說(shuō)，F(xiàn)ET的噪聲系數(shù)比BJT的噪聲系數(shù)低，相對(duì)于FET混頻器而言，BJT混頻器的應(yīng)用領(lǐng)域在于需要高變頻效率和低偏置電壓的場(chǎng)合（如用電池供電的系統(tǒng)）。按照不同的應(yīng)用，混頻器的噪聲系數(shù)可分為雙邊（DSB）和單邊（SSB）噪聲系數(shù)。對(duì)于超外差接收機(jī)，射頻信號(hào)位于本振信號(hào)的一側(cè)，經(jīng)過(guò)混頻后，混頻器不僅將有用信號(hào)頻帶內(nèi)的噪聲搬移到了中頻，并且還將位于鏡像頻帶內(nèi)的噪聲也搬移到了中頻，此時(shí)測(cè)得的混頻器噪聲系數(shù)稱(chēng)為混頻器的單邊噪聲系數(shù)（SSB）。對(duì)于零中頻方案，由于射頻頻率和本振頻率相等，若信號(hào)為已調(diào)信號(hào)，它的頻譜位于載頻兩邊。則經(jīng)過(guò)混頻后，它僅將信號(hào)頻帶內(nèi)的噪聲搬到零中頻的頻帶內(nèi)。對(duì)于信號(hào)

11、頻譜位于本振信號(hào)兩側(cè)的情況，這時(shí)混頻器的噪聲系數(shù)稱(chēng)為混頻器的雙邊噪聲系數(shù)。線性特性線性特性（1）1dB壓縮點(diǎn)壓縮點(diǎn)在正常工作情況下，射頻輸入電平遠(yuǎn)低于本振電平，此時(shí)中頻輸出將隨射頻輸入線性變化，當(dāng)射頻電平增加到一定程度時(shí)，中頻輸出隨射頻輸入增加的速度減慢，混頻器出現(xiàn)飽和。當(dāng)中頻輸出偏離線性1dB時(shí)的射頻輸入功率為混頻器的1dB壓縮點(diǎn)。對(duì)于結(jié)構(gòu)相同的混頻器，1dB壓縮點(diǎn)取決于本振功率大小和非線性器件特性，一般比本振功率低6dB。（2）三階互調(diào)）三階互調(diào)假如有兩個(gè)頻率相近的微波信號(hào)fs1和fs2和本振fLO一起輸入到混頻器，由于混頻器的非線性作用，將產(chǎn)生交調(diào)，其中三階交調(diào)可能出現(xiàn)在輸出中頻四周的地

12、方，落入中頻通帶以?xún)?nèi)，造成干擾，通常用三階交調(diào)抑制比來(lái)描述，即有用信號(hào)功率與三階交調(diào)信號(hào)功率比值，常表示為dBc。因中頻功率隨輸入功率成正比，當(dāng)微波輸入信號(hào)減小1dB時(shí)，三階交調(diào)信號(hào)抑制比增加2dB。（3）動(dòng)態(tài)范圍）動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍是指混頻器正常工作時(shí)的微波輸入功率范圍。其下限因混頻器的應(yīng)用環(huán)境不同而異，其上限受射頻輸入功率飽和所限，通常對(duì)應(yīng)混頻器的1dB壓縮點(diǎn)。隔離度隔離度混頻器隔離度是指各頻率端口間的相互隔離，包括本振與射頻，本振與中頻，及射頻與中頻之間的隔離。隔離度定義為本振或射頻信號(hào)泄漏到其它端口的功率與輸入功率之比，單位dB。本振功率本振功率混頻器的本振功率是指最佳工作狀態(tài)時(shí)所需的本

13、振功率。原則上本振功率愈大，動(dòng)態(tài)范圍增大，線性度改善（1dB壓縮點(diǎn)上升，三階交調(diào)系數(shù)改善）。中頻剩余直流偏差電壓中頻剩余直流偏差電壓當(dāng)混頻器作鑒相器時(shí)，只有一個(gè)輸入時(shí)，輸出應(yīng)為零。但由于混頻管配對(duì)不理想或巴倫不平衡等原因，將在中頻輸出一個(gè)直流電壓，即中頻剩余直流偏差電壓。這一剩余直流偏差電壓將影響鑒相精度。阻抗匹配阻抗匹配鑒相器（鑒相器（PD）鑒頻器（）鑒頻器（FD）鑒相鑒頻（）鑒相鑒頻（PFD）：）： PD/FD/PFD是一個(gè)相位/頻率比較裝置，用來(lái)檢測(cè)輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之間的相位/頻率差。環(huán)路濾波器環(huán)路濾波器Loop Filter（LP）：）： LP一般為N階低通濾波器電壓控制振蕩器（電壓

14、控制振蕩器（VCO）：）： VCO是一個(gè)電壓-頻率變換裝置 ，輸出振蕩頻率應(yīng)隨輸入控制電壓線性地變化。壓控振蕩器一般是由變?nèi)荻O管為主構(gòu)成的諧振回路： 諧振回路的中心頻率由其回路的等效L、C特性決定。變?nèi)荻O管的等效電容由加在其兩端的電壓控制，這樣通過(guò)電壓的變化就能轉(zhuǎn)換成回路諧振頻率的變化，就構(gòu)成了壓控振蕩器VCO。 參考信號(hào)源（參考信號(hào)源（Reference signal source）：）： 參考信號(hào)源提供與反饋信號(hào)鑒相鑒頻用的對(duì)比輸入信號(hào)。 分頻器（分頻器（DIV）：）： 鎖相環(huán)通常用于N倍參考頻率的發(fā)生器，其中N為分頻比，它由環(huán)路中分頻器DIV提供rfNf0鎖相環(huán)的性能：鎖相環(huán)的性能：

15、 鎖相環(huán)的基本性能包括捕獲過(guò)程與同步鎖相環(huán)的基本性能包括捕獲過(guò)程與同步（1）捕獲過(guò)程的性能指捕獲帶和捕獲時(shí)間。 捕獲帶指環(huán)路能通過(guò)捕獲過(guò)程而進(jìn)入同步狀態(tài)所允許的最大固有頻差 。 捕獲時(shí)間是環(huán)路由起始時(shí)刻到進(jìn)入同步狀態(tài)的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。 Frequency deviation capability the max. PLL capture range （2）環(huán)路鎖定之后穩(wěn)態(tài)頻差等于零，進(jìn)入同步狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)相差通?？偸谴嬖诘?，它是一個(gè)固定值。 環(huán)路的跟蹤性能環(huán)路的跟蹤性能 輸入信號(hào)變化越快，跟蹤性能就越差。暫態(tài)相位誤差和穩(wěn)態(tài)相位誤差的大小，是衡量環(huán)路線性跟蹤性能好壞的重要標(biāo)志。環(huán)路噪聲性能環(huán)路噪

16、聲性能 噪聲包括輸入噪聲與諧波干擾和內(nèi)部噪聲與諧波干擾，壓控振蕩器內(nèi)部的噪聲是主要的噪聲源。環(huán)路捕獲性能環(huán)路捕獲性能 捕獲帶越寬越好，捕獲時(shí)間越短越好，可提高環(huán)路的增益K或者增加濾波器的帶寬，但加大環(huán)路增益或?yàn)V波器帶寬往往是與提高環(huán)路的跟蹤性能和濾波性能的要求相矛盾。采用輔助捕獲的方法達(dá)到目的。包括輔助鑒頻和鑒頻鑒相，變帶寬和變?cè)鲆娴取?、功率放大器、功率放大器手機(jī)電路中的功率放大器都是高頻寬帶功率放大器。顧名思義,高頻功率放大器用于放大高頻信號(hào),并獲得足夠大的輸出功率。它廣泛用于發(fā)射機(jī)、高頻加熱裝置和微波功率源等電子設(shè)備申。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(lèi)。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。寬帶型高頻功放是采用工作頻帶很寬的傳輸線變壓器作為負(fù)載的功率合成器,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(見(jiàn)手機(jī)元件識(shí)別)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(chēng)為發(fā)射功率放大器，對(duì)于發(fā)射功率放大器需能在一給定頻率上或頻率范圍內(nèi)輸出一定的發(fā)射功