中國移動市場十二月份月度報告二

手機RF專題講座射頻部分是通信設(shè)備的重要組成部分，是進行雙向溝通的橋梁。了解該部分的組成和工作原理對我們開展工作有很重要的意義。為此，DIAGL9的同事針對該部分編寫了這個專題培訓(xùn)資料，它包括了：接收機原理、接收機基本電路、手機的RF基本電路、手機的相關(guān)技術(shù)、手機的診斷和維修編寫這個資料的目的是為了擴展大家的思維，起到拋磚引玉的作用。由于時間倉促，有些資料難以找到，加上我們的知識水平有限，因此其中可能有所缺漏，歡迎大家批評指正。前言目錄

RF應(yīng)用回顧第一章：RF基本電路介紹

第二章：GSM手機的電路結(jié)構(gòu)

第三章：NOKIA手機RF電路分析

第四章：手機的相關(guān)技術(shù)

第五章：手機的故障診斷RF應(yīng)用回顧電報電話概述RF的應(yīng)用：移動通信系統(tǒng)電視機無繩電話收音機衛(wèi)星雷達偵察器通信的發(fā)展史烽火信使第二代移動通信第三代移動通信第一代移動通信TheDevelopmentofMobileInformationVersatilityofContentandUserBenefitsTimeTextSMSText&GraphicsPictureMessagingDigitalimageinputMultimediaMessagingServiceNewcontenttypesMobileMultimedia

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RF基本電路介紹

一般使用的調(diào)幅接收機的接收方式大多使用能穩(wěn)定得到高增益、頻率選擇性好的超外差方式。下圖是表示超外差方式的調(diào)幅收音機的構(gòu)成方框圖：超外差調(diào)幅接收機高頻放大器混頻器中頻放大器檢波器低頻放大器本機振蕩器調(diào)幅接收機的構(gòu)成方框圖變頻器高頻放大部分由輸入電路、高頻放大器、混頻器成。以下是高頻放大部分的作用和必要條件。1）提高接收機的信噪比在調(diào)幅接收機中，若對高頻放大器和變頻器的噪聲指數(shù)進行比較時，后者大。為此，通過使用第一級噪聲指數(shù)小、增益高的高頻放大器，可以改善接收機的總噪聲指數(shù)。2）頻率選擇性好隨著調(diào)諧電路級數(shù)的增多，鄰近頻率或亂真電波的接收可以受到控制，設(shè)置輸入電路、高頻放大器使頻率選擇性好。3）使本機振蕩頻率成分不從天線發(fā)射通過在天線和變頻器之間設(shè)置高阻抗的高頻放大器，可以防止從天線發(fā)射本機振蕩頻率成分。高頻放大部分的作用：變頻器由由混頻器器和本機機振蕩器器構(gòu)成。。其作用用如下：：1）變頻頻的原理理基本原理理是外差差檢波，，它是將將頻率Fc的載波和和頻率FL的本機振振蕩器的的輸出加加到非線線性的有有源電路路上，從從其輸出出成分中中取出FL—Fc的拍頻，，利用它它作為中中頻的方方法2)變頻頻器的分分類a)自激式變變頻器b)它激方式式變頻器器。3)本機機振蕩器器的性能能本機振蕩蕩器要求求頻率穩(wěn)穩(wěn)定性好好，高次次諧波成成分的含含有率少少。其理理由是，，當(dāng)頻率率不穩(wěn)定定時，不不能接收收，含有有很多高高次諧波波時，產(chǎn)產(chǎn)生假信信號響應(yīng)應(yīng)發(fā)生笛笛聲等。。本機振振蕩器除除自激式式外，還還有晶體體控制振振蕩器或或頻率合合成器方方式的振振蕩器。。變頻器的的作用:1)得到到高增益益與高頻放放大部分分比較，，由于頻頻率固定定，并且且頻率低低，可以以得到高高增益，，因此可可以為用用檢波器器進行線線性檢波波提供充充分大的的輸入，，從而使使檢波器器的靈敏敏度提高高，并且且可以減減少檢波波輸出的的失真。。2)提高高選擇性性和保真真度接收機的的鄰近頻頻率選擇擇性一般般由中頻頻放大器器的通頻頻帶寬度度決定。。通頻帶帶由于接接收對稱稱的電波波類型而而不同，，因此只只要為選選擇接收收的信號號設(shè)定必必需的最最小限度度的帶寬寬即可。。中頻放大大部分的的作用1)檢波波部分工工作的必必要條件件：檢波輸出出沒有失失真靈敏度高高電路結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單工作穩(wěn)定定2)低頻頻放大器器的作用用因為從檢檢波器所所得到的的低頻輸輸出很微微小，即即使直接接加到揚揚聲器上上，揚聲聲器械也也不動作作。低頻頻放大器器用于放放大電壓壓和功率率，獲得得足夠大大的輸出出使揚聲聲器動作作的電路路。檢波部分分、低頻頻放大部部分的作作用對于調(diào)頻頻收音機機，在高高頻端對對由天線線接收6~108MHZ的電波進進行調(diào)諧諧、放大大，變換換為中頻頻（10.7MHZ）。然后經(jīng)中中頻放大大后進行行調(diào)頻檢檢波得到到低信號號。最后后對低頻頻信號放放大使揚揚聲器發(fā)發(fā)出聲音音。對于于收音機機，調(diào)頻頻檢波器器（FMDET）的輸出是是音頻信信號，所所以不稱稱為低頻頻放大器器（LFAMP），大多稱為為音頻放放大器（（AudioFrequencyAMPlifier,AFAMP）。其方框圖圖如下：：高頻頻放大器混頻器中頻頻放大器調(diào)頻頻檢波器音頻頻放大器本機機振蕩器調(diào)頻接收收機的方框圖變頻器超外差調(diào)頻接收收機調(diào)頻立體體聲接收收機的組組成：調(diào)頻立體體聲接收收機的方方框圖如如下圖所所示。在在調(diào)頻檢檢波器以以前與調(diào)調(diào)頻單聲聲道接收收機的組組成相同同。調(diào)頻立體體聲接收收機高頻頻放大器混頻器中頻頻放大器調(diào)頻頻檢波器立體聲解調(diào)器本機機振蕩器音頻頻放大器音頻頻放大器調(diào)頻立體體聲接收收機的方方框圖接收立體體聲廣播播時，調(diào)調(diào)頻檢波波器輸出出得到立立體聲復(fù)復(fù)合信號號（主信信道信號號+副信道信信號+導(dǎo)頻信號號）。立立體聲解解調(diào)器（（MPX）由這三類類信號對對L.R信號進行行解調(diào)。。接收單聲聲道廣播播時，檢檢出不包包含導(dǎo)頻頻信號的的信號，，并使立立體聲解解調(diào)器停停止工作作，左.右揚聲聲器都都為單單聲道道輸出出。高質(zhì)量量的調(diào)調(diào)頻解解調(diào)器器在電電路組組成上上下功功夫，，使得得發(fā)送送方的的音質(zhì)質(zhì)幾乎乎可以以不被被惡化化地接接收。。并且且為了了適應(yīng)應(yīng)將來來的調(diào)調(diào)頻廣廣播的的多局局化，，要制制造排排除干干擾能能力強強的接接收機機。返回目錄

GSM手機機的電電路結(jié)結(jié)構(gòu)GSM手機的的電路路結(jié)構(gòu)構(gòu)手機的的電路路結(jié)構(gòu)構(gòu)可分分為三三部分分，即即射頻頻處理理，邏邏輯/音頻頻以及及輸入入輸出出接口口.射頻部部分一一般指指手機機電路路的模模擬射射頻，，中頻頻處理理部分分，包包括天天線系系統(tǒng)，，發(fā)射射通路路，接接收通通路，模擬調(diào)調(diào)制，，解調(diào)調(diào)以及及進行行信道道調(diào)諧諧用的的頻率率合成成器等等。射射頻部部分包包含發(fā)發(fā)送部部分，，接收收部分分與頻頻率合合成器器。一、發(fā)發(fā)送部部分發(fā)送部部分包包括帶帶通濾濾波器器，GMSK調(diào)制器器，射射頻功功率放放大器器，天天線開開關(guān)等等。具體的的調(diào)制制方式式大致致分為為兩種種：1）調(diào)調(diào)制制音頻頻信號號先調(diào)調(diào)制到到某一一中頻頻，再再經(jīng)過過一次次上變變頻，，變換換到GSM射頻信道上。。2）調(diào)調(diào)制音音頻信號號直接上上變頻到到GSM射頻信道道上。二、接收收部分包括天線線開關(guān)，，射頻濾濾波，射射頻放大大，混頻頻，中頻頻濾波和和中頻放放大等，其其接收的的頻率對對應(yīng)900MHzGSM規(guī)定頻點點，經(jīng)過過下邊頻頻道中頻頻，中頻多為為100MHz附近的某某個固定定值。之之所以采采用中頻頻為射頻頻信號處處理的過渡環(huán)環(huán)節(jié)，是是為了得得到更好好的靈敏敏度和穩(wěn)穩(wěn)定性。。解調(diào)大大都在中中頻處理集成電電路內(nèi)完完成，解解調(diào)后得得到頻率率為67.71KHz的同相正正交信號號，然后后進入邏輯輯/音頻頻處理部部分進行行后級的的處理。。三、邏輯輯音頻部部分邏輯/音音頻部分分可分為為兩個子子部分：：音頻信信號處理理和系統(tǒng)統(tǒng)邏輯控控制。音頻信號號處理子子部分對對數(shù)字信信號進行行一系列列處理：：發(fā)送通通道的脈脈碼調(diào)制制，話音編碼碼，信道道編碼，，交織，，加密，，TDMA幀形成，，接收通通道的自自適應(yīng)信信道均衡，，信道分分離，解解密，信信道解碼碼和語音音解碼，，音頻放放大等。。基基帶信號處理理控制對對整個手手機的工工作進行行控制和和管理，，包括開開機操作作，定時時控制，數(shù)數(shù)字系統(tǒng)統(tǒng)控制射射頻部分分控制以以及外部部接口，，鍵盤，，顯示器器控制等等。中央處理理器：：相當(dāng)當(dāng)于單片片機的處處理核心心，作用用是射頻頻部分控控制，鍵盤控制制，其他他集成電電路的控控制及相相互之間間的數(shù)據(jù)據(jù)傳送。。RAM：：隨機存儲儲器，作作用是存存儲手機機工作時時的數(shù)據(jù)據(jù)。ROM：：（1）EPROM存放手機機主程序序和監(jiān)控控程序（2）EEPROM存放功率率控制表表，數(shù)模模轉(zhuǎn)換表表，自動頻率率控制表表，自動動增益控控制表等等。（3）短短消息業(yè)業(yè)務(wù)存存放碼表表，顯示示控制程程序。接口：（（1））總線接接口負(fù)負(fù)責(zé)同外外部設(shè)備備的通信信，包括括A/D，，D/A。（2）射頻接口口負(fù)責(zé)責(zé)將模擬擬信號（（I/Q））轉(zhuǎn)換成數(shù)數(shù)字信號號和將數(shù)字字信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成模模擬信號號（I/Q）。。I/O設(shè)備：鍵盤盤輸入、功功能翻蓋開開關(guān)輸入、、話筒輸入入、液晶顯顯示屏輸出出、聽筒筒輸輸出出、、振振鈴鈴輸輸出出手手機機狀狀態(tài)態(tài)指指示示燈燈輸輸出出這這些些都都是是人人與與手手機機之間間的的I/O.射頻頻部部分分的的接接收收通通路路（（RX）和發(fā)送通路（（TX）使手機與基站間的的I/O。其他的集成電電路都是為這這五大類服務(wù)務(wù)。有電源源、同步時鐘鐘等。邏輯音頻部分分包括輸入輸出接口口部分由模擬擬接口、數(shù)字字接口、人機機接口三部分分話音模擬接口口：包括A/D、D/A變換等。數(shù)字接口：主主要是數(shù)字終終端適配器。。人機接口：包包括顯示器、、鍵盤、振鈴鈴器、聽筒、、話筒。手機原理方框框圖如下頁，，概括了GSM手機全部的工工作原理。輸入輸出接口口部分接收解調(diào)均衡信道分離解密信道編碼話音譯碼發(fā)信VCO時鐘基準(zhǔn)CPU控制器SIM卡接口調(diào)制TDMA幀形成顯示屏加密鍵盤碼速適配器信道編碼話音編碼D/A合路器頻率合成器A/D存儲器數(shù)字接口聽筒話筒射頻部分邏輯/音頻部分手機的結(jié)構(gòu)框框圖返回目錄

雙頻手機射頻頻電路技術(shù)參參數(shù)一、GSM900／DCSl800雙頻手機的特特點雙頻手機與現(xiàn)現(xiàn)階段普及型型的單頻手機機相比，有下下面的特點：：根據(jù)基站的的控制信令，，雙頻手機即即可以工作在在900MHz頻段網(wǎng)絡(luò)，也也可以工作在在1800MHz頻段網(wǎng)格，當(dāng)當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)繁繁忙或信號質(zhì)質(zhì)量差時，雙雙頻手機可自自動切換到另另一個頻段的的網(wǎng)絡(luò)上工作作，而且這種種切換基本上上不影響話音音質(zhì)量。另外外，從近來國國際上手機的的發(fā)展趨勢和和FTA(fulltypeapproval)認(rèn)證的情況來來看，雙頻手手機在將來會會是主流產(chǎn)品品。雙頻手機機在兩個不同同的工作頻段段上，其基帶帶部分信源編編碼、信道編編碼的算法和和處理、信令令處理的方法法和幀格式、、調(diào)制解調(diào)方方式、信道間間隔等均相同同，與單頻手手機在電路結(jié)結(jié)構(gòu)上的差別別在于射頻前前端和相對應(yīng)應(yīng)的控制軟件件。二、GSM900／1800雙頻手機RF部分的主要技技術(shù)指標(biāo)和設(shè)設(shè)計要求四類機，階段段2增強型(classIVphaseⅡⅡphase)E―GSM900MHz部分的主要RF指標(biāo)如下：工作方式：TDMA―TDD工作頻率：上上行行Tx(反向向)880MHz-915MHz，，下行Rx(正正向)925MHz―960MHz雙工頻率間隔隔：45MHz，載波間隔：200kHz每載波時隙數(shù)數(shù)：8(當(dāng)前前全速率)／／16(今后后半速率)每幀長度：4．．615ms，每時隙長：577μs傳輸速率：270．833kbps(即在每時隙上上傳156.25bits)調(diào)制方式：采采用用I／Q正交GMSK調(diào)制靜態(tài)參考靈敏敏度：優(yōu)優(yōu)于-102dB/RBER(ResiodualBER)＜2％動態(tài)范圍：-47dBm―110dBm頻率誤差：<1×10-7，相位誤差差的均方根值值<5°，相相差峰值：<20°射頻輸出功率率：5級(33dBm)--19級(5dBm)，級差：Δ＝2dB,共有15個個功率等級。。DCS1800二類手機機(classⅡ)部部分的主要RF指標(biāo)：工作頻率：上上行Tx：1710MHz--l785MHz，下行Rx：1805MHz―1880MHz，，收發(fā)頻率間隔隔：95MHz靜態(tài)接收參考考靈敏度：-100dBm/RBER＜2％％發(fā)射單元頻率率誤差：Fe<1×10-7，相位誤差均方方根值＜5°°，峰值＜200射頻輸出功率率：3級(24dBm)--15級(0dBm)，共有13級功功率；步進Δ＝2dB其余設(shè)計要求求與GSM900相同。三、雙頻手手機RF部分基本工作作原理3.1RF部分基本組成成框圖3.2GSM900下行鏈路接收收機單元由蜂窩小區(qū)基基站發(fā)出的已已調(diào)載波通過過Um無線接口，傳傳到手機天線線端。在接收收時隙接收到到的信號先通通過收發(fā)隔離離器，再經(jīng)過過GSM900MHz的LNA(低噪聲放大器器)，將微伏伏量級的弱信信號放大。放放大后的信號號經(jīng)過GSM900的第一RF混頻器后，將將得到的第一一中頻信號進進行窄帶(200kHz)濾波，以濾濾除帶外噪噪聲，保證證接收機選選擇性指標(biāo)標(biāo)。然后信信號經(jīng)過具具有AGC功能的第一一中頻放大大器放大，，再經(jīng)過第第二混頻器器和第二中中頻濾波器器。在這之之后，輸出出的信號由由具有AGC功能的第二中中頻放大器進進行放大。放放大后的信號號進入I／Q正交解調(diào)器解解調(diào)，正交解解調(diào)后的模擬擬I、Q信號平衡輸出出到后面的基基帶、音頻部部分等待作進進一步的信道道譯碼和倍源源譯碼處理。。DCS1800MHz頻段接收單元元的信號處理理過程與GSM900相同，只是工工作頻段不同同而已。接收收機中AGC的作用是：當(dāng)當(dāng)天線端的RF信號電平在大大范圍內(nèi)變化化時，保證I／Q輸出信號的電電平基本不變變；在監(jiān)聽時時隙探測相鄰鄰小區(qū)基站的的下行廣播信信號強度，配配合完成越區(qū)區(qū)切換功能。3.3上行行鏈路發(fā)射單單元由基帶部分傳傳輸過來的I、Q正交模擬基帶帶信號，在發(fā)發(fā)射時隙期間間雙端平衡輸輸入到中頻I／Q正交調(diào)制器，，調(diào)制后的中中頻信號經(jīng)a過發(fā)射中頻聲聲表面(SAW)窄帶濾波器(200kHz)，濾波后的信號號經(jīng)過上變頻頻后，再經(jīng)過過35MHz帶寬的900MHz發(fā)射濾波器，，濾波器輸出出的信號先通通過功率激勵勵級放大以達達到末級RF功放(PA)所需的激勵電電平。最后再再經(jīng)過功率放放大器PA和收發(fā)隔離器器，通過天線線把已調(diào)載波波發(fā)射出去。。PA部分APC控制電路的作作用是：保證證RF功率電平等級級滿足5dBm-33dBm的變化要求，，以避免在多多用戶組網(wǎng)時時發(fā)生“遠(yuǎn)近近”干擾。DCS1800MHz頻段發(fā)射單元元的信號處理理過程與GSM900相同，只是工工作頻段不同同而已。3.4頻率率合成器單元元該單元與FM電臺中采用的的頻合器相類類似，主要差差別在于增加加了AFC電路。四、接收單元元電路設(shè)計在滿足技術(shù)要要求的前提下下，可以有幾幾種不同的接接收機RF解決方案：⑴3次次變頻方案：：采用此法頻頻率合成器實實現(xiàn)復(fù)雜，中中頻頻點多，，容易產(chǎn)生組組合干干擾，一般不不采用。⑵2次次變頻方案：：為簡化電路路，第2中頻頻頻點選取手手機的基準(zhǔn)時時鐘頻率13MHz或其2分頻6.5MHz。這種方案在早早期的接收機機中廣泛采用用。例：摩托托羅拉GC87、、諾基亞亞8110、愛愛立信信GH／／G5388、、摩托羅羅拉8200。。該方方案復(fù)復(fù)雜程程度適適中，，而且且還可可獲得得高的的選擇擇性，，中頻頻放大大器的的增益益分配配比較較容易易實現(xiàn)現(xiàn)，不不易產(chǎn)產(chǎn)生自自激。。⑶一一次變變頻方方案：：隨著著IC器件和和SAW濾波器器指標(biāo)標(biāo)的提提高，，這種種方案案在目目前的的手機機電路路中廣廣泛采采用。。它可可以簡簡化電電路，，從而而降低低制造造成本本，而而選擇擇性指指標(biāo)仍仍可滿滿足技技術(shù)要要求。。目前前許多多雙頻頻手機機采用用了這這種方方案⑷零零中中頻頻直直接接解解調(diào)調(diào)的的方方案案：：因因為為目目前前AD變換器器和DSP的技術(shù)術(shù)水平平還不不能滿滿足實實時處處理數(shù)數(shù)百MHz高頻信信號的的要求求，而而且噪噪聲、、選擇擇性和和功耗耗指標(biāo)標(biāo)也難難以保保證，，所以以，在在目前前采用用這種種方案案是不不現(xiàn)實實的。。4.1計計算理理論靈靈敏度度和估估算實實用靈靈敏度度根據(jù)噪噪聲功功率的的計算算公式式：PN＝＝K??T??B(w)上式中：K為波爾茲曼曼常數(shù)，其其值為：1．38××10-23；T為工作溫度度(°K)，一般取常溫溫3000°K(27℃)；B為帶寬(Hz)，對于GSM體制，取200kHz。結(jié)果為：噪噪聲功率：：10lgPN／／1mW＝＝10lgPN十30＝一一121dBm上述計算結(jié)結(jié)果為在理理想情況下下的噪聲功功率，在實實際應(yīng)用中中，還要考考慮前端失失配的影響響(約1dB)，收發(fā)隔離器器的影響(約2dB)，接收機NF(約2dB)，基帶部分的的解調(diào)門限限(約9dB/RBER＜2％＝?；谟谏仙鲜鍪隹伎紤]慮，，我我們們可可以以估估算算出出實實用用靈靈敏敏度度約約為為：：實用用靈靈敏敏度度＝＝-121十十1十十2十十2十十9＝＝-107dBm對于DCSl800頻段，它的實實用靈敏度約約為：DCSl800頻段的實用靈靈敏度＝-121十2十十2十3十9＝一105dBm4.2下行鏈路接收收機增益分配配計算ETSGSMll．10技術(shù)規(guī)范中要要求手機的參參考靈敏度為為-102dBm/RBER＜2％％(GSM900)和-100dBm／RBER＜＜2％％(DCSl800)。。從生產(chǎn)產(chǎn)的角角度考考慮手手機的的設(shè)計計者應(yīng)應(yīng)將該該項指指標(biāo)略略為提提高，，可分分別選選為-106dBm和-104dBm，將模擬擬I／Q路單端端輸出出的交交流電電平值值設(shè)計計為500mVpp(177mV有效值值)，，這樣樣，整整個GSM接收通通道的的電壓壓增益益為：：GPtotal＝＝20lg{177／2241g-1(-106/20)}＝201g(177／0．00112)＝＝104dB各單元元增益益分配配的結(jié)結(jié)果如如下(已包包含SAW濾波器器)：：前端端LNA放大器器為16dB，，第一混混頻器器為8dB，，IF放大器器和解解調(diào)器器為80dB(AGC控制范范圍約約70dB)。對于DCSl800頻段，，由于于工作作頻率率的上上升，，RF前端的的噪聲聲系數(shù)數(shù)和增增益指指標(biāo)會會變得得差一一些，，這時時接收收機各各單元元的增增益分分配如如下：：LNA的增益益為14dB，，第一混混頻器器為8dB，，IF放大器器和解解調(diào)器器增益益為80dB，，整個DCS1800接收通道道的增益益為102dB。4.3LNA(低噪聲放放大器)技術(shù)要要求(1)NF：1．．5dB一2．5dB(2)GP：15dB--20dB，LNA一般由一一級放大大器來完完成，其其增益不不能能太高高，否則則，整機機抗阻塞塞和互調(diào)調(diào)指標(biāo)難難以達到到。(3)功功耗：4mA―8mA(FET管)，1―2mA(雙極型管管)。(4)具有鍵控控式AGC控制功能能(通過過偏置控控制來實實現(xiàn))。。LNA的NF、CP和輸入、、輸出阻阻抗匹配配對于收收機整機機指標(biāo)將將產(chǎn)生決決定性的的影響。。4.4第1混頻頻器技術(shù)術(shù)要求(1)要要采用RF平衡輸入入，IF平衡輸出的的有源混頻頻器，以提提供足夠的的增益，降降低串話的的干擾。。(2)噪聲系數(shù)：：6dB--8dB，GP：8dB(3)本振振電平：-5dBm―0dBm，，過高的本振振電乎會產(chǎn)產(chǎn)生手機功功耗加大，，EMC性能變差的的問題。4.5第第1中頻頻頻點和IFSAW濾波器選擇擇時應(yīng)考慮慮的因素(1)高階階組合干擾擾頻率點數(shù)數(shù)越少越好好，有利于于抑制鏡像像干擾頻率率(選高本本振、高中中頻)；(2)同時時兼顧GSM900和DCSl800頻段的要求求；(3)IF頻率點選得得過低時，，易產(chǎn)生本本振干擾有有用信號；；IF頻率點選得得過高時，，中放增益益難以保證證，易自激激、不穩(wěn)定定；(4)IFSAW濾波器的技技術(shù)指標(biāo)，，一般IF頻點在200MHz―400MHz之間選取；；(5)IFSAW濾波器插損損小于8dB、帶寬200kHz4.6中頻放大器器設(shè)計技術(shù)術(shù)要求(1)功率率增益：約約70dB；(2)AGC可控范圍：：約70dB、步進間隔2dB，AGC的控制范圍圍和控制斜斜率會影響響手機的越越區(qū)切換；；(3)雙端端輸入阻抗抗能與IFSAW濾波器的輸輸出阻抗相相匹配。4.7I/Q正交解調(diào)器器設(shè)計要求求(1)平衡衡輸入、輸輸出；(2)輸輸出直流流偏置電電平：1V，交流電平平：1Vpp；；(3)I/Q路輸出幅幅度乎衡衡：土1．5dB，I／Q路輸出相相位平衡衡：小于于4。(4)具有差分分直流偏偏置校正正功能。。五發(fā)射射單元方方案設(shè)計計發(fā)射單元元可以采采用幾種種不同的的電路方方案：(1)采采用雙中中頻：該該方案的的優(yōu)點是是選擇性性指標(biāo)容容易保證證，帶外外抑制指指標(biāo)比較較高，頻頻差Fe和相差Pe指標(biāo)比較較好，缺缺點是PLL要復(fù)雜一一些，易易產(chǎn)生互互調(diào)干擾擾。(2)采用單中中頻：這這種方案案的優(yōu)點點是PLL電路簡單單，不易易產(chǎn)生互互調(diào)干擾擾，F(xiàn)e和Pe指標(biāo)比較較好，缺缺點是選選擇性指指標(biāo)比采采用雙中中頻的方方案要差差一些。。(3)采采用直接接調(diào)制到到RF的方案(即無中中頻)：：該方案案的優(yōu)點點是電路路簡單，，缺點是是選擇性性指標(biāo)比比較差，，F(xiàn)e和Pe指標(biāo)難以以保證。。(4)末末級Tx―VCO采用上變變頻：其其優(yōu)點是是電路相相對簡單單，缺點點是Fe和Pe指標(biāo)稍差差。(5)末末級Tx―VCO采用PLL――VC0：其優(yōu)點是是Fe和Pe指標(biāo)容易易保證，，缺點是是電路要要相對復(fù)復(fù)雜一些些。(6)采采用開環(huán)環(huán)控制的的PA：此方案的的優(yōu)點是是可以省省去定向向耦合器器、功率率檢測和和比較電電路，外外圍電路路相對簡簡單一些些。該方方法的缺缺點是要要在PA的供電回回路中采采用一個個大電流流(1dmax＞6A)的MOS開關(guān)管(其作用用是相當(dāng)當(dāng)于一個個有源降降壓電阻阻)，而而該管在在使用中中的故障障率比較較高，從從而造成成手機無無法開機機的故障障。(7)采用閉環(huán)環(huán)控制的的PA：優(yōu)點是PA直接和電電池連接接，而不不用MOS管，故穩(wěn)穩(wěn)定性、、可靠性性比較高高，缺點點是需要要用定向向福合器器、功率率檢測和和比較電電路，電電路要復(fù)復(fù)雜一點點。采用發(fā)射射單中頻頻，末級級TX―VC0采用PLL――VC0，PA閉環(huán)控制制的方案案較為理理想。5.1中中頻頻正交I／Q調(diào)制器技技術(shù)要求求(1)中中頻頻點點選擇200MHz――400MHz之間；(2)I/Q輸入直流流偏置電電平：1V―1．．5V，，I／Q輸入交流流電平：：1Vpp(平衡輸入入)；(3)調(diào)調(diào)制后，，I、Q路的幅度度平衡度度小于土土0．3dB，相位平衡衡度小于于4。；；(4)IF輸出電平平：0dBm――5dBm。5.2RF變頻器和和PA設(shè)計技術(shù)術(shù)要求(1)供電電電壓：DC：3．1V--4．．5V(標(biāo)稱工作電壓壓：DC3．6V)；(2)RF變頻器本振電電平：―3dBm--十3dBm；(3)PA效效率：PAE(poweraddedefficiency)：45％――50％，APC控制方方式：閉環(huán)檢檢測控制；(4)調(diào)制頻譜、開開關(guān)頻譜、功功率等級指標(biāo)標(biāo)均應(yīng)滿足ETSGSMll．10技術(shù)規(guī)范中的的要求；(5)PA輸出I／Q幅度平衡度：：土0．．5dB，相位誤差均方方根值：＜5，峰值＜20；(6)PA最大射頻輸出出功率：考慮慮到后面的定定向耦合器和和收發(fā)隔離器器的影響，對對于GSM900四類機應(yīng)能達達到35dBm，對于DCSl800二類機應(yīng)能達達到26dBm。六、頻率率合成器設(shè)計計基于前面的考考慮，收發(fā)信信機均采用一一次變頻技術(shù)術(shù)獲得較高的的性能價格比比。在采用這這種方法的條條件下，又有有下面的幾種種方案可供選選擇：GSM900和DCSl800兩頻段的收發(fā)發(fā)信機采用不不同的中頻頻頻點：缺點是是PLL電路復(fù)雜，兩兩頻段的中放放部分不能共共用，一般不不宜采用。在同一頻段內(nèi)內(nèi)(同在GSM900或DCSl800)接收中頻和發(fā)發(fā)射中頻采用用不同的頻點點：采用此法法PIL電路和控制相相對復(fù)雜一些些。GSM900和DCSl800兩頻段的收發(fā)發(fā)信機共用中中頻部分：采采用此法可使使電路簡化，，降低成本，，提高可靠性性。在不同的頻段段內(nèi)，收發(fā)中中頻頻點均相相同：采用此此法的理論依依據(jù)是GSM900／DCSl800均采用TDMA體制。采用該該法可使整個個PLL電路和控制最最為簡單、實實用。6.1IF和RF頻率合成器鑒鑒相頻率的選選擇因為IF是一個固定的的頻點，故IF鑒相頻率可取取得比較高，，可在幾百kHz到幾MHz之間選擇，以以提高IF頻率合成器的的頻譜質(zhì)量。。RF頻率合成器的的鑒相頻率應(yīng)應(yīng)不大于信道道載波間隔，，對于GSM而言，鑒相頻頻率可取200kHz(ΔCH)或100kMz(0．．5ΔCH)，一般取200kMz。6.2鎖定時間根據(jù)GSM通信體制的要要求，鎖定時時間需同時滿滿足下列兩個個條件：(1)按幀(時隙不不變)進行跳跳頻，跳頻速速率：217跳/秒，根根據(jù)GSMTDMA的幀結(jié)構(gòu)，要要求Tlock＜＜T幀―T時隙＝7時隙隙長＝7×0．577=4ms。(2)GSM技術(shù)規(guī)范中要要求，具有相相同幀號的上上行幀和下行行幀之間，在在時間上相差差3個時隙(上行幀滯后后)，同時要要求手機能在在這三個時隙隙的時間內(nèi)，，進行信道的的切換和調(diào)諧諧，故鎖定時時間應(yīng)滿足：：Tlock＜＜3時隙＝3×0．577＝＝1．73ms綜合起來，RF頻率合成器的的鎖定時間應(yīng)應(yīng)小于：1．．73ms七、GSM900／DCSl800雙頻手機RF部分解決方案案的方框圖下面為關(guān)于圖圖2的幾點說說明：1、接收機采采用一次變頻頻方案，LNA的AGC控制采用鍵控控控制方式，，即通過控制制LNA的偏置電流來來實現(xiàn)。GSM900和DCS1800這兩個頻段的的接收部分僅僅是RF調(diào)諧諧器器不不同同，，中中頻頻以以后后的的部部分分相相同同。。2、、發(fā)發(fā)射射單單元元采采用用一一次次變變頻頻方方案案，，GSM900和DCSl800兩頻頻段段在在IF之前前的的部部分分是是相相同同的的。。采采用用了了PLL控制制發(fā)發(fā)射射VC0的方方案案，，該該方方案案比比上上變變頻頻的的方方案案能能獲獲得得更更好好的的頻頻率率誤誤差差，，特特別別是是相相位位誤誤差差指指標(biāo)標(biāo)。。3、、為簡簡化化電電路路，，可可使使發(fā)發(fā)射射中中頻頻等等于于接接收收中中頻頻，，其其值值根根據(jù)據(jù)具具體體情情況況可可在在200MHz――400MHz之間間選選取取。。4、、為為使使雙雙頻頻段段調(diào)調(diào)諧諧器器的的VC0易于于實實現(xiàn)現(xiàn)GSM900的第第一一本本振振采采用用高高本本振振，，而而在在DCS1800頻段段則則采采用用低低本本振振。。第第一一本本振振的的工工作作頻頻率率可可用用下下式式來來計計算算：：E――GSM900接收收狀狀態(tài)態(tài)：：925十十FIF--960十FIFMHzE-GSM900發(fā)射狀態(tài)：880十FIF―915十FIFMHzDCSl800接收狀態(tài)：1805-FIF―1880-FIFMHzDCS1800發(fā)射狀態(tài)：1710-FIF--1785―FIFMHz上式中FIF代表中頻頻率率。5、為保證證手機的EMC性能和降低功功耗，LNA、接收中頻放大大和解調(diào)、調(diào)調(diào)制器、PA、PLL、TX―VC0這些單元的供供電宜采用單單獨的電源供供電。返回目錄

NOKIA手手機RF電路路分析無線收發(fā)信機機在基帶部分分有一多功能能電源管理集集成電路，它它包括的功能能中還有7只只2.8V調(diào)節(jié)器。所有有調(diào)節(jié)器可以以用2.8V邏輯電平直接接分別控制或或通過控制寄寄存器來控制制。在GSM中，使用了直直接控制以獲獲得快速切換換，因為各調(diào)調(diào)節(jié)器能夠啟啟動RF的各項功能。。使用了CCONTIC的VREF和COBBAIC的VREFRX作為HAGARRF-IC的參考電壓，，VREF（1.5V）用作偏移參考考，VREFRX（1.2V）用作RXADC的參考。NOKIA手機的RF電路RF功能描述此構(gòu)造中包括括----RF-IC、、雙帶PA模塊、VCO模塊和二個接接收帶的分散散的LNA級調(diào)節(jié)器頻率合成器VCO壓控振蕩器的的頻率由PLL（鎖相電路）鎖鎖定到穩(wěn)定的的頻率源上，，頻率源為VCTCXO模塊（電壓控控制的溫度補補償晶體振蕩蕩器）。VCTCXO以26MHz運行。溫度的的影響由AFC（自動頻率控制制）電壓來控控制。VCTCXO被鎖定到基站站的頻率。AFC是由COBBA中的11比特的DAC產(chǎn)生。PLL位于HAGARRF-IC中，并且由COBBA-IC（基帶）經(jīng)串行行總線控制。。與外部環(huán)路濾濾波器相關(guān)的的有64/65（P/P+1））預(yù)定標(biāo)器、N-和A-分頻器、參照照分頻器、相相位檢測器和和充電泵。由由VCO模塊（控制電電壓的振蕩器器）產(chǎn)生的SHF本振信號被送送至預(yù)定標(biāo)器器。預(yù)定標(biāo)器器為一種雙模模分頻器。預(yù)預(yù)定標(biāo)器的輸輸出送到N-和A-分頻器，并產(chǎn)產(chǎn)生相位檢測測器的輸入信信號。相位檢檢測器將這一一信號與參考考信號（400KHz）進行比較，此此參考信號是是由參考分頻頻器從VCTCXO的輸出分頻而而得的。相們們檢測器的輸輸出被連接到到充電泵，此此泵根據(jù)測得得頻率與參考考頻率比較的的相位差，來來使環(huán)路濾波波器中的集成成電容充電或或放電。環(huán)路濾波器濾濾掉脈沖，并并產(chǎn)生到VCO去的DC控制電壓。環(huán)環(huán)路濾波器確確定PLL（調(diào)整時間）的的逐級反應(yīng)，，并確定對環(huán)環(huán)路穩(wěn)定性的的影響，這就就是為什么集集成電容器有有一只相位補補償用的電阻阻器。其它的的濾波器元件件是用于邊帶帶抑制的。對對分頻器是經(jīng)經(jīng)串行總線來來控制的。SDATA用于傳輸數(shù)據(jù)據(jù)、SCLK為總線的串行行時鐘，SENA1則為一使能信信號，它將新新數(shù)據(jù)存進分分頻器。鎖相環(huán)&壓控控振蕩器電路路LO（本振）信號由由SHFVCO模塊產(chǎn)生，與與實際的RF信道相比較，，DCS1800頻段時，VCO輸出為實際信信道頻率的二二倍頻，在EGSM頻段時，VCO的輸出為實際際信道頻率的的四倍頻。LO信號在HAGAR中進行二分頻頻或四分頻模模式。接收器接收器為一種種直接轉(zhuǎn)換、、雙帶線性接接收器。從天天線接收到的的信號經(jīng)RX/TX開關(guān)送至第一一只SAW濾波器和LNA（低噪聲放大器器），對EGSM900和DCS1800分開處理。LNA的增益選擇控控制來自HAGARIC。當(dāng)天線（或RF連接器）處的的RF電平為大約-45dBm時，增益級被被激活。LNA之后，放大了了的信號（帶帶低噪音電平平）被送到帶帶通濾波器（（第二只RX/SAW濾波器）。RX帶通濾波器確確定對接收帶帶外信號的抑抑制是否良好好，并防止雜雜波干擾。帶通濾波器之之后，信號被被送至“平衡衡---非平衡”轉(zhuǎn)換換器，它將單單端信號變?yōu)闉槠胶庑盘?。。平衡好的信信號被送到HAGAR的RF輸入。本振信信號由外部VCO產(chǎn)生。VCO信號被二分頻頻（DCS1800）或四分頻（EGSM900）。PLL和分頻器在HAGAR-IC中。從混合器輸出出到ADC輸入，RX信號被分成I-和Q-信號。在LO分頻器中產(chǎn)生生精確的相位位。在混合器器后，DTOS放大器將差分分信號變成單單端信號。DTOS有二個增益益級，第一一級有恒定定的12分貝增益和和85KHz的截止頻率率。第二級級的增益由由控制信號號g10來控制。如如果g10為高（1），增益為為6dB；如果g10為低（0），此級的的增益為-4dB。HAGAR中的有源信信道濾波器器為信道提提供了選擇擇性（典型型的是+/-100KHz時-3dB）。集成的基帶帶濾波器是是一種有源源-RC-濾波器，它它帶有二只只在芯片之之外的電容容器。在直直接轉(zhuǎn)換型型接收器的的信道選擇擇濾波器中中，需要大大的RC-時間常數(shù)。。這由芯片片外的大型型電容器產(chǎn)產(chǎn)生?；鶐V波器由由二級組成成，DTOS和BIQUAD。DTOS是一種差分分的單端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，此此轉(zhuǎn)換器有有8dB或18dB的增益。BIQUAD則是一改進進的Sallen-KeyBiquad。集成的電阻阻器和電容容器是可微微調(diào)的，這這些由一數(shù)數(shù)字式控制制字符經(jīng)Hagar串行接口控控制。補償償集成電阻阻器和電容容器的變化化及芯片外外電容器誤誤差的正確確控制字符符，在進行行RX濾波器校準(zhǔn)準(zhǔn)期間可以以看到。接收器過程程的下一步步是AGC放大器，它它也集成在在HAGAR中。AGC具有來自COBBAIC經(jīng)串行模式式總線的數(shù)數(shù)字式增益益控制。AGC這一級為接接收器提供供增益控制制范圍（40dB，10dB的步進值））,也提供必要要的DC補償。在DTOS級中它備有有-10dBAGC步進值。單端的濾過過波的I/Q信號然后被被送到COBBA-IC中的ADC。ADC的輸入電平平最大為1.4Vpp。發(fā)送器發(fā)送器的環(huán)環(huán)節(jié)包括最最終頻率IQ-調(diào)制器、雙雙帶功率放放大器和一一功率控制制環(huán)路。I-和Q-信號也是在在基帶的COBBA-ASIC中產(chǎn)生的。。在后濾波波之后（RC網(wǎng)絡(luò)）它們們進入HAGAR中的IQ調(diào)制器，由由VCO產(chǎn)生調(diào)制器器的LO信號，并根根據(jù)系統(tǒng)的的模式，EGSM/DCS1800，除以2或4。在調(diào)制制器之后后，TX信號被放放大并緩緩存。對對EGSM和DCS1800有分開的的輸出。。HAGARTX的輸出電電平最小小為5dB。接下來，，TX信號由不不連續(xù)的的平衡-非平衡變變換器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成單單端信號號。TX信號被放放大并緩緩存到分分開的緩緩存器中中。緩存存器之后后，EGSM和DCS1800信號在一一雙工器器內(nèi)組合合。在EGSM分枝枝，，在在平平衡衡-非平平衡衡變變換換器器之之后后有有一一SAM濾波波器器，，將將不不要要的的信信號號及及來來自自HAGARIC的寬寬帶帶噪噪音音衰衰減減掉掉。。最后后的的放放大大是是通通過過雙雙帶帶功功率率放放大大器器來來實實現(xiàn)現(xiàn)的的，，它它有有一一50歐姆姆的的輸輸入入和和二二個個人人成成分分0歐姆姆的的輸輸出出口口，，也也還還有有一一增增益益控控制制，，它它用用HAGAR中的的一一功功率率控控制制回回路路控控制制。。PA能夠夠在在在在EGSM帶內(nèi)內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生生2W（（3dBm輸入入電電平平））、、在在DCS1800帶內(nèi)內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生生1W以上上（（6dBm輸入入電電平平））進進入入50歐歐姆姆的的輸輸出出。。增益益控控制制范范圍圍在在35dB以上上，，以以便便獲獲得得要要求求的的功功率率及及躍躍升升和和下下跌跌的的功功率率。。由非非線線性性PA產(chǎn)生生的的諧諧波波由由RX/TX切換換模模塊塊中中的的雙雙工工器器將將它它濾濾波波濾濾掉掉。。TX信號最最終經(jīng)經(jīng)過DCT-3RF連接器器到內(nèi)內(nèi)部天天線。。功率控控制線線路包包括不不連續(xù)續(xù)的功功率探探測器器（EGSM和DCS1800共用））和HAGAR中的差差錯放放大器器。在在PA輸出與與RX/TX切換模模塊之之間有有一定定向耦耦合器器。這這是一一雙帶帶型耦耦合器器，并并用于于二個個系統(tǒng)統(tǒng)的輸輸入和和輸出出。方方向耦耦合器器以一一定的的比率率從前前行的的功率率中取取樣，，此信信號在在一肖肖特基基二極極管內(nèi)內(nèi)整流流并在在濾波波器后后產(chǎn)生生一直直流信信號。。此探測測到的的電壓壓與TXC電壓在在HAGAR中的差差錯放放大器器內(nèi)進進行比比較。。TXC電壓是是由COBBA中的DA變換器器并生生的。。TXC為一種種升余余弦形形式（（——函函數(shù)）），當(dāng)當(dāng)脈沖沖功率率變化化時，，它減減少了了切換換瞬變變過程程。由由于探探測器器的動動態(tài)范范圍不不足以以在整整個范范圍上上控制制功率率（實實際上上的RF輸出電電壓）），所所以有有一個個TXP的控制信信號，它它在輸入入信號在在檢測電電平以下下時工作作。這使使得突發(fā)發(fā)脈沖變變成可行行并設(shè)置置到隨TXP上升，直直到輸出出電平足足夠為止止，并促促使反饋饋回路工工作。經(jīng)經(jīng)回路經(jīng)經(jīng)PA中的控制制引腳來來控制輸輸出，使使之達到到要求的的輸出電電平并且且突發(fā)脈脈沖已獲獲得TXC斜坡波形形。由于于反饋回回路可能能會不穩(wěn)穩(wěn)定，所所以由一一支配極極進行補補償，此此極降低低高頻的的增益以以獲得足足夠高的的相位余余量。HAGAR中的功率率控制回回路有二二個輸出出，每個個頻帶一一個。AGC策略AGC放大器用用于將接接收器的的輸出電電平保持持在一特特定的范范圍內(nèi)。。在收到到突發(fā)脈脈沖之前前AGC必須被設(shè)設(shè)置，要要進行這這一預(yù)先先監(jiān)控，，通常是是給一估估計的信信號電平平。在LNA中有50dB的精確增增益控制制（10dB的步進值值）和一一較大的的步進值值（大約約30dB）。RSSI必須在-48……-100dBm范圍精確確測量。。電平高高于-48dBm時，由MS報告給基基站的RX電平總是是63。生產(chǎn)校準(zhǔn)準(zhǔn)是以二二種RF電平來進進行的，，LNA的增益步步進值不不進行校校準(zhǔn)。AFC功能AFC用于將無無線收發(fā)發(fā)信機的的頻率鎖鎖定到基基站的頻頻率。AFC電壓在COBBA中用11比特DA變換器產(chǎn)產(chǎn)生。在在AFC控制線中中有一RC濾波器，，用于減減少來自自變換器器的噪音音干擾。。RC網(wǎng)絡(luò)的調(diào)調(diào)整時間間的要求求來自信信令，看看PSW（純正弦波波）時隙隙發(fā)生的的頻率程程度。它它們在在10幀后重復(fù)復(fù)，意味味著每46毫秒有一一PSW。AFC連續(xù)跟蹤蹤基站頻頻率，因因為VCTCXO輸出中的的變化不不會如此此快地發(fā)發(fā)生（溫溫度）。。因此收收發(fā)信機機有一穩(wěn)穩(wěn)定頻率率。調(diào)定時間間的要求求也來自自“開始始”允許許的時間間。當(dāng)無無線收發(fā)發(fā)信機在在休眠模模式和““醒”過過來到了了接收模模式時，，僅有5毫秒用于于AFC電壓調(diào)定定。當(dāng)?shù)诘谝粋€脈脈沖進入入系統(tǒng)時時，時鐘鐘必須被被調(diào)定到到+/-0.1ppm的頻率精精確度。。VCTCXO模塊也需需要5毫秒來調(diào)調(diào)定進入入最終頻頻率。振振幅在1-2毫秒內(nèi)上上升到滿滿幅，但但頻率調(diào)調(diào)整時間間較長，，因此這這一振蕩蕩器必須須足夠早早地上電電。DC-補償在DCN1和DCN2運行期間間進行DC補償（經(jīng)經(jīng)串行總總線）。。DCN1是通過將將AGC級的外部部大電容容充電到到使dc偏移到0的某一電電壓。DCN2則將信號號偏差到到衡定值值（VREFRX1.2V）。RFCONTROL≈VCXOPPLF/2fff/2SHFVCOF/2fff/2ff/2AFCRFCNOKIAMPRFPrincipleAntSwitchRXPCNTXRXGSMTX返回目錄手機的相相關(guān)技術(shù)術(shù)GSM手機接收收設(shè)計的的關(guān)鍵技技術(shù)

GSM的接收機包括天線、LNA、下變頻、解調(diào)、解碼和D/A等。由于現(xiàn)代通訊機的集成度較高，一般從下變頻開始都主要由IC廠家完成。并且，對于GSM接收機而言，設(shè)計難點主要在LNA的設(shè)計和VCO環(huán)路的設(shè)計。因此，本文僅僅介紹在GSM手機的設(shè)計過程中，LNA和VCO的考慮。

LNA(低噪聲放大器)的設(shè)計是以整機在盡可能大的信號范圍和盡可能復(fù)雜的信號環(huán)境中都能夠良好的接收基站下行的信號為原則的。LNA設(shè)計的好壞反映在指標(biāo)上就是在變化的環(huán)境下的靈敏度、線性度和動態(tài)范圍。由于現(xiàn)在的GSM手機LNA一般都集成在下變換器內(nèi)，所以一般情況下，如果選定了下變換器就選定了LNA。則LNA的設(shè)計就變成了LNA輸入電路的設(shè)計。手機靈敏度一般用相對于BER（誤碼率）的信號電平來表示。由于中頻和基帶對整機靈敏度的影響是相對固定的，所以這個電平值和靈敏度是一一對應(yīng)的。而且，由于GSM手機傳送的是數(shù)字化信號，所以BER更能反映整機的接收性能。影響靈敏度的主要因素有二：1）從天線到LNA輸入電路的信號衰減；2）從天線到LNA輸入電路的引入噪聲。如果中頻和基帶是理想的變換器，則前端信號的衰減不會影響靈敏度。但是任何一個實際的系統(tǒng)都是非理想的，所以前端信號過大的衰減都會降低靈敏度。降低前端對信號的衰減需要做電平匹配。而減小前端的引入噪聲需要做噪聲匹配。在絕大多數(shù)情況下，電平匹配點和噪聲匹配點不是同一個點。它們有各自獨立的響應(yīng)函數(shù)，所以要在這兩項指標(biāo)之間尋求到一個平衡點。具體插入損耗多大，引入噪聲優(yōu)化到什么程度才可以接受，決定于系統(tǒng)設(shè)計。像所有的接收機一樣，線性度非常的重要。如果接收機的線性度太差，就會產(chǎn)生很多的交調(diào)頻率分量。如果這些交調(diào)分量的一項或多項落在接收的通帶內(nèi)，則這些信號很有可能將接收機推離正常工作狀態(tài)而使得整機接收能力下降或無法工作。線性度可用諧波抑制比和交調(diào)抑制比來表示。各種器件和不同的器件組合方式對諧波抑制比和交調(diào)抑制比的響應(yīng)是不一樣的。同一器件或同一組合在不同的頻率范圍其諧波抑制比和交調(diào)抑制比也是不一樣的。一般來說，有源器件的線性度最差，高Q值的器件線性度較差。所以，在實際設(shè)計時，都需要建立對應(yīng)的電路模型來優(yōu)化，使整個系統(tǒng)的諧波抑制比和交調(diào)抑制比限制在一定的范圍內(nèi)。如果信號的強度超出了接收機的動態(tài)范圍，接收機會被強信號阻塞,使整機的性能下降或無法工作。GSM標(biāo)準(zhǔn)要求信號的范圍是從-102dB到-48dB。在實際情況下，動態(tài)范圍有可能更大。雖然LNA器件本身有一定的自適應(yīng)能力，但是，這樣大的動態(tài)范圍如果僅僅依靠LNA電路的自適應(yīng)來調(diào)節(jié)，則會大大提高接收機的成本。在實踐中，都是采用軟硬件結(jié)合的方式。即在LAN的輸入后加入可編程的衰減器。當(dāng)輸入信號過強，則自動打開衰減器。除了在標(biāo)準(zhǔn)條件下的靈敏度、線性和動態(tài)范圍的仿真外，由于GSM手機的工作環(huán)境條件變化比較大，還需要做不同條件下，器件或模塊的靈敏度、線性和動態(tài)范圍的靈敏度分析。使得整個系統(tǒng)在各種不同的條件下都能良好的工作。在做這些分析時關(guān)鍵是建立合適的仿真模型。對相關(guān)理論有良好的理解并具有相關(guān)的經(jīng)驗是建立合理的模型的基礎(chǔ)。

在實際的物理電路分析時，建議先逐級分析。再將各個部分級連做系統(tǒng)優(yōu)化。即先對各個部分做特性分析，在此基礎(chǔ)上，再將各個部分級連起來做總的特性分析。這樣可以避免過多的變量?？梢杂行У慕档碗y度和節(jié)約時間.如果總的特性不能符合要求，則需要重復(fù)前面的過程，直到符合要求為止。噪聲、電平匹配、線性度及對應(yīng)的靈敏度分析方法類似。唯一不同的是在做不同特性分析時，需定義不同的因變量和自變量。除了電路傳導(dǎo)特性的分析以外，輻射分析和熱分析也必不可少。在PCB板上完成了設(shè)計之后，最好再做一次在線仿真，以確保設(shè)計質(zhì)量。從原理上說，VCO(壓控振蕩器）的設(shè)計非常簡單，VCO的基本功能是產(chǎn)生一個載波。只要振蕩器有足夠的可調(diào)帶寬來覆蓋所有的頻率范圍就足夠了。要做到一個能“跑”的VCO環(huán)路是非常容易的。但在實際應(yīng)用上，往往對VCO的特性有很多具體的要求。這些要求往往會要求將調(diào)諧范圍限制在更小的范圍內(nèi)。為了能確保VCO能工作，往往要求VCO的頻率覆蓋范圍更大一些，但是這樣做會增大壓變電容至槽路的耦合，過大的容性耦合會嚴(yán)重的降低槽路的品質(zhì)因數(shù)。所帶來的結(jié)果是更大的相位噪聲；對調(diào)諧端噪聲的更高的靈敏度；壓變電容兩端過大的電壓范圍；降低了啟動靈敏度；長的響應(yīng)時間等，給環(huán)路濾波器的設(shè)計帶來困難。所以很寬的調(diào)節(jié)范圍在實際設(shè)計中是不可取的。要做到一個各項技術(shù)指標(biāo)都符合要求的VCO環(huán)路并不容易。

GSM手機的調(diào)制方式是最小頻移鍵控(GMSK)。我們知道，最小頻移鍵控能最大限度的利用頻率資源，當(dāng)然，隨之而來的問題是，這種信號對相位干擾非常敏感。所以，在GSM手機的VCO的設(shè)計中，VCO的相位噪聲特性是設(shè)計的關(guān)鍵。較大的相位噪聲的直接后果就是BER的的惡化。由于相位噪聲和鄰信道干擾信號混頻也能產(chǎn)生中頻信號，如圖4。而且在實際使用中，鄰信道干擾可能比載波信號高出70dB以上,假設(shè)現(xiàn)在接收機的靈敏度是-102dBm,鄰信道干擾的電平為-30dB,則如果載波信號的強度大于90dB的話，必須保障手機能正常工作。要做到這一點，小的VCO環(huán)路相位噪聲是關(guān)鍵。在VCO的設(shè)計中，有兩個方面的噪聲源必須考慮：1）固有相位噪聲：雖不可消除，但可減小。因為VCO的鎖定就建立在有相位差異的基礎(chǔ)上；它是一種動態(tài)的或者說是平均的鎖定。一般情況下，振蕩器對控制電壓越靈敏，固有相位越小。但是，如果對控制電壓太靈敏則會導(dǎo)致控制環(huán)路振蕩。所以在實際設(shè)計中，往往要在二者之間求得一個平衡。固有噪聲的另一個來源是，參考時鐘。因為參考時鐘也有相位噪聲，這種噪聲必然會反映到VCO環(huán)路中。2）散射噪聲，這是載流子在導(dǎo)體中或半導(dǎo)體中做布朗運動產(chǎn)生的。散射噪聲與電流有著密切的關(guān)系。散射噪聲會引入頻率調(diào)制的邊帶噪聲。散射噪聲也會隨著調(diào)節(jié)范圍的增加而增加。熱噪聲的增加有可能超過振蕩器的固有相位噪聲。所以在實際設(shè)計中要嚴(yán)格控制環(huán)路電流，以達到控制散射噪聲的目的。由于GSM手機的接入模式是TDMA方式，這樣VCO的工作在時間上是不連續(xù)的。實際上接收機只有1/8的時間處于接收狀態(tài)。這種工作方式對VCO的啟動和停止的要求很高。而且，在啟動和停止的時間沿上，電路的工作狀態(tài)要在很短的時間內(nèi)發(fā)生劇烈的變化。因此VCO的仿真難度較大，設(shè)計的成敗更多的依賴于設(shè)計師的經(jīng)驗。故在VCO的設(shè)計中，要仔細(xì)地考慮環(huán)路中每個器件的影響：由于分布而產(chǎn)生的分布電容和電感對振蕩頻率的影響在設(shè)計時必須加以考慮。分布元件常常造成設(shè)計頻率難以預(yù)計的偏移，以至于產(chǎn)生較大的頻率誤差。所以，在設(shè)計時VCO的仿真精度相對于其他部分的電路應(yīng)高一些。一個較好的方法是盡量使用在線仿真。設(shè)計到什么程度才算是性能良好呢？一個性能良好的VCO應(yīng)具備以下特性：正確的起振特性、足夠的頻率范圍、無需微調(diào)、嚴(yán)格控制的電流消耗,以及不受溫度和電源電壓波動的影響等。在GSM手機的設(shè)計中，最后兩項指標(biāo)的要求相對于一般的收發(fā)信機的要求要高一些。其原因是，GSM手機的發(fā)射功率較大，機內(nèi)溫度變化較大；GSM手機是以TDMA方式工作的，電源的波動很大。技巧:在設(shè)計時可以用PCB線條來微調(diào)VCO的外接電感,往往可以得到很好的效果.和LNA的設(shè)計一樣，在完成了VCO的仿真計算之后，最好是能做在線仿真。以確保設(shè)計質(zhì)量。圖5是一個實用的VCO環(huán)路的電路圖，在這個圖中，所有器件的參數(shù)都是經(jīng)過了仿真、靈敏度分析和實測確認(rèn)這樣過程得到的。手機接收的設(shè)計內(nèi)容當(dāng)然不止在本文中提到的這些。在一個完整的項目設(shè)計中，設(shè)計師所要面對的問題遠(yuǎn)比這里介紹的更多,更繁雜。但是只要按照本文提到的設(shè)計思想和原則來設(shè)計，就能得到較好的接收指標(biāo)。本文所介紹的設(shè)計方法和設(shè)計實例都在我們的設(shè)計和生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。相關(guān)產(chǎn)品的性能也得到了相關(guān)測試機構(gòu)和用戶的好評。GSM手機發(fā)射射設(shè)計的的關(guān)鍵技技術(shù)

GSM的發(fā)射機包括天線、功率檢測、功放、低通、預(yù)放、帶通、上變頻和數(shù)據(jù)濾波等。實際上很多發(fā)射機采用二次變頻，其原理和一次變頻一樣，但性能更好一些，這里只介紹一次變頻。由于發(fā)射機的功率較大，其集成度不如接收機高，所以每部分都需仔細(xì)考慮。功率檢測器是用來將發(fā)射機輸出的信號耦合一部分并轉(zhuǎn)換成電平。將此電平信號送到功放的輸出功率控制模塊作為輸出功率控制的參考。功率檢測器的特性沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但是為了降低軟件的計算難度和提高控制精度，功率檢測器的功率電平響應(yīng)特性最好是線性或能用簡單函數(shù)表示的函數(shù)。原因是在做整機功率矯正時并不是逐個信道進行的，而是只做一些特定信道的矯正，其余信道的矯正參數(shù)是根據(jù)功率檢測器的響應(yīng)函數(shù)推算出來的，如果功率檢測器的曲線很復(fù)雜，就會導(dǎo)致很多頻道的輸出功率不準(zhǔn)確。功率檢測器有現(xiàn)成的器件可以采用。但是一般情況下，為了降低成本都采用微帶耦合線來做。微帶耦合線的線性度雖然不是很好，但它的可預(yù)測性是可以接受的，而且成本較低，板級處理比較靈活，因而得到了廣泛的應(yīng)用。功率檢測器的設(shè)計一定要先軟件完成。一旦對應(yīng)部分的軟件設(shè)計完成，這部分電路將不能再改動，這一點在實踐中要特別注意。

功率放大器是GSM手機的最終功率輸出器件。由于便攜機本身的特點，GSM手機的功率放大器不要求很高的線性，但是要求高效率。功率放大器的設(shè)計要求主要表現(xiàn)在三個方面：1）效率的要求；2）時間上的干擾要求；3）頻率上的干擾要求。雖然在標(biāo)準(zhǔn)中沒有對效率提出很高的要求，但是由于效率直接和電池的使用時間聯(lián)系在一起，在其他條件容許的情況下，一般都盡量的提高效率以延長使用時間。在TDMA(時分多址)通信系統(tǒng)中，如GSM900、DCS1800和PCS1900中，為了有效地利用頻率資源，都是在時間上把一個載頻劃分成不同的幾個時間段，每個時間段分配給一個手機。在GSM系統(tǒng)中，是將每一個200KHz的載頻劃分為8個時間段(時隙）。為了不干擾其他時隙上的用戶，要確保每個發(fā)射機只在自己的時隙上發(fā)射，所以要求每個發(fā)射機只在自己的時隙到來時開啟，自己的時隙結(jié)束時關(guān)閉。但是，在發(fā)射機開啟和關(guān)閉時，會在短時間內(nèi)產(chǎn)生廣譜干擾。關(guān)閉或開啟的時間越短，這個干擾的頻譜越寬。寬頻干擾能對其他信道上的手機產(chǎn)生干擾。為了減