手機(jī)射頻介紹ppt課件

1、GSM手機(jī)知識(shí)培訓(xùn)培訓(xùn)目的：使學(xué)員了解手機(jī)發(fā)展歷程和通訊技術(shù)以及GSM手機(jī)電路結(jié)構(gòu)分析培訓(xùn)方式：課程講授考核方式：提交培訓(xùn)心得，試題測試SEC.SCORE1；.課程剛要一： GSM發(fā)展歷程二： GSM通訊技術(shù)三： GSM手機(jī)組成及原理四： V3手機(jī)電路結(jié)構(gòu)與分析2；.一： GSM發(fā)展歷程3；.GSM系統(tǒng)概述vGSM最早是由歐洲郵政部門與電信管理聯(lián)合移動(dòng)特別小組提出的一種通信協(xié)議.由于其技術(shù)相對成熟而被大部分國家采用。v1989年GSM被接納入ETSI組織在ETSI組織的領(lǐng)導(dǎo)下GSM系統(tǒng)被改名為(Global System for mobile communication).稱為全球通.nGSM

2、的系統(tǒng):u使用頻率: GSM900,DCS1800,PCS1900.GSM: Group Special Mobile中國DCS: Data Communication System中國PCS: Personal Communication System美國4；.GSM系統(tǒng)概述uGSM(900M)頻率與信道:GSM上下行頻率各占25MHz,Total124Channel 范圍1-124.Channel間隔200KHz,收發(fā)間隔45MHz.TX(上行鏈路):890.2-915.2MHz. 915.2-890.2=25MRX(下行鏈路):935.2-960.2MHz. 935.2-860.2=25

3、MuEGSM(900M)頻率與信道:(Extended GSM)Channel 范圍:975-1023. Total 49 Channel.TX(上行):880-915MHz. 880-915=35MRX(下行):925-960MHz. 925-960=35M5；.GSM系統(tǒng)概述uDCS(1800M)頻率與信道:DCS上下行頻率各占75MHz,Total374Channel 范圍512-885 Channel間隔200KHz,收發(fā)間隔95MHz.TX(上行):1710.2-1784.8MHz.RX(下行):1805.2-1879.8MHz.uPCS(1900M):頻率與信道:(部分與DCS重疊

4、)PCS上下行頻率各占60MHz,Total300Channel范 圍512-810 Channel間隔200KHz,收發(fā)間隔80MHz.TX:1850-1910MHz. RX:1930-1990MHz.6；.二:GSM通訊技術(shù)v1. GSM網(wǎng)絡(luò)v2. GSM空中接口v3. GSM小區(qū)v4. GSM通訊技術(shù)7；.GSM網(wǎng)絡(luò)NMCOMCEIRAUCHLRVLRVLROMCMSCMSCBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSSBSS其它網(wǎng)絡(luò)接口MSMSOSSNSS8；.系統(tǒng)接口A A接口：接口：MSCMSC與與BSCBSC間的接口間的接口AbisAbis接口：接口：BSCBSC與與BTSBT

5、S間的接口間的接口UmUm接口：接口：BTSBTS與與MSMS間的接口間的接口C C接口：接口：MSCMSC與與HLRHLR間的接口間的接口D D接口：接口：HLRHLR與與VLRVLR間的接口間的接口E E接口：接口：MSCMSC與與MSCMSC間的接口間的接口G G接口：接口：VLRVLR與與VLRVLR間的接口間的接口9；.l上行鏈路和下行鏈路使用單獨(dú)的頻段上行鏈路和下行鏈路使用單獨(dú)的頻段lTDMA 和和 FDMA 復(fù)用復(fù)用124 個(gè)物理信道 (ARFCN) GSM900頻段200kHz 信道帶寬按照TDMA 方式，8個(gè)手機(jī)共用 RFCN l0.3 GMSK 調(diào)制調(diào)制270.833 kb

6、its/sec. 速率l手機(jī)發(fā)射功率和時(shí)間可變手機(jī)發(fā)射功率和時(shí)間可變GSM 空中接口10；.一個(gè) GSM 小區(qū)Control CHannelTraffic CHannelUPLINKDOWNLINKBTSAbis InterfaceTo BSCCCHTCHUPLINKDOWNLINK11；. GSM的主要通信技術(shù)多址接入技術(shù): (FDMA,TDMA,CDMA)頻分多址:(FDMA)是將給定的頻譜資源劃分為若干個(gè)等間隔的頻道(或稱信道)供不同的用戶使用。FDMACH0CH1CH2Frequence (X坐標(biāo)軸）Level (Y坐標(biāo)軸)12；.GSM的主要通信技術(shù)TDMASlot 1Slot 2時(shí)

7、分多址時(shí)分多址:(TDMA)是把時(shí)間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙(無論幀或時(shí)隙都時(shí)互不重疊的)在頻分雙工(FDD)方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上。在時(shí)分雙工(TDD)方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀都在相同的頻率上。Time (X坐標(biāo)軸）Frequence (Z坐標(biāo)軸)Level (Y坐標(biāo)軸)Total 8 slot (slot 0 to slot 7)13；.GSM的主要通信技術(shù)C D M A0101110101010111010101011101010101110101 0101110101碼分多址碼分多址:(CDMA) 是以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)，利用不同碼型實(shí)現(xiàn)不

8、同用戶的信息傳輸。擴(kuò)頻技術(shù)是一種經(jīng)過偽隨機(jī)序列調(diào)制的寬帶信號(hào)，其帶寬通常比原始信號(hào)帶寬高幾個(gè)量級(jí)。nGSM采用FDMA & TDMA技術(shù).（目前采用（目前采用 )Algorithms(運(yùn)算法則）14；.GSM關(guān)鍵技術(shù)：關(guān)鍵技術(shù)：TDMA 與與 FDMA1234567345670 12TimeFrequencyAmplitudeARFCNTimeslot物理信道是由ARFCN 和 Timeslot組成15；. GSM Burst（脈沖）FrequencyAmplitudeTime16；.GSM TDMA Power Burst（功率脈沖）+1.0 dB-1.0 dB+4 dB-6 dB-

9、30 dB-70 dB-6 dB-30 dB-70 dB147 Useful Bits542.8 s148 Active Bits, 546.42s357126157310s8s 10s10s10s8sPowerTime一個(gè)時(shí)隙（約577us，156.25個(gè)比特）17；.TX Levels（發(fā)射等級(jí)）Tx LevelPower dBm533631729*14151513Path LossDownlink SACCHTCH18；.語音編碼器lRPE-LTP 編碼器l屏蔽部分語音以降低數(shù)據(jù)速率l將20ms 的語音轉(zhuǎn)化為 260 Bitsl輸出 13 kbit/s20 ms BlocksSpeech

10、 CoderBits Ordered260 Bits260 Bits13278Important BitsOther Bits50Very Important Bits19；.三： GSM手機(jī)組成結(jié)構(gòu)v一、手機(jī)結(jié)構(gòu)v二、手機(jī)的性能參數(shù)v三、手機(jī)工作原理20；.一、手機(jī)結(jié)構(gòu)v手機(jī)起初設(shè)計(jì)基本的功能是移動(dòng)通話由于現(xiàn)代社會(huì)的信息需求，手機(jī)的發(fā)展成多樣話，甚至有預(yù)言手機(jī)可以取代電腦，電視，攝象機(jī)等等。v我們現(xiàn)在最基本的手機(jī)不可缺少的就是通話，能夠完成其通話功能的需要最基本的有：v 1、能源：電池（或者穩(wěn)壓電源）v 2、溝通：按鍵，顯示器（LCD） v 3、傳輸：天線，數(shù)據(jù)傳輸接口，SIM卡v 麥克風(fēng)（

11、MIC），聽筒；v 4、系統(tǒng)控制：單板v 5、 連接：外殼及相應(yīng)連接器 v 6、 附加：馬達(dá)，耳機(jī)，揚(yáng)聲器，多媒體設(shè)備，v 藍(lán)牙設(shè)備，紅外設(shè)備等21；.RX SAW I&QDemoLPFTXSAWPhaseDetectorI&QModPLL1 PLL2 /690 degShift/2/290 degShift/2BaseBandIQIQAnt S/W935-960MHZ參考振蕩13MHZ RF VCO1160-1185MHZ540MHZIF VCO270MHZ270MHZ270MHZ270MHZ45MHZIF225MHZ2IF45MHZ TX VCOLNAPA890-915MH

12、ZAGCAFC122；.主板（功能電路）的組成：主板（功能電路）的組成：v1、射頻部分、射頻部分v2、基帶部分、基帶部分v3、傳輸連接設(shè)備、傳輸連接設(shè)備v 1、射頻包括：v 發(fā)射部分，接收部分，頻率合成v 2、基帶包括：v 邏輯電路：CPU（系統(tǒng)中央處理單元），v FLASH（存儲(chǔ)器，學(xué)名字庫）v 電源管理電路：電源IC，充電IC等v 其他振鈴電路，振子電路，鍵盤電路，背景燈電路，v 鍵盤燈電路，服務(wù)指示燈電路，顯示電路，SM卡電路v 和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路等等。v 3、傳輸連接設(shè)備包括：v 數(shù)據(jù)接口，耳機(jī)接口，LCD接口等等。23；.2、手機(jī)的性能參數(shù)v1、手機(jī)的性能參數(shù)v蜂窩系統(tǒng)：GSM900 &

13、amp; DCS1800 & PCS1900v 接收頻帶：GSM ：935-960MHz；DCS：1805-1880MHzv 發(fā)射頻帶：GSM ：890-915MHz； DCS：1710-1785MHzv 輸出功率：GSM：5-33/3.2mW-2W；DCS： 0-30/1mW-1Wv 上、下行頻率間隔寬度：GSM：45M；DCS：95M v 信道數(shù)目：GSM：124(1-124)；DCS：374(512-885)v信道間隔頻率：200KHZv功率等級(jí)GSM：15(5-19)；DCS ：16(0-15)v 靈敏度：GSM：-102dBm/BER2%；DCS： -100dBm/BER2%

14、v頻率誤差：0.1ppmvRMS-均方根相位誤差：5v峰值相位誤差：2024；.二、手機(jī)原理v1. 開機(jī)原理開機(jī)原理v2. 接收原理v3. 發(fā)射原理25；.1. 開機(jī)原理開機(jī)原理v當(dāng)接上電池或電源供電時(shí)，電源管理器得到穩(wěn)定的工作電壓，32KHz開始振蕩，只要后備電池有足夠的供電電壓，32KHz就會(huì)一直處于工作狀態(tài)，按下開機(jī)鍵，電源管理器的一腳得到一個(gè)持續(xù)的高電平，內(nèi)部檢測到該電平做出開機(jī)動(dòng)作送出各路的工作，13MHz得到這個(gè)電壓開始工作輸出13MHz信號(hào)，經(jīng)過中頻處理器整形放大后送往CPU，CPU得到13MHz后通過串行總線控制電源輸出復(fù)位信號(hào)對CPU、FLASH、和弦進(jìn)行復(fù)位，CPU復(fù)位以后

15、會(huì)先訪問內(nèi)部ROM并根據(jù)內(nèi)部ROM的程序發(fā)出一路信號(hào)至I/O連接器，檢測是否有數(shù)據(jù)線連接到電腦程序，如果有，程序會(huì)自動(dòng)回復(fù)信號(hào)給I/O連接器并傳送給CPU，沒有數(shù)據(jù)線連接和電腦程序連接的情況下CPU會(huì)發(fā)出片選信號(hào)給FLASH，F(xiàn)LASH開始工作并通過總線與CPU進(jìn)行通信，手機(jī)打開鍵盤燈、LCD完成開機(jī)過程v 綜上所述，手機(jī)正常開機(jī)必須要滿足CPU、FLASH，13MHz和正常的工作這四大充分條件，復(fù)位信號(hào)現(xiàn)在基本上集成在CPU上，可以不做考慮v 手機(jī)的開機(jī)方式基本上有鬧鈴、充電、備忘錄、程序設(shè)置自動(dòng)開機(jī)和按鍵開機(jī)五種，因開機(jī)方式的不同會(huì)進(jìn)入不同的工作。除按鍵開機(jī)以外的幾種主要是通過對程序的控制

16、，使得CPU強(qiáng)行輸出高電平給電源管理器來實(shí)現(xiàn)的，另外，在有加電池的情況下，給測試點(diǎn)加6V電壓，手機(jī)也可開機(jī)，即插入充電器的過程，這種開機(jī)形式只能啟動(dòng)手機(jī)部分電路功能，在生產(chǎn)測試中，手機(jī)處于測試狀態(tài)，主要就是采用這種開機(jī)方式來完成開機(jī)過程的 26；.2. 接收原理v由天線接受的高頻信號(hào)經(jīng)過阻抗匹配電路后送到射頻接口的一端，再從另一端出來送往天線開關(guān)，天線開關(guān)具有GSM和DCS兩種工作頻段和RX、TX兩種工作方式，天線開關(guān)的工作頻段和工作方式完全取決于控制信號(hào)，控制信號(hào)TX1800RX900、TX900RX1800是由CPU產(chǎn)生的，為狀態(tài)0時(shí)工作在GSM-RX，為狀態(tài)1時(shí)工作在DCS-RX狀態(tài)經(jīng)天

17、線開關(guān)濾波后的900MHz RX和1800MHz RX信號(hào)分別送往900 MHz和1800 MHz帶通濾波器，經(jīng)過不平衡變換出來兩路相位相差180度的差分信號(hào)進(jìn)入中頻處理器 中頻處理器對RX信號(hào)進(jìn)行混頻、解調(diào)，差分RX信號(hào)在內(nèi)部進(jìn)行低噪聲放大，然后與送進(jìn)來的RF-VCO信號(hào)進(jìn)行混頻，下變頻到360 MHz后送到中頻濾波器濾波，濾波后的信號(hào)再次進(jìn)入中頻處理器，中頻處理器對其進(jìn)行二次混頻并解調(diào)出67.768 KHz的I/Q信號(hào)送往CPU進(jìn)行解碼、A/D轉(zhuǎn)換、可編程增益放大后送到受話器27；.3. 發(fā)射原理v聲音信號(hào)通過送話器進(jìn)行聲電變換，變換的電信號(hào)輸入CPU，送話器的工作電壓由CPU提供，CPU

18、內(nèi)部將送進(jìn)來的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、編碼，再調(diào)制成I/Q信號(hào)，送入中頻處理器 由CPU送來的I/Q信號(hào)在中頻處理器內(nèi)進(jìn)行調(diào)制上變頻到到424 MHz中頻，再經(jīng)過外部濾波器濾波，該中頻作為鎖相環(huán)的基準(zhǔn)頻率再通過鎖相環(huán)上變頻到發(fā)射頻率 鎖相環(huán)是由壓控振蕩器和中頻處理器內(nèi)部電路組成的，濾波后的中頻信號(hào)，在經(jīng)過中頻處理器的處理，生成一路信號(hào)控制外部的TX-VCO調(diào)制，直接產(chǎn)生相應(yīng)需要發(fā)射的頻率 由TX-VCO產(chǎn)生的GSM和DCS進(jìn)入功放進(jìn)行放大，放大后的兩路信號(hào)送入耦合器，經(jīng)過處理后的發(fā)射信號(hào)送到天線開關(guān)，再通過控制信號(hào)的變換分別發(fā)射 同時(shí)耦合器的反饋信號(hào)會(huì)送到功控，當(dāng)手機(jī)收到基站發(fā)出的功率級(jí)別要求，在

19、CPU的控制下，從FLASH的功率表中讀出相應(yīng)的功率級(jí)別值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成控制功率電平，與功控返回的手機(jī)實(shí)際發(fā)射的功率值相比較，產(chǎn)生控制電平去調(diào)節(jié)功放增益和突發(fā)時(shí)間，從而使手機(jī)的發(fā)射功率調(diào)整到要求的功率級(jí)別和時(shí)隙內(nèi)，28；.四： V3手機(jī)電路結(jié)構(gòu)與分析v1. V3手機(jī)規(guī)格說明v2. V3手機(jī)EMU接口v3. V3手機(jī)芯片組v4. V3手機(jī)模塊電路圖v5. V3手機(jī)電路分析29；.1. V3手機(jī)規(guī)格說明v SA Date:Q3 2004vForm Factor:ClamshellvFinish:Tri-coated paint, colour TBDvBands/Modes: GSM : 850/

20、900/1800/1900 GPRS Class 10 vSize: 63 ccvWeight:90g vDimensions:98 x 53 x 15 vDisplay:176 x 220 64K TFT internalv 96 x 80 4K CSTN externalvAntenna:InternalvTT/SB Time:TBD (700mAh Battery)vAudioMIDI (24Ch/22Khz), v MP3 Ring tones 30；.2. V3手機(jī)EMU接口vEMU = Enhanced Mini Universal Serial BusvConetion = MI

21、NI USBvSupport = Charging mid/full rate, Audio, Data, Factory Modev The internal EMU circuit indicate the accessory or test modes over the USB Data lines and the ID line.v The multiplex switch the USB Data line to the internal Data or Audio lines31；.EMU32；.EMU33；.EMU Multiplex0134；.3. V3手機(jī)芯片組vU150 “

22、Algae”(Frontend IC, RX/TX VCO)vU50 “Eagle” (RX/TX Switch, PA + Matching, PAC IC, Switch Control)vU800 “Neptune”(DSP, De/ Modulation, VCO driver)vU900 “PCAP 3”(Stereo dec.,power sup., over Voltage interface)vU700 “Flash” (5MB user memory)vU300 “Bluetooth”35；.Top SideU50EagleU900PCAP3J USBY90032,768KH

23、zJ BATTJ VIBJ SIM36；.Bot SideFL100SAWU150AlgaeJ 41MICU800NeptuneU700Flash/EEPROM/SRAMJ KeyboardU300BTY80526MHz37；.4. V3手機(jī)模塊電路圖I,Q722-915 MHzDualA2DDigitalFiltersDSP MemoryXRAM 20K16YRAM 20K16XROM 24K16YROM 24K16PRAM 3.5K24PROM 104K24DSPONYXu104MHzDSP PeripheralsViterbi accelerator, L1 encryption, DS

24、Ptimer, DSP InterruptsMCU PeripheralsL1 Timer, RTC, SPI,Keypad Controler, GPRSEncryption, SIM Card,Timers, Exterrnal memorycontroler, VectoredInterrupts, Watch pointsMCU MemoryRAM 438K8ROM 3.1M8MCUARM752MHzSharedMemory6K16Debug/Patch SRAM(MCU) 32K32or(DSP) 32K24DMATX & RXChargePumpsPhaseDetector

25、FractionalDividerPrescaler5/6RFSynthesizerRX ControlTX ControlAudioCodecGeneralPurposeA2DTXPowerControl1 2 34 5 67 8 9*0 #SIMCARD32MBFLASH4MBRAM26MHzDisplayNeptuneUSB(requiresUSBtransceiver)Commodity ItemsSupplied by Motorola SPSSupplied by National SemiconductorMicBiasOn/OffControlRegulatorsBatteryMonitor32KHzPCA