《手機(jī)原理與維修》課件 手機(jī)第二章0803OK

第一節(jié)

識(shí)讀手機(jī)電路圖的一般方法第二節(jié)?GSM手機(jī)的基本組成第三節(jié)

接收機(jī)電路

第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路

第五節(jié)

鎖相環(huán)頻率合成器

本章小結(jié)第六節(jié)

邏輯控制電路

第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)

第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和調(diào)節(jié)

第十節(jié)

手機(jī)電源電路

第二章

手機(jī)功能電路原理分析第一節(jié)

識(shí)讀手機(jī)電路圖的一般方法一、手機(jī)的電路圖二、讀識(shí)手機(jī)電路圖的一般方法

一、手機(jī)的電路圖

對(duì)于手機(jī)生產(chǎn)技術(shù)人員、維修人員經(jīng)常使用的電路圖是：方框圖、電路原理圖、印制電路板（PCB）圖。

1．方框圖用各種連線和方框來表示整機(jī)電路、系統(tǒng)電路或功能電路的組成情況的簡(jiǎn)圖。特點(diǎn)是直觀和容易看懂，是分析整機(jī)電路的最好工具。第一節(jié)

識(shí)讀手機(jī)電路圖的一般方法

它是元器件的位置及銅箔連線的實(shí)際排列圖，與電路原理圖配合使用可以較快的找到相關(guān)元器件和便于查找到有關(guān)測(cè)試點(diǎn)。

3．印制電路板圖

2．電路原理圖

簡(jiǎn)稱電路圖。用于體現(xiàn)電子電路的結(jié)構(gòu)與工作原理的一種電路詳圖，它由各種元器件的圖形符號(hào)組成。并表明各元器件的參數(shù)，為檢測(cè)和更換元器件提供依據(jù)。第一節(jié)

識(shí)讀手機(jī)電路圖的一般方法按如下幾個(gè)步驟進(jìn)行：（1）了解用途

讀圖之前，首先要了解一些主要部件使用在什么地方、起什么作用、有什么特點(diǎn)以及能達(dá)到什么樣的技術(shù)指標(biāo)。（2）化整為零

將總原理圖分解成若干部分，弄清各部分主要功能以及每一部分由哪些基本單元電路組成。（3）找出通路對(duì)每個(gè)基本單元電路，找出其中支流通路、信號(hào)交流通路以及反饋通路等，判斷電路的供電是否正常、靜態(tài)偏置是否合適、交流信號(hào)能否正常放大和傳遞、引出信號(hào)經(jīng)過什么樣的濾波等。第一節(jié)

識(shí)讀手機(jī)電路圖的一般方法二、讀識(shí)手機(jī)電路圖的一般方法（4）抓住聯(lián)系在前面幾個(gè)步驟的基礎(chǔ)上進(jìn)行各部分的綜合，從輸入端到輸出端聯(lián)系起來，觀察電路在電路中如何進(jìn)行處理、變化和放大、傳遞從而對(duì)整圖得到一個(gè)完整認(rèn)識(shí)。（5）分析元件從支流和交流兩個(gè)角度去分析電路中一些關(guān)鍵元件的功能，考慮元件出現(xiàn)故障后會(huì)對(duì)整個(gè)電路造成什么樣的影響。第一節(jié)

識(shí)讀手機(jī)電路圖的一般方法

一、GSM手機(jī)的基本組成

二、GSM手機(jī)的語音信號(hào)處理第二節(jié)?GSM手機(jī)的基本組成

組成如下：雙工器、接收機(jī)電路、發(fā)射機(jī)電路、頻率合成器、音頻處理電路、微處理器控制電路和用戶接口等功能模塊，如圖所示。第二節(jié)?GSM手機(jī)的基本組成一、GSM手機(jī)的基本組成

1．雙工器。由接收濾波器、發(fā)射濾波器及天線開關(guān)電路組件構(gòu)成。天線接收的信號(hào)經(jīng)接收濾波器進(jìn)入接收電路，發(fā)射電路輸出的信號(hào)經(jīng)雙工器的發(fā)射濾波器饋送至天線發(fā)射出去。

2．鎖相環(huán)頻率合成器由它提供穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度很高的一系列信號(hào)源，主要作用：一是提供發(fā)射電路的射頻信號(hào)，二是作為接收變頻電路的第一本振信號(hào)。

3．接收機(jī)它實(shí)際是二次變頻的超外差高頻接收機(jī)，選擇接收有用信號(hào)。無線接收部分包括輸入回路高頻濾波、高頻放大、變頻、中頻濾波、中頻放大及解調(diào)。第二節(jié)?GSM手機(jī)的基本組成

4．發(fā)射機(jī)

將發(fā)射的信號(hào)調(diào)制于射頻載波上，并經(jīng)功率放大后由天線以電波的形式發(fā)射給基站。它由射頻調(diào)制、射頻功率放大、帶通濾波等部分組成。

是手機(jī)工作狀態(tài)和各模塊狀態(tài)的主要控制部分，核心是單片微處理器、存儲(chǔ)器、和數(shù)據(jù)處理器，用于完成復(fù)雜信令的處理和系統(tǒng)控制。

5．微處理器控制單元

微處理器對(duì)手機(jī)的工作狀態(tài)的控制包括定時(shí)控制、數(shù)字系統(tǒng)控制、發(fā)射與接收控制以及人機(jī)接口控制等。第二節(jié)?GSM手機(jī)的基本組成接口部分（1）語音接口。（2）數(shù)據(jù)接口。（3）人機(jī)接口。第二節(jié)?GSM手機(jī)的基本組成二、GSM手機(jī)的語音信號(hào)處理過程：聲音模擬信號(hào)數(shù)字化為脈沖編碼調(diào)制信號(hào)進(jìn)入語音編碼器，壓縮數(shù)據(jù)信道編碼器附加校驗(yàn)碼交織處理，加上射頻部分的跳頻抗干擾微處理器控制數(shù)據(jù)信號(hào)按時(shí)分多址的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行格式化中頻載波調(diào)制發(fā)射電路上變頻轉(zhuǎn)換為無線電射頻功率放大發(fā)射出去。

1．送話信號(hào)處理第二節(jié)?GSM手機(jī)的基本組成

2．受話信號(hào)處理

過程：無線接收高頻信號(hào)接收電路進(jìn)行高頻放大變?yōu)橹蓄l再耦合至正交相位解調(diào)器解調(diào)為低頻信號(hào)波形均衡器處理因多徑衰落而引起的失真信號(hào)送入交織電路恢復(fù)為交織前的原信號(hào)信道解碼器選取信息數(shù)據(jù)解壓縮語音數(shù)據(jù)，編碼語音數(shù)據(jù)恢復(fù)至PCM數(shù)字信號(hào)數(shù)/模轉(zhuǎn)換成模擬語音信號(hào)驅(qū)動(dòng)受話器發(fā)出語音。

第二節(jié)?GSM手機(jī)的基本組成第三節(jié)

接收機(jī)電路一、接收機(jī)電路功能二、接收機(jī)電路分析主要功能：接收高頻載波信號(hào)進(jìn)行選擇、放大和變換。主要有三方面功能。一、接收機(jī)電路功能

1．選擇接收信號(hào)

2．放大接收信號(hào)

基站發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過一段距離后會(huì)衰減，手機(jī)接收后為了能推動(dòng)受話器發(fā)出聲音，必須進(jìn)行放大。宇宙空間存在各種各樣的電磁波，手機(jī)要能夠選擇移動(dòng)通信網(wǎng)路的有用信號(hào)，抑制各種不需要的電磁波。第三節(jié)

接收機(jī)電路手機(jī)接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓉淼幕ㄐ盘?hào)。

3．接收信號(hào)的變換

（1）自差式電路。變頻電路通常有兩種：（2）外差式電路。第三節(jié)

接收機(jī)電路接收機(jī)主要由雙工器、低噪聲放大、變頻、中頻放大、鑒頻解調(diào)等幾部分功能電路構(gòu)成，結(jié)構(gòu)方框圖如圖所示。二、接收機(jī)電路分析第三節(jié)

接收機(jī)電路

1．天線電路

接收到的電磁波轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)后首先進(jìn)入天線電路。天線電路由雙工器或天線開關(guān)電路組成。在GSM手機(jī)中雙工器用于接收射頻信號(hào)與發(fā)射射頻信號(hào)通道的轉(zhuǎn)換。天線開關(guān)除了實(shí)現(xiàn)接收與發(fā)射通道的轉(zhuǎn)換外，還用于GSM900MHz和DCS1800MHz頻段的切換。第三節(jié)

接收機(jī)電路單頻數(shù)字手機(jī)的雙工器組成如圖所示，它包括一個(gè)發(fā)射濾波器和一個(gè)接收濾波器。功能是將接收射頻信號(hào)與發(fā)射射頻信號(hào)分離，防止強(qiáng)發(fā)射信號(hào)對(duì)接收信號(hào)的影響。雙工器有三個(gè)端口：

①RX腳接到接收機(jī)輸入端。

②ANT腳接到天線接口。

③TX腳接到發(fā)射機(jī)輸出端。第三節(jié)

接收機(jī)電路

雙頻數(shù)字手機(jī)上使用的雙工器稱為雙訊器，結(jié)構(gòu)如圖所示。它將

GSM900MHz和DCS1800MHz兩個(gè)頻段信號(hào)分開，它包括兩套發(fā)射與接收濾波器，雙訊器中包含開關(guān)電路，VC1和VC2是開關(guān)信號(hào)控制端。第三節(jié)

接收機(jī)電路

2．低噪聲放大器

功能：將天線接收的微弱信號(hào)放大，以滿足混頻器對(duì)輸入信號(hào)的幅度和信噪比的要求。

查找和辨認(rèn)低噪放大器的方法是：（1）低噪放大器位于天線電路之后，其電路前后一般有視頻濾波器，如圖所示。第三節(jié)

接收機(jī)電路（3）手機(jī)電路中通常采用LNA（LowNoiseAmplifier）來表示低噪聲放大器。（2）分立元件的低噪聲放大器通常采用共射電路，如圖所示。也有部分手機(jī)的低噪聲放大器被集成在一塊芯片中，查找時(shí)順著天線電路，找到集成電路的引腳，引腳標(biāo)有“LNAIN”字樣。第三節(jié)

接收機(jī)電路

3．第一變頻器接收變頻器是將射頻信號(hào)下變頻為中頻調(diào)制信號(hào)，功能示意圖如圖所示。第三節(jié)

接收機(jī)電路

高頻放大后的截獲搜射頻信號(hào)fs

與頻率合成器所提供的本振信號(hào)fg

一道送入混頻電路，產(chǎn)生差頻信號(hào)，即第一接收中頻信號(hào)fI

，該信號(hào)經(jīng)第一中頻放大器放大，其后就可用中頻放大器進(jìn)行放大，使高頻分布參數(shù)的影響減小，利于放大倍數(shù)的穩(wěn)定和提高。

若變頻電路不能正常工作，或變頻電路無本機(jī)振蕩信號(hào)輸入、信號(hào)幅度低，則會(huì)導(dǎo)致手機(jī)出現(xiàn)無線接收或接收差的故障。第三節(jié)

接收機(jī)電路

4．中頻放大器采用中頻放大器的目的。

（1）獲取高增益。（2）提高選擇性。類型：分立和集成兩種。分立式如圖所示。中頻放大器對(duì)接收機(jī)的增益影響很大，若它出現(xiàn)故障，則通常會(huì)導(dǎo)致手機(jī)接收差。第三節(jié)

接收機(jī)電路

5．第二變頻器

功能：將第一變頻器進(jìn)一步降為第二中頻，再經(jīng)陶瓷濾波器選通、第二中頻放大器放大后送入解調(diào)器。第三節(jié)

接收機(jī)電路

6．解調(diào)器功能：對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，將接收信號(hào)還原成含有語音和數(shù)據(jù)信息的基帶信號(hào)。解調(diào)技術(shù)通常有鎖相解調(diào)器、正交鑒頻解調(diào)器等。如圖所示為鎖相解調(diào)器的方框圖。第三節(jié)

接收機(jī)電路如圖所示為正交鑒頻原理框圖。

說明的一點(diǎn)：這里的解調(diào)是把包含信息的中頻信號(hào)還原出基帶信號(hào)的解調(diào)，在邏輯音頻電路中還有一個(gè)GMSK解調(diào)，它將基帶信息還原為數(shù)碼信息。第三節(jié)

接收機(jī)電路一、發(fā)射機(jī)電路功能

二、發(fā)射機(jī)電路分析第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路

主要功能有三個(gè)：一、發(fā)射機(jī)電路功能

1．將含有語音、數(shù)據(jù)信息的中頻信號(hào)上變頻為射頻信號(hào)。

2．對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大。

3．通過對(duì)功放輸出信號(hào)的采樣檢測(cè)，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)來控制手機(jī)的發(fā)射功率。

第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路

構(gòu)成：發(fā)射變頻器、倍頻電路和射頻功放電路等幾部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路二、發(fā)射機(jī)電路分析

1．發(fā)射變頻器實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換如圖所示。

以調(diào)中頻信號(hào)fI

與本振信號(hào)fg

通過晶體管的非線性作用進(jìn)行混頻，并由選頻濾波回路選通其中的高頻分量fI+fg，提升載波頻率。第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路

2．倍頻器（1）功能將輸出信號(hào)等于輸入信號(hào)整數(shù)倍的電路。常用二倍頻和三倍頻。作用是提升載波信號(hào)的頻率，使之工作在對(duì)應(yīng)的信道上，倍頻處理后的信號(hào)，調(diào)頻信號(hào)也成倍提高，提高了調(diào)整的靈敏度。另一個(gè)好處是，減少高頻自激現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高整機(jī)工作穩(wěn)定性。第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路

（2）倍頻原理由晶體管組成的倍頻電路如圖所示，基本原理是：晶體管工作于非線性狀態(tài)，輸入信號(hào)經(jīng)過管子的放大，其集電極電流會(huì)產(chǎn)生截止切割失真，輸出信號(hào)含有豐富的諧波分量，利于選頻網(wǎng)絡(luò)選通所需的倍頻信號(hào)，濾除基波和其他諧波分量后就實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)的倍頻處理。第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路

3．射頻功率放大器（3）具有良好的諧波抑制能力，雜波輻射量要小。（4）具有功率自動(dòng)控制電路，根據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)控制指令工作在一定的發(fā)射功率級(jí)別上。射頻功率放大器工作在大信號(hào)狀態(tài)下，四方面要求如下：

（1）輸出功率能達(dá)到要求，電路有一定的輸出功率余量。

（2）電路效率高，以節(jié)約直流電源用電量。第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路功率自動(dòng)控制電路工作原理框圖如圖所示。第四節(jié)

發(fā)射機(jī)電路

一、基本鎖相環(huán)頻率合成器二、手機(jī)頻率合成器實(shí)例分析第五節(jié)

鎖相環(huán)頻率合成器

1．電路組成

組成：基準(zhǔn)振蕩器、鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器和可編程分頻器組成，如圖所示。第五節(jié)

鎖相環(huán)頻率合成器一、基本鎖相環(huán)頻率合成器基準(zhǔn)振蕩器為頻率合成環(huán)路提供參考信號(hào)。鑒相器又稱相位比較器，作用是將檢測(cè)信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行相位比較，并輸出一個(gè)反映兩信號(hào)相位差大小的電壓。低通濾波器作用是濾除鑒相器輸出電壓的干擾成分。壓控振蕩器簡(jiǎn)稱VCO，是一個(gè)振蕩頻率受電壓大小控制的振蕩電路，實(shí)為一個(gè)調(diào)頻振蕩電路。分頻器作用是降低信號(hào)的頻率，實(shí)為一計(jì)數(shù)器。第五節(jié)

鎖相環(huán)頻率合成器

2．電路原理分頻器有f基準(zhǔn)和f分頻兩個(gè)輸入信號(hào)，f基準(zhǔn)是由石英晶體振蕩器產(chǎn)生的。f分頻是壓控振蕩器所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)N分頻后的比較信號(hào)。最后得到一個(gè)穩(wěn)定的信號(hào)源?？删幊谭诸l器滿足：f分頻=f0/N

當(dāng)鎖相環(huán)路鎖定時(shí)，鑒相器滿足：f分頻=f基準(zhǔn)

根據(jù)上式有：f0=Nf基準(zhǔn)可見預(yù)置分頻系數(shù)N就能獲得所需要的振蕩頻率信號(hào)，以滿足手機(jī)不同頻道的工作需要。第五節(jié)

鎖相環(huán)頻率合成器諾基亞6110手機(jī)含有兩個(gè)頻率合成電路，第一本振頻率合成器產(chǎn)生1006~1031MHz的振蕩信號(hào)，用于提供接收通道第一混頻器的本振信號(hào)及發(fā)射混頻器的本振信號(hào)。另一個(gè)頻率合成器產(chǎn)生232MHz的第二本振信號(hào)，經(jīng)過二次分頻得到116MHz信號(hào)作為發(fā)射中頻載波，再經(jīng)2分頻得到58MHz信號(hào)作為接收第二混頻的本振信號(hào)。第五節(jié)

鎖相環(huán)頻率合成器二、手機(jī)頻率合成器實(shí)例分析

1．第一本振頻率合成器

諾基亞6110手機(jī)第一本振頻率合成器由高頻處理芯片U101內(nèi)部的鎖相環(huán)及外部的低通濾波器和一本振壓控振蕩器所組成，電路框圖如圖所示。第五節(jié)

鎖相環(huán)頻率合成器

2．第二本振頻率合成器諾基亞6110手機(jī)的第二本振頻率合成器由中頻處理芯片U102內(nèi)部的鎖相環(huán)及外圍的低通濾波器和第二本振壓控振蕩器所組成，電路框圖如圖所示。第五節(jié)

鎖相環(huán)頻率合成器一、邏輯電路控制功能二、手機(jī)邏輯控制電路事例分析第六節(jié)

邏輯控制電路

1．微處理器功能

（1）對(duì)頻率合成器進(jìn)行控制

一、邏輯電路控制功能

（2）對(duì)尋呼信號(hào)進(jìn)行用戶碼的識(shí)別。

（3）對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行檢測(cè)和控制。

（4）語音信息處理。

（5）控制SIM卡。

（7）讀取鍵盤輸入信息。（8）控制顯示驅(qū)動(dòng)器。（6）手機(jī)的職能化控制。

（9）靜噪控制。第六節(jié)

邏輯控制電路

2．存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器與微處理器通過數(shù)據(jù)總線相連，通常有三種不同性質(zhì)的存儲(chǔ)器。

（1）RAM隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)CPU工作過程中的數(shù)據(jù)。RAM有兩類，一類是集合在微處理芯片內(nèi)，另一類是獨(dú)立的RAM芯片，安裝在邏輯板上。（2）FLASH閃速存儲(chǔ)器，俗稱“大碼片”。兩大特點(diǎn)：

②

小扇區(qū)編程，靈活，速度快。（3）EEPROM電可擦可編程存儲(chǔ)器，所有編程和讀取都是通過總線完成。

①

低電壓在線編程，使用方便，多次擦寫。第六節(jié)

邏輯控制電路

愛立信

GH398型GSM手機(jī)的邏輯電路功能方框圖如圖所示。二、手機(jī)邏輯控制電路事例分析第六節(jié)

邏輯控制電路

1．工作頻段（1）CPU（D600）愛立信GH398型手機(jī)使用一塊大規(guī)模集成微處理器芯片，接口控制電路也集合在該芯片內(nèi)，功能：

①對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起邏輯控制作用。

②控制頻率合成器合成信道。

③對(duì)數(shù)字語音信號(hào)進(jìn)行信道編解碼、加密等處理。

④對(duì)按鍵盤的輸入進(jìn)行掃描。

⑤背景燈和指示燈的驅(qū)動(dòng)。

⑥SIM卡的檢測(cè)等。第六節(jié)

邏輯控制電路

（2）存儲(chǔ)器邏輯板上使用了以下三種存儲(chǔ)器

①RAM（D620）32k8bit低功耗隨機(jī)存儲(chǔ)器。

②FLASH（D610）5128bit的存儲(chǔ)器，具有選擇扇區(qū)、選擇擦除及自動(dòng)擦寫等功能。

③EEPROM（D630）8k8bit可擦可編程存儲(chǔ)器，存放手機(jī)的機(jī)身號(hào)碼、鎖機(jī)碼、電話號(hào)簿及其他設(shè)置。

第六節(jié)

邏輯控制電路

2．電路的連接微處理器與存儲(chǔ)器通過數(shù)據(jù)線、地址線、和控制線進(jìn)行連接，具體電路見教材P40圖所示。

（1）微處理器（D600）用于正常尋址和存儲(chǔ)芯片的輸入選擇。（2）微處理器（D600）用于系統(tǒng)程序與工作程序的存取和傳送。

（3）微處理器對(duì)閃存的控制線有三條，它們是：

①ROMWE，為閃存寫入使能控制。

②ROMCE，為閃速存儲(chǔ)器芯片使能控制。

③ROMOE，為閃速存儲(chǔ)器輸出使能控制。。第六節(jié)

邏輯控制電路

（4）微處理器對(duì)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器的控制線有三條，它們是：

①RAMWE，為隨機(jī)存儲(chǔ)器寫入使能控制。

②RAMCE，為隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片使能控制。

③RAMOE，為隨機(jī)存儲(chǔ)器輸出使能控制。

（5）微處理器的（D600）與EEPROM（D630）通過串行時(shí)鐘、串行數(shù)據(jù)線

傳送程序與數(shù)據(jù)信號(hào)。

第六節(jié)

邏輯控制電路一、語音信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換二、語音編碼與解碼第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

數(shù)字手機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是模擬語音信號(hào)轉(zhuǎn)換位數(shù)字信號(hào)，原理框圖如所示。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化一、語音信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)字化：即將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)碼0和1。完成這種轉(zhuǎn)換功能的電路稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，常用“A/D”或“ADC”來表示。數(shù)字手機(jī)一般采用脈沖編碼調(diào)制（PCM）進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其原理圖如所示。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

1．取樣

每隔一定的t時(shí)間，對(duì)模擬信號(hào)提取一次樣值，將連續(xù)變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)個(gè)等間隔的脈沖信號(hào)，其幅值等于各瞬間模擬信號(hào)的幅值，如圖所示。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化圖所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的取樣電路。

信號(hào)受控于取樣脈沖，當(dāng)取樣脈沖來的時(shí)候，場(chǎng)效應(yīng)晶體管VT的柵極加上正向電壓，導(dǎo)通，輸入信號(hào)經(jīng)過場(chǎng)效晶體管的漏極-源極到達(dá)輸出端。沒有取樣脈沖時(shí)VT截止，信號(hào)不能通過。因此，該電路在取樣脈沖高電平時(shí)取樣，低電平為取樣間隔時(shí)間。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化將取樣的信號(hào)用“四舍五入”的辦法歸類為若干個(gè)幅度取值的量化信號(hào)，這個(gè)過程成為“量化”。量化的方式為均勻量化和非均勻量化。

2．量化第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化（1）均勻量化

將取樣信號(hào)幅度變化范圍劃分為若干量化等級(jí)，每個(gè)量化等級(jí)的間隔相等，稱為均勻量化。如圖所示為均勻量化的傳輸特性，語音信號(hào)的取樣幅度在-V~+V內(nèi)連續(xù)變化，對(duì)應(yīng)的量有8個(gè)。量化誤差：量化值與實(shí)際樣值之間的誤差。小信號(hào)的量化誤差大。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化（2）非均勻量化對(duì)小信號(hào)采用小級(jí)差量化，大信號(hào)采用大級(jí)差量化，克服了均勻量化產(chǎn)生的小信號(hào)量化誤差大的缺點(diǎn)。

優(yōu)勢(shì)：較少的量化級(jí)數(shù)就可以獲得高信噪比。如圖所示為實(shí)現(xiàn)非均勻量化的方案。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

數(shù)字通信中，我國采用A律13折線壓縮特性，其壓縮曲線如圖所示。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化坐標(biāo)橫軸代表輸入信號(hào)vi

，最大輸入信號(hào)幅度為1，在vi的0~1區(qū)間分為8個(gè)量化段，分段點(diǎn)為0、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128，最小輸入信號(hào)范圍間隔最小。大輸入信號(hào)間隔最大，橫軸各個(gè)段分為16等分?？v軸代表壓縮后的輸入信號(hào)vo，選取8個(gè)分段點(diǎn)：1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8、7/8、1從上圖可知，8個(gè)斷點(diǎn)的折線斜率是不同的，第一折線斜率小第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化第8段折線斜率為由此可見小信號(hào)折線斜率大，，信號(hào)被放大；大信號(hào)時(shí)折線斜率小，，信號(hào)被壓縮。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

3．PCM編碼與解碼

PCM編碼是將取樣并量化的信號(hào)變換成一組二進(jìn)制數(shù)碼，而PCM解碼是將一組二進(jìn)制數(shù)碼還原成相應(yīng)幅值的量化值。（1）PCM編碼按照A律13折線方式，將-vi至+vi的量化區(qū)間劃分為16個(gè)正負(fù)對(duì)稱的量化段，每一段均勻分為16個(gè)等間隔，可用8個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼來表示所有值，即對(duì)量化信號(hào)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化第1位D1：極性碼：正D1=1；D1=0。第2、3、4位D2D3D4：量化碼。后4位D5D6D7D8：代表段內(nèi)16個(gè)等間隔。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

8位編碼中各個(gè)位表示的含義見表量化段號(hào)輸入電平范圍（vd）極性碼量化段碼段內(nèi)間隔碼的權(quán)限（vd）D1D2D3D4D5D6D7D881024~20481111292827267512~10241110282726256256~5121101272625245128~256110026252423464~128101125242322332~64101024232221216~3210012322212010~16100023222120第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化（2）PCM解碼解碼是編碼的反變換，用于數(shù)字手機(jī)的語音數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路。通過解碼后的信號(hào)通過擴(kuò)張電路恢復(fù)大小信號(hào)幅度的正常比例，再通過低通濾波器濾去高頻次波，保留基波成分，就可恢復(fù)到原來的語音信號(hào)。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

目的：維持一定的語音質(zhì)量的前提下，壓縮語音數(shù)據(jù)量，以實(shí)現(xiàn)GSM系統(tǒng)一個(gè)載波上分時(shí)傳送8路語音信號(hào)的要求。分波形編碼和聲源編碼兩類。波形編碼以再現(xiàn)波形為目的，利用波形相關(guān)性采用線性預(yù)測(cè)技術(shù)，盡可能不失真的恢復(fù)原來的輸入語音波形。波形編碼可以保證較高的通話質(zhì)量。聲源編碼是將語音信息用特定的聲源模型表示，該技術(shù)確定了一套模擬聲帶頻譜特性的濾波器系數(shù)和若干聲源參數(shù)。聲源編碼后傳送語音特性參數(shù)所需的數(shù)碼大大降低。1．語音編碼第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化二、語音編碼與解碼

GSM手機(jī)采用規(guī)則激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（RPE-LTP）語音編碼器，原理框圖如所示。（1）線性預(yù)測(cè)器它是由8抽頭濾波器組成的8個(gè)聲域分析電路。

（2）長周期預(yù)測(cè)器

它提取的特征參數(shù)用于表征濁音的音調(diào)結(jié)構(gòu)。

（3）激勵(lì)脈沖發(fā)生器

輸入的語音數(shù)據(jù)信號(hào)與合成預(yù)測(cè)值Sn二者進(jìn)行比較獲得誤差電信號(hào)。

RPE-LTP語音編碼屬于參數(shù)編碼。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

2．語音解碼

數(shù)字手機(jī)接受到經(jīng)語音編碼壓縮的語音信號(hào)，即語音特征參數(shù)傳送到接收端，接收端按特征參數(shù)來解壓縮，還原語音信號(hào)，這就是語音解碼。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

GSM手機(jī)采用規(guī)則激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（RPE-LTP）語音編碼器，原理框圖如所示。（1）線性預(yù)測(cè)器它是由8抽頭濾波器組成的8個(gè)聲域分析電路。

（2）長周期預(yù)測(cè)器

它提取的特征參數(shù)用于表征濁音的音調(diào)結(jié)構(gòu)。

（3）激勵(lì)脈沖發(fā)生器

輸入的語音數(shù)據(jù)信號(hào)與合成預(yù)測(cè)值Sn

二者進(jìn)行比較獲得誤差電信號(hào)。

RPE–LTP語音編碼屬于參數(shù)編碼。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

3．語音處理電路實(shí)例

摩托羅拉cd928雙頻手機(jī)語音處理電路包括發(fā)送語音基帶處理電路、接收語音基帶處理電路兩部分，電路原理框圖如圖所示。

（1）發(fā)送語音基帶處理電路。（2）接受語音基帶處理電路。第七節(jié)

語音信號(hào)的數(shù)字化

一、信道編碼

二、交織技術(shù)三、信道均衡第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)信道編碼（糾錯(cuò)碼）：信息發(fā)射前于信道中添加檢驗(yàn)碼，以供接收端檢測(cè)后糾正受噪聲干擾造成的錯(cuò)碼。信道編碼與語音編碼在編碼方法、原理上不同，前者增加冗余碼，增強(qiáng)信號(hào)抗干擾能力，后者壓縮數(shù)據(jù)，提高傳輸效率，減小帶寬。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)一、信道編碼

1．基本原理

GSM手機(jī)運(yùn)用的信道編碼器連接框圖如所示。

第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)語音編碼器一般有兩類輸出：（1）對(duì)語音音質(zhì)有顯著影響的數(shù)據(jù)，有182bit，必須通過信道編碼，提高抗干擾能力。信道編碼使用分組碼，即在每組信息碼后附加若干個(gè)校驗(yàn)碼，編碼結(jié)構(gòu)如圖所示。

校驗(yàn)碼數(shù)位越多，糾錯(cuò)能力越強(qiáng)，檢驗(yàn)碼的數(shù)位多少，通常用多余度來衡量。

第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)（2）對(duì)語音質(zhì)量無重要影響的數(shù)碼，有78bit數(shù)據(jù)不經(jīng)過信道編碼。在每一幀（20ms）語音信號(hào)經(jīng)過信道編碼總位數(shù)是378bit+78bit=456bit編碼后總傳輸速率為第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)

2．信道編碼的種類信道編碼重要有奇偶校驗(yàn)碼、重復(fù)碼、循環(huán)碼等。（1）奇偶校驗(yàn)碼在信息編碼后附加1位檢驗(yàn)碼，使信息碼和校驗(yàn)碼中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。奇校驗(yàn)碼要求1的總個(gè)數(shù)為奇數(shù)，偶校驗(yàn)碼要求1的總個(gè)數(shù)為偶數(shù)。例：表為偶數(shù)碼編碼方式，若收到的代碼組0111，因?yàn)?的個(gè)數(shù)為3，不是偶數(shù)，即可判斷信息碼中有一位出現(xiàn)錯(cuò)碼。局限性：若兩位碼同時(shí)出錯(cuò)，此種校驗(yàn)方式是查不出的，但這種情況的概率比單錯(cuò)少得多。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)（2）重復(fù)碼重復(fù)碼是一種簡(jiǎn)單有效糾正錯(cuò)誤的方法，它將信息碼重復(fù)傳送幾次，只要正確傳送的次數(shù)多于錯(cuò)誤傳送的次數(shù)，就可用取多的原則來排除差錯(cuò)。（3）循環(huán)碼特點(diǎn)是一組數(shù)據(jù)里的每個(gè)數(shù)碼每次向左或向右循環(huán)一個(gè)位置，就可得到另一組數(shù)碼，故稱循環(huán)碼。這樣接收到的一組數(shù)碼若不符合此規(guī)律，即可認(rèn)為是錯(cuò)碼，并可通過電路邏輯運(yùn)算求出錯(cuò)碼的位置，并加以糾正。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)手機(jī)數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的兩種情況：（1）隨機(jī)錯(cuò)碼——噪聲隨機(jī)引起的單個(gè)錯(cuò)碼。（2）突發(fā)性錯(cuò)碼——傳輸中的衰減或陰影等引起的連續(xù)數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)碼。信道編碼可以糾正第一種情況，針對(duì)第二種情況引入交織技術(shù)。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)二、交織技術(shù)

1．交織技術(shù)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織后再發(fā)送到信道中去。在信道中即使產(chǎn)生突發(fā)性差錯(cuò)，由于相鄰的數(shù)碼已經(jīng)化整為零，分散在不同的信息幀中，因此只引起隨即誤差，接收端去掉交織，恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)順序，錯(cuò)誤可按隨機(jī)錯(cuò)碼來處理。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)2．交織編碼方式如圖所示

20ms為一幀的語音信號(hào)經(jīng)過信道編碼輸出為456bit，交織編碼器將兩幀語音信號(hào)按每行8bit寫入，寫完共114行。取出時(shí)按列進(jìn)行，每列有114bit語音數(shù)據(jù)。40ms的語音信號(hào)被交織分散成8個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段安插在一個(gè)信道幀對(duì)應(yīng)的一個(gè)時(shí)隙上，分時(shí)傳送。而每個(gè)信道幀又包含8個(gè)時(shí)隙，故，一個(gè)信道可同時(shí)供8臺(tái)手機(jī)通話。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)

3．語音時(shí)隙的基本格式

257bit語音數(shù)碼

2.37bit識(shí)別來自其他傳輸?shù)恼Z音

26bit同步數(shù)據(jù)

3bit頭識(shí)別碼

3bit尾識(shí)別碼

30.5s（8.25bit）的保護(hù)時(shí)間每隙數(shù)據(jù)共156.25bit。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)4．總結(jié)

GSM手機(jī)的語音需要經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換、語音編碼、信道編碼和交織編碼等信號(hào)處理，數(shù)據(jù)變化情況如圖所示。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)

1．信道均衡技術(shù)的意義手機(jī)工作期間，由于障礙物的反射會(huì)產(chǎn)生多徑時(shí)延，接收數(shù)據(jù)信號(hào)出現(xiàn)碼元交疊現(xiàn)象，如圖所示，即手機(jī)同時(shí)收到本碼源（直射波）的交疊信號(hào)，從而產(chǎn)生干擾，使之出現(xiàn)錯(cuò)碼。為了避免這種干擾，引入信道均衡技術(shù)。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)三、信道均衡

2．信道均衡技術(shù)在接收端的均衡器中產(chǎn)生與傳輸信號(hào)信道特性相反的特性，抵消信道產(chǎn)生的延時(shí)干擾信號(hào)，從而正確的判斷和恢復(fù)有用的信號(hào)，均衡器實(shí)質(zhì)是一個(gè)橫向?yàn)V波器。如圖所示為線性均衡器的結(jié)構(gòu)圖。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)由2N+1節(jié)延時(shí)線（）構(gòu)成，每節(jié)延時(shí)線對(duì)應(yīng)消除不同傳輸路徑的延時(shí)信號(hào)，而節(jié)抽頭處的增益系數(shù)g為自適應(yīng)體調(diào)整參數(shù)，它根據(jù)均衡器輸出及一定的判斷數(shù)據(jù)和運(yùn)算來調(diào)整加權(quán)系數(shù)。第八節(jié)

信道編碼與交織技術(shù)

一、相移鍵控調(diào)制方式和基本原理

二、GSM手機(jī)的數(shù)字調(diào)制

三、GSM手機(jī)的數(shù)字解調(diào)第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

1．模擬信號(hào)的調(diào)制方式

調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）、調(diào)相（PM）三類。

第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)一、相移鍵控調(diào)制方式和基本原理

2．?dāng)?shù)字信號(hào)的調(diào)制方式幅移鍵控（ASK）頻移鍵控（FSK）相移鍵控（PSK）：數(shù)字信號(hào)相位的調(diào)制，它是利用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波相位進(jìn)行控制，使載波的相位隨數(shù)字信號(hào)而改變，利用已調(diào)制波的相位變化來攜帶信息。

第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

3．在數(shù)字手機(jī)中采用PSK方式將語音數(shù)字信號(hào)調(diào)制到所需頻率上。相移鍵控分為：絕對(duì)相移和相對(duì)相移兩種方式。如圖所示為絕對(duì)相移的電路圖。第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)絕對(duì)相移調(diào)制的波形圖如圖所示。這種用0和180兩種相位的調(diào)制稱為二相調(diào)制。第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

4．相對(duì)調(diào)制為了克服接收端解調(diào)時(shí)載波恢復(fù)過程中產(chǎn)生的相位模糊，用數(shù)字信號(hào)0、1對(duì)應(yīng)與載波相位差的關(guān)系。即1對(duì)應(yīng)于相位改變180，0對(duì)應(yīng)于相位改變0。相對(duì)調(diào)相波形圖如圖所示

第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

相對(duì)相移電路是在絕對(duì)相移調(diào)制器前加一個(gè)差分編碼器，電路構(gòu)成如圖所示。差分編碼器即是一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

GSM手機(jī)采用高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）調(diào)制方式，它屬于最小頻移鍵控（MSK）調(diào)制的一種改進(jìn)電路，構(gòu)成圖如圖所示。對(duì)數(shù)字調(diào)制電路部分功能進(jìn)行講解。第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)二、GSM手機(jī)的數(shù)字調(diào)制

1．差分編碼器

將輸入數(shù)據(jù)的絕對(duì)碼轉(zhuǎn)換為相對(duì)碼。

2．?dāng)?shù)據(jù)分離電路

分離雙位數(shù)據(jù)成兩路奇（DI）、偶（DQ）數(shù)據(jù)流，分離情況如圖所示。第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

3．載波調(diào)相器：（1）四相調(diào)制法：奇偶數(shù)兩位二進(jìn)制碼的組合稱為雙位碼，有四種信息：00、01、11、10。與載波相位0、/2、、3/2分別對(duì)應(yīng)。（2）四相調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)：比二相調(diào)制法傳輸速率高，所以手機(jī)使用了四相調(diào)制法。（3）四相調(diào)制的分類：/2調(diào)相和/4調(diào)相。其雙位碼與已調(diào)波起始相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表（見教材P54表2.5）。第九節(jié)

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

4．加權(quán)相乘器用DI、DQ數(shù)字碼直接對(duì)載波調(diào)制其幅度為+1、-1，屬于不連續(xù)脈沖信號(hào)，調(diào)制載波會(huì)產(chǎn)生相位的突變。當(dāng)信號(hào)通過非線性放大器時(shí)，引起頻譜很大的展寬，容易對(duì)相鄰信道產(chǎn)生干擾。為了抑制帶外干擾的能力，采用連續(xù)相位調(diào)制，利用加權(quán)相乘器將跳變的數(shù)