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1、第二部分 原理篇 第一章 手機(jī)的功能電路 ETACS、GSM蜂窩手機(jī)是一個(gè)工作在雙工狀態(tài)下的收發(fā)信機(jī)。一部移動(dòng)電話包括無線 接收機(jī)(Receiver)、發(fā)射機(jī)(Transmitter)、控制模塊(Controller)及人機(jī)界面部分(Interface)和電 源(Power Supply) o 數(shù)字手機(jī)從電路可分為，射頻與邏輯音頻電路兩大部分。其中射頻電路包含從天線到接 收機(jī)的解調(diào)輸出，與發(fā)射的I/Q調(diào)制到功率放大器輸出的電路：邏輯音頻包含從接收解調(diào)到, 接收音頻輸出、發(fā)射話音拾取(送話器電路)到發(fā)射I/Q調(diào)制器及邏輯電路部分的中央處理單 元、數(shù)字語音處理及各種存儲(chǔ)器電路等。見圖1-1所

2、示 從印刷電路板的結(jié)構(gòu)一般分為：邏輯系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)，3個(gè)部分。在手機(jī)中， 這3個(gè)部分相互配合，在邏輯控制系統(tǒng)統(tǒng)一指揮下，完成手機(jī)的各項(xiàng)功能。 手機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 圖7手機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 注：雙頻手機(jī)的電路通常是增加一些DCS 1800的電路，但其中相當(dāng)一部分電路是DCS 與GSM通道公用的。 第二章射頻系統(tǒng) 射頻系統(tǒng)由射頻接收和射頻發(fā)射兩部分組成。射頻接收電路完成接收信號(hào)的濾波、信號(hào) 放大、解調(diào)等功能：射頻發(fā)射電路主要完成語音基帶信號(hào)的調(diào)制、變頻、功率放大等功能。 手機(jī)要得到GSM系統(tǒng)的服務(wù)，首先必須有信號(hào)強(qiáng)度指示，能夠進(jìn)入GSM網(wǎng)絡(luò)。手機(jī)電路中不 管是射頻接收系統(tǒng)還是射

3、頻發(fā)射系統(tǒng)出現(xiàn)故障，都能導(dǎo)致手機(jī)不能進(jìn)入GSM網(wǎng)絡(luò)。 對(duì)于目前市場上愛立信、三星系列的手機(jī)，當(dāng)射頻接收系統(tǒng)沒有故障但射頻發(fā)射系統(tǒng)有 故障時(shí)，手機(jī)有信號(hào)強(qiáng)度值指示但不能入網(wǎng)：對(duì)于摩托羅拉、諾基亞等其他系列的手機(jī)，不管 哪一部分有故障均不能入網(wǎng)，也沒有信號(hào)強(qiáng)度值指示。當(dāng)用手動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)的方式搜索網(wǎng)絡(luò)時(shí), 如能搜索到網(wǎng)絡(luò)，說明射頻接收部分是正常的：如果不能搜索到網(wǎng)絡(luò)，首先可以確定射頻接收 部分有故障。 而射頻電路則包含接收機(jī)射頻處理、發(fā)射機(jī)射頻處理和頻率合成單元。 第一節(jié)接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu) 移動(dòng)通信設(shè)備常采用超外差變頻接收機(jī)，這是因?yàn)樘炀€感應(yīng)接收到的信號(hào)十分微弱，而 鑒頻器要求的輸人信號(hào)電平較高

4、，且需穩(wěn)定。放大器的總增益一般需在120dB以上，這么大的 放大量，要用多級(jí)調(diào)諧放大器且要穩(wěn)定，實(shí)際上是很難辦得到的，另外高頻選頻放大器的通帶 寬度太寬,當(dāng)頻率改變時(shí)，多級(jí)放大器的所有調(diào)諧回路必須跟著改變，而且要做到統(tǒng)一調(diào)諧, 這是難于做到的。超外差接收機(jī)則沒有這種問題，它將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成固定的中頻, 其主要增益得自于穩(wěn)定的中頻放大器。 手機(jī)接收機(jī)有三種基本的框架結(jié)構(gòu)，一是超外差一次變頻接收機(jī)，二是超外差二次變頻接 收機(jī)，三是諾基亞的直接變換線性接收機(jī)。 我們通常講的手機(jī)電路結(jié)構(gòu)主要是指射頻電路的結(jié)構(gòu)，不同廠家的手機(jī)的射頻電路結(jié)構(gòu) 有一些差異，但不同手機(jī)廠家的手機(jī)中的邏輯音頻電路結(jié)

5、構(gòu)卻大都一致,同一手機(jī)廠家出品的 手機(jī)的射頻電路也基本土是一致的。 超外差變頻接收機(jī)的核心電路就是混頻器，我們可以根據(jù)手機(jī)接收機(jī)電路中混頻器的數(shù) 量來確定該接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。 一、超外差一次變頻接收機(jī) 接收機(jī)射頻電路中只有一個(gè)混頻電路的，屬于超外差一次變頻接收。超外差一次變頻接 收機(jī)的原理方框圖如圖6.2所示.在看手機(jī)的接收機(jī)射頻方框圖時(shí)，應(yīng)注意該接收機(jī)中有幾次 頻率變換（混頻電路），如圖1-2所示。 圖1?2超外差一次變頻接收機(jī)框圖 摩托羅拉手機(jī)（包括數(shù)字手機(jī)和模擬手機(jī)）的接收機(jī)基本上是圖1-2所示的框架結(jié)構(gòu)。 摩托羅拉的接收射頻結(jié)構(gòu)除從圖1-2能明顯看出來的特點(diǎn)外,還有

6、一個(gè)特點(diǎn)，那就是用于 解調(diào)的接收中頻VCO都是接收中頻信號(hào)的2倍頻。對(duì)超外差一次變頻接收機(jī)可以這樣描述: 天線感應(yīng)到的無線蜂窩信號(hào)經(jīng)天線電路和射頻濾波電路進(jìn)入接收機(jī)電路，接收到的信號(hào)首先 由低噪聲放大器進(jìn)行放大：放大后的信號(hào)再經(jīng)射頻濾波后，被送到混頻電路：在混頻電路中, 射頻信號(hào)與接收VCO信號(hào)進(jìn)行混頻，得到接收中頻信號(hào)：中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大后，在中頻處 理模塊內(nèi)迸行RXI/Q解調(diào),解調(diào)所用的參考信號(hào)來自接收中頻VCO。該信號(hào)首先在中頻處理 電路中被二分頻，然后與接收中頻信號(hào)進(jìn)行混頻，得到67.707kHz的RXI/Q信號(hào)。RXI/Q信 號(hào)在邏輯音頻電路中經(jīng)GMSK解調(diào)、去分間插入、解密、信道解

7、碼、PCM解碼等處理，還原 出模擬的話音信號(hào)，推動(dòng)受話器發(fā)出聲音。 二、超外差二次變頻接收機(jī) 若接收機(jī)射頻電路中有兩個(gè)混頻電路，則該接收機(jī)是超外差二次變頻接收機(jī)。超外差二 次變頻接收機(jī)的方框圖如圖1-3所示。 與一次變頻接收機(jī)相比，二次變頻接收機(jī)多了一個(gè)混頻器及一個(gè)VCO,這個(gè)VCO在一些 電路中被叫做IFVCO或VHFVCO。諾基亞手機(jī)、愛立信手機(jī)、三星、松下和西門子等手機(jī) 的接收機(jī)電路基本上都屬于這種電路結(jié)構(gòu)。在這種接收機(jī)電路中，若RXI/Q解調(diào)是鎖相解調(diào), 則解調(diào)用的參考信號(hào)通常都來自基準(zhǔn)頻率信號(hào)。 圖1-3超外差二次變頻接收機(jī)框圖 在圖1-2,圖1-3中，解

8、調(diào)電路部分也有VCO,該處的VCO信號(hào)是用于解調(diào),作參考信號(hào)。 而且該VCO信號(hào)通常來自兩種方式：一是來自基準(zhǔn)頻率信號(hào),如諾基亞的8110手機(jī)第二接 收中頻是13MHz,基準(zhǔn)頻率信號(hào)13MHz也提供給解調(diào)器用于解調(diào)：另一種是來自專門的中 頻VCO,如摩托羅拉GSM328手機(jī)的接收中頻是153MHz，該VCO是306MHz,,306MHz的 VCO信號(hào)在中頻處理電路中被二分頻得到153MHz用于接收機(jī)解調(diào)。 接收電路將天線感應(yīng)到的高頻己調(diào)信號(hào)放大，經(jīng)兩級(jí)（或一級(jí)）變頻將頻率很高的射頓信 號(hào)轉(zhuǎn)變成頻率較低的帶調(diào)制信號(hào)的固定中頻信號(hào)，然后解調(diào)出原來的調(diào)制音頻信號(hào)或數(shù)據(jù)信 號(hào)，并將其送到音頻處理電路

9、或者邏輯電路，以完成相應(yīng)的各種功能。 對(duì)超外差二次變頻接收機(jī)可以這樣描述：天線感應(yīng)到的無線蜂窩信號(hào)經(jīng)天線電路和射頻 濾波電路進(jìn)入接收機(jī)電路，接收到的信號(hào)首先由低噪聲放大器進(jìn)行放大；放大后的信號(hào)再經(jīng) 射頻濾波后，被送到混頻電路：在混頻電路中，射頻信號(hào)與接收VCO信號(hào)進(jìn)行混頗，得到接收 第一中頻信號(hào)：接收第一中頻信號(hào)被送到接收第二混頻電路，與接收第二本機(jī)振蕩信號(hào)混頻, 得到接收第二中頻（接收第二中頻來自VHF VCO電路）：接收第二中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大后, 在中頻處理模塊內(nèi)進(jìn)行Rxl/Q解調(diào)，（解調(diào)所用的參考信號(hào)來自接收中頻VCO,該信號(hào)首先 在中頻處理電路中被二分頻，然后與接收中頻信號(hào)進(jìn)行混頻,

10、得到67.707MHz的RXI/Q信號(hào)； RXI/Q信號(hào)在邏輯音頻電路中經(jīng)GMSK解調(diào)、去分間插入、解密、信道解碼、PCM解碼等 處理，還原出模擬的話音信號(hào)，推動(dòng)受話器發(fā)出聲音。 三、直接變換的接收機(jī) 早期的手機(jī)接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)基本上都分別屬于上述兩種電路結(jié)構(gòu)形式，但隨著新型手機(jī) 的而世，出現(xiàn)了一種新的信號(hào)接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)一一直接變換的線形接收機(jī)（Direct Conversion Linear Receiver）,如諾基亞的8210手機(jī)。這種接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。 圖I直接變換的接收機(jī)方框圖 從一次變頻接收機(jī)和二次變頻接收機(jī)的方框圖可以看，RXI/Q信號(hào)都是從解調(diào)電路輸出

11、的,但在直接變換線形接收機(jī)中，混頻器輸出的就是RXI/Q信號(hào)了。 不管電路結(jié)構(gòu)怎樣變，都可以看到它們的一些相似之處：信號(hào)是從天線到底噪聲放大器, 再到頻率變換單元，最后到語音處理電路。 所以在手機(jī)接收機(jī)電路中,主要有以下幾個(gè)不同的功能電路，組合而成。 接收天線（ANT）：作用是將高頻電磁波轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)電流。 雙工濾波器：作用是將接收射頻信號(hào)與發(fā)射射頻信號(hào)分離,以防止強(qiáng)的發(fā)射信號(hào)對(duì)接收 機(jī)造成影響。雙工濾波器包含一個(gè)接收濾波器和一個(gè)發(fā)射濾波器,它們都是帶通射頻波波器。 天線開關(guān)：作用同雙工濾波器，由于GSM手機(jī)使用了 TDMA技術(shù)，接收機(jī)與發(fā)射機(jī)間 歇工作，天線開關(guān)在邏輯電路的控制下

12、，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)隙內(nèi)接向接收機(jī)或發(fā)射機(jī)通道。 射頻濾波器：是一個(gè)帶通濾波器，只允許接收頻段的射頻信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)電路。 低噪聲放大器（LNA）:作用是將天線接收到的微弱的射頻信號(hào)進(jìn)行放大，以滿足混頻器 對(duì)輸入信號(hào)幅度的需要，提高接收機(jī)的信噪比。 混頻器（Mix）:是一個(gè)頻譜搬移電路，它將包含接收信息的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為一個(gè)固定頻率 的包含接收信息的中頻信號(hào)。它是接收機(jī)的核心電路。 中頻濾波器:中頻濾波器在電路中只允許中頻信號(hào)通過，它在接收機(jī)中的作用比較重要。 中頻濾波器防止鄰近信道的干擾，提高鄰近信道的選擇性。 中頻放大器:中頻放大器主要是提高接收機(jī)的增益，接收機(jī)的整個(gè)增益主要來自中頻放 大。

13、 射頻VCO:在不同的手機(jī)電路中的英文縮寫不同，常見的有RXVCO（諾基亞、愛立信及 其他部分手機(jī)常見）、PFVCO（三星手機(jī)常見）、UHFVCO（諾基亞手機(jī)常見）、MAINVCO（摩 托羅拉手機(jī)常見）等。它給接收機(jī)提供第一本機(jī)振蕩信號(hào)：給發(fā)射上變頻器提供本機(jī)振蕩信 號(hào),得到最終發(fā)射信號(hào)：給發(fā)射交換模塊提供信號(hào)，經(jīng)處理得到發(fā)射參考中頻信號(hào)。 中頻VCO:通常被稱為IFVCO或VHFVCO.若接收有第二混頻器的話，給接收機(jī)的第二 混頻器提供本機(jī)振蕩信。在一些手機(jī)電路中，給RXI/Q解調(diào)電路提供參考振蕩信號(hào)。 語音處理部分:語音處理部分包含幾個(gè)方面，首先RXI/Q信號(hào)在邏輯電路中進(jìn)行GSMK

14、 解調(diào)，然后進(jìn)行解密、去分間插入等處理,然后將這個(gè)信號(hào)進(jìn)行PCM解碼，還原出模擬的話音 信號(hào)（參見接收音頻）。 第二節(jié) 接收機(jī)的功能電路 一、天線及天線電路 話機(jī)本身的天線一般為螺旋鞭狀天線或短鞭狀天線。移動(dòng)臺(tái)的天線具有足夠?qū)挼墓ぷ黝l 帶,它工作于全部的收發(fā)信道，基本上所有的蜂窩話機(jī)都可使用內(nèi)接和外接天線。 天線分為發(fā)射天線與接收天線,將高頻電流轉(zhuǎn)化為高頻電磁波傳送出去的導(dǎo)體被稱為發(fā) 射天線；將高頻電磁波轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)電流的導(dǎo)體被稱為接收天線。 在一些蜂窩電話機(jī)中，天線進(jìn)來常采用雙工濾波器（選頻電路），天線和雙工器都是無源器 件。雙工器包括發(fā)射濾波器和接收濾波器，它們都是帶通濾波器，

15、雙工器有3個(gè)端口一一公 共端天線接口、發(fā)射輸出端及接收輸入端。天線及雙工濾波器與接收機(jī)發(fā)射機(jī)的連接如圖 1-15所示。 發(fā)射信號(hào)總是比接收信號(hào)強(qiáng)，而強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)有抑制作用，會(huì)使接收電路被強(qiáng)信號(hào)阻塞, 使接收的弱信號(hào)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(hào)串人接收 電路，并拒收天線接收到的接收頻段以外的信號(hào)：而發(fā)射濾波器則拒絕，接收頻率段的噪聲 功率及發(fā)射調(diào)和信號(hào)等。當(dāng)然，也有一些話機(jī)使用接收與發(fā)射分離的濾波器。 雙工濾波器與電路的連接 圖75 來自發(fā)射機(jī)TX 天線一》 Z500 z 6 2 二？二二 ANT DUPLEX FILTER RX到接收機(jī)

16、 232的雙工注波器 圖1-16所示的是一個(gè)帶開關(guān)電路的雙工濾波器。圖中VC1與VC2是控制端;GSM-TX、 GSM-RX分別代表GSM的接收、發(fā)射端口： DCS-TX. DCS-RX分別代表1800MHz收發(fā)信 機(jī)的接收、發(fā)射端口， 天線 GSM-Rx DCS-Rx 靠收機(jī) 雙工濾波器的電路表示 生E 生* fllB 女在生生 8210雙頻手機(jī)的雙工濾波器 圖 1-16 從上面的內(nèi)容可以看到,在手機(jī)電路中尋找天線電路，比較重要的就是天線的圖形符號(hào)Y 和天線的表示字母“ANT”。 在天線電路中，除了雙工濾波器,還有天線開關(guān)電路，模擬手機(jī)中的天線開關(guān)電路用于內(nèi) 接

17、天線與外接天線的轉(zhuǎn)換。由于數(shù)字手機(jī)采用了 TDMA技術(shù)，它以不同的時(shí)段來區(qū)分用戶, 且GSM手機(jī)的接收機(jī)與發(fā)射機(jī)是間隙工作的，所以在數(shù)字手機(jī)中，天線開關(guān)通常用于接收射 頻信號(hào)與發(fā)射射頻信號(hào)通道的轉(zhuǎn)換。在一些雙頻手機(jī)中，天線開關(guān)還用于GSM信號(hào)和DCS 信號(hào)的切換。8210手機(jī)的雙工濾波器中就包含了開關(guān)電路,VC1和VC2為控制信號(hào)。 一些手機(jī)的天線電路只采用天線開關(guān),濾波器被分別放在接收射頻電路和發(fā)射射頻電路 當(dāng)中，如GD90的天線開關(guān)和cd928的天線開關(guān)電路如圖1-18所示。 在圖1-17.9腳接天線,5、7腳輸出射頻信號(hào)到接收機(jī)電路,1、11腳的信號(hào)來自發(fā)射機(jī)功 率放大器。 用示波

18、器在天線開關(guān)的控制端可檢測到控制信號(hào)的脈沖波形。控制天線開關(guān)的信號(hào)來自 邏輯電路，同時(shí)這些信號(hào)也控制發(fā)射機(jī)、接收機(jī)電路。 SI01 6 來自發(fā)射機(jī) 到接收機(jī) * TX(DCS) < RX(DCS)， 」TX(GSM) RX(GSM)— 3 C 3 u > > > > o 8 | 寸 | r CM 2? GD90的天線開關(guān)電路 圖1-17 GD90的天線開關(guān)電路 二、低噪聲放大器 低噪聲放大器（LNA）被用來將天線收到的微弱的無線蜂窩信號(hào)，放大到混頻器所需 要的幅度。如果低噪聲放大器損壞，通常會(huì)造成手機(jī)接收信號(hào)差的故障。 低噪聲放大器通常又稱為前置射頻放大器，前

19、置射頻放大器是移動(dòng)通信接收機(jī)最常用的 一種小信號(hào)放大器，由于此類放大器常用低噪聲器件來實(shí)現(xiàn)，故又稱為低噪聲放大器。 在第一級(jí)高頻放大電路設(shè)置低噪聲放大器可以改善接收機(jī)的總噪聲系數(shù),同時(shí)高頻放大 器可防止RXVCO信號(hào)從天線路徑輻射出去。圖1-18所示的是一般LNA的兩種形式（參見 三極管部分）。 1 R7 1C5 LNA電路（二） 雙工濾波器的輸出信號(hào)被送人低噪聲放大器放大。QI、Q2與周邊元件構(gòu)成一低噪聲放 大器,這是一個(gè)帶負(fù)反饋的共發(fā)射極電路，又是一個(gè)寬帶放大器,它用以對(duì)微弱的射頻信號(hào)進(jìn) 行放大并彌補(bǔ)射頻波波器帶來的插入損耗。在圖1-18中,Q1的發(fā)射極旁路電容C3對(duì)該放大

20、器的增益影響很大，它可減小R4對(duì)信號(hào)的負(fù)反饋影響。該電路中,Q1的直流工作點(diǎn)主要由 R1和R2決定，屬固定分壓偏置在圖1-18中.Q2的直流工作點(diǎn)由R6、R5決定，為集電極反 饋偏置，同時(shí)R5也是負(fù)反饋元件,C5和R7的作用與圖中的C3、R4 一樣。實(shí)際上,QI、Q2 電路是一個(gè)寬帶高頻小信號(hào)放大器。 對(duì)這一位置的高頻放大器中的三極管，要求其截止頻率高，放大倍數(shù)大，噪聲系數(shù)小。第一 級(jí)信號(hào)很小，工作點(diǎn)通常設(shè)得比較低,同時(shí)加入電流負(fù)反饋，則可以減小噪聲。 前而我們講到的是一些分離元件的低噪聲放大電路。在實(shí)際工作中，還常會(huì)遇到低噪聲 放大電路被集成在一塊芯片中的情況。 諾基亞6110、615

21、0手機(jī)的低噪聲放大器就是被集成起來的，它們一個(gè)是單頻手機(jī)，一個(gè) 是雙頻手機(jī),但我們也能很容易找到低噪聲放大器的輸人端：一是從天線電路去找，看信號(hào)通 過交流通道到集成電路的什么端口；另一個(gè)較為快速的方法，就是查看集成電路各引腳的標(biāo) 號(hào)(英文縮寫)，如圖1-19所示。 25 1 Air -iiN -ir ... i vi a rxi it 1 24 23 26 IM wv 1 1 INATN7 1 TX-OUT-1 1 200 TX-GND 22 | 2 TXMIXINP RXMIXOUTP TXMIXINM RXMIXOUTM

22、 RXMIXINP LNAOUT RXMIXINM TXOUT LDINM LDINP N5(X LNAE1 VREF LNAE2 R10KRXM1X EXTIOK GNDMIXERS LNA-AGC nxmDvi n 1 9 28 21」 3 JO 丁 1K.A rxin RX-I-GND LNA- GNI) 20 1 23 _ 30 iza RFM1X-IN-1-M LNA-GND ncuxiv . INI - 1 - P 7 19 18 ] 8 30 _ 31 LNA-GND RX -1 -GND 12 32

23、 m 33 LNA-GNU 二…... 17 V-RX Kt MIA -MUI - 1 - ivi 16 13 I N A-IN-2 RFM1X-OUT-I-P 2.M VHF-GND 34 15 ] 16 24 TXIF-IN- 14 r | 35 15 4 - V-VHF >.p 1EMIX-IN-M 13 1 36 TX-GND 20 12 L 37 TXIF-1N-- 5 LNA-OUT-2 ?卜Ml入 in v ty VHF-GND 26 , 38 2L-J 25/ 14

24、 39 ■ A ? GNDSTBYLB .…… - x/uci n . ixi 10 9 1 18 i 40 IX-OL I - V-UHF uNDS I BYBIAS 21 41 TX-GND 1_1 VDDTXMIX GNDLNA1 VDDRXLB GNDLNA2 VDDSTBYLB GNDTXLB VDDRXLNA GNDSUBBUF VDDSTBYB1AS GNDDIEPAD VDDTXLB RFMTX-IN-2-P UHF GNU RFMTX-1N-2-M UHF-GND RX-2-GND UHF-GND 2_! 6

25、 27 42 6 二 [43 11 28 44 5 1 31 17 17T-2-M UHFLO-1N-2-M 45 RFMIX-O 4 19 32 RFM1X-OU1-2-P UliPLO - IN - 2 - P V-DIV2 DIV2-GND DIV2-O(rr-M DIV2-OUT-P 2_I 46 29 47 2 1 ■ 48 諾基亞6110射頻處理模塊的LNA端口 圖79手機(jī) 諾基亞6150手機(jī)低噪聲放大器查找示意圖 的射頻處理模塊 圖1-19是6110手機(jī)的射頻處理模塊,N500的25腳上標(biāo)

26、有“LNA IN”的字。.LNA就是 低噪聲放大器(Low Noise Amplifier)的英文縮寫,IN表示輸入。所以我們斷定N500的25腳線 路就是LNA的輸人，同時(shí)，也可找到LNA的控制信號(hào)端一下26腳，26腳上標(biāo)有“LNA AGC” .LAN表示低噪聲放大器,AGC表示自動(dòng)增益控制(Aut。Gain control)0 在進(jìn)行低噪聲放大電路的查找分析時(shí)，應(yīng)注意一個(gè)信號(hào)一一啟動(dòng)控制信號(hào)(RX-ON或 RX-EN)o RX-EN是接收機(jī)啟動(dòng)控制信號(hào),TX-EN是發(fā)射機(jī)啟動(dòng)控制信號(hào)。從前面的系統(tǒng)知 識(shí)我們知道,數(shù)字手機(jī)由于采用了 TDMA技術(shù)，故接收機(jī)和發(fā)射機(jī)不同時(shí)工作，RX-EN和 T

27、X-EN信號(hào)是符合TDMA規(guī)則的脈沖控制信號(hào)，當(dāng)RX-EN為高電平時(shí),TX-EN為低電平，接 收機(jī)工作：當(dāng)RX-EN為低電平時(shí),TX-EN為高電平,發(fā)射機(jī)工作。 這一信號(hào)通常供給低噪聲放大器的輸入端，以作為低噪聲放大器的偏壓，如cd928中的 Q410的基極偏壓，實(shí)際上就是來自RX-EN。由于手機(jī)集成度越來越高，故在看電路尋找 RX-EN時(shí)也會(huì)有一定的難度。愛立信788手機(jī)的RX-ON信號(hào)就是送到射頻處理模塊U100 的11腳。在諾基亞手機(jī)電路中，通?？床坏絉X-ON或RX-EN,它是以另外一種標(biāo)識(shí)出現(xiàn)一一 RXPWR。在低噪聲放大器的輸入端，通常用示波器可測到上述的控制信號(hào)，其波形如圖1-

28、20 所示。 在觀察接收啟動(dòng)控制信號(hào)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其波形在待機(jī)狀態(tài)下有一定的規(guī)律：當(dāng)該信號(hào)穩(wěn)定 時(shí)，手機(jī)的工作電流通常在80mA左右：當(dāng)該信號(hào)閃爍時(shí)，手機(jī)的工作電流通常在20?50mA 之間變化：當(dāng)無該信號(hào)時(shí),手機(jī)工作電流通常在8?12mA之間。 RXEN波形圖 圖 1-20 有關(guān)資料: 放大器中的噪聲是由放大器中的元器件（包括管子、電阻等）,內(nèi)部載流子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng) 引起的。它主要是電路中電阻的熱噪聲和三極管（或場效應(yīng)管）內(nèi)部噪聲、這些噪聲實(shí)際上是雜 亂的無規(guī)則的變化電壓或電流，故稱為起伏噪聲,起伏噪聲的頻率成分非常豐富,它的能量連 續(xù)分布住很寬的頻率范圍內(nèi)。而放大器內(nèi)部噪聲主要

29、有熱噪聲、散彈噪聲、分配噪聲和閃爍 噪聲等。 三、混頻電路 混頻電路又叫混頻器（MIX）是利用半導(dǎo)體器件的非線性特性，將兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)混合, 取其差頻或和頻，得到所需要的頻率信號(hào)。在手機(jī)電路中，混頻器有兩個(gè)輸入信號(hào)（一個(gè)為輸入 信號(hào)，另一個(gè)為本機(jī)振蕩）,一個(gè)輸出信號(hào)（其輸出被稱為中頻IF）。在接收機(jī)電路中的混頻器 是下變頻器，即混頻器輸出的信號(hào)頻率比輸入信號(hào)頻率低：在發(fā)射機(jī)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(hào)與UHFVCO（或RXVCO）信號(hào)進(jìn)行混頻，得到最終發(fā)射信號(hào)。 混頻器是超外差接收機(jī)的核心電路，如接收機(jī)的混頻器出現(xiàn)故障，則無接收中頻輸出，造成手 機(jī)無接收信號(hào)、不能上

30、網(wǎng)等故障。 變頻器的原理方框圖如圖1-21所示。 圖 1-21 當(dāng)變頻器的輸出為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之和，且比信號(hào)頻率高時(shí)，所用的變頻器被稱為上 邊帶上變頻。如摩托羅拉8200系列的發(fā)射變頻器,其發(fā)射中頻為88MHz，以60信道為例，本 機(jī)振蕩信號(hào)為814MHzo變頻后得到902MHz的最終發(fā)射信號(hào)。 當(dāng)變頻器的輸出信號(hào)為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之差，且比信號(hào)頻率高時(shí)，所用的變頻器被稱 為下邊帶上變頻。如諾基亞8110的發(fā)射變頻器，其發(fā)射中頻信號(hào)為116 MHz.其本機(jī)振蕩信號(hào) 為1 018MHz（60信道為例），變頻后得到902MHz的最終發(fā)射信號(hào)。 混頻器包括晶體管混頻器、場效應(yīng)

31、管混頻器、肖特基勢壘二極管混頻器以及集成混頻器等。 1 .晶體管混頻器 晶體管混頻器有多種電路形式。其中雙極型晶體管混頻器可在共發(fā)射極電路基礎(chǔ)上構(gòu) 成，信號(hào)和本振信號(hào)由基極輸入，或信號(hào)由基極輸人、本振信號(hào)由發(fā)射極輸人。兩信號(hào)由基 極輸人的電路輸入阻抗高，對(duì)本振而言，負(fù)載輕。摩托羅拉雙頻手機(jī)cd928系列的接收混頻器 便為這種混頻器。如圖1-22所示： 加小輸.繆 |SS^C462 品 R451|J I I 50 cd928混頻電路 圖 1-22 2 .二極管混頻甥 二極管混頻器盡管存在損耗，但其噪聲及雜波輸出比晶體管混頻器要少.諾基亞的GSM 手機(jī)多采用

32、這種混頻器。如8110的第一接收、發(fā)射混頻器，該混頻器的輸人輸出信號(hào)路徑 如圖1-23所示（參見8110射頻電路）。 o C5I3 HF Z5I4 Z5I5 UHF VCO 輸入 MHB MM 二極管混頻器 圖 1-23 3 .集成混頻器 在早期的手機(jī)中，有的混頻器單獨(dú)使用一個(gè)集成組件,如今手機(jī)中的混頻器多被集成在一個(gè)復(fù)合的射頻處理或中頻處理模塊中。集成混頻器如諾基亞233的接收第一混頻器為集成雙 平衡混頻器,它由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、濾波器及混頻管等組成，為雙端平衡輸入輸出。 VR-RX 0V 諾基亞232集成混頻電路 圖1?24 在1-24中，低噪聲放大

33、器輸出的射頻信號(hào)，經(jīng)一個(gè)平衡一不平衡轉(zhuǎn)換，得到兩個(gè)信號(hào)從N8的 7、8腳輸人：本機(jī)振蕩信號(hào)則從N8的4、5腳輸人：混頻后得到的中頻信號(hào)從N8的1、2 腳輸出。 9 \ 1 XM1XINP / RXMIXOU rp| 10 \ 23 Txour J \ …B \ J - I 能；一 ? \ X 1 1 \ 1 ^ \ !■. 30 LDINM I mxip 22 VREF LNAE2 RIOKRXMIX EXT1 OK GNDMIXERS LNAAGC GNDRXLB LN AIN GNDSTBYLB GNDSTBYB1AS VD

34、DIXMIX GNDI.NA1 VDDRXLB GNDLNA2 VDDSTBYLB GNDTXLB VDDRXI.NA GNDsUBBUF VDDS I BYBIAS GNDDIEPAD VDDTXI.B 24 4 - 5 14 - 18 21 27 28 31 32 2 7 瓦 12 16 15 20 26 25 19 29 CRFUIA-VER5 N500 諾基亞6110混頻電路查找示意圖 圖 1-25 如今，越來越多的手機(jī)電路中的混頻單元被集成在上復(fù)合電路中，如諾基亞6110和三星 SGH

35、-500的接收混頻器，如圖1-25所示。 要尋找混頻電路就需掌握手機(jī)框架結(jié)構(gòu)，在手機(jī)接收機(jī)電路中，如看到射頻信號(hào)與VCO 信號(hào)輸人到同一個(gè)電路，則這個(gè)電路應(yīng)是混頻電路(這就要求能辨別RXVCO電路)。同時(shí)掌握 MIX等英文縮寫(如圖1-25所示)，以便于識(shí)別電路。參見諾基亞6110、三星SGH-500、諾基 亞6150射頻電路。 四.中頻放大器 接收機(jī)的中頻放大器主要是將混頻器輸出的信號(hào)進(jìn)行大幅度提升,以滿足解調(diào)電路的需 要。接收機(jī)的主要增益也來自中頻放大器，中頻放大器損壞常會(huì)造成手機(jī)接收差的故障。 移動(dòng)通信接收機(jī)均要使用中頻放大器。中頻放大器最主要的作用是： 獲取高增益：與射頻放大

36、部分相比，由于中頻頻率固定，并且頻率較低，可以很容易地得到 較高的增益，因而可以為下一級(jí)提供足夠大的輸人。 提高選擇性：接收機(jī)的鄰近頻率選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決定。 對(duì)于中頻放大器，不僅需要得到高的增益、好的選擇性，還要有足夠?qū)挼耐l帶和良好的 頻率響應(yīng)、大的動(dòng)態(tài)范闈等。而接收機(jī)的鄰近信道選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決 定，由于中頻信號(hào)為單一的固定頻率，其通頻帶可最大限度地做得很小，以提高相鄰信道選擇 性。在實(shí)際工程上，一般采用多級(jí)放大器，并使每級(jí)實(shí)現(xiàn)某一技術(shù)要求，就電路形式而言，第一 級(jí)中頻放大器多采用共發(fā)射極電路，最后一級(jí)中頻放大器多采用射極輸出電路。不論接收機(jī) 采用

37、一次或二次變頻技術(shù),中頻放大器總是位居下變頻(即混頻)之后。 為避免鏡頻干擾，提高鏡頻選擇性,接收機(jī)通常采用降低第一本機(jī)振蕩頻率、提高第一中 頻頻率和多次變頻的方法，使信號(hào)頻譜逐漸由射頻搬移到較低頻率上。 分離元件的中頻放大器電路形式與低噪聲放大器的電路形式很相似，也是一個(gè)共發(fā)射極 電路，只是它們工作的頻點(diǎn)不一樣。 摩托羅拉手機(jī)中通常使用分離元件的中頻放大器,其他手機(jī)的中頻放大器通常都是在一 個(gè)集成電路中。圖1-26是cd928手機(jī)的中頻放大器。 - 圖 L26cd 92s中頻放大器 中頻放大器的電路形式與低噪聲放大器的電路形式差別不大，但它們工作的頻段不同。 低噪聲放大器是

38、一個(gè)寬帶放大器,而中頻放大器是一個(gè)窄帶放大器。中頻放大電路的信號(hào)通 路和偏壓、電源的查找與低噪聲放大器的方法一樣，讀者可自行分析。 在集成的中頻放大器中查找信號(hào)通道等相對(duì)困難些，它不是一個(gè)單一的電路，通常存在于 一個(gè)復(fù)合電路中，盡管如此，它總是有規(guī)律可尋的。圖1-27 (-)所示的是GD90的中頻電 路，從手機(jī)的電路結(jié)構(gòu)知識(shí)可以知道：中頻放大器總是置于混頻后，所以只要掌握混頻電路, 則較容易找到中頻放大器。請(qǐng)仔細(xì)觀察圖1-27 (-)和圖1-27 (-)中的黑色方塊。 ZNIX 一 WBl c 寸 zcdnixun XlNOGd 一 XHNCJOd c5.mo-x 三 N_O1

39、」N -X IX 2S Lo IF 2 MIXIN 1 NC 3635 4 5 6 7 8 9 10 NC NC VCCPLI. GNDPLL VCOIN2I VCOINI -2 1/2 mod l/Q 11 VCCCOMP PLLOUT Phase Detector !CURAD_ g z z LE SDATA CLK MIX2D 28 27 26 25 N_aN。 SQOS aLnoo oz 58 80*5 z 5 5 GD90的中頻放大器 圖 1-27 （一） N551 STTA16BF

40、44T [ l\M-rx Ol: I P-ix 1 2 ，■孀 OUTM-rxif 4 VB2-rx OUIP-rxif 5 GC-tX CUTP.tx 9 10 11 VB2-rxif 15 LOM- rx 7 12 J3 28 37 41 諾基亞8110中頻處理查找圖 圖 1-27 (-) 圖1-27 (-)所示的是GD90的中頻放大器查找示意圖。根據(jù)手機(jī)電路結(jié)構(gòu)可知，中頻 放大器位于混頻器之后(輸出端后);我們知道,混頻器的英文縮寫是MIX。那么，在圖1-27(-) 中,可以看到集成電路的42、43腳有MIX OUT的字樣.MIX代表混頻

41、器.OUT表示輸出，結(jié)合 前而提到的知識(shí)，則中頻放大器可以從這個(gè)集成電路的42、43腳開始查找。跟著線路,可以發(fā) 現(xiàn)，集成電路29、30腳上有IF IN的字樣(IF代表中頻IN是輸人)，所以29、30腳是中頻放大 器的輸人端。 注！圖1-27 (-)和圖1-27 (二)都是集成的中頻處理電路，要識(shí)別它們就需從手機(jī)的 電路結(jié)構(gòu)以及手機(jī)電路中的英文縮寫去分析(請(qǐng)注意圖中所指的英文縮寫)。 2 TXMIXINP TXM1XINM RXMIXOUTPI 9 3 RXMlXOnfAll ~10 7 RXMIXINP LNAOUT 23 8 RXM1XINM TX

42、OUT LDINM LDINP N500 LNAE1 VREF LNAE2 RI0KRXM1X EXT10K GNDMIXERS LNAAGC GNDRXLB LNAIN GNDSTBYLB GNDSFBYBIAS VDDTXMIX GNDLNA1 VDDRXLB GNDLNA2 VDDSTBYLB GNDTXLB VDDRXLNA GNDSUBBUF VDDSTBYBIAS GNDDIEPAD 30 12 22 13 24 16 15 4 20 26 5 25 14 1 18 21 6 27 28 11 31 17 32

43、 19 29 VDDTXLB 諾基亞8810中頻查找示意圖 諾基亞8810、232中頻放大器查找示意圖 五.解調(diào)電路 接收機(jī)的解調(diào)電路是把包含在接收中頻信號(hào)中的語音信息或各種信令信息還原出來，得 到中心頻率為67.707kHz的RXI/Q信號(hào)。在接收機(jī)電路中，解調(diào)電路輸出的RXI/Q信號(hào)是檢 修接收機(jī)電路的一個(gè)關(guān)鍵信號(hào)。 在移動(dòng)通信中，常用的解調(diào)技術(shù)有鎖相解凋器、正交鑒頻解調(diào)器等。 PLL （鎖相環(huán)）可以跟蹤輸人信號(hào)，它可以用作解調(diào)。圖1-28為一個(gè)鎖相解調(diào)器的方框 圖。摩托羅拉87系列和928系列手機(jī)采用的就是鎖相解調(diào)器87的鎖相解調(diào)器中鑒頻器的參 考

44、頻率由216MZ的振蕩器提供，而928的鎖相解調(diào)器的參考信號(hào)則來自430MHz的振蕩器。 鑒相器通過對(duì)輸入的兩個(gè)信號(hào)的相位比較，輸出一跟蹤調(diào)制信號(hào)的低頻信號(hào)，通過低通濾波器 濾去高頻噪聲，即得到解調(diào)輸出。 鎖相解調(diào)原理方框圖 圖 1-28 圖1-29為正交鑒頻器的原理框圖。在正交鑒頻器中,相移網(wǎng)絡(luò)將頻率的變化變換為相位 的變化，乘法器將相位的變化變換為電壓的變化。將調(diào)頻信號(hào)與其移相信號(hào)相乘，通過低通濾 波器將乘法器的輸出信號(hào)中的高頻成分濾出,就得到了解調(diào)信號(hào)。通常,在現(xiàn)代的通信設(shè)備的 電路中，除正交線圈外，鑒頻器的其他電路均被集成在芯片內(nèi)。 正交解調(diào)方框圖 圖 1-2

45、9 需注意的是，這里所說的解調(diào)，是指接收射頻電路中將包含信息的射頻或中頻信號(hào)還原出 67.707kHz的基帶信號(hào)的解調(diào)（針對(duì)GSM手機(jī)而言）。在邏輯音頻電路中還有一個(gè)解調(diào)一一 GMSK的解調(diào)，它是將67.707kHz的信號(hào)還原出數(shù)碼信號(hào)。 諾基亞8850解調(diào)查找示意圖 RX1P O RXQP -O N700 28 32 33 34 POP TXP DET 1XC VRX outm - tx outpg - tx outpp - lx 44 委 46 ——ri 12 VHFLO ? 8 SCLK SDAT SENA U-in PD1 P

46、D2 OSCIN milin -rxil POU )trrp-Rxl Io - out 21 C702 13MHz 15 24 1OOpF 31 30 RX1/Q輸出 26 27 inn rx i VOP j VTX GND-P2 47 39 38 GND-RX inm-rx DGND VSE1 VP1 40 H VB-rxtx VB-ext VCE2 INL 9 -I- GND 22 29 36 42 GC-rx IB inmq jnpq inpi inmi 19 16 3 0

47、GND-tx VP2 VDD VCE1 GND-Pl 20 R718 R717 Z701 諾基亞3210第二中頻及解調(diào)查找示意圖 圖1-30不同手機(jī)解調(diào)查找示意圖 摩托羅拉、諾基亞手機(jī)與三星等手機(jī)電路使用的都是鎖相解調(diào)。在三星SGH-600手機(jī) 電路中，接收第二中頻是45 MHz,解調(diào)用的參考信號(hào)來自IFVCO信號(hào)(540 MHz)的12分頻。 接收機(jī)的解調(diào)電路輸出的是接收機(jī)基帶信號(hào),該信號(hào)的中心頻率為67.707MHz.摩托羅 拉、諾基亞、愛立信等手機(jī)的RXI/Q信號(hào)都有2條信號(hào)線：而GD90等則有4條RXI/Q信 號(hào)線，所以RXI/Q的輸出就成了解調(diào)電

48、路的標(biāo)志,參見圖1-30。 RX I/Q信號(hào)波形圖一 RX 14信號(hào)波形圖一 以上兩圖是用數(shù)字示波器測得的RXI/Q信號(hào)。 六.振蕩電路 在電子設(shè)備中，振蕩器的用途極為廣泛。振蕩電路的種類很多，按其工作原理，可分為反饋 型振蕩電路、負(fù)阻型振蕩電路、多諧振蕩電路(張弛振蕩)：按使用元件,又分為IC振蕩器、 RC振蕩器、晶體振蕩器等。 按需要，振蕩器可產(chǎn)生正弦波、脈沖波等。振蕩器以放大器為基礎(chǔ),引入正反饋即可得到 振蕩電路如圖1-31所示。產(chǎn)生振蕩的條件有兩個(gè)：正反饋和環(huán)路增益為1. (a) RC移相振蕩器 1. LC涉器 把只由L和C構(gòu)成的反饋電路稱為LC振蕩器。LC

49、振蕩器有調(diào)諧型和三元件型。它們 包括集電極調(diào)諧型振蕩器、基極調(diào)諧型振蕩器、發(fā)射極調(diào)諧型振蕩器；三點(diǎn)式的有，電容三 點(diǎn)式振蕩器和電感三點(diǎn)式振蕩器。 2. RC振蕩器 把由R和C構(gòu)成的反饋電路稱為RC振蕩器.RC振蕩器有電橋式和移相式。移相式又分 為HP型和LP. HP是High Pass的縮寫，即反饋電路由高通濾波器構(gòu)成。LP是Low Pass的 縮寫即指反饋電路由低通濾波器構(gòu)成。 圖1-32 (a)為RC移相振蕩電路，通常用于頻率需求較低的情況下。無繩電話中的導(dǎo) 頻的產(chǎn)生、呼叫信號(hào)的產(chǎn)生多采用這種電路。可調(diào)電阻R5用于調(diào)較振蕩頻率。圖l-32(b) 為維恩電橋振蕩器。 HI T C3

50、 41 R3 —■_II-I~~K/1 A Cl |-L| C2 * \ Ri R2 I /45 RC移相振蕩器 T 圖 1-32 3.晶體振蕩器 在移動(dòng)通信中，以動(dòng)臺(tái)需要能夠根據(jù)實(shí)時(shí)分配到的話音信道改變自己的工作頻率，這就 要求必須有足夠精度、穩(wěn)定性好的頻率合成器。而且隨著通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)頻率的穩(wěn)定性 和準(zhǔn)確度的要求越來越高。在移動(dòng)通信中，為了減少移動(dòng)臺(tái)之間或與基站間的相互干擾，常常 要求頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10 \而RC和LC都難達(dá)到這個(gè)精度。 只有高精度、高穩(wěn)定性的振蕩才可以減小因頻率偏移而造成的鄰近信道干擾。 石英晶片具有壓電效應(yīng)，能做成諧振器,且晶片本身的固有機(jī)械

51、振動(dòng)頻率只與晶片的幾何 尺寸有關(guān)，其振動(dòng)頻率可以做得非常精確穩(wěn)定。利用石英晶體振蕩器可把振蕩頻率穩(wěn)定度提 高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 在石英晶片的兩面鍍銀，引出電極，然后封裝在由金屬或膠木、玻璃等材料制成的外殼里 就得到晶體振蕩器。石英晶體可以用人工合成，也可將天然晶體切割成晶片。 晶體用于振蕩電路的形式較多。諾基亞2110的DSP（數(shù)字語音處理器）時(shí)鐘振蕩器為其 中的一種，它構(gòu)成射極跟隨器，也被稱為薩巴羅夫電路。 雖然晶體振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，但由于某些客觀因素的影響,使頻率穩(wěn)定度變差。晶體 振蕩器的頻率穩(wěn)定度主要受三種因素的影響： ①是負(fù)載效應(yīng)。減小負(fù)載效應(yīng)一般是加隔離器，如射極跟隨器等。21

52、10的DSP時(shí)鐘振蕩 器為射極輸出，其帶負(fù)載的能力就比較強(qiáng)，但為提高穩(wěn)定度,其后還加了一級(jí)射極輸出器，并采 用變壓器耦合加以隔離。圖1-33就是一個(gè)射極輸出的晶體振蕩電路。 圖 1-33 ⑵是推頻效應(yīng)。所謂推頻效應(yīng)，即由于供電系統(tǒng)條件發(fā)生改變，致使振蕩電壓源和電流發(fā) 生改變、振蕩器件的工作參數(shù)發(fā)生改變，最終使振蕩器出現(xiàn)頻率漂移。所以對(duì)其電壓源要求 較高，在移動(dòng)電話內(nèi)一般均使用專門的、比較精確的電源。如摩托羅拉168手機(jī)的VCO電源 就通過了兩次穩(wěn)壓。在諾基亞232和摩托羅拉168手機(jī)的發(fā)射接收VCO電路中，為了使振蕩 管具有較穩(wěn)定的偏置，除了采用高精度的穩(wěn)壓電源外，還采用了固定分壓

53、偏置的共發(fā)射極電 路。 熱敏補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 圖 1-34 熱敏網(wǎng)絡(luò) 1口工一 E ③是溫度效應(yīng)。晶體振蕩器受溫度的影響比較大，一般采用溫度補(bǔ)償或?qū)⒄袷幤鞣湃牒?溫環(huán)境中來解決，溫度補(bǔ)償法包括模擬溫度補(bǔ)償、數(shù)字溫度補(bǔ)償及模擬一數(shù)字溫度補(bǔ)償法二 大類。溫度補(bǔ)償電路有電容補(bǔ)償電路及熱敏網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償電路：電容補(bǔ)償方法簡單，但補(bǔ)償范圍 較窄,一般在。?50℃之間,補(bǔ)償精度一般可達(dá)到5X106。而熱敏網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償電路則用得較多, 其補(bǔ)償范圍寬，在＜0?70C之間，補(bǔ)償精度可達(dá)到0.2X106.其原理圖如圖L34所示。利用 熱敏網(wǎng)絡(luò)給變?nèi)荻O管提供一個(gè)隨晶體工作環(huán)境變化的反向偏壓，通過變?nèi)荻O管電容的

54、變 化來補(bǔ)償晶體振蕩器因溫度而導(dǎo)致的頻率漂移。 在實(shí)際的移動(dòng)電話電路中，目前多使用溫度補(bǔ)償壓控振蕩器組件(VCTXO)。如諾基亞232 的14.85MHz振蕩器和摩托羅拉168的16.8MHz振蕩器，它們被封裝在一個(gè)金屬外殼里，與外 界環(huán)境隔開。前者為接收發(fā)射VCO及PLL鎖相環(huán)電路提供基準(zhǔn)頻率；后者既為射頻電路提 供基準(zhǔn)頻率，又為邏輯電路提供時(shí)鐘信號(hào)。 七.鎖相頻率合成器 1 .頻率合成 在現(xiàn)代的移動(dòng)通信中，常要求系統(tǒng)能夠提供足夠的信道，移動(dòng)分也需能根據(jù)系統(tǒng)的控制變 換自己的工作頻率,這就需提供多個(gè)信道的頻率信號(hào)。然而使用多個(gè)振蕩器是不現(xiàn)實(shí)的，在 工程中，通常使用頻率合成器來提供有足

55、夠精度、穩(wěn)定性好的工作頻率。 將一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率信號(hào)變換為另一個(gè)或多個(gè)所需頻率信號(hào)的技術(shù)稱為頻率合成，或 頻率綜合技術(shù)。移動(dòng)電話通常使用的是帶鎖相環(huán)的頻率合成器。圖1-35為一個(gè)頻率合成器 的方框圖。 圖1-35頻率合成器的一般方框圖 我們設(shè)參考振蕩信號(hào)為f,.VCO輸出信號(hào)為分頻器輸出的信號(hào)為fz/N.這整個(gè)環(huán)路的控 制目的就是要使f『f2/N。 在手機(jī)電路中，一個(gè)頻率合成系統(tǒng)通常包含幾個(gè)頻率合成環(huán)路：接收VCO頻率合成環(huán) 路、接收中頻VCO頻率合成環(huán)路、發(fā)射中頻VCO頻率合成環(huán)路等。不管是哪一個(gè)頻率合 成環(huán)路，其電路結(jié)構(gòu)均如圖1-35所示。 (1) .參考振蕩 參考振蕩在

56、頻率合成乃至在整個(gè)手機(jī)電路中都是很重要的。在手機(jī)電路中，特別是GSM 手機(jī)中，這個(gè)參考振蕩被稱為基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路，它不但給頻率合成環(huán)路提供參考信號(hào)，還給 手機(jī)的邏輯電路提供信號(hào)，如該電路出現(xiàn)故障，手機(jī)將不能開機(jī)。 手機(jī)電路中的參考振蕩都使用晶體振蕩電路。而且,大多數(shù)手機(jī)中使用的是一個(gè)基準(zhǔn)頻 率時(shí)鐘VCO組件。在GSM手機(jī)中，這個(gè)組件輸出頻率是13 MHz,有時(shí)它被稱為13MHz晶體。 事實(shí)上它是一個(gè)VCO組件,13 MHz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(gè)頻率罩內(nèi)(參見13MHz晶體振蕩器的識(shí)別)。 13MHz振蕩電路受邏輯電路提供的AFC(自動(dòng)頻率控制)信號(hào)控制。

57、由于GSM手機(jī)采用 時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)，以不同的時(shí)間段(Slot,時(shí)隙)來區(qū)分用戶,故手機(jī)與系統(tǒng)保持時(shí)間同步 就顯得非常重要。若手機(jī)時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)鐘不同步，則會(huì)導(dǎo)致手機(jī)不能與系統(tǒng)進(jìn)行正常的通信。 在GSM系統(tǒng)中，有一個(gè)公共的J“播控制信道(BCCH),它包含頻率校正信息與同步信息 等。手機(jī)一開機(jī)，就會(huì)在邏輯電路的控制下掃描這個(gè)信道，從中獲取同步與頻率校正信息，如 手機(jī)系統(tǒng)檢測到手機(jī)的時(shí)鐘與系統(tǒng)不同步，手機(jī)邏輯電路就會(huì)輸出AFC信號(hào)。AFC信號(hào)改變 13MHz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(jìn)而保證手機(jī)與 系統(tǒng)同步。 59 57 U22O R228

58、C237 U703 廣- - □~~II~? --f MCLK cd928的基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路 R808 諾基亞8110基準(zhǔn)須率時(shí)鐘電路 諾基亞6150基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路 58 5-VCO C363 壬 C354 J C355 Tk 4_ 1 U35O +DC VC OUTPUT GND R363 R354 Q350 C353^ C356 * R360 X J-c352~ 工C364 工 VS-VCXO C357 R352 C360 Tl R366 R356 C361 D350 R357 C358 BMHzCLK L362

59、 壬 C350 GD90基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路 諾基亞8850基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路 圖 1-36 圖1-36是部分手機(jī)電路中的13MHz電路（基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路）。 由手機(jī)基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路圖我們可以發(fā)現(xiàn)，不管是哪個(gè)廠家的電路，在13MHz電路中， 都可以看到AFC的字樣，所以“AFC”是我們尋找13MHz振蕩電路的一個(gè)關(guān)鍵。 當(dāng)然，不同手機(jī)的基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路也有一些不同的標(biāo)識(shí)，如圖1-26所示。 諾基亞8810圖中G801的3腳是控制端」腳是輸出端,2腳是電源端。 松下GD90圖中,U35O是一個(gè)VCO組件。其4腳是電源端,3腳是輸出端,2腳是接地端,1 腳是控制端,Q35O電路是一

60、個(gè)VCO的緩沖放大器。 諾基亞6150的圖中。650是一個(gè)VCO組件。其1腳是輸出端,2腳是電源端,3腳是接地 端,4腳是控制端,V600是VCO的緩沖放大器。 上圖中除cd928中的基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路使用的是一個(gè)單一的晶體與集成電路內(nèi)的電路 構(gòu)成振蕩電路外，其他幾幅圖中的基準(zhǔn)頻率振蕩電路均使用的基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘振蕩組件。這些 VCO組件都有4個(gè)端口：電源端；接地端：輸出端與控制端（參見VCO的識(shí)別部分）.讀圖 時(shí)應(yīng)注意圖中所指示的一些電路標(biāo)識(shí)。 （2）鑒相器 鑒相器簡稱PD,是英文Phase Detector的縮寫。它是一個(gè)相位比較器，是一個(gè)相差一電壓 轉(zhuǎn)換裝置，可將VCO振蕩信號(hào)的相位

61、變化變換為電壓的變化。鑒相器輸出的是脈動(dòng)直流信號(hào), 這一脈動(dòng)直流信號(hào)經(jīng)LPF濾除高頻成分后去控制VCO電路。 鑒相器是相位比較裝置,它對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)fi與VCO產(chǎn)生的信號(hào)f2進(jìn)行相位比較，輸出反映 兩信號(hào)相位誤差的誤差電壓。鑒相器多種多樣，有模擬的,也有數(shù)字的。如雙D鑒相器、鑒頒 鑒相器等。 當(dāng)采用數(shù)字鑒相器時(shí)，由于其輸出為雙端口輸出，故在與環(huán)路濾波器的連接上很成問題。 通常在兩者之間加入一個(gè)雙端輸人單端輸出，且能將鑒相器輸出的相位誤差信號(hào)正確地反映 出來的電路,這一電路被稱為電荷泵或泵電路。在摩托羅拉的GSM手機(jī)中，其發(fā)射頻率合成 中基本上都使用了泵電路。 在頻率合成器中，為了作精確的相位

62、比較，鑒相器均在低頻下工作。 在手機(jī)電路中，鑒相器通常與分頻器被集成在一個(gè)專用的芯片中（這個(gè)芯片通常被稱為 PLLIC）或被集成在一個(gè)復(fù)合芯片內(nèi)（即該芯片包含多種功能電路）。 1 V670-C 諾基亞8110鑒相洲輸出查找示意圖 R219 R209 Q202 T 主 C207 R213 工 C214 R211 C209 C235 取樣 R227 U220 26 牛 C298 -J- CR2O3 CR202 R214 U220 1 C214 R2I2 R232^\ rH=1- R234 立 cd928鑒相器查找示意圖 圖L37 要

63、查找鑒相器PD在什么地方,就需要先找出VCO電路和低通濾波器電路。參見變?nèi)荻?極管部分內(nèi)容及“手機(jī)電路的識(shí)別”。 在諾基亞8810圖中在820的3腳是PD輸出端口。通過“10067 031 MHz”的標(biāo)識(shí)可 斷定該信號(hào)是一個(gè)VCO信號(hào)；電阻R834、R820、R821及電容C821、C820等構(gòu)成一低通 濾波器；從SDATA等可以斷定它所接的是頻率合成電路中的程控分頻器。參照頻率合成的 方框圖，就可找到PD的輸出端口(重要的是找出電阻電容構(gòu)成的低通濾波器與VCO電路)。 在cd928圖中,U220的23腳是PD輸出端口。 (3) .低通濁波器 低通濾波器簡稱LPF,是英文Low Pas

64、s Filter的縮寫。低通濾波器又被稱為環(huán)路波波器， 它是一個(gè)RC電路,位于鑒相器與VCO電路之間。低通濾波器電路基本形式如圖所示。 ―? 1 1 I-p— I I JL RC低通濾波器 圖747中,R834、R820?R822及C820?C822組成的電路是諾基亞8110手機(jī)的UHFVCO 頻率合成環(huán)路中的低通濾波器(參見RC電路部分)。 HI out 諾基亞8110 UHFVCO頻率合成中的低通遮波器 圖 1-38 鑒相器的輸出不僅有控制信號(hào)，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。 (4) .壓控振蕩器 壓

65、控振蕩器簡稱VCO,是英文Voltage Control Oscillator的縮寫。壓控振蕩器是一個(gè)電壓 一頻率轉(zhuǎn)換裝置，可將鑒相器PD輸出的相差電壓信號(hào)的變化轉(zhuǎn)化成頻率的變化。 VCO電路為電壓控制電路。其電壓控制功能的完成是通過一個(gè)特殊的器件來完成的，這 個(gè)器件就是變?nèi)荻O管。 鑒相器輸出的相差電壓實(shí)際上是加在變?nèi)荻O管兩端的，.當(dāng)鑒相器輸出發(fā)生變化時(shí)，變 容二極管兩端的反偏發(fā)生變化，導(dǎo)致變?nèi)荻O管的結(jié)電容改變,VCO振蕩回路改變NCO輸出 頻率也隨之改變。在實(shí)際應(yīng)用中，變?nèi)荻O管為反向偏置使用，其線性好,可控范圍大。 在手機(jī)電路中NCO多種多樣。有接收機(jī)VCO,有發(fā)射機(jī)VC0等

66、。從電路形式上來 說,VC0有分離元件電路與VCO組件（參見VC0組件的識(shí)別）。 早期的手機(jī)電路中的UHFVCO（或RFVCORXVCO等）通常是使用VCO組件JFVCO（或 VHFVCO等）使用的是分離元件的VCO電路:現(xiàn)在手機(jī)電路中的VCO基本上都使用了 VCO 組件。 圖1-39是摩托羅拉cd928的接收VCO電路（RXVCO）；圖1-40是諾基亞8110的接收 VCO（UHFVCO）電路。在查找VCO電路時(shí)，應(yīng)抓住VCO電路的一些特點(diǎn)（參見變?nèi)荻O管、 三極管和“手機(jī)電路識(shí)別”）。 圖1-39為摩托羅拉cd928手機(jī)的接收VCO電路，其他摩托羅拉87、328的TXVCO與 RXVCO基本與它相似：諾基亞6110的232MHz電路等都是這種基本電路形式。而三星 SGH600.愛立信788、諾基亞8810等的接收VCO結(jié)構(gòu)均如圖1-40所示。隨著手機(jī)小型化 的發(fā)展，越來越多的手機(jī)使用VCO組件。 < IV670-C 2 R845 PD 端口 19 out 4 G800 I 006 I 031 Mil/ R834 ■工 R820