手機(jī)射頻電路原理

手機(jī)射頻電路原理第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六手機(jī)通用的接收與發(fā)射流程

1、信號接收流程：天線接收——天線匹配電路——雙工器——濾波（聲表面濾波器SAWfilter）——放大（低噪聲放大器LNA）——RX_VCO混頻（混頻器Mixer）——放大（可編程增益放大器PGA）——濾波——IQ解調(diào)（IQ調(diào)制器）——（進(jìn)入基帶部分）GMSK解調(diào)——信道均衡——解密——去交織——語音解碼——濾波——DAC——放大——話音輸出。第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六手機(jī)通用的接收與發(fā)射流程

2、信號發(fā)射流程：話音采集——放大——ADC——濾波——語音編碼——交織——加密——信道均衡——GMSK調(diào)制——（進(jìn)入射頻部分）IQ調(diào)制（IQ調(diào)制器）——濾波——鑒相鑒頻（鑒相鑒頻器）——濾波——TX_VCO混頻（混頻器Mixer）——功率放大（PA）——雙工器——天線匹配電路——天線發(fā)射。第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六手機(jī)通用的接收與發(fā)射流程

3、射頻電路原理框圖：第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻電路的主要元器件介紹及相關(guān)工作原理

1、天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻連接器：天線（ANT）：作用是將高頻電磁波轉(zhuǎn)化為高頻信號電流。圖1：天線電路第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻連接器

天線匹配網(wǎng)絡(luò)（C106、C107、C108、C167）：主要是完成主板與天線之間的功率匹配，以使天線的效率盡可能高。

射頻連接器（RFS100）：又叫同軸連接器或射頻開關(guān)，作用主要是為手機(jī)的測試提供端口。其內(nèi)部是簧片的接觸結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于一個機(jī)械開關(guān)，通常狀態(tài)下開關(guān)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)射頻線探頭插入射頻連接器時，簧片一端將與主板的天線通路斷開，而與射頻線探頭接觸，此時手機(jī)與測試儀器之間就通過射頻連接器與射頻線進(jìn)行信號的傳輸。具體結(jié)構(gòu)見圖2。第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻連接器

圖2:射頻連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及開關(guān)方式射頻頭頂針插入時將簧片斷開，信號有綜測儀連接至主板無頂針插入時，簧片處于接觸狀態(tài)，信號由天線接收至主板第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六雙工濾波器、功率放大器（PAM100）

2、雙工濾波器、功率放大器（PAM100）： 雙工濾波器是一種無源器件，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。作用是將接收射頻信號與發(fā)射射頻信號分離，以防止強(qiáng)的發(fā)射信號對接收機(jī)造成影響。由于發(fā)射信號總是比接收信號強(qiáng)，而強(qiáng)信號對弱信號有抑制作用，會使接收電路被強(qiáng)信號阻塞，使接收的弱信號被淹沒，引起接收靈敏度下降。所以接收濾波器就是阻止發(fā)射信號串入接收電平，當(dāng)然，也有一并拒收天線接收到的接收頻段以外的信號；而發(fā)射濾波器則拒絕接收頻率段的噪聲功率及發(fā)射調(diào)制信號。第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六器件引腳排列及名稱：圖3：器件引腳名稱及功能雙工濾波器、功率放大器（PAM100）

第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六表1：雙工濾波器的開關(guān)控制模式雙工濾波器原理第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六雙工濾波器

圖3：雙工濾波器相關(guān)電路雙工濾波器接收信號輸出端發(fā)射信號輸入天線選擇開關(guān)第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聲表面濾波器3、聲表面濾波器（F100、F101）：是一個帶通濾波器，只允許接收頻段的射頻信號進(jìn)入接收機(jī)電路，其它頻段的信號將會得到抑制。表2：引腳排列及名稱圖4：內(nèi)部結(jié)構(gòu)第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聲表面濾波器頻率傳輸特性第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聲表面濾波器第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U101）

射頻收發(fā)信機(jī)是射頻電路的核心部件，主要完成射頻信號的調(diào)整與解調(diào)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括5個方面：1）、接收機(jī)（Receiver）：提供射頻信號的下行鏈路，將射頻信號通過放大、解調(diào)轉(zhuǎn)變成IQ信號供基帶芯片進(jìn)行處理。接收機(jī)主要包括四頻段（GSM850、GSM900、DCS1800、PCS1900）差分輸入低噪聲放大器(LNA)（輸入阻抗200歐姆，通過LC網(wǎng)絡(luò)與SAWFILTER匹配，增益控制動態(tài)范圍35dB）、2個RF正交混頻器、1個集成信道濾波器（濾除干擾、阻塞和鏡像）、2個可編程增益放大器（PGA）、正交第2混頻器和末級低通濾波器。第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U101）低噪聲放大器(LNA):作用是將天線接收到的微弱的射頻信號進(jìn)行放大，以滿足混頻器對輸入信號幅度的需要，提高接收機(jī)的信噪比?；祛l器(MIX):是一個頻譜搬移電路，它將包含接收信息的射頻信號轉(zhuǎn)化為一個固定頻率的包含接收信息的中頻信號。它是接收機(jī)的核心電路?；祛l電路又叫混頻器（MIX）是利用半導(dǎo)體器件的非線性特性，將兩個或多個信號混合，取其差頻或和頻，得到所需要的頻率信號。在手機(jī)電路中，混頻器有兩個輸入信號(一個為輸入信號，另一個為本機(jī)振蕩)，一個輸出信號（其輸出被稱為中頻IF）。當(dāng)混頻器的輸出為射頻信號頻率與本振信號之和，且比信號頻率高時，所用的混頻器被稱為上邊帶上變頻；第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U602）

當(dāng)混頻器的輸出信號為信號頻率與本振信號之差，且比信號頻率高時，所用的變頻器被稱為下邊帶上變頻。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頻率比輸入信號頻率低；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)射中頻信號與UHFVCO(或RXVCO)信號進(jìn)行混頻，得到最終發(fā)射信號。射頻振蕩器（或本地振蕩器，RFVCO）：中頻濾波器:在電路中只允許中頻信號通過，主要用來防止鄰近信道的干擾，提高鄰近信道的選擇性。第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U602）2）、發(fā)射機(jī)（Transmitter）：提供射頻信號的上行鏈路，將IQ基帶信號調(diào)制成發(fā)射射頻信號。包含2個發(fā)射壓控振蕩器（TXVCO）、緩沖放大器、下變頻混頻器、正交調(diào)制器、帶ChargePump和環(huán)路濾波器的鑒相器（PD），另一路分頻器和環(huán)路濾波器用于正交調(diào)制器與下變頻混頻器完成產(chǎn)生合適的TX調(diào)制中頻。第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U101）3）、頻率合成器（FrequencySynthesizer）：將一個或多個基準(zhǔn)頻率信號變換為另一個或多個所需頻率信號的技術(shù)稱為頻率合成，或頻率綜合技術(shù)。移動電話通常使用的是帶鎖相環(huán)的頻率合成器，原理框圖見下：第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U101）參考振蕩器：在頻率合成乃至在整個手機(jī)電路中都是很重要的。在手機(jī)電路中，特別是GSM手機(jī)中，這個參考振蕩器被稱為基準(zhǔn)頻率時鐘電路，它不但給頻率合成環(huán)路提供參考信號，還給手機(jī)的邏輯電路提供信號，如該電路出現(xiàn)故障，手機(jī)將不能開機(jī)。第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六手機(jī)電路中的參考振蕩都使用晶體振蕩電路。而且，大多數(shù)手機(jī)中使用的是一個基準(zhǔn)頻率時鐘VCO組件。在GSM手機(jī)中，這個組件輸出頻率是13MHz/26MHz，有時它被稱為13MHz/26MHz晶體。事實上它是一個VCO組件，13MHz/26MHz晶體及VCO電路中的晶體管及變?nèi)荻O管等器件被封裝在一個頻率罩內(nèi)。13MHz/26MHz振蕩電路受邏輯電路提供的AFC(自動頻率控制)信號控制。由于GSM手機(jī)采用時分多址(TDMA)技術(shù)，以不同的時間段(Slot，時隙)來區(qū)分用戶，故手機(jī)與系統(tǒng)保持時間同步就顯得非常重要。若手機(jī)時鐘與系統(tǒng)時鐘不同步，則會導(dǎo)致手機(jī)入不了網(wǎng)。射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六在GSM系統(tǒng)中，有一個公共的廣播控制信道(BCCH)，它包含頻率校正信息與同步信息等。手機(jī)一開機(jī)，就會在邏輯電路的控制下掃描這個信道，從中獲取同步與頻率校正信息，如手機(jī)系統(tǒng)檢測到手機(jī)的時鐘與系統(tǒng)不同步，手機(jī)邏輯電路就會輸出AFC信號。AFC信號改變13MHz/26MHz電路中VCO兩端的反偏壓，從而使該VCO電路的輸出頻率發(fā)生變化，進(jìn)而保證手機(jī)與系統(tǒng)同步。射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六鑒相器（PD）：是英文PhaseDetector的縮寫。它是一個相位比較器，是一個相差—電壓轉(zhuǎn)換裝置，可將VCO振蕩信號的相位變化變換為電壓的變化。鑒相器輸出的是脈動直流信號，這一脈動直流信號經(jīng)LPF濾除高頻成分后去控制VCO電路。低通濾波器（LPF）：是英文LowPassFilter的縮寫。低通濾波器又被稱為環(huán)路濾波器，它是一個RC電路，位于鑒相器與VCO電路之間。因鑒相器的輸出不僅有控制信號，還有一些高頻諧波成分，這些諧波將影響VCO電路的工作，低通濾波器就是要把這些高頻成分濾除。射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六壓控振蕩器簡稱（VCO）：是英文VoltageControlOscillator的縮寫。壓控振蕩器是一個電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，可將鑒相器PD輸出的相差電壓信號的變化轉(zhuǎn)化成頻率的變化。參考振蕩器給頻率合成環(huán)路提供基準(zhǔn)信號，使手機(jī)的工作頻率與系統(tǒng)保持一致鑒相器是一個相位—電壓轉(zhuǎn)換裝置，它將信號相位的變化變?yōu)殡妷旱淖兓?。顯然，這是一個比較器。射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六低通濾波器濾掉鑒相器輸出的高頻成分，以防止高頻諧波對VCO電路的影響。在鑒相器中，參考信號與VCO分頻后的信號進(jìn)行比較。VCO是一個電壓一頻率轉(zhuǎn)換裝置，它將電壓的變化(鑒相器輸出電壓的變化)轉(zhuǎn)化為頻率的變化。VCO輸出的信號通常是一路到其他功能電路；另一路回到分頻器作取樣信號4）、壓控振蕩器（VCX0）：同上描述。5）、穩(wěn)壓器（Regulators）：作為芯片內(nèi)部的穩(wěn)壓器，將輸入電池電壓轉(zhuǎn)換成內(nèi)部電路所需的工作電壓。射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六射頻收發(fā)信機(jī)（U101）第29頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六功率放大器（PAM）

功率放大器(PA)模塊，集成了整合功率控制技術(shù)的高功率（GSM33dB、DCS與PCS30dB）、高效率的射頻功放模組，內(nèi)置方向耦合器、檢波二極管、和專用功率控制集成電路（ASIC），適用于GSM850、EGSM900、DCS、PCS頻段，輸出功率控制范圍大第30頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六測試項目明細(xì)和功能介紹RobotControllerStartApplicationInitializerVerifyTestSetVerifySupplyTestModeOnCheckH/WRevision1GOTOCheckH/WRevision2PowerOff_BattVerifySupply_BattWriteRTCFactoryResetTestModeOn_BattCompareRTCThermistorTestWriteBTAddressWriteAutoAttachBatteryCalibrationWriteH/WIDWriteH/WRevisionWriteCalDate_BattWritePN_BattPrintoutresult_BattCheckH/WRevision2調(diào)整初始化測試環(huán)境ROBOT信號手機(jī)通信端口綜測儀設(shè)定電源表設(shè)定電源表關(guān)閉電源表重新設(shè)置寫入RTC時間手機(jī)Reset，自動關(guān)機(jī)再開機(jī)再開機(jī)后進(jìn)入測試模式檢查RTC時間手機(jī)溫度檢查。手機(jī)自身溫度反饋進(jìn)行各種特性調(diào)整寫入默認(rèn)藍(lán)牙地址(001247:000001)設(shè)置GPRSAUTOATTACH電池容量識別調(diào)整寫入H/W:BAT001寫入PNAUTO測試開始，寫入正確的H/W智能選擇是否B’D測試B’D測試項目第31頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六測試項目明細(xì)和功能介紹WriteAutoAttach_RFCDACCalibrationAFCTxCalibrationGSMRxGainSetupTestsetGSMRxFixedGainCalibrationGSMRxFreqCompensationGSMRxCompGainLnaOffCalibrationDCSRxGainSetupTestsetDCSRxFixedGainCalibrationDCSRxFreqCompensationDCSRxCompGainLnaOffCalibrationPCSRxGainSetupTestsetPCSRxFixedGainCalibrationPCSRxFreqCompensationPCSRxCompGainLnaOffCalibrationGSMTxPowerSetupTestsetGSM9005TxCalibrationGSM9006TxCalibrationGSM90010TxCalibrationGSM90019TxCalibration