數(shù)字手機原理與維修課件

數(shù)字手機原理與維修機械工業(yè)出版社教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（通信類專業(yè)）電子教案宋悅孝主編2009年9月目錄第1章移動通信和手機基礎知識第2章數(shù)字手機電路組成第3章GSM數(shù)字手機功能電路第4章摩托羅拉V998型手機的電路原理分析第5章手機常用元器件與電路圖識讀第7章手機維修基本知識與典型故障的分析排除第8章手機軟件、新增功能與3G手機簡介第6章手機維修器具與有關信號的測試第1章移動通信和手機基礎知識本章要點：手機的分類、基本工作過程、主要技術指標，移動通信系統(tǒng)組成，SIM卡功能與觸點分布等。學習參考：要求通過學習熟悉移動通信系統(tǒng)組成與手機分類、手機基本工作過程，掌握SIM卡與UIM卡的功能與觸點分布，了解數(shù)字手機主要技術指標、移動通信系統(tǒng)信道分類與功能。1.1蜂窩移動通信系統(tǒng)1.1.1蜂窩移動通信系統(tǒng)的分類GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)即全球移動通信系統(tǒng)，俗稱全球通。1.GSM系統(tǒng)在GSM系統(tǒng)中，分別由上行頻率和下行頻率負責發(fā)送和接收移動臺信息。上行頻率是由移動臺發(fā)射、基站接收的頻率。下行頻率是由基站發(fā)射、移動臺接收的頻率。雙工間隔指的是下行頻率和上行頻率之差。鄰道間隔指的是GSM系統(tǒng)相鄰信道之間的頻率間隔。分類：GSM900、DCS1800和PCS1900系統(tǒng)，三種系統(tǒng)的功能相同，但頻率范圍不同。GPRS是通用分組無線業(yè)務的簡稱。采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)脈沖結構、無線調(diào)制標準、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA（時分多址）幀結構，但能提供比GSM系統(tǒng)更高的數(shù)據(jù)速率。3.GPRS系統(tǒng)4.3G系統(tǒng)與3G手機的內(nèi)容參見8.10節(jié)。2.CDMA系統(tǒng)CDMA系統(tǒng)即窄帶CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，又稱為CDMAOne或IS–95CDMA系統(tǒng)。采用窄帶CDMA技術。CDMA技術即碼分多址技術，是在數(shù)字擴頻基礎上發(fā)展起來的一種無線通信技術。1.1.2數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的組成1.移動臺（MS）分類：車載臺、便攜臺和手機等用戶設備。SIM卡即用戶識別卡，用于儲存移動用戶的有關信息、識別移動用戶。移動用戶就是SIM卡的持有人。SIM卡可以在任何一部手機上使用。組成：收發(fā)信機、SIM卡功能：為網(wǎng)絡固定部分和無線部分提供信號傳輸中繼2.基站子系統(tǒng)（BSS）組成：一個或多個基站收發(fā)信臺（BTS）和一個基站控制器（BSC）BTS功能：負責無線傳輸，BSC負責控制與管理BSC區(qū)定義：每個BSC所覆蓋的通信區(qū)域小區(qū)（蜂窩區(qū)）定義：每個BTS所覆蓋的通信區(qū)域功能：具有GSM系統(tǒng)交換功能和用于用戶的資料與移動性管理、安全性管理所需要的數(shù)據(jù)庫功能。3.網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)（NSS）功能：提供網(wǎng)絡交換功能，完成移動用戶尋呼接入、信道分配、呼叫接續(xù)、計費、基站管理等，并提供面向系統(tǒng)其他功能實體和面向固定網(wǎng)的接口功能。（1）移動業(yè)務交換中心（MSC）功能：儲存它所控制的所有移動用戶的相關資料，包括移動用戶的靜態(tài)資料和漫游時的動態(tài)資料。（2）歸屬位置寄存器（HLR）（3）拜訪位置寄存器（VLR）功能：儲存進入其覆蓋區(qū)的移動用戶的全部有關信息，使得MSC能夠建立呼入/呼出。用于鑒別用戶身份的合法性。（4）鑒權中心（AUC）移動交換控制區(qū)（MSC區(qū)）定義：MSC覆蓋的通信區(qū)域多個MSC區(qū)構成公用陸地移動網(wǎng)（PLMN）服務區(qū)，聯(lián)網(wǎng)的PLMN服務區(qū)構成GSM服務區(qū)。（5）移動設備識別寄存器（EIR）儲存移動設備的國際移動設備識別（IMEI）碼。4.運營支持系統(tǒng)（OSS）功能：在網(wǎng)絡運行和維護、注冊管理和計費以及移動設備管理方面起作用IMEI碼別稱：手機機身碼或手機串號。1.1.3數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的主要技術指標1.頻率范圍中國移動、中國聯(lián)通部分蜂窩移動通信系統(tǒng)占用的頻段單位系統(tǒng)上行頻率/MHz下行頻率/MHz中國移動GSM900885～909930～954DCS18001710～17251805～1820中國聯(lián)通GSM900909～915954～960DCS18001745～17551840～1850CDMA824.64～848.37869.64～893.37定義：移動通信設備發(fā)送和接收的方式。2.雙工方式分類：頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）1）FDD方式利用兩個對應的頻率信道進行信號發(fā)射和信號接收，兩個信道之間存在著一定的頻段保護間隔（即雙工間隔。2）TDD方式的信號發(fā)射和信號接收是在同一頻率信道的不同時隙進行的，彼此之間采用一定的保證時間予以分離。（1）在頻分多址（FDMA）系統(tǒng)中，把總頻段劃分為若干個占用較小帶寬的、在頻域上互不重疊的信道，每個頻道就是一個通信信道，手機通信均在臨時指定的通信信道上進行；通信結束后，先前被占用的信道被重新分配給其他用戶使用。3.多址方式（2）在時分多址（TDMA）系統(tǒng)中，把時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙，每一個時隙就是一個通信信道。根據(jù)一定的時隙分配原則，使每個手機只能在指定的時隙內(nèi)發(fā)射或接收信息。（3）在碼分多址（CDMA）系統(tǒng)中，不同用戶的傳輸信息用各自不同的編碼序列來區(qū)分。分類：頻分多址、時分多址、碼分多址GSM手機采用高斯濾波器參數(shù)BT為0.3的高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）調(diào)制。使67.707kHz載波頻率隨數(shù)碼語音信號的變化而變化，得到包含發(fā)送信息的低頻模擬發(fā)射基帶信號（TXI/Q），實現(xiàn)信號的D/A轉換。4.調(diào)制方式GSM手機最大發(fā)射功率為2W（33dBmW）和1W（30dBmW），最小發(fā)射功率為5dBmW和0dBmW。5.最大發(fā)射功率CDMA手機采用偏移四相相移鍵控（OQPSK）調(diào)制方式，使615kHz載波頻率隨數(shù)碼語音信號的變化而變化。CDMA手機最大發(fā)射功率為0.2W（23dBmW），對最小發(fā)射功率沒有要求。接收靈敏度是指接收機在滿足一定的誤碼率性能條件下，接收機輸入端需輸入的最小信號電平。6.接收靈敏度GSM系統(tǒng)是將人的聲音模型化，利用規(guī)則脈沖激勵長期預測編碼（RPE–LTP）技術將語音數(shù)據(jù)壓縮為13kbit/s。7.語音編碼GSM手機接收靈敏度為–102dBmW，CDMA手機接收靈敏度為–104dBmW。CDMA系統(tǒng)采用QCELP編碼算法，該算法是美國高通公司專利，是一種8kbit/s語音數(shù)據(jù)壓縮的語音編碼算法。1）GSM手機按照工作頻段分類：單頻手機、雙頻手機和三頻手機。1.2數(shù)字手機的分類、功能與用戶識別卡1.2.1數(shù)字手機的分類與功能1.數(shù)字手機的分類（1）按照采用技術分類分為GSM手機、GPRS手機、CDMA（窄帶）手機和第三代（3G）手機。2）CDMA手機即窄帶CDMA手機，它與GSM手機的工作原理相似，主要區(qū)別在射頻部分和音頻處理部分。1）直板式手機主板正面最上方為受話器（受話器）、最下方為送話器（話筒、送話器），顯示屏在受話器下方、鍵盤上方。（2）按照手機外形結構分類有直板式、翻蓋式（折疊式）、滑蓋式、直板旋轉式等，比較常見的是前三種。手機主板背面是芯片和元件比較集中的地方，一般情況下，其上方是與天線有密切關系的射頻部分；中下方主要有邏輯電路、SIM卡和電源電路；最下方是用于充電和數(shù)據(jù)通信的尾部插口。（3）按照生產(chǎn)廠家的不同分類。2）翻蓋式手機與直板式手機的區(qū)別：在機械結構上，翻蓋式手機的受話器和顯示屏一般設計在上翻蓋內(nèi)，手機體正面只有鍵盤和送話器。3）滑蓋式手機將顯示屏、功能鍵設置在滑蓋上，通過推拉滑蓋才能見到手機底板（主板），底板與滑蓋之間通過滑軌連接，顯示屏通過排線與手機底板（主板）相連接?；w式手機分類：上推滑蓋和下拉滑蓋在電路結構上，翻蓋式手機在上翻蓋內(nèi)有磁鐵或觸頭，主板上有磁控元件（霍爾元件或干簧管）或觸碰開關，直板式手機無上述元件。功能：通話、收發(fā)短信、來電顯示等。2.數(shù)字手機的功能1.2.2用戶識別卡1.SIM卡（1）SIM卡存儲的內(nèi)容新功能：上網(wǎng)、炒股、全球定位系統(tǒng)（GPS）導航、拍照、翻譯、個人數(shù)字助理（PDA）、游戲、MP3播放、錄音、攝像、收聽廣播（收音）等。1）固定存放數(shù)據(jù)：國際移動用戶識別碼、鑒權密鑰Ki等。2）暫時存放有關網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)：位置區(qū)識別碼、移動用戶臨時識別碼、禁止接入的公共電話網(wǎng)代碼等。3）相關的業(yè)務代碼：個人識別碼（PIN）、解鎖碼（PUK）、計費費率等PIN碼分為PIN1碼和PIN2碼。PIN1碼用于保護SIM卡的安全，防止未經(jīng)授權使用SIM卡。PIN1碼是一個由用戶自己設定4～8位數(shù)字的個人密碼，它的初始值為0000或1234。PIN2碼與網(wǎng)絡計費和SIM卡內(nèi)部資料的修改有關，一般不予公開。PUK用于解開被鎖住的SIM卡，每個SIM卡都存有一個由數(shù)字0～9構成的共8位數(shù)字的PUK碼。4）電話號碼簿組成：CPU、工作存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（EEROM）和串行通信單元（2）SIM卡的結構1）SIM卡存儲器的功能：只讀存儲器ROM存儲SIM卡A3和A8算法。電擦除可編程只讀存儲器EEPROM存儲與手機使用有關的電話號碼和系統(tǒng)參數(shù)等。隨機存儲器RAM存儲手機使用過程中的中間數(shù)據(jù)。電源（VCC）：有5V、3V和1.8V，常用3V或1.8V。時鐘（CLK）：一般采用兩種時鐘信號，對13MHz基準時鐘信號4分頻得到的3.25MHz，以及1.083MHz。數(shù)據(jù)I/O（或DATA）：數(shù)據(jù)I/O用于手機與SIM卡之間的信息傳輸，該部分電路出現(xiàn)故障率較高。復位（RST）：復位（RST）提供對SIM卡內(nèi)部處理器復位用的復位信號。接地（GND）：接地（GND）是SIM卡電源地。編程供電端（VPP）：它在手機中一般為空腳，不為空腳的與SIM卡電源相連。2）常見SIM卡的觸點分布當開啟電源期間，按以下次序激活各觸點：RST低電平復位狀態(tài)，VCC加電，I/O處于接收狀態(tài)，VPP加電，提供穩(wěn)定的CLK時鐘信號。（3）電源開關時SIM卡的電氣性能UIM卡功能類似于GSM系統(tǒng)中的SIM卡。2.UIM（UserIdentityModel）卡當關閉電源時，按如下次序工作：RST低電平復位狀態(tài)，CLK低電平狀態(tài)，VPP去電，I/O低電平狀態(tài)，VCC掉電。UIM卡中存儲的信息：一類是用戶識別信息和簽權信息，主要是IMSI碼和CDMA系統(tǒng)專有的簽權信息；二類是業(yè)務信息，如短消息狀態(tài)等；三類是與手機工作有關的信息，包括優(yōu)選的系統(tǒng)和頻段、歸屬區(qū)標示等參數(shù)。1.3GSM系統(tǒng)信道的分類與功能移動通信系統(tǒng)信道：物理信道和邏輯信道。物理信道定義：移動通信系統(tǒng)用來運載各種邏輯和業(yè)務的實際的無線電信道邏輯信道定義：一個源自物理信道的通信信道，不同的邏輯信道用于在系統(tǒng)和用戶之間傳送不同的信息。GSM系統(tǒng)邏輯信道的分類與功能分類功能控制信道CCH廣播信道BCH頻率校正信道FCCH向MS傳送頻率校正信息，使之與基站基準頻率同步同步信道SCHMS通過偵聽SCH得到基站識別碼等有關信息廣播控制信道BCCH向MS發(fā)送包括位置區(qū)編號、允許MS發(fā)射最大功率等通用信息。公共控制信道CCCH尋呼信道PCHMS通過偵聽PCH得知是否有對它的呼叫或短消息隨機接入信道RACHMS通過RACH申請信令信道和獨立專用控制信道SDCCH允許接入信道AGCH系統(tǒng)通過AGCH向MS分配SDCCH專用控制信道DCCH獨立專用控制信道SDCCH用于建立呼叫或在空閑模式下收發(fā)文本慢速隨機控制信道SACCHMS通過SACCH向系統(tǒng)報告其所測量服務小區(qū)的信號強度和信號質量等信息；系統(tǒng)通過SACCH向MS發(fā)送定時提前量等信息?？焖匐S機控制信道FACCH實現(xiàn)切換小區(qū)廣播信道CBCH向MS播放小區(qū)廣播話務信道TCH傳送用戶的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務1.4手機的基本工作過程手機軟件初始化過程：1.4.1GSM手機的基本工作過程1.移動用戶打開手機電源1）開機后，手機搜索BCH，當搜索到最強BCH對應的載頻后，讀取FCCH的信息，使手機頻率與之同步。2）手機讀取SCH信息、基站識別碼等信息，使手機與系統(tǒng)保持時間同步。3）在BCCH上讀取系統(tǒng)信息，如臨近小區(qū)情況、現(xiàn)在所處小區(qū)的使用頻率，移動系統(tǒng)的國家號碼和網(wǎng)絡號碼等。2.移動用戶進行登記移動用戶進行登記的過程：1）手機在RACH上發(fā)出接入請求，申請分配一個SDCCH。2）系統(tǒng)通過AGCH分配給手機一個SDCCH。3）手機在SDCCH上完成登記，在SACCH上發(fā)控制指令。結束信息交換后，手機進入待機狀態(tài)，并監(jiān)聽BCCH和CCCH。GSM手機待機前的工作流程3.移動用戶被呼移動用戶被呼過程如下：1）系統(tǒng)通過PCH呼叫移動用戶。2）手機在RACH上發(fā)尋呼響應，申請分配一個SDCCH。3）系統(tǒng)通過AGCH為手機分配一個SDCCH。4）系統(tǒng)與手機通過SDCCH交換必要的信息，如鑒權、加密模式等，以便識別手機身份；在SACCH上發(fā)送測試報告和功率控制。最后在SDCCH上給手機分配一個TCH。5）手機轉入TCH，開始通話。4.移動用戶主呼移動用戶主呼的過程如下：1）手機在RACH上發(fā)送呼叫請求信息，申請分配一個SDCCH。2）系統(tǒng)通過AGCH為手機分配一個SDCCH。3）在SDCCH上建立交換所需的必要信息（同被呼過程），在SACCH上交換控制信息。4）手機轉入所分配的TCH上開始通話。1.4.2CDMA手機的基本工作過程1.初始化狀態(tài)手機接通電源后首先掃描基本信道，如不成功，再掃描輔助信道，以選擇CDMA系統(tǒng)。2.空閑狀態(tài)在空閑狀態(tài)，手機通過監(jiān)視尋呼信道完成外來尋呼的接收，以及發(fā)起呼叫或位置登記等。選擇了CDMA系統(tǒng)后，手機不斷檢測周圍基站發(fā)來的導頻信號，并比較導頻信號的強度，以判定手機所處的小區(qū)。確定所處小區(qū)后，手機在同步信道檢測出并記錄CDMA系統(tǒng)的相應參數(shù)和時間信息等同步信息。最后，手機對自身相應的時間參數(shù)等進行調(diào)整使之與小區(qū)所在的基站同步。若手機判定尋呼信道失敗，則返回初始化狀態(tài)。3.接入狀態(tài)接入狀態(tài)時，按以下子狀態(tài)運行：1）系統(tǒng)參數(shù)證實子狀態(tài)。在隨機接入信道隨機接入，基站在接入?yún)?shù)消息中向手機提供隨機接入程序參數(shù)，確保手機和基站之間可靠的信息交換，以確定為最新參數(shù)消息。2）接入嘗試子狀態(tài)。手機主呼時，運行接入嘗試程序。3）尋呼相應子狀態(tài)。手機在收到基站尋呼后，發(fā)出尋呼相應消息。4）指令/響應子狀態(tài)。手機接收到基站指令后，發(fā)出相應消息，如對于基站鑒權請求、獨特查詢等的響應消息。5）登記子狀態(tài)。手機向網(wǎng)絡發(fā)送登記消息。6）消息發(fā)送子狀態(tài)。手機向基站發(fā)送短消息數(shù)據(jù)。4.業(yè)務信道控制狀態(tài)業(yè)務信道控制狀態(tài)按以下子狀態(tài)運行：1）業(yè)務信道初始化子狀態(tài)。手機證實已能接收下行業(yè)務信道的信號，并開始在上行業(yè)務信道上發(fā)射信號。2）等待指令子狀態(tài)。在此子狀態(tài)中，手機等待基站的提示消息，手機按相應方式向用戶發(fā)出提示或振鈴音等其他信號。3）等待回答子狀態(tài)。手機等待用戶接聽、響應呼叫，之后進入通話子狀態(tài)。4）通話子狀態(tài)。手機進行通話控制，包括功率控制、服務選擇、監(jiān)視用戶掛機等鍵盤指令。5）釋放子狀態(tài)。手機切斷通話鏈路、釋放信道、各種參數(shù)復位，然后轉入初始化狀態(tài)。第2章數(shù)字手機電路組成本章要點：數(shù)字手機整機的組成，接收射頻電路、發(fā)射射頻電路的結構形式，頻率合成器、電源電路、邏輯時鐘信號及其功能，手機射頻電路與基帶電路組成實例。學習參考：要求通過學習熟悉數(shù)字手機整機組成、接收射頻電路和發(fā)射射頻電路的結構形式；掌握基帶電路的組成及各部分功能、頻率合成器、電源電路；了解數(shù)字手機電源開關鍵的開機方式、邏輯時鐘信號的種類與功能。2.1數(shù)字手機整機組成概述2.1.1射頻電路概述組成：接收射頻電路、發(fā)射射頻電路、頻率合成器1.接收射頻電路組成：天線電路、射頻濾波器、低噪聲放大器、混頻器、中頻濾波器、中頻放大器、中頻解調(diào)器（RXI/Q解調(diào)器）等。天線電路由天線和天線開關組成。功能：把天線接收到的射頻信號變?yōu)?7.707kHz的模擬接收基帶信號。接收基帶信號（RXI/Q）定義：即接收同相/正交信號，分為模擬接收基帶信號和數(shù)字接收基帶信號。2.發(fā)射射頻電路組成：發(fā)射基帶信號帶通濾波器、TXI/Q調(diào)制器、功率放大器和天線電路等3.頻率合成器功能：提供振蕩信號以實現(xiàn)接收信號和發(fā)射信號的頻率變換。組成：參考振蕩器、發(fā)射鑒相器（PD）、低通濾波器（LPF）、分頻器和壓控振蕩器（VCO）功能：把67.707kHz的模擬發(fā)射基帶信號變?yōu)樯漕l信號，并經(jīng)天線輻射出去。發(fā)射基帶信號（TXI/Q）定義：發(fā)射同相/正交信號，分為模擬發(fā)射基帶信號和數(shù)字發(fā)射基帶信號。2.1.2電源電路概述分類：電源模塊、鋰電池和后備電池等功能：實現(xiàn)手機與用戶的信息交換與控制。2.1.3人機界面電路概述功能：完成對鋰電池電源（或外接電源）進行變換，以得到手機所需的各種不同電壓電源，并在手機開機時為CPU提供總復位信號等。分類：按鍵電路、顯示電路、振鈴電路、受話器電路、話音拾取電路、SIM卡座電路等。話音拾取電路功能：將語音信號變換為模擬信號2.1.4基帶電路概述數(shù)字手機基帶電路的組成組成功能邏輯控制系統(tǒng)對手機整個工作過程和信號處理進行管理控制與協(xié)調(diào)音頻處理電路接收基帶電路模擬基帶電路PCM解碼、GMSK解調(diào)等數(shù)字基帶電路語音解碼、信道解碼、去交織、解密等發(fā)射基帶電路模擬基帶電路PCM編碼、GMSK調(diào)制等數(shù)字基帶電路語音編碼、信道編碼、交織、加密1.邏輯控制系統(tǒng)（微控制器單元，MCU）組成：中央處理器、存儲器、串行并行I/O、存儲器中斷控制電路和看門狗定時器等。功能：用于對手機工作過程進行管理控制，包括開機操作、射頻部分控制以及外部接口、鍵盤、顯示器、SIM卡的管理和控制等。1）中央處理器（CPU）：完成微控制器單元的功能。2）只讀存儲器：在正常工作狀態(tài)下只能從中讀取數(shù)據(jù)，不能修改或重新寫入數(shù)據(jù)。只適用于存儲固定數(shù)據(jù)的場合。手機工作時，一般先由ROM中的引導程序啟動系統(tǒng)，再從閃存中讀取系統(tǒng)程序和應用程序。3）隨機讀取存儲器用于存儲手機運行過程中需要暫時保留的信息數(shù)據(jù)。分類：接收音頻信號處理電路和發(fā)射音頻信號處理電路。2.音頻處理電路4）電擦除存儲器又稱為碼片。主要存放手機系統(tǒng)參數(shù)和一些可修改的數(shù)據(jù)，以及一些檢測程序，如電池檢測程序、顯示電壓檢測程序等。5）閃爍存儲器俗稱版本或字庫，以代碼形式裝載手機的基本程序、功能程序、監(jiān)控程序、中文字庫和固定參數(shù)。前者用于將接收基帶信號還原為音頻信號，后者將發(fā)射音頻信號變換為發(fā)射基帶信號。通常將接收音頻信號處理電路和發(fā)射音頻信號處理電路分別稱為接收基帶電路和發(fā)射基帶電路。（1）接收基帶電路功能：對接收基帶信號進行PCM解碼、信道解碼、去交織、自適應均衡、解密、語音解碼等處理。組成：GMSK解調(diào)器、數(shù)字信號處理器（DSP）、PCM解碼器等。DSP對GMSK解調(diào)器得到的數(shù)字接收信號進行信道解碼、去交織、解密、語音解碼等處理。PCM解碼器將DSP輸出的數(shù)字信號進行D/A轉換，得到模擬音頻信號。GMSK解調(diào)器將接收基帶信號變換為數(shù)字接收信號。功能：對話音拾取電路得到的模擬信號進行PCM編碼、語音編碼、信道編碼、交織、加密等處理。（2）發(fā)射基帶電路組成：PCM編碼器、數(shù)字信號處理器、GMSK調(diào)制器等。信號處理過程：話音拾取電路得到的模擬音頻信號經(jīng)PCM編碼器進行A/D轉換得到數(shù)字信號。數(shù)字信號處理器（DSP）對PCM編碼器輸出的發(fā)射數(shù)字信號進行語音編碼、交織、信道編碼、加密等處理，以及GMSK調(diào)制、TXI/Q分離等，得到模擬發(fā)射基帶TXI/Q信號。（3）模擬基帶電路與數(shù)字基帶電路根據(jù)基帶電路處理的信號是模擬基帶信號還是數(shù)字基帶信號，音頻處理電路又分為模擬基帶電路（ABB）和數(shù)字基帶電路（DBB）兩部分。1）模擬基帶電路組成：PCM編解碼器、GMSK調(diào)制解調(diào)器、音頻放大電路等負責完成對音頻信號和數(shù)字基帶信號的A/D、D/A轉換，完成射頻電路的自動頻率控制（AFC）、自動增益控制（AGC）、自動功率控制（APC）等。PCM編碼對聲音等模擬信號的幅度按一定周期進行取樣、量化和編碼實現(xiàn)模擬信號的A/D轉換，得到的脈沖編碼調(diào)制數(shù)字信號送至語音編碼器。PCM解碼為PCM編碼的逆過程。GMSK調(diào)制對數(shù)字基帶電路輸出的數(shù)字發(fā)射基帶信號（TXI/Q）進行D/A轉換，得到67.707kHz的模擬發(fā)射基帶信號（TXI/Q）。GMSK解調(diào)是GMSK調(diào)制的逆過程。模擬基帶電路通過數(shù)字基帶串行接口、數(shù)字音頻串行接口與數(shù)字基帶電路進行數(shù)字基帶、數(shù)字音頻信號的傳輸。數(shù)字基帶電路通過控制串行接口來控制模擬基帶電路的工作。模擬基帶電路通常還提供音頻終端接口與輔助的ADC單元，用于對電池、附件等進行必要的監(jiān)測。組成：數(shù)字信號處理器（DSP）等，或將邏輯控制系統(tǒng)（微處理器等）包含其中。2）數(shù)字基帶電路作用：在微處理器控制下，DSP用于對PCM編碼器輸出的PCM數(shù)字信號進行語音編碼、信道編碼、交織、加密、突發(fā)脈沖串形成等處理，得到數(shù)字發(fā)射基帶信號送至GMSK調(diào)制器；以及對GMSK解調(diào)輸出的數(shù)字接收基帶信號進行均衡、解密、去交織、信道解碼、語音解碼等處理，得到數(shù)字信號送給PCM解碼器。語音編碼功能：提高信息傳輸效率、減小所需傳輸帶寬，對語音數(shù)據(jù)按某一特征參數(shù)進行壓縮，以盡可能地降低語音碼的比特率。信道編碼：在數(shù)字信息發(fā)送之前，在每組信息碼中插入若干個校驗碼，供接收端校驗或糾正信息傳輸過程中出現(xiàn)的隨機性錯碼，以提高信號傳輸?shù)目垢蓴_能力。交織：在發(fā)送端將信息碼排列順序打亂，重新排列組合，使不同幀的信息碼相互穿插交錯后再發(fā)送到信道中去。在信道中即使產(chǎn)生成串的突發(fā)性錯碼，由于相鄰碼字已化整為零分散在不同的信息幀中，所以只引起隨機差錯。加密：通過僅由移動臺和基站知道的方式修改信息塊內(nèi)容。均衡：在接收端均衡器中產(chǎn)生與傳輸信道特性相反的特性，抵消信道產(chǎn)生的延時干擾信號，以正確判斷恢復信號。2.2射頻電路的結構2.2.1接收射頻電路的結構GSM手機接收電路結構形式：超外差一次變頻、超外差二次變頻、直接變頻線性和低中頻（近零中頻）。①是由電磁波經(jīng)天線感應得到的射頻（RF）信號，含有各種不同頻率成分的信號。②是由天線感應得到、經(jīng)天線開關輸出的射頻信號，包括接收射頻信號內(nèi)多種頻率成分的信號。③是由天線開關輸出經(jīng)射頻濾波器濾波、低噪聲放大器放大后得到的射頻信號，頻帶寬度與手機工作頻段一致。④是由低噪聲放大器放大后的射頻信號經(jīng)混頻器混頻得到的中頻信號。若有兩級混頻器，第一級混頻器的輸出稱為一中頻信號；第二級混頻器的輸出稱為二中頻信號。⑤是對混頻器輸出的中頻信號進行放大得到的中頻信號。⑥是對中頻信號進行中頻解調(diào)（I/Q解調(diào)）得到的模擬接收基帶信號（RXI/Q）。1.超外差一次變頻接收電路1）天線用于將空中傳播的電磁波感應為接收射頻信號傳送至天線開關。2）天線開關用于將天線送來的射頻信號送至接收電路，或將發(fā)射電路發(fā)送的射頻信號送至天線。3）射頻濾波器用于濾除接收頻帶外的信號得到相應頻段的射頻信號，提高低噪聲放大器輸入信號的信噪比。4）低噪聲放大器（LNA）用于對射頻濾波器輸入的接收射頻信號進行放大，以滿足混頻器對輸入信號幅度的要求。5）射頻本振（即接收本振（RXVCO或LO1）用于為混頻器提供本振信號，以實現(xiàn)射頻信號與本振信號的混頻。6）混頻器（MIX）用于將低噪聲放大器輸出的接收射頻信號與射頻本振信號進行混頻，得到接收中頻（IF）信號。7）中頻濾波器用于濾除接收中頻外的其他信號，提高輸出信號的信噪比。8）中頻放大器用于對由中頻濾波器輸入的接收中頻信號進行放大，并送中頻解調(diào)電路（RXI/Q解調(diào)）處理。9）中頻本振（IFVCO或LO2）產(chǎn)生的信號經(jīng)過分頻、移相處理后，為中頻解調(diào)電路提供正交本振信號。分頻、移相電路通常與中頻解調(diào)電路集成在一個芯片中。10）中頻解調(diào)電路用于對接收中頻信號與正交本振信號進行混頻，還原出模擬接收基帶信號（RXI/Q）。接收基帶信號經(jīng)放大、濾波后被送至基帶電路，在基帶電路中，經(jīng)一系列的處理后還原出模擬語音信號，并推動揚聲器發(fā)聲。2.超外差二次變頻接收電路與超外差一次變頻接收電路的區(qū)別：（1）增加一級混頻器（2）本振電路1）對頻率為13MHz或26MHz的基準時鐘信號進行處理得到。2）由二本振信號經(jīng)分頻、移相電路處理得到。本振電路（VCO）為中頻解調(diào)電路提供解調(diào)用的參考信號，該信號有兩種產(chǎn)生方式，通常采用第二種方式。3.直接變頻線性接收電路（DCR）DCR簡稱為直接變頻接收電路。別稱：因直接變頻接收電路混頻器（中頻解調(diào)）輸出為零中頻接收基帶信號（RXI/Q），故又稱為“零中頻”接收電路。直接變頻接收電路接收到的射頻信號在混頻器中直接被還原出接收基帶信號，該混頻器又被稱為正交下變頻器或RXI/Q解調(diào)器。2.2.2發(fā)射射頻電路的結構GSM手機發(fā)射電路的電路結構形式：帶偏移鎖相環(huán)、帶發(fā)射上變頻器和直接調(diào)制。①是由基帶電路對語音信號進行一系列處理后得到的模擬發(fā)射基帶信號（TXI/Q）。②是由發(fā)射基帶信號在TXI/Q調(diào)制電路利用TXI/Q信號對發(fā)射中頻載波進行調(diào)制得到的已調(diào)發(fā)射中頻信號。③是已調(diào)發(fā)射中頻信號經(jīng)發(fā)射變頻電路頻率變換得到的已調(diào)發(fā)射射頻信號。④是由已調(diào)發(fā)射射頻信號經(jīng)發(fā)射濾波器濾波得到的發(fā)射射頻信號。⑤是發(fā)射射頻信號經(jīng)功率放大器放大得到的已調(diào)發(fā)射射頻信號。⑥是由已調(diào)發(fā)射射頻信號經(jīng)過天線開關送至天線的已調(diào)發(fā)射射頻信號。1.帶偏移鎖相環(huán)（OPLL）的發(fā)射電路結構帶偏移鎖相環(huán)發(fā)射電路又稱為帶發(fā)射變頻模塊的發(fā)射電路或帶發(fā)射VCO發(fā)射電路。（1）TXI/Q調(diào)制器無論發(fā)射電路采用哪種結構形式，從基帶電路輸出67.707kHz的發(fā)射基帶信號均被輸入到TXI/Q調(diào)制器。在TXI/Q調(diào)制器中，TXI/Q信號對發(fā)射中頻載波進行脈沖調(diào)制得到已調(diào)發(fā)射中頻信號。已調(diào)發(fā)射中頻信號經(jīng)發(fā)射中頻放大器放大后被送到鑒相器。在發(fā)射鑒相器內(nèi)，發(fā)射參考中頻信號與已調(diào)發(fā)射中頻信號進行比較，得到相位誤差信號。由偏移混頻器、鑒相器、環(huán)路濾波器組成，與發(fā)射本振組成發(fā)射偏移鎖相環(huán)。（2）發(fā)射偏移鎖相環(huán)相位誤差信號經(jīng)低通濾波器濾波后，得到一個包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動直流電壓控制信號，去控制發(fā)射本振電路使發(fā)射本振電路輸出信號的頻率發(fā)生變化，直到發(fā)射參考中頻信號的頻率與已調(diào)發(fā)射中頻信號的頻率一致，從而完成發(fā)射本振電路的信道鎖定。（3）功率放大器二極管起到隔離作用。在功放輸出端，由取樣電路采樣取得的信號送至高頻整流電路整流，得到反映發(fā)射功率大小的直流電平，該電平與來自邏輯控制電路的功率控制參考信號在比較電路中進行比較，輸出功率控制信號去控制功放電路的偏壓或電源實現(xiàn)功率控制。2.帶發(fā)射上變頻器（帶發(fā)射二次上變頻器）的發(fā)射電路結構在發(fā)射上變頻器中，已調(diào)發(fā)射中頻信號與射頻本振信號進行混頻，得到最終發(fā)射信號.特點：發(fā)射電路結構簡單，但穩(wěn)定性差3.直接調(diào)制(直接變頻)的發(fā)射電路結構不同于其他兩種結構形式的發(fā)射電路，直接調(diào)制發(fā)射電路將調(diào)制器與上變頻器合為一體，在一個電路中完成調(diào)制與上變頻。發(fā)射基帶信號直接對射頻本振信號進行調(diào)制，得到最終發(fā)射信號。2.2.3頻率合成器1.基準時鐘電路（基準頻率振蕩器）功能：產(chǎn)生13MHz（或26MHz、19.5MHz）基準時鐘信號功能：為邏輯控制電路提供時鐘脈沖，稱之為主時鐘信號或系統(tǒng)時鐘信號；為頻率合成器提供基準頻率信號。基準時鐘信號的產(chǎn)生電路主要兩種方式：1）由專用的13MHz基準時鐘組件產(chǎn)生時鐘信號，該組件一般有輸出端、電源端、AFC控制端和接地端共四個端口。CDMA手機的基準時鐘信號頻率為19.68MHz。2）由一個13MHz（或26MHz、19.5MHz）石英晶振、集成電路和外接元件構成的振蕩電路產(chǎn)生。振蕩頻率為26MHz或19.5MHz振蕩電路輸出的基準時鐘信號需要在內(nèi)部分頻后再輸出。32.768kHz的實時時鐘（RTC）信號，負責為顯示屏提供正確的時間顯示和使手機進入睡眠狀態(tài)。早期機型無此電路，故無時間顯示和睡眠功能。2.鑒相器功能：將壓控振蕩器輸出信號的相位變化變換為脈沖直流電壓信號，該信號經(jīng)低通濾波器濾波后控制壓控振蕩器輸出信號的頻率。壓控振蕩器利用鑒相器輸出相位差電壓信號的變化，通過改變壓控振蕩器內(nèi)部變?nèi)荻O管兩端的反向偏壓，而使壓控振蕩器輸出信號頻率得以調(diào)整。3.壓控振蕩器利用分頻器對VCO輸出信號進行取樣分頻后送到鑒相器，以和基準時鐘信號進行相位比較。4.分頻器分頻器分頻比分類：程控、固定只有電池供電時，電池供電電路導通，將電源送到電源電路；外接電源時，經(jīng)切換控制電路檢測，控制電池供電電路關閉，外接電源經(jīng)外接電源供電電路送至電源電路。2.3電源電路的原理及組成分類：電池供電電路、開機信號電路、升壓電路、非受控電壓輸出電路、受控電壓輸出電路和機內(nèi)充電電路等。2.3.1電池供電電路電池電源通常用VBATT、VBAT、BATT表示。電源開關鍵開機方式：高電平開機，低電平開機2.3.2開機信號電路電池信息端用于防止用戶使用非手機廠家電池，還用于對電池信息進行檢測以確定合適的充電方式。電池溫度用于防止電池溫度過高而損壞手機電池或手機。電池通過四條線和手機相連，即電池正極（BATT）、電池信息（BSI、BATTDAT或BATTID等）、電池溫度（BTEMP）、電池地（GND）。開機維持信號（看門狗信號）用于維持手機正常開機。按下電源開關鍵后，電源電路對CPU供電，并對CPU提供復位信號，同時，電源電路還輸出13MHz基準時鐘電路所需的供電電壓，使13MHz基準時鐘電路輸出13MHz基準時鐘至CPU；CPU在具備電源、復位信號、時鐘信號后，手機進行自檢，自檢通過后，輸出開機維持信號送到電源集成電路以取代開機觸發(fā)信號，維持手機正常開機。2.3.3升壓電路利用升壓電路為手機電路提供穩(wěn)定且符合要求的電壓。非受控電壓輸出電路用于輸出非受控電壓，非受控電壓就是只要按下電源開關鍵就有輸出的電壓。2.3.4非受控電壓輸出電路升壓方式：振蕩升壓、開關穩(wěn)壓升壓方式，一般升壓為5～5.6V。非受控電壓大部分供給邏輯控制電路和基準時鐘電路，使邏輯控制電路具備工作條件（供電、時鐘、復位），并輸出開機維持信號。非受控電壓一般是穩(wěn)定的直流電壓，可以用萬用表測量。受控電壓輸出電路的輸出大多供給手機射頻電路中的壓控振蕩器、功放和發(fā)射本振等電路。2.3.5受控電壓輸出電路2.3.6機內(nèi)充電電路（待機充電器）輸出受控電壓主要是因為：一是該電壓只能在需要時出現(xiàn)，否則，手機功能會發(fā)生混亂；二是為了省電，使部分電壓在不需要時不輸出。受控電壓一般受CPU輸出的接收使能（RXON）、發(fā)射使能（TXON）等信號控制。因為RXON、TXON信號為脈沖信號，所以受控電壓亦為脈沖電壓，可以用示波器進行測量。2.4邏輯時鐘信號及其功能手機中的邏輯時鐘信號除了基準時鐘信號和實時時鐘信號外，還有SIM卡時鐘信號等。1）VCXO（即VCTCXO）為溫度補償壓控振蕩器，由VCXO產(chǎn)生的13MHz基準時鐘信號送至專用集成芯片D300處理得到13MHz復合音頻模塊時鐘信號，該信號送至復合音頻處理單元處理得到自動頻率控制信號AFC反饋至VCXO，使VCXO輸出信號頻率更加穩(wěn)定。2）VCXO輸出的13MHz信號在D300內(nèi)經(jīng)過鎖相環(huán)處理得到52MHz、3.25MHz、1.083MHz的信號。52MHz信號被送至數(shù)字信號處理單元；3.25MHz信號被送至中頻模塊N700作頻率合成時鐘信號SCLK，并經(jīng)復合電源模塊給SIM卡電路作SIM卡時鐘信號；1.083MHz信號被送至液晶顯示屏驅動電路和復合音頻單元作顯示屏數(shù)據(jù)時鐘信號GENSIO_0。SIM卡時鐘信號功能：用于SIM卡與D300之間數(shù)據(jù)傳輸3）復合音頻處理單元得到8kHz脈沖編碼同步時鐘信號PCMSYNC和520kHz脈沖編碼傳輸時鐘信號PCMCLK，這兩個信號被送至D300，它們用于數(shù)字信號處理單元與復合音頻處理單元之間的數(shù)據(jù)傳輸。2.5手機射頻電路與基帶電路組成實例——圖2-24手機射頻電路由發(fā)射射頻和接收射頻組成；基帶電路由數(shù)字基帶、模擬基帶和電源電路等組成。4）當手機處于睡眠模式時，實時時鐘電路輸出32.768kHz信號，用作邏輯控制電路的睡眠時鐘信號。天線感應接收到的射頻信號經(jīng)天線開關U400的5腳輸出到接收電路。接收信號首先經(jīng)射頻濾波器FL451濾波，然后到低噪聲放大器VT418進行放大。VT418放大后的射頻信號再經(jīng)射頻濾波器FL452濾波后，被送到混頻器VT420。1.摩托羅拉GSM328手機（1）接收信號傳輸路徑VT251、VT252、VD250等組成射頻VCO電路。射頻VCO電路輸出射頻本振（即接收本振）信號，經(jīng)FL453到混頻VT420電路。在VT420電路中，本振信號與射頻信號進行混頻，得到153MHz的接收中頻信號。FL420是中頻濾波器。濾波后的中頻信號經(jīng)VT421進行中頻放大后，到復合中頻模塊U201內(nèi)的RXI/Q解調(diào)電路。在復合中頻模塊U201內(nèi)，接收中頻VCO信號被2分頻，在解調(diào)電路中與接收中頻信號進行處理，得到接收基帶信號（RXI/Q）。射頻邏輯接口模塊U501輸出的信號經(jīng)SPIDATABUS信號線到中央處理器U701。U701也是一個復合的呼叫處理單元，經(jīng)U701處理后的信號再經(jīng)DATABUS線到數(shù)字語音處理器U801，經(jīng)U801信道解碼等處理，得到數(shù)字語音信號，從U801的78腳輸出。數(shù)字語音處理器U801輸出的信號送到PCM編譯碼器U803、雙工器U802。U801輸出的信號在該電路中經(jīng)D/A轉換，得到模擬的音頻信號從U803的4腳輸出。接收基帶信號從U201的46、48腳輸出到射頻邏輯接口模塊U501。U501將模擬的接收基帶信號變換成為數(shù)字信號，經(jīng)串行數(shù)據(jù)線送到邏輯控制電路。送話器輸出的模擬語音電信號在U900內(nèi)進行放大，放大后的語音信號經(jīng)U900的16腳輸出到PCM編譯碼器U803的18、19腳。在U803內(nèi)進行A/D轉換得到數(shù)字語音信號，從U803的13腳輸出到U801的83腳。U803輸出模擬的音頻信號在U900內(nèi)進行音頻功率放大，然后從U900的19、20腳輸出到受話器，或從U900的5腳輸出到蜂鳴器。（2）發(fā)射信號傳輸路徑由U801的83腳輸入的數(shù)字語音信號在PCM編譯碼器U803內(nèi)進行處理，得到的數(shù)字語音信號經(jīng)SPIDATABUS線到U701。U701處理后得到的信號再經(jīng)SPIDATABUS信號線送到U501。U501對數(shù)碼信號進行D/A轉換，得到模擬發(fā)射基帶信號輸出到復合中頻模塊U201的61～64腳。模擬發(fā)射基帶信號被送到U201內(nèi)的TXI/Q調(diào)制器。發(fā)射中頻VCO產(chǎn)生的信號在U201內(nèi)被2分頻，得到I/Q調(diào)制器的載波信號。I/Q調(diào)制器輸出108MHz的已調(diào)發(fā)射中頻信號，從U201的4腳輸出到偏移鎖相環(huán)U300的4腳。復合中頻模塊U201輸出的已調(diào)發(fā)射中頻信號被送到偏移鎖相環(huán)U300內(nèi)的鑒相器。射頻本振信號到U300的1腳；發(fā)射本振信號進入U300的14腳。兩個本振信號在U300內(nèi)進行混頻，得到發(fā)射反饋中頻信號。U201輸出的已調(diào)發(fā)射中頻信號與U300內(nèi)的發(fā)射反饋中頻信號在U300內(nèi)的鑒相器和泵電路中進行處理，得到一個脈動的直流信號，從U300的7腳輸出到發(fā)射本振電路作控制信號。該信號控制發(fā)射本振電路中的VD300。發(fā)射本振電路在U300輸出的控制信號的控制下，產(chǎn)生最終發(fā)射信號。發(fā)射本振電路輸出的最終發(fā)射信號由驅動放大器VT303、功率放大器U301進行功率放大，然后經(jīng)天線開關U400到天線，由天線將高頻信號變換成為高頻電磁波輻射出去。2.5.2基帶電路組成實例——圖2-26數(shù)字基帶信號處理器AD6525集成了微控制器和數(shù)字信號處理器，提供整機功能控制和數(shù)字信號處理功能。模擬基帶信號處理器AD6537集成了模擬基帶與電源管理電路。在模擬基帶方面，AD6537對接收、發(fā)射基帶信號和對接收、發(fā)射音頻信號進行處理，提供自動頻率控制、發(fā)射功率斜坡控制和用于各種監(jiān)測功能的A/D轉換等。在電源管理方面，AD6537提供數(shù)字基帶電源、存儲器電源、時鐘電源，以及開關機控制邏輯控制電路和復位電路等。第3章GSM數(shù)字手機功能電路本章要點：數(shù)字手機的接收射頻電路、發(fā)射射頻電路、頻率合成器、電源電路、基帶電路、人機界面電路等的功能與工作原理；數(shù)字手機中的調(diào)制解調(diào)種類與功能；數(shù)字手機的關機程序；復位信號、射頻控制信號的種類與功能。學習參考：要求通過學習熟悉數(shù)字手機天線電路、功率控制電路、充電控制電路、電池檢測電路、SIM卡檢測電路、頻率合成器等的功能與工作原理；掌握開機方式，復位信號、射頻控制信號的類型；了解CPU、DSP等的功能，部分功能電路工作不正常時出現(xiàn)的故障，以及部分功能電路的構成實物。3.1GSM數(shù)字手機的接收射頻電路接收射頻電路包括：天線電路、射頻濾波器、低噪聲放大器、混頻器、射頻本振、中頻濾波器、中頻放大器、中頻解調(diào)電路、中頻本振等。3.1.1天線電路天線電路組成：天線、天線開關、雙工濾波器、雙訊器。1.天線天線（ANT）分類：內(nèi)置和外置。天線開關、雙工濾波器和雙訊器又被統(tǒng)稱為射頻開關。2.天線開關、雙工濾波器與雙訊器天線開關（ANTSW）用于分離發(fā)射射頻信號和接收射頻信號。（1）天線開關（2）雙工濾波器雙工濾波器（DUP）即雙工器，用于分離發(fā)射射頻信號和接收射頻信號。（3）雙訊器雙訊器（DIP）由雙工濾波器和開關電路組成。功能：利用開關電路分離GSM、DCS射頻信號；利用雙工濾波器分離發(fā)射射頻信號和接收射頻信號。3.1.2射頻濾波器射頻濾波器（Filter）用于濾除接收頻段外的噪聲和雜波等其他信號，使得只有接收頻段內(nèi)的射頻（RF）信號才能進入接收電路。摩托羅拉V998型手機中射頻濾波器的應用電路射頻濾波器射頻濾波器3.1.3低噪聲放大器低噪聲放大器（LNA）用于對射頻濾波器輸出的射頻信號進行第一級放大，以滿足混頻器對輸入信號幅度的要求。1.分立元器件構成的LNA放大管LNA常由分立元器件構成或被集成在復合射頻電路中。2.集成電路構成的LNA被集成到復合射頻電路中的LNA一般沒有外接的輸出信號端，經(jīng)LNA放大后的信號被直接送到接收混頻電路。分立元器件構成的混頻器電路3.1.4混頻器混頻器（MIX）是超外差變頻接收電路的核心電路，它將低噪聲放大器送來的射頻信號與接收射頻本振信號差頻，得到固定頻率的接收中頻信號輸出。集成混頻器實物圖混頻管3.1.5射頻本振射頻本振又稱為RXVCO、RFVCO、UHFVCO、MAINVCO或SHFVCO。雙頻手機、三頻手機的射頻本振電路工作頻段的切換由頻段切換信號控制，其工作原理相似。RXVCO為混頻器提供基準時鐘信號，使之與射頻信號進行混頻以產(chǎn)生中頻信號；或者在發(fā)射電路中，用于發(fā)射電路最終信號的產(chǎn)生。V988型手機中雙頻射頻本振電路3.1.6中頻濾波器功能：濾除中頻（IF）以外的其他信號，使得只有中頻信號進入后級電路，并抑制鄰近信道干擾的產(chǎn)生，提高鄰道選擇性。中頻濾波器輸入、輸出信號的頻譜圖中頻濾波器實物圖3.1.7中頻放大器（IFAMP）功能：對混頻電路輸出的接收中頻信號進行放大，為下一級電路提供足夠大的輸入，并提高接收機鄰道選擇性。摩托羅拉CD928型手機中頻放大器電路中頻放大器輸出的中頻信號被送到解調(diào)電路，其增益決定了接收機的主要增益。3.1.8中頻解調(diào)電路解調(diào)電路分類：一種是在接收射頻電路中的RXI/Q解調(diào)，它將中頻信號還原為67.707kHz模擬接收基帶信號（RXI/Q）；另一種是在基帶電路中的GMSK解調(diào)，它將RXI/Q信號還原為數(shù)字信號。RXI/Q解調(diào)電路（DEMOD）通常被集成在中頻處理模塊中。鎖相解調(diào)原理:鑒相器通過對輸入的兩個信號的相位比較輸出一個跟蹤調(diào)制信號的低頻信號，再經(jīng)低通濾波器濾除高頻噪聲后得到中心頻率為67.707kHz的RXI/Q。鎖相解調(diào)手機電路中，RXI/Q解調(diào)有鎖相解調(diào)、正交解調(diào)等。正交解調(diào)原理:中頻本振（IFVCO）信號經(jīng)分頻電路的分頻和移相電路處理后得到頻率與接收中頻信號中心頻率相同、相位差90o的正交本振信號。正交解調(diào)正交本振信號與接收中頻信號經(jīng)混頻器混頻得到中心頻率為0Hz的接收基帶信號（RXI/Q），稱之為零中頻RXI/Q信號。3.1.9中頻本振中頻本振即IFVCO、VHFVCO，中頻本振信號的頻率固定不變，其電路結構形式與射頻本振的相似。GSM數(shù)字手機發(fā)射電路包括話音拾取電路、發(fā)射射頻電路與發(fā)射基帶電路。發(fā)射射頻電路包括調(diào)制電路、發(fā)射中頻載波電路、發(fā)射變頻模塊、發(fā)射本振電路、功率放大器等。3.2GSM數(shù)字手機的發(fā)射射頻電路在超外差一次變頻接收電路中，中頻本振信號用于接收電路的解調(diào)。在超外差二次變頻接收電路中，中頻本振信號用于接收第二混頻電路，以及解調(diào)電路和TXI/Q調(diào)制電路。3.2.1話音拾取電路組成：送話器及其外圍電路。功能：將聲音變?yōu)槟M音頻信號，并送至音頻處理電路。話音拾取得到模擬信號經(jīng)發(fā)射基帶電路變換得到數(shù)字信號。N800的13腳輸出2.0～2.5V電壓經(jīng)電阻R812、R814對送話器供電。N800的14腳、15腳與送話器之間的電阻和電容構成音頻頻帶形成電路（帶通濾波器），它將最有用的270～3400Hz音頻信號送入N800內(nèi)進行音頻放大、低通濾波及PCM編碼等處理，而將270～3400Hz以外的信號濾除。功能：用于發(fā)射信號的A/D轉換與頻率變換等。3.2.2發(fā)射射頻電路1.調(diào)制電路分類：PCM調(diào)制、GMSK調(diào)制以及TXI/Q調(diào)制。1）PCM調(diào)制即PCM編碼，用于將模擬音頻信號A/D轉換，得到數(shù)字信號。2）GMSK調(diào)制用于將數(shù)字信號D/A轉換，得到67.707kHz模擬發(fā)射基帶信號（TXI/Q）。3）TXI/Q調(diào)制時，將TXI/Q信號調(diào)制到發(fā)射中頻載波上，得到已調(diào)發(fā)射中頻信號。2.發(fā)射中頻載波電路功能：產(chǎn)生發(fā)射中頻載波信號，該電路通常為專門電路或二分頻器，其中二分頻器用來對中頻本振信號二分頻以得到發(fā)射中頻載波。諾基亞6110型手機中頻本振電路一般情況下，對于超外差二次變頻接收電路，發(fā)射電路和接收電路所用的中頻本振信號是相同的；對于超外差一次變頻接收電路，發(fā)射中頻本振信號由發(fā)射電路專用。3．發(fā)射變頻模塊來自TXI/Q調(diào)制電路的108MHz已調(diào)發(fā)射中頻信號經(jīng)發(fā)射變頻模塊U300的4腳被送到鑒相器。射頻本振信號與發(fā)射本振信號在U300內(nèi)混頻得到108MHz的發(fā)射參考中頻信號，兩個108MHz的信號經(jīng)鑒相器相位比較得到調(diào)諧信號。摩托羅拉328型手機發(fā)射變頻模塊調(diào)諧信號經(jīng)泵電路變換后，送至發(fā)射本振電路中VD300的負極控制VD300的反向偏壓，使TXVCO工作在相應的信道上，即調(diào)諧信號起到發(fā)射本振電路的信道控制作用。4．發(fā)射本振電路發(fā)射本振（TXVCO）電路在調(diào)諧信號的控制下進行頻率調(diào)制，得到最終已調(diào)發(fā)射射頻信號。雙頻或三頻發(fā)射本振電路的工作頻段由頻段切換控制信號控制。愛立信T18型手機發(fā)射本振電路5.功率放大器分類：單頻功放和雙頻功放。（1）功率放大器概述（PA）單頻功放只能工作在GSM頻段。雙頻功放可以工作在GSM或DCS頻段上。雙頻功放一般有GSM和DCS兩個射頻輸入端、兩個射頻輸出端，以及兩個電源端、兩個功率控制端和一個頻段切換控制端。雙頻功放的實際電路GSM頻段和DCS頻段的射頻信號首先經(jīng)雙訊器分離和濾波送至N800的8腳，經(jīng)N800功率放大后，由N800的4腳（或5腳）輸出GSM頻段（或DCS頻段）射頻信號至功率分配器或微帶線耦合器，最后經(jīng)天線發(fā)送出去。N800工作頻段的切換由1腳（GSM）、2腳（DCS）輸入的頻段切換控制信號控制，功率控制信號由7腳輸入對N800的功率放大進行控制。N800的3腳和6腳為電源供電端。功放電路的供電分為電子開關供電型、長供電型兩種，前者只有在手機處于發(fā)射狀態(tài)時，電子開關閉合，功放得電工作，而在待機狀態(tài)下，電子開關斷開，功放無工作電壓而停止工作。后者工作于丙類狀態(tài)，在待機狀態(tài)雖有供電，但功放管截止，不消耗電能；有信號發(fā)射時，功放進入放大狀態(tài)。丙類工作狀態(tài)的功放控制信號通常為負偏壓。（2）功率放大器的控制原理已調(diào)發(fā)射射頻信號的取樣通常由微帶線耦合器或功率分配器完成。微帶線耦合器屬于定向耦合器，由印制電路板上寬窄不同的兩塊銅皮構成。微帶線耦合器相當于變壓器，寬窄不同的銅皮為其一次側和二次側，窄銅皮檢測到的信號送至高頻整流電路。諾基亞6110型手機功率控制原理圖功率控制參考信號與由定向耦合器采樣取得的信號經(jīng)誤差放大器（也是比較放大器）N620放大，輸出功率控制信號（偏壓）改變功放電路的輸出，使之輸出功率大小合適的射頻信號。3.3GSM數(shù)字手機的頻率合成器3.3.1基準時鐘電路Y702、VD221和U220構成振蕩電路。AFC信號為數(shù)字信號處理器U500提供的自動頻率控制信號。AFC信號經(jīng)C242、C249濾波后，通過改變VD221兩端電壓實現(xiàn)對振蕩頻率的自動控制。13MHz基準時鐘電路實例3.3.2實時時鐘電路實時時鐘（RTC）電路用于手機日歷功能、提供睡眠時鐘信號和產(chǎn)生中斷信號。1.實時時鐘電路的功能2.實時時鐘電路的原理在有的手機中，在開機之初，實時時鐘電路還用作提供啟動邏輯時鐘信號和電源電路的振蕩信號，以使電源電路能夠正常工作。3.3.3低通濾波器低通濾波器在頻率合成器中被稱為環(huán)路濾波器，改變?yōu)V波電阻、電容參數(shù)，可以改變其濾波性能。在頻率合成器中，低通濾波器可以濾除鑒相器輸出中的高頻諧波成分，以避免高頻諧波成分對振蕩電路造成干擾。以VT253為核心構成電容三點式振蕩器，RXVCO控制信號通過改變變?nèi)荻O管VD251兩端的電壓實現(xiàn)頻率控制。VT255為RXVCO電路的恒流源。3.3.4壓控振蕩器摩托羅拉V998型手機射頻本振電路3.4GSM數(shù)字手機的電源電路手機供電多由電池供電，電池電源正極通常用VBATT、VBAT、BATT、BATT+、VB、B+等表示、電池電源地用GND表示。3.4.1供電電路1.電池供電摩托羅拉手機還可由外接電源供電，電池電源正極用BATT+表示，外接電源正極用EXT_B+表示，經(jīng)外接電源和電池供電后的電壓一般用B+表示。有的手機中還有電池信息檢測或電池溫度檢測電路。VBATT為電池正極；BSI為電池信息檢測端；BTEMP為電池溫度檢測端；集成電路N100為電源管理單元（PMU），負責對手機各部分供電，并在開機時為CPU提供復位信號。由于電池內(nèi)阻RS不同，所以由RS和R120對電源VBB分壓得到的電壓不同。該電壓送入N100，經(jīng)A/D轉換得到的數(shù)據(jù)信號被送至邏輯電路判斷電池類型。電池溫度檢測與電池信息檢測過程相似，電池溫度分壓器由安裝在電池內(nèi)部或手機主板上靠近電池位置的一個溫度敏感電阻RT與上拉電阻、參考電壓VREF構成。2.供電切換電路（供電電路）功能：用于變換手機供電方式，使之在僅有電池供電時才將電池供電電源送至電源電路，其他情況下則由外接電源供電。當通過底部接口J600接入外接電源EXT_B+時，VT905的1腳、4腳變?yōu)楦唠娖?，VT906內(nèi)部斷開切斷電池供電；外接電源EXT_B+經(jīng)由單向二極管VD605向手機供電。當有電池供電而無外接電源時，VT905、VT906的4腳為低電平，VT906內(nèi)部導通，電池經(jīng)VT906向手機供電。開機方式：電源開關鍵開機、充電開機和定時開機。3.4.2開機、關機與帶機充電控制1.開機方式按電源開關鍵開機是指通過按下電源開關鍵使手機開機。充電開機是指檢測到充電器插入時的自動開機。分類：高電平開機和低電平開機定時開機是利用實時時鐘電路的中斷信號開機，若手機設置了鬧鐘功能，且手機處于關閉狀態(tài)，則當鬧鈴時間到時，實時時鐘電路將產(chǎn)生一個中斷信號送給電源IC作為開機脈沖信號而使手機開機。（1）電源開關鍵開機1）在高電平開機方式中，電源開關鍵的一端連接到電池電源，另一端連接到電壓調(diào)節(jié)器的啟動控制端或復合集成電源電路的開機觸發(fā)端。2）在低電平開機方式中，電源開關鍵的一端連接到地，另一端連接到電源電路的開機觸發(fā)端。（2）充電開機LED_3V3是由電壓調(diào)節(jié)器輸出的供電電源。當充電電源DCVOLT經(jīng)R105加至開關管U106的2腳時，U106的3腳、4腳導通，LED_3V3送到VD110的4腳，D110的2腳輸出高電平，啟動邏輯電壓調(diào)節(jié)器使手機開機。2.復位信號功能：使相關電路處于指定的初始狀態(tài)，以防止因邏輯程序出現(xiàn)混亂而使手機不能正常工作。分類：總復位信號、系統(tǒng)復位信號、復合數(shù)字音頻處理復位信號、SIM卡復位信號、LCD驅動復位信號。3.關機程序當出現(xiàn)以下幾種情況時，邏輯電路啟動關機程序關機。1）邏輯電路檢測到電源開關鍵關機操作時。2）邏輯電路檢測到電池電壓低于工作電壓下限或取走電池時。3）開機維持信號（看門狗信號）消失時，因為電源IC停止供電而關機。4）通過設置實時時鐘功能，計時器控制邏輯電路啟動關機程序。當設置時間到時，實時時鐘電路產(chǎn)生中斷請求信號，并經(jīng)開機信號線路送給電源IC一個關機脈沖信號而關機。當電源開關鍵被按下足夠長的時間或電池電壓低于手機工作電壓的下限時，低電平的關機脈沖被送至邏輯電路，邏輯電路啟動關機程序關閉SIM卡電源，并輸出復位信號至數(shù)字信號處理器使之復位。如果無充電器連接在手機上，邏輯電路將控制電源電路提供一個短時間的開機維持信號，并對邏輯電路本身復位。在延遲一段時間后，開機維持信號消失，關閉所有的電壓調(diào)節(jié)器，手機經(jīng)電源電路關機。4.帶機充電控制手機電池充電方式分類：座充和帶機充電座充指的是把手機電池從手機上取下來，放置在充電器座內(nèi)進行充電。帶機充電指的是將手機電池留在手機內(nèi)進行充電。帶機充電分類：關機充電和待機充電。帶機充電電路一般有三部分電路組成： 1）充電檢測電路用于檢測充電器是否插入手機充電座端。2）充電控制電路用于控制外接電源向手機電池進行充電。3）電池電量檢測電路用于檢測充電電量的多少。當電池充滿電量時，電池電量檢測電路輸出信號給邏輯電路控制充電電路斷開，停止充電。當充電器插入時，充電電源經(jīng)F101和L104送至充電控制模塊N101的A2腳，并經(jīng)R103、R104分壓送至N100的A3腳，N100檢測到該信息后通過B7腳通知D200運行帶機充電程序。在D200的控制下，N100從B5腳送出1Hz的充電控制信號到N101的F2腳。當F2腳為高電平時，N101內(nèi)部充電開關合上，充電電源對電池充電；當F2腳為低電平時，開關斷開，停止充電。在充電過程中，R131為充電檢測取樣電阻，N100通過B1腳對R131兩端電壓取樣，并將檢測結果送D200，D200由此判斷電池電量是否充滿。當電池電量充滿時，由D200送出控制信號至N100，使之停止送出PWM充電控制信號，SWITCH斷開，停止對電池進行充電。為了防止在充電過程中出現(xiàn)意外事故，有的手機設有充電電壓過高保護電路。電壓調(diào)節(jié)器用于將輸入電壓進行變換以提供各種不同需要的電源電壓。數(shù)字手機中具有多個電壓調(diào)節(jié)器，輸出不同的電源電壓給不同的電路。電壓調(diào)節(jié)器的輸出電源通常有4.75V、3.8V、3.3V、2.75V、1.8V、1.5V等。3.4.3電壓調(diào)節(jié)器與電源電路的聯(lián)系當充電電壓出現(xiàn)過高等情況時，N101的F4腳輸出電平由高變低，稱之為充電電壓高低檢測信號，該信號送至D200的G10腳，經(jīng)CPU內(nèi)部的比較、識別、檢測后，由D200的A1腳輸出一個充電中斷信號給控制管VT101，使N100內(nèi)部開關斷開，強行停止充電，實現(xiàn)帶機充電保護。1.電壓調(diào)節(jié)器的種類電壓調(diào)節(jié)器的種類：1）邏輯電壓調(diào)節(jié)器用于對邏輯電路供電，通常有2.75V、1.8V等。2）射頻電壓調(diào)節(jié)器用于對射頻電路供電，例如，接收射頻電路和發(fā)射前級電路。3）時鐘電壓調(diào)節(jié)器用于對時鐘電路供電，例如，實時時鐘電路和基準時鐘電路等。當接入手機電池時，電池電源加到電壓調(diào)節(jié)器U100，使之由5腳輸出電壓對手機供電，并經(jīng)D100對實時時鐘電路供電。2.實時時鐘電壓調(diào)節(jié)器3.電源電路各部分的聯(lián)系3.5GSM數(shù)字手機的基帶電路3.5.1微處理單元（MCU）組成：CPU、FLASHROM和EEPROM等。功能：進行系統(tǒng)控制、通信控制、身份驗證、射頻檢測、工作模式控制、附件監(jiān)測、電池監(jiān)測等，并提供某些用戶界面、與PC通信的接口。中央處理器（CPU）的部分功能如下：1）對工作信道進行控制。2）對尋呼信號進行用戶碼的識別。3）對發(fā)射功率進行檢測和控制。4）對接收信號電平、噪聲電平進行檢測，若信號過弱發(fā)出指令切換工作信道。5）手機的有關數(shù)據(jù)信號由CPU編碼成為數(shù)字化指令發(fā)射給基站。接收信令則由CPU譯碼后對整機實現(xiàn)智能化控制。數(shù)字信號處理單元（DSP）的主要功能如下：3.5.2數(shù)字信號處理單元6）對直流電源進行電壓檢測和工作狀態(tài)的控制。7）讀取鍵盤輸入信息。8）控制顯示器。9）靜噪控制。1）在發(fā)射時，DSP首先對音頻編譯碼單元送入的數(shù)字語音信號進行信道編碼，然后對其進行交織、加密等處理，得到數(shù)碼語音信號。在接收時，則基本上是發(fā)射時的逆過程。2）DSP還用于進行射頻控制、自動增益控制、自動頻率控制等。3.5.3復合數(shù)字音頻處理單元復合數(shù)字音頻處理（COBBA_GJP）即音頻編譯碼模塊，主要用于完成語音信號的A/D、D/A轉換、PCM編解碼、GMSK調(diào)制解調(diào)、音頻路徑變換、發(fā)射話音前置放大、接收話音的驅動放大和雙音多頻（DTMF）信號發(fā)生。3.5.4專用集成電路（ASIC）專用芯片即專用集成電路。ASIC通常包括中央處理器、存儲器、電源IC、顯示驅動、鍵盤矩陣和基準時鐘電路等。與接口有關的專用應用集成電路的主要功能如下：1）提供MCU與用戶模組之間的接口。2）提供MCU與DSP之間的接口。3）提供MCU、DSP與射頻邏輯接口電路之間的接口。4）產(chǎn)生時鐘。5）提供用戶接口。3.5.5音頻編譯碼單元音頻編譯碼單元主要用來完成語音信號的A/D轉換、D/A轉換、PCM編譯碼、音頻路徑變換、發(fā)射話音前置放大、接收話音驅動放大和雙音多頻（DTMF）信號的產(chǎn)生3.6GSM數(shù)字手機的射頻控制信號手機射頻電路中，除參考振蕩電路的AFC信號、功率放大電路的自動功率控制信號（APC）外，其他的射頻控制信號基本上均由邏輯電路輸出。6）為GSM手機提供SIM卡接口，或為CDMA手機提供UIM卡接口。7）提供時間管理及外接通信接口等。射頻控制信號分為接收電路控制信號、發(fā)射電路控制信號和射頻控制總線等。分類：啟動控制信號和自動增益控制信號等。3.6.1接收電路控制信號接收電路的啟動控制信號又稱為接收使能信號。在待機狀態(tài)下，該信號是一個邏輯電路控制下的隨機的脈沖信號；在測試狀態(tài)或通話狀態(tài)下，該信號是一個周期固定的脈沖信號。一般來說，手機開機后，邏輯電路就輸出該信號，啟動接收電路開始工作。3.6.2發(fā)射電路控制信號發(fā)射電路控制信號即發(fā)射使能信號。手機開機后，RXON信號是經(jīng)常出現(xiàn)的。與RXON不同，TXON信號只在開機或關機時啟動發(fā)射電路，將手機用戶資料傳送出去，然后一直處于“靜默”狀態(tài)，直到呼叫建立時才由邏輯電路輸出。3.6.3頻段切換控制信號頻段切換控制信號用在雙頻或三頻手機中，以使手機能在多個頻段工作。頻段切換控制信號只有高電平或低電平兩種狀態(tài)，通常用于控制天線開關電路進行頻段切換、控制射頻或發(fā)射本振電路進行工作頻段切換、控制發(fā)射功率放大電路進行頻段切換，以及控制復合射頻信號處理器內(nèi)的射頻電路進行頻段切換。頻率合成時所需的控制信號即頻率合成控制信號，通常有頻率合成時鐘信號、頻率合成使能信號、頻率合成數(shù)據(jù)信號等。3.6.4射頻控制總線1.頻率合成時鐘信號頻率合成時鐘信號是頻率合成電路中的基準時鐘。GSM手機中的頻率合成時鐘信號的頻率為3.25MHz的信號，由13MHz信號4分頻得到。2.頻率合成使能信號頻率合成使能信號用于啟動頻率合成電路。頻率合成數(shù)據(jù)信號用于控制頻率合成電路中分頻器的分頻比，以改變頻率合成器輸出信號的頻率，完成信道變換。3.頻率合成數(shù)據(jù)信號除上述電路外，與人機對話操作有關的人機界面電路包括鈴聲電路、背景燈電路、振動器電路、按鍵電路、顯示電路、用戶識別模組（SIM卡）電路等。3.7GSM數(shù)字手機的人機界面電路3.7.1鈴聲電路鈴聲電路即鈴聲驅動電路，用于將鈴聲信號進行功率放大，驅動蜂鳴器發(fā)出聲音，以示有呼叫接入。當中央處理器D200的97腳輸出鈴聲信號時，兩個晶體管將鈴聲信號進行功率放大，推動蜂鳴器發(fā)出聲音。VT28用于防止鈴聲電路工作時，蜂鳴器產(chǎn)生反峰電壓損壞電路。3.7.2背景燈電路分類：顯示背景燈與按鍵背景燈。當中央處理器D600的65腳（背景燈啟動）輸出高電平信號到VT613、VT614基極時，VT613、VT614導通使二極管發(fā)光。3.7.3振動器電路（振子）振動器以振動形式提醒手機用戶有呼叫接入。振動器的振動由振動器電路控制。當中央處理器D600的45腳（振子啟動）為低電平時，VT622導通，使VT621因1腳為高電平而導通，VT620則因1腳變?yōu)榈碗娖蕉鴮?，電池電源?jīng)電阻R685、VT620的2腳和3腳對振動器供電，振動器振動。3.7.4按鍵電路按鍵分類：數(shù)字按鍵和功能按鍵。按鍵電路由與同一個專用集成電路連接的列地址線COL和行地址線ROW構成，二者構成很多交叉點，每個交叉點對應一個按鍵，列地址線和行地址線的邏輯電平狀態(tài)相反。3.7.5顯示電路顯示電路主要由顯示模塊以及CPU局部電路組成，包括顯示電路電源、顯示時鐘與顯示數(shù)據(jù)線。由集成電源N100提供2.8V的VBB電壓；顯示屏的控制信號和數(shù)據(jù)傳輸信號包括LCDEN、LCDRST、GENSIO。LCDEN用于啟動顯示；LCDRSTX用于顯示復位；GENSIO用于傳輸顯示數(shù)據(jù)和時鐘信號，并控制顯示屏內(nèi)的振蕩器，以控制LCD的對比度。3.7.6SIM卡電路由中央處理器、電源IC組成，以實現(xiàn)移動設備與SIM卡的信息交換與控制。諾基亞3310型手機的SIM卡電路D200為中央處理器、N100為電源IC、VD104為穩(wěn)壓器。N100不僅為整機供電，還支持3V、5VSIM卡接口電路。在開機瞬間，D200從SIM_CLK、SIM_RST和SIM_DATA等引腳送出脈沖信號到N100，令N100從VSIM、SIMDAT、SIMRST、SIMCLK等引腳送出幅度為5V的脈沖信號到SIM卡座，以檢測是否已插入SIM卡。如果檢測到已插入SIM卡，這些脈沖信號還用于檢測