第1章 手機(jī)電路結(jié)構(gòu)分析

1、21世紀(jì)高職高專規(guī)劃教材手機(jī)原理及維修教程第第1章章 手機(jī)電路結(jié)構(gòu)分析手機(jī)電路結(jié)構(gòu)分析 1.1 手機(jī)整機(jī)電路結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析 GSM手機(jī)電路一般可分為四個(gè)部分射頻部分、邏輯/音頻部分、輸入輸出接口部分、電源部分，四個(gè)部分相互聯(lián)系，是一個(gè)有機(jī)的整體。1.1.1 手機(jī)整機(jī)電路結(jié)構(gòu) GSM手機(jī)電路原理基本組成框圖 交織技術(shù)對(duì)已編碼的信號(hào)按一定規(guī)則重新排列，解交交織技術(shù)對(duì)已編碼的信號(hào)按一定規(guī)則重新排列，解交織后突發(fā)性錯(cuò)誤在時(shí)間上被分散，使其類似于獨(dú)立發(fā)生織后突發(fā)性錯(cuò)誤在時(shí)間上被分散，使其類似于獨(dú)立發(fā)生的隨機(jī)錯(cuò)誤，從而前向糾錯(cuò)編碼可以有效的進(jìn)行糾錯(cuò)，的隨機(jī)錯(cuò)誤，從而前向糾錯(cuò)編碼可以有效的進(jìn)行糾錯(cuò)，前向糾錯(cuò)碼

2、加交積的作用可以理解為擴(kuò)展了前向糾錯(cuò)的前向糾錯(cuò)碼加交積的作用可以理解為擴(kuò)展了前向糾錯(cuò)的可抗長(zhǎng)度字節(jié)。糾錯(cuò)能力強(qiáng)的編碼一般要求的交織深度可抗長(zhǎng)度字節(jié)。糾錯(cuò)能力強(qiáng)的編碼一般要求的交織深度相對(duì)較低。糾錯(cuò)能力弱的則要求更深的交織深度。相對(duì)較低。糾錯(cuò)能力弱的則要求更深的交織深度。 下圖是交織的原理圖：下圖是交織的原理圖： 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)，在發(fā)端先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一般來(lái)說(shuō)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)，在發(fā)端先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行FEC編碼，然后再進(jìn)行交積處理。在收端次序和發(fā)端編碼，然后再進(jìn)行交積處理。在收端次序和發(fā)端相反，先做去交積處理完成誤差分散，再相反，先做去交積處理完成誤差分散，再FEC解碼實(shí)解碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)。另

3、外，從上圖可看出，交積不會(huì)增加信現(xiàn)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)。另外，從上圖可看出，交積不會(huì)增加信道的數(shù)據(jù)碼元。道的數(shù)據(jù)碼元。1.1.2 手機(jī)整機(jī)工作過(guò)程 正常正常 開 機(jī) 自檢 檢 查 SIM卡 顯示“手機(jī)壞、請(qǐng)送修”、“軟件壞”、“請(qǐng)聯(lián)系服務(wù)商”等接收不到信息 接 收到 信號(hào)是否成功 向GSM網(wǎng) 登記 是否成功 顯示 運(yùn) 營(yíng) 商 、場(chǎng) 強(qiáng) 信號(hào) 搜索掃描專用控制信道 “請(qǐng)插入SIM卡”、 “請(qǐng)檢查SIM卡” 進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)不正常不正常否成功1. GSM手機(jī)開機(jī)初始工作流程 GSM手機(jī)通話過(guò)程 1.2 手機(jī)射頻電路分析 包括天線系統(tǒng)、發(fā)送通路、接收通路、模擬調(diào)制解調(diào)以及進(jìn)行GSM信道調(diào)諧用的頻率合成器。射頻電路部

4、分又可以分為接收部分、發(fā)射部分與頻率合成器。1.2.1 接收電路部分 任務(wù)：完成接收信號(hào)的下變頻，得到模擬基帶信號(hào)。 接收電路一般有三種基本的電路結(jié)構(gòu)：一種是超外差一次變頻接收電路，另一種是超外差二次變頻接收電路，第三種是直接變頻線性接收電路。 1.1.超外差一次變頻接收電路超外差一次變頻接收電路 本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生的RXVCO信號(hào)用于射頻接收信號(hào)的下變頻，得到接收中頻信號(hào)。中頻VCO電路產(chǎn)生的IFVCO信號(hào)，作為參考信號(hào)送入中頻處理模塊用于中頻信號(hào)的解調(diào)，得到67.707kHz的RXIQ信號(hào)。 2.2.超外差二次變頻接收電路超外差二次變頻接收電路 第一中頻信號(hào)與第二接收本機(jī)振蕩信號(hào)（IFVCO

5、信號(hào)）混頻，得到接收第二中頻信號(hào)。IFVCO電路產(chǎn)生的IFVCO信號(hào)經(jīng)過(guò)n次分頻，作為參考信號(hào)送入中頻處理模塊用于第二中頻信號(hào)的解調(diào)，得到67.707kHz的RXIQ信號(hào)。 3.3.直接變頻線性接收電路直接變頻線性接收電路 在直接變頻線性接收機(jī)中，混頻器輸出不再是中頻信號(hào)了，而直接就是RX1Q信號(hào)。 1.2.2 發(fā)射電路部分 發(fā)射電路部分一般包括帶通濾波、調(diào)制器、射頻功率放大器，天線開關(guān)等，以I/Q（同相/正交）信號(hào)被調(diào)制為更高的頻率模塊為起始點(diǎn)。 發(fā)射電路部分一般有三種電路結(jié)構(gòu)：帶偏移鎖相環(huán)環(huán)路的發(fā)射電路、帶發(fā)射上變頻器的發(fā)射電路、直接變頻發(fā)射電路。 1.帶偏移鎖相環(huán)的發(fā)射電路 由邏輯電路分

6、離后的TXIQ信號(hào)送到發(fā)射機(jī)中頻電路完成IQ調(diào)制，該信號(hào)再在發(fā)射變頻電路中與發(fā)射參考信號(hào)(RXVCO與TXVCO的差頻)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)，該信號(hào)去控制TXVCO的工作 ，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。 2.2.帶發(fā)射上變頻器的發(fā)射電路帶發(fā)射上變頻器的發(fā)射電路 TXI/Q調(diào)制后的發(fā)射已調(diào)信號(hào)在一個(gè)發(fā)射混頻器中與RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)混頻，得到最終發(fā)射信號(hào)。 3.3.直接變頻發(fā)射電路直接變頻發(fā)射電路 發(fā)射基帶信號(hào)TX I/Q不再調(diào)制發(fā)射中頻信號(hào)，而是直接對(duì)RXVCO信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到最終發(fā)射頻率的信號(hào)。 1.2.3 頻率合成器 頻

7、率合成器提供接收通路、發(fā)送通路工作需要的頻率，是受邏輯/音頻部分的中央處理器（CPU）控制的自動(dòng)完成頻率變換。手機(jī)中普遍采用了鎖相環(huán)（PLL）頻率合成器。 1.第一本機(jī)振蕩器 2. 第二本機(jī)振蕩器 1.3 手機(jī)邏輯/音頻電路及輸入/輸出 （I/O）接口電路分析 邏輯/音頻電路的主要功能是以中央處理器為中心，完成對(duì)話音等數(shù)字信號(hào)的處理、 傳輸以及對(duì)整機(jī)工作的管理和控制， 1.3.1 音頻信號(hào)處理部分 1 . 接收音頻信號(hào)處理 完成對(duì)接收話音等數(shù)字信號(hào)的處理、 傳輸以及放大等。 接收音頻信號(hào)處理框圖發(fā)送音頻信號(hào)處理框圖 2. 發(fā)送音頻信號(hào)處理 1.3.2 系統(tǒng)邏輯控制部分 以中央處理器為中心，對(duì)整

8、個(gè)手機(jī)的工作進(jìn)行控制和管理，它是手機(jī)系統(tǒng)的心臟，包括開機(jī)操作、定時(shí)控制、數(shù)字系統(tǒng)控制、射頻部分控制以及外部接口、鍵盤、顯示器控制等。 中央處理器CPU鍵盤存儲(chǔ)器電源譯碼驅(qū)動(dòng)顯示收信機(jī)發(fā)射機(jī)頻率合成器音頻處理電路 控制輸出 檢測(cè)輸入主時(shí)鐘多路輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器即SRAM-靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器,又稱暫存器。 2.存儲(chǔ)器 程序存儲(chǔ)器包括EEPROM-電可擦寫只讀存儲(chǔ)器（俗稱碼片） 和FLASHROM-閃速只讀存儲(chǔ)器（俗稱字庫(kù)或版本） 對(duì)手機(jī)軟件故障維修時(shí)，要注意CPU版本號(hào)、手機(jī)的機(jī)板號(hào)與版本（FLASHROM）及碼片（EEPROM）資料的一致性。1.中央處理器（CPU） 系統(tǒng)邏輯電路是整部手機(jī)的指揮中心，C

9、PU就是總指揮，它相當(dāng)于人的大腦。 手機(jī)的軟件故障主要是程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)丟失或者出現(xiàn)邏輯混亂。各種各樣的軟件維修儀都是通過(guò)向程序存儲(chǔ)器內(nèi)部重新寫入資料來(lái)達(dá)到修復(fù)手機(jī)的目的。 現(xiàn)在手機(jī)內(nèi)通常采用復(fù)合結(jié)構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)的芯片，就存儲(chǔ)器而言，復(fù)合結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)芯片形式上有以下幾種： 版本暫存形式：如三星系列手機(jī)N628、A188、A388、A408、T408、T508等，摩托羅拉V70等。 版本碼片形式：如摩托羅拉手機(jī)V998、L2000、V60，諾基亞手機(jī)3310，西門子手機(jī)2588等。 版本碼片暫存形式：如三星手機(jī)S308、V208，諾基亞8310、8910、6500、3510等。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，但

10、由于程序的繁雜及程序設(shè)計(jì)的不完善，往往很容易引起各種軟件故障，特別是軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)薄弱的國(guó)產(chǎn)機(jī)。 CPU暫存形式：如西門子手機(jī)1118、摩托羅拉T190、諾基亞手機(jī)8310等。 CPU碼片形式：如摩托羅拉手機(jī)V998等。 3. 總線（BUS） 地址總線 、數(shù)據(jù)總線、控制總線 總線結(jié)構(gòu)示意圖 4. 時(shí)鐘 作用是：A、供給邏輯部分，為CPU提供時(shí)鐘信號(hào)等； B、供給射頻部分，為頻率合成器提供參考頻率。 整個(gè)手機(jī)系統(tǒng)在時(shí)鐘的同步下完成各種操作。系統(tǒng)時(shí)鐘頻率一般13MHz，電路中多采用13MHz晶體或13MHzVCO電路產(chǎn)生，也有像摩托羅拉V998手機(jī)，26MHzVCO電路產(chǎn)生的26MHz信號(hào)再分頻得到

11、13MHz信號(hào)；有時(shí)可以見到其他頻率的系統(tǒng)時(shí)鐘，如三星手機(jī)A188采用的是19.50MHz再分頻得到3.90MHz，作為主時(shí)鐘信號(hào)；CDMA手機(jī)常采用19.68 MHz，如三星A399手機(jī)；小靈通手機(jī)采用19.20 MHz，如斯達(dá)康700U型手機(jī)。 手機(jī)電路還有實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶體，它的頻率一般為32.768kHz. 包括模擬接口，數(shù)字接口以及人機(jī)接口三部分。 模擬接口包括A/D、D/A變換等。 數(shù)字接口主要是數(shù)字終端適配器（即尾插）、紅外線接口、藍(lán)牙接口和攝像頭接口等 。 人機(jī)接口有鍵盤輸入、功能翻蓋開關(guān)輸入、話筒輸入、液晶顯示屏（LCD）輸出、聽筒輸出、振鈴輸出、手機(jī)狀態(tài)指示燈輸出等。 從廣義上講

12、，射頻部分的接收通路（RX）和發(fā)送通路（TX）是手機(jī)與基站進(jìn)行無(wú)線通信的橋梁，是手機(jī)與基站間的I/O接口。 1.3.3 輸入/輸出（I/O）接口部分 從計(jì)算機(jī)的角度看手機(jī) 1.4 手機(jī)電源電路分析 手機(jī)電源設(shè)計(jì)的常見種類：有些機(jī)型常把電源集成為一片電源集成塊，或者電源電路與音頻電路集成在一起，還有些機(jī)型還把電源分解成若干個(gè)小電源塊等。 無(wú)論是分立的、還是集成的電源電路都有如下共同的特點(diǎn)：都有電源切換電路，既可使用主電，也可使用備電；都能待機(jī)充電；都能提供各種供邏輯、射頻、屏顯和SIM卡等各種供電電壓；都能產(chǎn)生開機(jī)、關(guān)機(jī)信號(hào)；接受微處理器復(fù)位(RST)、開機(jī)維持(WDOG)信號(hào)等。 1.4.1

13、手機(jī)電源的基本電路 1. 電池供電電路 2. 開機(jī)信號(hào)電路 3. 直流穩(wěn)壓電源 方式：一種是高電平開機(jī) ， 一種是低電平開機(jī) 。4. 升壓電路 6.非受控電源輸出電路 7. 受控電源輸出電路 電源IC的基本模型 電感升壓 DRLCK電源IC振蕩升壓 5.機(jī)內(nèi)充電電路 充電電路外部B+充電數(shù)據(jù)充電檢測(cè)D手機(jī)電池 電源ICB+開機(jī)/關(guān)機(jī)請(qǐng)求電池電量檢測(cè)開機(jī)維持(看門狗)復(fù)位RESET多路穩(wěn)壓輸出1.4.2 手機(jī)開機(jī)的基本工作過(guò)程 具備供電、時(shí)鐘和復(fù)位（三要素） 1.5 手機(jī)電路結(jié)構(gòu)綜述 1.5.1手機(jī)電路板結(jié)構(gòu) 直板式手機(jī) 折疊式手機(jī) 1.5.2 手機(jī)電路結(jié)構(gòu)描述 手機(jī)電路結(jié)構(gòu)也可大致分為兩大部分-射頻電路和邏輯/音頻電路。 1. . 射頻電路部分（1）接收電路包括天線回路、高頻放大、第一混頻、第一中頻濾波、第一中放、第二混頻、第二中頻濾波和正交解調(diào)等。（2）發(fā)射電路包括發(fā)射調(diào)制、功率放大、功率檢測(cè)和功率控制等。（3）頻率合成器包括接收本振鎖相環(huán)和發(fā)射載頻鎖相環(huán)電路。（4）間隔工作的收發(fā)部分受控電源電路。 2.2. 邏輯/音頻電路部分（1）接口電路主要有語(yǔ)音的模/數(shù)（A/D）以及數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換，底部連接器，人機(jī)接口如聽筒、