手機射頻電路原理

1、2021/8/141手機射頻電路工作原理手機射頻電路工作原理2021/8/142手機通用的接收與發(fā)射流程手機通用的接收與發(fā)射流程 v1、信號接收流程、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。2021/8/143手機通用的接收與發(fā)射流程手機通用的接收與發(fā)射流程 v2、信號發(fā)射流程：、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（進入射頻

2、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。2021/8/144手機通用的接收與發(fā)射流程手機通用的接收與發(fā)射流程 v3、射頻電路原理框圖：、射頻電路原理框圖：2021/8/145射頻電路的主要元器件介紹及相關(guān)工作原理射頻電路的主要元器件介紹及相關(guān)工作原理 v1、天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻連接器、天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻連接器：v天線（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2021/8/146天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻連接器天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻連接器 v天線匹配網(wǎng)絡(luò)（天線匹配網(wǎng)絡(luò)（C106

3、、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（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，此時手機與測試儀器之間就通過射頻連接器與射頻線進行信號的傳輸。具體結(jié)構(gòu)見圖2。2021/8/147天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻連接器天線、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，

4、簧片處于接觸狀態(tài)，信號由天線接收至主板2021/8/148雙工濾波器、功率放大器雙工濾波器、功率放大器（PAM100） v2、雙工濾波器、功率放大器（、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，以防止強的發(fā)射信號對接收機造成影響。由于發(fā)射信號總是比接收信號強，而強信號對弱信號有抑制作用，會使接收電路被強信號阻塞，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)射信號串人接收電平，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

5、聲功率及發(fā)射調(diào)制信號。2021/8/149v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、功率放大器雙工濾波器、功率放大器（PAM100） 2021/8/1410表1：雙工濾波器的開關(guān)控制模式雙工濾波器原理雙工濾波器原理2021/8/1411雙工濾波器雙工濾波器 圖3：雙工濾波器相關(guān)電路雙工濾波器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)2021/8/1412聲表面濾波器聲表面濾波器v3、聲表面濾波器（、聲表面濾波器（F100、F101）：）：v是一個帶通濾波器，只允許接收頻段的射頻信號進入接收機電路，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)2021/8/

6、1413聲表面濾波器聲表面濾波器頻率傳輸特性2021/8/1414聲表面濾波器聲表面濾波器2021/8/1415射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101） v射頻收發(fā)信機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：v1）、接收機（）、接收機（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信號供基帶芯片進行處理。v接收機主要包括四頻段（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SAW FILTER匹配，增益控制動態(tài)范圍35dB）、2個RF正交混頻器、1

7、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。2021/8/1416射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1417射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）v低噪聲放大器低噪聲放大器(LNA): 作用是將天線接收到的微弱的射頻信號進行放大，以滿足混頻器對輸入信號幅度的需要，提高接收機的信噪比。v混頻器混頻器(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

8、到所需要的頻率信號。在手機電路中，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；2021/8/1418射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（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。v在接收機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)信號進行混頻，得到最終發(fā)射信號。v射頻振蕩器（或本地振蕩

9、器，射頻振蕩器（或本地振蕩器，RFVCO）：）：v中頻濾波器中頻濾波器: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。2021/8/1419射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U602）v2）、發(fā)射機（）、發(fā)射機（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。v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Charge Pump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。2021/8/1420射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）v3）

10、、頻率合成器（）、頻率合成器（Frequency Synthesizer）：）：v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：2021/8/1421射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）v參考振蕩器：參考振蕩器：在頻率合成乃至在整個手機電路中都是很重要的。在手機電路中，特別是GSM 手機中，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，還給手機的邏輯電路提供信號，如該電路出現(xiàn)故障，手機將不能開機。2021/8/1422v手機電路中的參考振蕩都使用晶體振蕩電路。而且，大

11、多數(shù)手機中使用的是一個基準(zhǔn)頻率時鐘VCO 組件。在GSM 手機中，這個組件輸出頻率是13 MHz/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，故手機與系統(tǒng)保持時間同步就顯得非常重要。若手機時鐘與系統(tǒng)時鐘不同步，則會導(dǎo)致手機入不了網(wǎng)。射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1423v在GSM 系

12、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。手機一開機，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，如手機系統(tǒng)檢測到手機的時鐘與系統(tǒng)不同步，手機邏輯電路就會輸出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，進而保證手機與系統(tǒng)同步。射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1424v鑒相器（鑒相器（PD）：）：是英文Phase Detector 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

13、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。v低通濾波器（低通濾波器（LPF）：）：是英文Low Pass Filter 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（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1425v壓控振蕩器簡稱（壓控振蕩器簡稱（VCO）：）：是英文Voltage Control Oscillator 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

14、信號的變化轉(zhuǎn)化成頻率的變化。v參考振蕩器給頻率合成環(huán)路提供基準(zhǔn)信號，使手機的工作頻率與系統(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（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1426v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 分頻后的信號進行比較。vVCO 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v4）、壓控振蕩器（）、壓控振蕩器（VCX0）：）：同上描述。v5）

15、、穩(wěn)壓器（）、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（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1427射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1428射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1429射頻收發(fā)信機（射頻收發(fā)信機（U101）2021/8/1430功率放大器（功率放大器（PAM） v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PCS 30dB）、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、E

16、GSM900、DCS、PCS頻段，輸出功率控制范圍大2021/8/1431測試項目明細(xì)和功能介紹v Robot Controller Startv Application Initializerv Verify Test Setv Verify Supplyv TestModeOnv Check H/W Revision1v GOTO Check H/W Revision2v Power Off_Battv VerifySupply_Battv Write RTCv Factory Resetv TestModeOn_Battv Compare RTCv Thermistor Testv Wr

17、ite BT Addressv Write Auto Attachv BatteryCalibrationv Write H/W IDv Write H/W Revisionv WriteCalDate_Battv Write PN_Battv Print out result_Battv Check H/W Revision2調(diào)整初始化測試環(huán)境ROBOT 信號手機通信端口綜測儀設(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 Reset，自動關(guān)機再開機再開機后進入測試模式檢查 RTC 時間手機溫度檢查。手機自身溫度反饋進行各種特性調(diào)整寫入默認(rèn)藍(lán)牙地址(001247:000001)

18、設(shè)置 GPRS AUTO ATTACH 電池容量識別調(diào)整寫入 H/W:BAT 001寫入 PNAUTO 測試開始，寫入正確的 H/W智能選擇是否BD測試BD測試項目2021/8/1432測試項目明細(xì)和功能介紹v Write Auto Attach_RFv CDAC Calibrationv AFC Tx Calibrationv GSM RxGainSetupTestsetv GSM RxFixedGainCalibrationv GSM RxFreqCompensationv GSM RxCompGainLnaOffCalibrationv DCS RxGainSetupTestsetv D

19、CS RxFixedGainCalibrationv DCS RxFreqCompensationv DCS RxCompGainLnaOffCalibrationv PCS RxGainSetupTestsetv PCS RxFixedGainCalibrationv PCS RxFreqCompensationv PCS RxCompGainLnaOffCalibrationv GSM TxPowerSetupTestsetv GSM900 5 TxCalibrationv GSM900 6 TxCalibrationv GSM900 10 TxCalibrationv GSM900 19

20、 TxCalibrationv GSM 5 10 TxPowerRampGenv GSM 10 19 TxPowerRampGenv DCS TxPowerSetupTestsetRx 調(diào)整Tx 調(diào)整2021/8/1433測試項目明細(xì)和功能介紹v DCS1800 0 TxCalibrationv DCS1800 1 TxCalibrationv DCS1800 5 TxCalibrationv DCS1800 15 TxCalibrationv DCS 0 5 TxPowerRampGenv DCS 5 15 TxPowerRampGenv PCS TxPowerSetupTestsetv PCS1900 0 TxCalibrationv PCS1900 1 TxCalibrationv PCS1900 5 TxCalibrationv PCS1900 15 TxCalibrationv PCS 0 5 TxPowerRampGenv PCS 5 15 TxPowerRampGenv RxCalDataUpdatev EDGE GSM900 setupv Edge GSM900 8 TxCalv Edge GSM900 15 TxCalv EDGE GSM900 Cal generation