射頻電路結(jié)構(gòu)和工作原理

1、射頻電路結(jié)構(gòu)和工作原理、射頻電路組成和特點(diǎn)：普通手機(jī)射頻電路由接收通路、發(fā)射通路、本振電路三大電 路組成。其主要負(fù)責(zé)接收信號解調(diào)；發(fā)射信息調(diào)制。早期手 機(jī)通過超外差變頻（手機(jī)有一級、二級混頻和一本、二本振 電路），后才解調(diào)出接收基帶信息；新型手機(jī)則直接解調(diào)出 接收基帶信息（零中頻） 。更有些手機(jī)則把頻合、接收壓控 振蕩器（ RX VCO ）也都集成在中頻內(nèi)部。射頻電路方框圖） 1、接收電路的結(jié)構(gòu)和工作原理：接收時，天線把基站發(fā)送來電磁波轉(zhuǎn)為微弱交流電流信號經(jīng) 濾波，高頻放大后，送入中頻內(nèi)進(jìn)行解調(diào)，得到接收基帶信 息（ RXI-P 、RXI-N 、RXQ-P 、 RXQ-N ）；送到邏輯音頻電路

2、 進(jìn)一步處理。1、該電路掌握重點(diǎn) :1）、接收電路結(jié)構(gòu)。2）、各元件的功能與作用。3）、接收信號流程。電路分析 :1）、電路結(jié)構(gòu)。接收電路由天線、天線開關(guān)、濾波器、高放管（低噪聲放大器）、中頻集成塊（接收解調(diào)器）等電路組成。早期手機(jī)有級、 二級混頻電路， 其目的把接收頻率降低后再解調(diào) （如下圖）。（接收電路方框圖）2）、各元件的功能與作用。1）、手機(jī)天線：結(jié)構(gòu)：（如下圖） 由手機(jī)天線分外置和內(nèi)置天線兩種；由天線座、螺線管、塑 料封套組成。作用：a）、接收時把基站發(fā)送來電磁波轉(zhuǎn)為微弱交流電流信號。b）、發(fā)射時把功放放大后的交流電流轉(zhuǎn)化為電磁波信號。2）、天線開關(guān)：結(jié)構(gòu)：（如下圖） 手機(jī)天線開關(guān)

3、（合路器、 雙工濾波器） 由四個電子開關(guān)構(gòu)成。圖一） （圖二）作用：其主要作用有兩個：a）、完成接收和發(fā)射切換；b）、 完成 900M/1800M 信號接收切換。邏輯電路根據(jù)手機(jī)工作狀態(tài)分別送出控制信號GSM-RX-EN ；DCS- RX-EN ；GSM-TX-EN ；DCS- TX-EN ）， 令各自通路導(dǎo)通，使接收和發(fā)射信號各走其道，互不干擾。由于手機(jī)工作時接收和發(fā)射不能同時在一個時隙工作（即接 收時不發(fā)射，發(fā)射時不接收） 。因此后期新型手機(jī)把接收通路的兩開關(guān)去掉，只留兩個發(fā)射轉(zhuǎn)換開關(guān)；接收切換任務(wù)交 由高放管完成。3）、濾波器：結(jié)構(gòu)：手機(jī)中有高頻濾波器、中作用：其主要作用：濾除其他無用信

4、號，得到純正接收信號。后期新型手機(jī)都為零中頻手機(jī)； 因此，手機(jī)中再沒有中頻濾波器。4）、高放管（高頻放大管、低噪聲放大器）結(jié)構(gòu)：手機(jī)中高放管有兩個： 900M 高放管、 1800M 高放管。都是三極管共發(fā)射極放大電路；后期新型手機(jī)把高放管集成 在中頻內(nèi)部。 （高頻放大管供電圖） 作用：a）、 對天線感應(yīng)到微弱電流進(jìn)行放大， 滿足后級電路對信 幅度的需求。b）、完成900M/1800M 接收信號切換。原理：a）、供電：900M/1800M兩個高放管的基極偏壓共用一路，由中頻同時路提供； 而兩管的集電極的偏壓由中頻 CPU 根據(jù) 手機(jī)的接收狀態(tài)命令中頻分兩路送出；其目的完成900M/1800M 接

5、收信號切換。b）、原理：經(jīng)過濾波器濾除其他雜波得到純正 935M-960M的接收信號由電容器耦合后送入相應(yīng)的高放管放大后經(jīng)電容器耦合送入中頻進(jìn)行后一級處理。5）、中頻（射頻接囗、射頻信號處理器）結(jié)構(gòu)：由接收解調(diào)器、發(fā)射調(diào)制器、發(fā)射鑒相器等電路組成；新型手機(jī)還把高放管、頻率合成、26M 振蕩及分頻電路也集成在內(nèi)部（如下圖）。作用： a）、內(nèi)部高放管把天線感應(yīng)到微弱電流進(jìn)行放大。b）、接收時把935M-960MGSM ）的接收載頻信號 （帶對方信息 ）與本振信號（不帶信息）進(jìn)行解調(diào)，得到67.707KHZ的接收基帶信息。c）、發(fā)射時把邏輯電路處理過的發(fā)射信息與本振信號調(diào)制成發(fā)射中頻（后述） 。d）

6、、結(jié)合13M/26M晶體產(chǎn)生13M時鐘（參考時鐘電路）號，e）、根據(jù)CPU送來參考信號，產(chǎn)生符合手機(jī)工作信道的本振信號（后述） 。（2）、接收信號流程。 （參照零中頻手機(jī)）手機(jī)接收時，天線把基站發(fā)送來電磁波轉(zhuǎn)為微弱交流電流信 波，得到純正935M-960M （GSM、的接收信號，由電容器 耦合送入中頻內(nèi)部相應(yīng)的高放管放大后，送入解調(diào)器與本振 信號（不帶信息）進(jìn)行解調(diào)， 得到 67.707KHZ 的接收基帶信 息（ RXI-P 、RXI-N 、RXQ-P 、 RXQ-N ）；送到邏輯音頻電路 進(jìn)一步處理。 2、發(fā)射電路的結(jié)構(gòu)和工作原理：號，經(jīng)過天線開關(guān)接收通路，送高頻濾波器濾除其它無用雜發(fā)射時，

7、把邏輯電路處理過的發(fā)射基帶信息調(diào)制成的發(fā)射中 頻，用 TX-VCO 把發(fā)射中頻信號頻率上變?yōu)?890M-915MGSM ）的頻率信號。經(jīng)功放放大后由天線轉(zhuǎn)為電磁波輻射 出去。該電路掌握重點(diǎn) :1）、電路結(jié)構(gòu)。2）、各元件的功能與作用。（3）、發(fā)射信號流程。電路分析 :1）、電路結(jié)構(gòu)。發(fā)射電路由中頻內(nèi)部的發(fā)射調(diào)制器、發(fā)射鑒相器；發(fā)射壓控 振蕩器（ TX-VCO ）、功率放大器（功放） 、功率控制器（功 控）、發(fā)射互感器等電路組成。 （如下圖）（發(fā)射電路方框圖）2）、各元件的功能與作用。1）、發(fā)射調(diào)制器：結(jié)構(gòu)：發(fā)射調(diào)制器在中頻內(nèi)部，相當(dāng)于寬帶網(wǎng)絡(luò)中的MOD 。作用： 發(fā)射時把邏輯電路處理過的發(fā)射基

8、帶信息（ TXI-P ； TXI-N ；TXQ-P ；TXQ-N ）與本振信號調(diào)制成發(fā)射中頻。2）、發(fā)射壓控振蕩器（ TX-VCO ）：結(jié)構(gòu)： 發(fā)射壓控振蕩器是由電壓控制輸出頻率的電容三點(diǎn)式振蕩 電路；在生產(chǎn)制造時集成為一小電路板上，引出五個腳：供 電腳、接地腳、輸出腳、控制腳、 900M/1800M 頻段切換腳。當(dāng)有合適工作電壓后便振蕩產(chǎn)生相應(yīng)頻率信號。作用： 把中頻內(nèi)調(diào)制器調(diào)制成的發(fā)射中頻信號轉(zhuǎn)為基站能接收的890M-915M ( GSM )的頻率信號。原理：眾所周知，基站只能接收 890M-915M ( GSM)的頻率信號，而中頻調(diào)制器調(diào)制的中頻信號如三星發(fā)射中頻信號 135M )基站不

9、能接收的， 因此， 要用 TX-VCO 把發(fā)射中頻信號頻率上變?yōu)?90M-915M ( GSM)的頻率信號。當(dāng)發(fā)射時， 電源部分送出 3VTX 電壓使 TX-VCO 工作， 產(chǎn)生890M-915M (GSM )的頻率信號分兩路走：a)、取樣送回中頻內(nèi)部，與本振信號混頻產(chǎn)生一個與發(fā)射中頻相等的發(fā)射鑒頻信號，送入鑒相器中與發(fā)射中頻進(jìn)行較； 若TX-VCO 振蕩出頻率不符合手機(jī)的工作信道，則鑒相器會產(chǎn)生1-4V 跳變電壓(帶有交流發(fā)射信息的直流電壓) 去控制TX-VCO 內(nèi)部變?nèi)荻O管的電容量，達(dá)到調(diào)整頻率準(zhǔn)確性目的。b)、送入功放經(jīng)放大后由天線轉(zhuǎn)為電磁波輻射出去。從上看出： 由 TX-VCO 產(chǎn)生

10、頻率到取樣送回中頻內(nèi)部， 再產(chǎn)生電壓去控制 TX-VCO 工作； 剛好形成一個閉合環(huán)路， 且是 控制頻率相位的，因此該電路也稱發(fā)射鎖相環(huán)電路。3）、功率放大器（功放） ： 結(jié)構(gòu)： 目前手機(jī)的功放為雙頻功放（ 900M 功放和 1800M 功放集成體），分黑膠功放和鐵殼功放兩種；不同型號功放不能互 換。作用： 把 TX-VCO 振蕩出頻率信號放大， 獲得足夠功率電流， 經(jīng)天 線轉(zhuǎn)化為電磁波輻射出去。值得注意：功放放大的是發(fā)射頻率信號的幅值，不能放大他 的頻率。功率放大器的工作條件：3.6V ) 。a）、工作電壓（VCC ）:手機(jī)功放供電由電池直接提供b）、接地端（GND ）:使電流形成回路。C）

11、、雙頻功換信號（BANDSEL）：控制功放工作于 900M或工作于 1800M 。d）、功率控制信號（PAC）：控制功放的放大量（工作電流） e）、輸入信號（IN ）；輸出信號（OUT）。4）、發(fā)射互感器：結(jié)構(gòu)：兩個線徑和匝數(shù)相等的線圈相互靠近，利用互感原理 組成。作用：把功放發(fā)射功率電流取樣送入功控。原理：當(dāng)發(fā)射時功放發(fā)射功率電流經(jīng)過發(fā)射互感器時，在其 次級感生與功率電流同樣大小的電流，經(jīng)檢波（高頻整流） 后并送入功控。5）、功率等級信號：所謂功率等級就是工程師們在手機(jī)編程時把接收信號分為八個等級，每個接收等級對應(yīng)一級發(fā)射功率（如下表），手機(jī)在工作時， CPU 根據(jù)接的信號強(qiáng)度來判斷手機(jī)與基

12、站距離號，遠(yuǎn)近，送出適當(dāng)?shù)陌l(fā)射等級信號，從而來決定功放的放大量 器（功控）：結(jié)構(gòu)：為一個運(yùn)算比較放大器。即接收強(qiáng)時，發(fā)射就弱）。附功率等級表： 6）、功率控制作用：把發(fā)射功率電流取樣信號和功率等級信號進(jìn)行比較， 得到一個合適電壓信號去控制功放的放大量。原理：當(dāng)發(fā)射時功率電流經(jīng)過發(fā)射互感器時，在其次級感生 的電流，經(jīng)檢波（高頻整流）后并送入功控；同時編程時預(yù) 設(shè)功率等級信號也送入功控；兩個信號在內(nèi)部比較后產(chǎn)生 個電壓信號去控制功放的放大量，使功放工作電流適中，既 省電又能長功放使用壽命（功控電壓高，功放功率就大）（3）、發(fā)射信號流程。當(dāng)發(fā)射時， 邏輯電路處理過的發(fā)射基帶信息 （TXI-P ；TX

13、I-N ；TXQ-P ；TXQ-N ），送入中頻內(nèi)部的發(fā)射調(diào)制器，與本振信 號調(diào)制成發(fā)射中頻。而中頻信號基站不能接收的，要用TX-VCO 把發(fā)射中頻信號頻率上升為890M-915M （GSM ） 的頻率信號基站才能接收。當(dāng) TX-VCO 工作后，產(chǎn)生890M-915M （GSM ）的頻率信號分兩路走：a）、路取樣送回中頻內(nèi)部，與本振信號混頻產(chǎn)生一個與發(fā)口號，工作電流適中，既省電又能長功放使用壽命。3、本振電路射中頻相等的發(fā)射鑒頻信號，送入鑒相器中與發(fā)射中頻進(jìn)行 較；若 TX-VCO 振蕩出頻率不符合手機(jī)的工作信道， 則鑒相 器會產(chǎn)生一個 1-4V 跳變電壓去控制 TX-VCO 內(nèi)部變?nèi)荻O 管

14、的電容量，達(dá)到調(diào)整頻率目的。b）、二路送入功放經(jīng)放大后由天線轉(zhuǎn)化為電磁波輻射出去。為了控制功放放大量，當(dāng)發(fā)射時功率電流經(jīng)過發(fā)射互感器 時，在其次級感生的電流，經(jīng)檢波（高頻整流）后并送入功 控；同時編程時預(yù)設(shè)功率等級信號也送入功控；兩個信號在 內(nèi)部比較后產(chǎn)生一個電壓信號去控制功放的放大量，使功放 的結(jié)構(gòu)和工作原理： （本機(jī)振蕩電路、鎖相環(huán)電路、頻率合 成電路） 該電路產(chǎn)生四段不帶任何信息的本振頻率信號（ GSM-RX ；GSM-TX ； DCS-RX ； DCS-TX ）；送入中頻內(nèi)部，接收時對 接收信號進(jìn)行解調(diào)；發(fā)射時對發(fā)射基帶信息進(jìn)行調(diào)制和發(fā)射 鑒相。該電路掌握重點(diǎn) :1）、電路結(jié)構(gòu)。2）、

15、各元件的功能與作用。3）、本振電路工作原理。電路分析 :1）、電路結(jié)構(gòu)。手機(jī)本振電路有四種電路結(jié)構(gòu)：a）、由頻率合成集成塊、接收壓控振蕩器（RX-VCO ）、13M基準(zhǔn)時鐘、預(yù)設(shè)頻率參考數(shù)據(jù)（SYN-DAT ； SYN-CLKSYN-RST；SIN-EN ），組成（早期手機(jī)多用；如下圖） 把頻率合成集成塊集成在中頻內(nèi)部， 結(jié)合外接 RX-VCOb）、組成中期機(jī)、諾基亞機(jī)多用； （如下圖 ）C）、把頻率合成集成塊、接收壓控振蕩器（ RX-VCO ）集成體，稱本振集成塊或本振舐 IC （中期機(jī)、三星機(jī)多用；如圖）。d）、把頻率合成集成塊、接收壓控振蕩器（ RX-VCO、集成在中頻內(nèi)部（新型機(jī)、雜牌

16、機(jī)多用；如下圖）值得注意：無論采用何種結(jié)構(gòu)模式，只是產(chǎn)生的頻率不同；其工作原理，產(chǎn)生的頻率信號的走向和作用都一樣的。2）、各元件的功能與作用。a）、接收壓控振蕩器（RX-VCO ）:與 TX-VCO 的結(jié)構(gòu)和工作原理一樣；與 TX-VCO 不同的是:TX-VCO 產(chǎn)生兩個頻率段， 只參與發(fā)射； 而 RX-VCO 產(chǎn)生四個頻率段，既參與接收又參與發(fā)射；兩個 VCO 不能互換。b）、頻率合成集成塊:號、預(yù)為一個比較運(yùn)算放大器； 把 RX-VCO 產(chǎn)生頻率取樣信設(shè)頻率參考數(shù)據(jù)在內(nèi)部進(jìn)行比較，并以 13M基準(zhǔn)時鐘為參考，產(chǎn)生 1-4V 跳變電壓（純直流電壓）去控制RX-VCO 振蕩出準(zhǔn)確本振頻率目的。

17、c）、預(yù)設(shè)頻率參考數(shù)據(jù): 124 個）上工作時所需要的本振頻率標(biāo)準(zhǔn)預(yù)先設(shè)定好，列成 數(shù)據(jù)表；并寄存在字庫內(nèi)。即 CPU 送出的頻合時鐘即工程師在設(shè)計(jì)手機(jī)時， 根據(jù)手機(jī)在不同信道GSM 手機(jī)為SYN-CLK ）；頻合數(shù)據(jù)（ SYN-DAT ）；頻合復(fù)位SYN-RST ） ；頻合啟動（ SIN-EN ） 。（3）、本振電路工作原理。手機(jī)正常開機(jī)后，電源部分送出頻合電源使本振電路工作， 此時 RX-VCO 振蕩出本振頻率信 分兩路走:1）、把本振頻率取樣送入頻率合成集成塊內(nèi)，與預(yù)設(shè)頻率參考數(shù)據(jù)在內(nèi)部進(jìn)行比較；并以 13M 基準(zhǔn)時鐘為參考，產(chǎn)生1-4V 跳變電壓， 去控制 RX-VCO 內(nèi)部變?nèi)荻O管

18、的電容量， 調(diào)整輸出頻率， 使 RX-VCO 振蕩出符合手機(jī)工作信道所需的 本振頻率（俗稱微調(diào)） 。 2）、本振頻率送入中頻內(nèi)部，經(jīng)分頻后又分三路:a） 接收時本振頻率送入接收解調(diào)器對接收信號進(jìn)行解調(diào) （即 本振頻率與接收頻率這兩個大小相等，相位相反頻率信號進(jìn) 行搬移和抵消；剩余對方送來的信息）b）、發(fā)射時本振頻率送入發(fā)射調(diào)制器，對邏輯電路送來的發(fā)射基帶信息(TXI-P ; TXI-N ; TXQ-P ; TXQ-N ),調(diào)制發(fā)射 中頻（即把發(fā)射信息疊加在本振頻率上）C）、發(fā)射時，把TX-VCO產(chǎn)生頻率取樣送回中頻內(nèi)部，與本 振頻率混頻，產(chǎn)生一個與發(fā)射中頻頻率相等的發(fā)射鑒頻信 號。 900M/1800M 本振頻率轉(zhuǎn)換由 CPU 送出雙頻功換信號BANDSEL ）來控制（俗稱粗調(diào)） 。 從上看出： 由 RX-VCO產(chǎn)生頻率到取送入頻率合成集成塊內(nèi)部，再產(chǎn)生電壓去控制RX-VCO 工作;剛好形成一個閉合環(huán)路，且是控制頻率相位 的，因此該電路也稱鎖相環(huán)電路。從頻合電路工作原理看，本振頻率與接收頻率要同步（同 來當(dāng)手機(jī)開機(jī)后， CPU 送出 900M/1800M 兩系統(tǒng)所有工作信 道所需的 SYN-DAT 、 SYN-CLK 、 SYN-RST 、 SIN-EN 令工作信道）手機(jī)才有信號。CPU 如何判定手機(jī)工作信道？原RX-VCO 產(chǎn)生所有本振頻率， 遂一