移動(dòng)通信設(shè)備電路結(jié)構(gòu)解說(shuō)

1、 移動(dòng)通信設(shè)備電路結(jié)構(gòu)懂理論能進(jìn)行圖紙分析，對(duì)一個(gè)維修人員來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，實(shí)際操作往往是在理論的指導(dǎo)下進(jìn)行的。在理論基礎(chǔ)方面應(yīng)注意電路結(jié)構(gòu)，單元電路，識(shí)圖和理論分析等方面，但電路結(jié)構(gòu)是首要的，通過(guò)電路結(jié)構(gòu)，可以幫助我們建立一個(gè)全局觀，在實(shí)際工作中，許多維修方法都是來(lái)自于對(duì)電路結(jié)構(gòu)圖的分析。手機(jī)電路結(jié)構(gòu)是指射頻方面的電路結(jié)構(gòu)，它又細(xì)分為接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)，無(wú)線電接收機(jī)很多，常見的調(diào)幅收音機(jī)，調(diào)頻收音機(jī)，電視接收機(jī)等都是無(wú)線電接收機(jī)。而對(duì)講機(jī)，GSMA手機(jī)，CDMA手機(jī)，GPRS手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備都包含接收機(jī)和發(fā)射機(jī)。移動(dòng)通信型號(hào)很多，但移動(dòng)通信設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)卻只有幾種最基本的類型。三

2、種接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)，三種發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)，就像人體結(jié)構(gòu)一樣，無(wú)限多的人高婑胖瘦可以不一樣，但身體結(jié)構(gòu)都是一樣的。 41 接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)接收機(jī)的射頻電路是指天線電路到接收機(jī)的解調(diào)輸出之間的電路。，在這里主要以移動(dòng)電話來(lái)進(jìn)行講述，但無(wú)線電話、對(duì)講機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)和接收機(jī)等電路結(jié)構(gòu)與它們是基本一樣的。只是在電路上的一些叫法或電路技術(shù)及電路功能的實(shí)現(xiàn)方式不同而巳。比如說(shuō)在調(diào)幅收音機(jī)中解調(diào)電路被稱為檢波，在調(diào)頻收音機(jī)中解調(diào)電路被稱為鑒頻，而在GSM，CDMA手機(jī)中解調(diào)電路被稱為I/Q解調(diào)。在接收機(jī)中混頻電路是接收機(jī)的核心電路。可以根據(jù)接收機(jī)中混頻數(shù)量來(lái)決定該接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，通過(guò)射頻電路的

3、方框圖可以快速地判斷出接收機(jī)或發(fā)射機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。無(wú)線電接收機(jī)基本上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)，第三種是線性變換的接收機(jī)。411 超外差一次變頻接收機(jī)首先，來(lái)看一下超外差一次變頻的方框圖，對(duì)圖所示的超外差一次變頻的電路結(jié)構(gòu)可以作如下的描述。天線電路是電路中的第一級(jí)，接收機(jī)的天線感應(yīng)接收到空中的高頻電磁波，將電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流，天線電路中的濾波器或開關(guān)電路形成一個(gè)接收機(jī)信號(hào)通道，只允許接收機(jī)信號(hào)經(jīng)天線電路進(jìn)入接收機(jī)的低噪聲放大電路。低噪聲放大電路是接收機(jī)的第一級(jí)放大電路，它對(duì)天線輸送來(lái)的微弱的射頻信號(hào)進(jìn)行放大。以滿足后級(jí)電路的需要。低噪聲放大電路

4、通常需要對(duì)一段頻率的信號(hào)進(jìn)行放大。除CDMA手機(jī)的低噪聲放大電路外，其它大都數(shù)低噪聲放大電路的一前一后都有射頻濾波器對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行濾波。在收音機(jī)、電視機(jī)等電路中，低噪聲放大電路被稱為高放，不論接收機(jī)的電路是哪一種結(jié)構(gòu)，低噪聲放大電路輸出的信號(hào)都是送入到混頻電路中?；祛l電路是超外差接收機(jī)的核心電路，在混頻電路中，低噪聲放大電路送來(lái)的射頻信號(hào)與本機(jī)振蕩電路送來(lái)的本機(jī)振蕩信號(hào)進(jìn)行混頻，二個(gè)信號(hào)的差頻就是混頻器輸出的中頻信號(hào)，中頻信號(hào)是接收機(jī)故障檢測(cè)的重要信號(hào)之一。但是，混頻電路輸出的不僅僅是接收機(jī)的中信號(hào)，還有其它無(wú)用的信號(hào)，所以，在混頻電路輸出端，通常會(huì)有一個(gè)中頻濾波電路?；祛l電路輸出的接收中頻信

5、號(hào)的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接收機(jī)射頻信號(hào)頻率的，而且，中頻信號(hào)的中心頻率是固定的，濾波后的中頻信號(hào)通常被送入到接收機(jī)的中頻放大電路。緊接低噪聲放大電路的混頻電路被稱為接收第一混頻。在接收第一混頻之后的電路被稱為接收第二混頻?，F(xiàn)在所看到的超外差電路沒(méi)有接收第二混頻電路。中頻放大器是接收機(jī)的重要電路之一。接收機(jī)的主要增益是來(lái)自于中頻放大器，中頻放大器就是對(duì)混頻輸出的中頻信號(hào)進(jìn)行放大，中頻放大器放大的中頻信號(hào)送到接收機(jī)的解調(diào)電路。中頻放大電路輸出的中頻信號(hào)被送到解調(diào)電路，不論是模擬技術(shù)的收音機(jī)、電視機(jī)，還是數(shù)字式的GSM手機(jī)，CDMA手機(jī)，解調(diào)電路都是將包含在高頻信號(hào)中的低頻信號(hào)還原出來(lái)，解調(diào)電路輸出的信號(hào)是接

6、收機(jī)故障檢修的重點(diǎn)。所不同的是，在使用模擬技術(shù)的接收機(jī)中，解調(diào)出來(lái)的信號(hào)不再需要進(jìn)行其它的處理，而是直接進(jìn)行功率放大。送到相應(yīng)的終端上。而數(shù)字式接收機(jī)的解調(diào)輸出的信號(hào)還不能放大輸出到終端。它包含了許多數(shù)字信息，還而進(jìn)行一系列的A/D轉(zhuǎn)換，解密、解碼、D/A轉(zhuǎn)換等才能還原出原始的信息。在移動(dòng)電話電路中，這一系列的處理是在邏輯音頻電路中完成的。在講混頻電路時(shí)，提到本機(jī)振蕩電路，圖中的RXVCO就是本機(jī)振蕩電路，不論是哪一種接收機(jī)，都離不開本機(jī)振蕩電路。本機(jī)振蕩電路有一些不同的叫法，在收音機(jī)、電視機(jī)電路中直接被稱為本機(jī)振蕩電路，而在CDMA手機(jī)或GMA手機(jī)中，通常被稱為本機(jī)振蕩、RXVCO、RFVC

7、O、UHFVCO或SHFVCO等，不論怎樣的稱謂，都是指給混頻電路提供信號(hào)的振蕩電路。該電路通常是給接收的第一個(gè)混頻電路提供信號(hào)。給接收第一混頻電路提供振蕩信號(hào)的VCO電路輸出的信號(hào)在一定的范圍內(nèi)是變化的。在手機(jī)電路中，這個(gè)信號(hào)既要用于接收機(jī)的第一混頻，還要用于發(fā)射最終信號(hào)產(chǎn)生電路。IFVCO是接收機(jī)的第二本機(jī)振蕩電路，又稱中頻VCO。在不同結(jié)構(gòu)的接收機(jī)中，中頻VCO電路的產(chǎn)生的信號(hào)作用不同，這里的中頻VCO信號(hào)是用于接收機(jī)的解調(diào)。與RXVCO電路相比，它們最大的差異是IFVCO電路輸出的頻率是固定不變的。在GSM、CDMA手機(jī)電路中，解調(diào)電路輸出的是被稱為RXIQ的信號(hào)，該信號(hào)在邏輯音頻信號(hào)

8、電路中進(jìn)行一系列處理，還原模擬的話音信號(hào)。412 超外差二次變頻接收機(jī)現(xiàn)在所看到的是，超外差二次變頻接收機(jī)的方框圖，在這個(gè)電路中，接收第一混頻和后面的解調(diào)及話音處理的電路都與超外差一次變頻接收機(jī)中的電路相同，與一次接收機(jī)變頻相比，二次變頻接收機(jī)主要就是多了一個(gè)混頻電路。正如在超外差一次變頻方框圖所講到的一樣，緊接低噪放大器的混頻電路是接收機(jī)的第一混頻電路，而第一混頻電路的混頻電路是接收機(jī)的第二混頻電路。在第一混頻電路中，設(shè)射頻信號(hào)與RXVCO信號(hào)進(jìn)行混頻，得到的差頻是接收機(jī)的第一中頻信號(hào)，而在第二混頻電路中，是接收機(jī)的第一中頻信號(hào)與中頻VCO信號(hào)進(jìn)行混頻，第二混頻器輸出的信號(hào)被稱為接收機(jī)的第二

9、中頻信號(hào)，第二中頻信號(hào)的頻率小于接收機(jī)的第一中頻信號(hào)的頻率。在超外差一次變頻接收機(jī)中，中頻信號(hào)只用于解調(diào)電路，而在超外差二次變頻接收機(jī)中頻VCO信號(hào)既用于接收機(jī)的第二混頻電路，還用于接收機(jī)的解調(diào)電路。下面，來(lái)看一個(gè)超外差二次變頻接收機(jī)方框圖的實(shí)際例子。1. 這是天線2. 這是天線開關(guān)天線感應(yīng)接收到的高頻信號(hào)經(jīng)天線開關(guān)送入接收機(jī)電路3. 這是低噪聲放大器輸入端的射頻濾波器。是一個(gè)帶通濾波器，只允許頻段內(nèi)的信號(hào)進(jìn)入低噪聲放大電路。4. 這是低噪聲放大器。它將天線感應(yīng)接收到的微弱的射頻信號(hào)進(jìn)行放大。低噪聲放大器放大的信號(hào)首先經(jīng)一個(gè)射頻濾波器濾波，然后著送入混頻電路。5.這個(gè)RFVCO電路就是混頻電路

10、的本機(jī)振蕩電路，它產(chǎn)生的信號(hào)被送到第一混頻電路，作本機(jī)振蕩信號(hào)用。在混頻電路中，射頻信號(hào)與本機(jī)振蕩信號(hào)進(jìn)行差頻，產(chǎn)生中頻信號(hào)，這就是接收機(jī)的第一中頻信號(hào)。6.第一混頻電路輸出的接收第一中頻信號(hào)被送到接收機(jī)的第二混頻電路。7.540MHz的中頻VCO信號(hào)被二分頻，然后送到接收第二混頻電路作本機(jī)振蕩信號(hào)。8.可以看到225MHz接收第一中頻信號(hào)與270MHz的第二本機(jī)振蕩信號(hào)在第二混頻電路中進(jìn)行差頻。得到45MHz的第二中頻信號(hào)。45MHz的第二中頻信號(hào)首先經(jīng)一個(gè)LC濾波網(wǎng)絡(luò)濾波，然后由一個(gè)放大器進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)被送到解調(diào)電路。9. 同時(shí)540MHz的中頻VCO信號(hào)先被六分頻，得到一個(gè)90M

11、Hz的信號(hào)，10. 90MHz的信號(hào)被二分頻并移相得到45MHz的用于解調(diào)的參考信號(hào)。11.二個(gè)45MHz的信號(hào)在解調(diào)電路中進(jìn)行處理，解調(diào)電路輸出接收機(jī)的I/Q信號(hào)。12.解調(diào)電路輸出的I/Q信號(hào)被送到邏輯音頻電路，進(jìn)行一系列的處理，以還原出模擬話音信號(hào)。4.1.3直接變換的線性接收機(jī)直接變換的線性接收機(jī)(Direct Conversion Linear Receiver)是一種比較特殊的接收機(jī)。在目前的移動(dòng)通信設(shè)備中，常見于諾基亞的手機(jī)電路?，F(xiàn)在的看到的就是直接變換的線性接收機(jī)的方框圖。在該接收電路中，混頻電路輸出的不再是接收機(jī)中頻信號(hào)，而是RXIQ信號(hào)，也就是說(shuō)，該混頻電路輸出的信號(hào)相當(dāng)超

12、外差一次變頻接收機(jī)和超外差二次變頻接收機(jī)解調(diào)電路輸出的信號(hào)。下面，我們來(lái)看一個(gè)直接變換的線性接收機(jī)的實(shí)例。1. 這是天線2. 這是天線開關(guān)3. 這是雙訊器，雙訊器包含二個(gè)帶通濾波器，它將900MHz接收頻段的信號(hào)和1900MHz頻段的接收信號(hào)進(jìn)行分離。4. 這是低噪聲放大器。5. 這是低噪聲放大器后級(jí)濾波器，低噪聲放大器放大后的信號(hào)，經(jīng)濾波再一次被放大，被送入混頻電路。6. SHFVCO電路產(chǎn)生的信號(hào)被四分頻，四分頻的信號(hào)作為本機(jī)振蕩信號(hào)送入混頻電路，在混頻電路中射頻信號(hào)與本機(jī)振蕩信號(hào)直接處理，輸出接收機(jī)的I/Q信號(hào)。4.2 發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信設(shè)備中都有發(fā)射機(jī)，而收音機(jī)，電話機(jī)等電路是沒(méi)有

13、發(fā)射機(jī)的，與接收機(jī)不同的是，發(fā)射機(jī)的電路結(jié)構(gòu)相對(duì)比較多，這里主要以數(shù)字移動(dòng)電話的發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)來(lái)講述。但移動(dòng)電路中的多數(shù)單元電路與其他結(jié)構(gòu)的發(fā)射機(jī)單元電路有共同之處。 移動(dòng)電話的發(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)：直接變換的發(fā)射機(jī)。 這三種結(jié)構(gòu)的發(fā)射機(jī)最大的不同在于最終發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生方式不同。1發(fā)射音頻拾取 該電路是一個(gè)音頻電路。它將送話器轉(zhuǎn)換得到的模擬話音電信號(hào)進(jìn)行放大，得到適合于通信的話音信號(hào)。2數(shù)字語(yǔ)音處理 數(shù)字語(yǔ)音電路是一個(gè)數(shù)字電路。它首先將發(fā)射音頻拾取電路輸出的模擬話音信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字式的話音信號(hào)，然后經(jīng)信源編碼、分間插入、信道編碼等一

14、系列處理，得到發(fā)射機(jī)的基帶信號(hào)TXI/Q。TXI/Q信號(hào)是一個(gè)包含各種數(shù)字信息的模擬信號(hào)。GSM手機(jī)和CDMA手機(jī)電路中都有I/Q信號(hào)。但GSM手機(jī)中的UQ信號(hào)與CDMA手機(jī)中的UQ信號(hào)有很大的區(qū)別(在后面的單元電路中有詳細(xì)的講述)。數(shù)字語(yǔ)音電路產(chǎn)生的TXI/Q信號(hào)被送到發(fā)射射頻電路中的I/Q調(diào)制 3I/Q調(diào)制 對(duì)于數(shù)字手機(jī)來(lái)說(shuō)，I/Q調(diào)制電路是比較獨(dú)特的。對(duì)講機(jī)、無(wú)繩電話等設(shè)備沒(méi)有I/Q調(diào)制電路，或者是其他的調(diào)制電路。有的只是其它調(diào)制電路。 在I/Q調(diào)制電路中，I/Q信號(hào)被調(diào)制在發(fā)射中頻載波上。發(fā)射中頻載波通常由一個(gè)專門的電路提供，或來(lái)自IFVCO、VHFVCO電路。 I/Q調(diào)制電路輸出的信

15、號(hào)被稱為已調(diào)發(fā)射中頻信號(hào)。該信號(hào)在不同結(jié)構(gòu)的發(fā)射機(jī)中，被送到不同的電路進(jìn)行處理。在所示的發(fā)射機(jī)電路中，發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)先經(jīng)中頻放大，然后被送到發(fā)射變換電路中。IFVCO用以提供一個(gè)I/Q調(diào)制器的載波信號(hào)，若接收機(jī)的結(jié)構(gòu)是超外差二次變頻接收機(jī)，則IFVCO信號(hào)與接收機(jī)共用。若接收 機(jī)的電路是超外差一次變頻接收機(jī)，那么I/Q調(diào)制器的載波則有一個(gè)獨(dú)立的IFVCO電路產(chǎn)生。 4發(fā)射變換 圖4-4中包含“PD”和“混頻”的整個(gè)方框所表示的電路被稱為發(fā)射變換電路。 在發(fā)射變換電路中，發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)經(jīng)處理，轉(zhuǎn)換成一個(gè)包含發(fā)送信息的脈動(dòng)直流信號(hào)。發(fā)射變換電路是這樣工作的： TXI/Q調(diào)制電路輸出的發(fā)射信號(hào)被

16、送到鑒相器(PD)。RXVCO信號(hào)與TXVCO信號(hào)混頻后得到的發(fā)射參考中頻信號(hào)也送到鑒相器PD。兩個(gè)信號(hào)在PD中進(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)。PD輸出的直流電壓信號(hào)到TXVCO電路，控制TXVCO電路輸出信號(hào)的頻率。 5TXVCO TXVCO電路是一個(gè)壓控振蕩電路。它在PD輸出的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)的控制下，產(chǎn)生最終發(fā)射信號(hào)。這實(shí)際上也是一個(gè)調(diào)制過(guò)程。因?yàn)門XVCO電路輸出的信號(hào)頻率是隨控制電壓的變化而變化的。TXVCO電路輸出的信號(hào)頻率很高。同時(shí)，TXVCO電路是直接工作在發(fā)射機(jī)的頻段范圍內(nèi)的。而RXVCO則不是直接工作在接收機(jī)信號(hào)頻段范圍內(nèi)。 TXVCO電路產(chǎn)生的最終發(fā)射信號(hào)被

17、送到功率放大電路。 6功率放大器 功率放大電路是發(fā)射機(jī)的最后一級(jí)。與低噪聲放大電路、中頻放大電路一樣，都是屬于放大電路。但它們的工作狀態(tài)與參數(shù)、電路功能是不同的。 功率放大器被用來(lái)對(duì)最終發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大，以使發(fā)射信號(hào)有足夠的功率經(jīng)天線輻射出去。 在圖4-4所示的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)中，其發(fā)射流程如下：送話器將話音信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的話音電信號(hào)，轉(zhuǎn)化后的信號(hào)經(jīng)PCM編碼模塊將其變?yōu)閿?shù)字語(yǔ)音信號(hào)，然后在邏輯電路中進(jìn)行數(shù)字語(yǔ)音處理，如信道編碼、均衡、加密以及TXI/Q分離等，分離后的TXI/Q信號(hào)到發(fā)射機(jī)中頻電路完成UQ調(diào)制，該信號(hào)再在發(fā)射變換模塊里與發(fā)射參考中頻(RXVCO與TXVCO的差頻)進(jìn)行比較，得到

18、一個(gè)包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動(dòng)直流信號(hào)，該信號(hào)去控制VCO的工作(調(diào)制TXVCO)，得到最終發(fā)射信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后，由天線發(fā)送出去。7.帶發(fā)射變換的發(fā)射機(jī)例子 邏輯音頻電路輸出發(fā)射機(jī)的基帶信號(hào)，TXI/Q一發(fā)射機(jī)的調(diào)制電路，這是I/Q發(fā)射調(diào)制器這是發(fā)射變換中的混頻電路和鑒相器這是發(fā)射VCO電路這是功率放大器540MHz的中頻VCO信號(hào)被二分頻并移相得到I/Q調(diào)制器的載波I/Q調(diào)制器輸出的270MHz的發(fā)射巳調(diào)中頻信號(hào)，經(jīng)放大后被送到發(fā)射變換中的鑒相器。在發(fā)射變換的混頻電路中RFVCO信號(hào)和TXVCO進(jìn)行差頻，這個(gè)混頻器輸出的270MHz發(fā)射參考中頻信號(hào)被送到鑒相器。在鑒相器中二個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理，輸出包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動(dòng)直流，該信號(hào)經(jīng)通濾波器濾出高頻成份后，去控制發(fā)射VCO電路。發(fā)射VCO在輸出鑒相電壓的控制下，輸出最終發(fā)射信號(hào)。422