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1、GSM手机原理培训教程手机原理培训教程凯虹移动通信有限公司凯虹移动通信有限公司2006年年8月月2日日 第一章第一章 GSM蜂窝移动通信系统简述蜂窝移动通信系统简述1.1 移动通信的特点移动通信的特点1.2 GSM移动通信系统组成移动通信系统组成1.3 GSM系统采用的技术系统采用的技术第二章第二章 GSM手机的基本电路手机的基本电路2.1 GSM手机常用元器件手机常用元器件2.2 GSM手机的应用的基本技术手机的应用的基本技术第三章第三章 A01基本电路原理与常见故障维修基本电路原理与常见故障维修3.1 详见维修手册详见维修手册l第一章第一章 GSM蜂窝移动通信系统简述蜂窝移动通信系统简述1
2、.1 移动通信的特点移动通信的特点1.1.1 电磁波传播路径电磁波传播路径 微波信号场强是由直射波和反射波叠加而成，这些电磁波尽管是从同一天线辐射发送，但由于传播的路径不同，到达接收终端时的幅度和相位各不相同，加上移动台又以各种不同的速度在移动，方向也在无规则变化。因此，移动台在不同的位置，它接收信号和场强的大小是不同的。这种现象在通信技术中称为多径落衰落，它不仅影响移动通信的通讯质量，严重时会无法接收。1.1.2 移动通信的干扰移动通信的干扰1、互调干扰互调干扰 互调干扰主要是由收发信号设备中元器件的非线性引起，如接收混频、输入回路的选择性不佳时，一些与信号频率接近的干扰信号就会串入混频级，
3、对有用信号造成干扰。这样要求移动通信设备务必具备良好的选择性，尤其是接收电路的高频放大级。2、邻道干扰、邻道干扰 邻道干扰是相邻或邻近信道之间引起的干扰，其中信道强的信号掩盖信道弱的信号，如同1-1所示：l 图中A和B用户分别使用K信道和K1信道，这两个信道间隔分配上是不存在邻道干扰的，用户A距基站很远，用户B距基站很近，加上信道之间的频率间隔有限（高频间隔为25KHz），这就会出现K1信道接收的场强信号干扰K信道接收的场强信号的现象，这种现象在通信技术中称为邻道干扰。l 为了解决邻近干扰，在移动通信设备中使用自动功率控制电路。当移动台靠近基站时，系统发射控制功率等级电平指令降低，而与基站距离
4、拉远时，则提升其发射功率，由此来削弱和抑制邻道干扰。K信道K1信道BA图1-1 邻道干扰l3、同频干扰、同频干扰l 同频干扰是指相同载波频率发射台之间的干扰，它是蜂窝式移动通信固有的，类似电视技术中的同频干扰。由于蜂窝系统的各个服务区可以重复使用相同载频，因此移动通信在组建网络时，应作统一全面的规划。l1.1.3 移动通信的多普勒效应移动通信的多普勒效应l 当运动物体达到某一速度时，固定接收台接收的信道载波频率会随速度变化而发生频移，这种现象为多普勒效应。l 多普勒效应可以用下列关系式定量描述：l f d= / cos l 例如：卫星移动通信，卫星在发射前发射机载频为f1，但发射后从太空传送到
5、地面端得到的载频会变成f 1 f 2；基于卫星速度的不断变化，根据上式fd随着变化，使的地面接受端得到的载频不断变化，要接收到从卫星上发送来的信道，接收机的频率必须同步跟踪。这样导致锁相环技术的崛起，实际上卫星地面站就是一套大型的锁相环接收和发射系统。 鉴于数字锁相电路的频率跟踪特性和窄带特性，GSM的移动电话都引入了数字PLL锁相技术，以解决温度、电压等各物理量变化引起的频率漂移。 1.1.4 用户的移动性用户的移动性 由于是移动通信，那么通信的双方位置就不会固定在某一个方位。加上发射机在未通话期间处于关闭状态，又没有一条专用语音信道配备给移动电话机,因此为了实现一个可靠、有效的通信，这就要
6、求移动电话设备必须是有位置分配、越区切换以及漫游访问等各类跟踪交换技术。1.2 GSM移动通信系统组成移动通信系统组成1.2.1 GSM移动通信的发展移动通信的发展 GSM数字蜂窝移动通信系统源于1982年，由欧洲的电信联盟设立移动通信特别小组GSM（Group Special Mobile),着手欧洲数字蜂窝移动通信系统的制式 标准研究。GSM作为一种国际公共标准，因此在系统覆盖的世界各国之间漫游都是全自动的。GSM提供的业务范围包括高速数据通信、传真、短信业务以及互联网等。1.2.2 GSM通信系统主要技术参数通信系统主要技术参数l GSM通信系统的主要技术参数如下：l （1）GSM：移动
7、台SM 基地台BS 890MHz915MHzl 基地台BS 移动台MS 935 MHz960MHzl (2) DCS ：移动台MS 基地台BS 1710MHz1785MHzl 基地台BS 移动台MS 1805MHz1880MHzl （3）双工：频分双FDDl （4） 载波间隔：20KHzl （5） 接入方式：时分多址TDMA 8时隙/200KHZl （6）调制方式：高斯滤波最小频移键控GMSK调制l （7）发射方式 ：跳频速率217次/S，跳频周期（TDMA帧长）5.515msl （8）信息传输速率：22.8 Kbit/Sl （9）符号传输速率：270.833 Kbit/Sl（10）语言编码：
8、13 Kbit/S，规律的脉冲激励，具有长期预测的线性预测 编码，即RPE-LPT-LPCl（11）数据速率：全速 9.6Kbit /S，半速 4.8Kbit / S1.2.3 频谱分配与信道划分频谱分配与信道划分1、GSM 900网络网络l GSM体制采用时分多址TDMA窄带标准，其频分双工频谱分配系统如图1-2所示。对移动台来说，同是发射频率较低，接收频率较高，一个发射频率和一个接收频率组成一个频分双工信道双向的频率（双工）间隔为45MHz作为保护频带。在频谱分配上同时小区组网，频率复用的小区分裂。l l 图12 GSM900频分双工频谱分配MSBSBSMS25MHZ25MHZ双工间隔45
9、MHZ890 915935 960 GSM 900频段载波频道划分如图1-3所示，在25MHz频带宽度内共划分成124个时分址载波信道，每个载波信道占用带宽200KHz，一般避免使用边缘1号和124号载波信道，因此实际可以使用的最多信道载波数量为122个。 l l l l l 2、 DCS 1800网络网络l 为了解决用户递增给GSM网络造成的压力，1995年ETSI正式公GSM/DCS技术协会的文件，支持GSM/DCS多频带技术，DSC投入运作。 25MHZ12123124200K200K200K200K图1-3 GSM频段载波频道划分 DCS1800频带的频分双工频谱分配如图1-4所示，对
10、移动台来说，同样也是发射频率较低，接收频率较高。一个发射频率和一个接受频率组成一个频分双工信道，双向的间隔频率为95MHZ。l DCS1800频段载波频率划分如图1-5所示，在75MHZ的带宽内分成374个TDMA载波信道，每个载波信道占用200KHZ的带宽。1 2 31 2 3MS BSMS BS75MHZ75MHZ95MHZ双工间隔1785MHZ1805MHZ1880MHZ3743741710MHZ 图1-5 DCS1800频分双工频谱分配l1.2.4 时分时分TDMA的帧长的帧长l GSM数字蜂窝移动通信体系语音帧的时长定为20MS，要求语言帧的传输延迟时间小于65MS，交织处理必须在4
11、0MS内完成。根据抗衰落的要求，交织系数取值为8，这样8个时隙的TDMA时帧长度及小于5MS。由此GSM标准 TDMA的时帧长度为5.515MS，每个TDMA帧分成8个时隙，每个时隙宽度又为0.578MS，供建立物理信道用。l 每一个移动电话机只使用其中的一个时隙，这就是时分多址TDMA方式的物理含义。移动台和基地台只要能在时间上严格同步，各个移动电话机之间就不会相互干扰。在一个载波信道中，无论移动电话机在哪一时刻接收还是发射。8只移动话机只有一台进行收发工作，剩余7只则在监测邻近几个基地台的信道场强，为越区切 75MHZ12373374200K200K200K200K图1-6 DCS频段载波
12、频道划分 换做准备。 所有的GSM话机都以间隙方式工作，发射的载波是连续存在的，而移动台发射给基地台的时间是间隙的，即称为突发脉冲序列（DURST），占用一个间隙宽度0.578MS；移动台接收基地台发射来的突发脉冲序列，也是间隙的，且时隙宽度同样为0.578MS，8个时序中的一个结束，下一个0.578MS的时隙就会轮到另一只移动电话机 ，循环周期为TDMA时帧长5.515MS，话务信道（HCH）的时帧，每26个TDMA时帧组成一个复帧，复帧的帧长为120MS，全速率语音传输时占用24帧，半速率语言传输时只用12帧。 1.2.5 信道切换信道切换 在TDMA系统中，时隙就是通信的信道，利用TDM
13、A联接的信道特点，移动台除了在规定的时隙信道中完成收发工作外，还得利用其余时间监视其他时隙信道的信号。移动电话机需要连续扫描邻近小区基站的广播控制信道（BCCH），在每0.5S 时间通过伴随控制信道（ACCH）向本服务小区基地台反映邻近小区的信号功率及信道质量。 鉴于移动电话机随时随地进行移动，它与基地台的通信距离会随之不断变化，所以移动电话机必须随时不断地调整发射定时和发射功率。时间调整信息则由基地台通过SDCCH（独立专用控制信道）或TCH信道发送给移动台。1.2.6 GSM系统的通信服务种类系统的通信服务种类1、承载服务、承载服务 系载服务内容有：受限话音、异步双工数据、同步双工数据、分
14、组组合与分解和同步双工分组数据等。2、电信服务、电信服务 电信服务的内容有：电信通信、短消息、可视图文、图文电视、语言以及传真服务等。3、附加服务、附加服务 号码识别、免费电话服务及移动接入跟踪等多达28项服务。1.2.7 GSM系统结构系统结构l GSM数字移动通信系统包括移动台（MS）、基站系统（BSS）和网络交换子系统（NSS）。l1、移动台（MS）l 一个完整的移动台分成两部分：一部分为包含天线接口由软硬件构成的收发信机；另一部分是用户身份识别模块SIM卡，SIM卡与移动台硬件之间通过SIM-ME接口进行数据交换。l SIM卡实质上是带有CPU的一种智能化集成电路芯片，主要由中央处理器
15、CPU，随机存储器RAM，只读存储器ROM，程序存储器EEPROM和串行双向接口组成。它与移动台之间的物理界面包括：串行双向数据数线I/O，复位线RST、时钟线CLK、SIM卡编程电压VPP以及工作电源VDD。l SIM卡内部包含所有属于用户的信息，其中几组相当重要的数据为：l（1）ICCID（集成电路卡识别）l 它是SIM卡处理中心对SIM卡进行个人数据处理进程中编制的流水号。l（2）PIN 是移动电话用户以个人识别码，PIN码有两个，一个是PIN1，另一个是PIN2，PIN1码是用来保护SIM卡的安全。l PIN2码也是SIM卡的密码，它与网络计费和SIM卡内部资料的修改有关，所以不公开P
16、IN2码。即使PIN2码被锁也不会影响正常通话，PIN1和PIN2码的初始状态是关闭的。l（3）IMEI（国际移动电话身份识别）l IMEI码是全球唯一的，只有在归属移动交换服务中心（MSC）将移动电话机的号码同SIM卡中的IMEI码进行比较识别后，移动手机才能正常使用。l l（4）RI （随机识别码）l 是SIM卡中的鉴权密匙，用于GSM系统的鉴权，是在SIM卡制作过程中启用启用保密器A3或A8随机生成的，用户无法读出RI码，它由GSM系统的鉴权中心（ANC）来鉴别RI码的参数和密匙，裁决移动台的入网。l2、基站子系统BSSl 基站子系统包含基站控制器（BSC）和基站收发信机（BTS）。（B
17、SC）是一个高容量的交换机，负责系统与无线有关的功能，每个（BSC）可以控制多个（BTC）。 3、网络交换子系统（NSS） 由移动交换中心（MSC）、原籍位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）五部分组成，核心是（MSC）。 MSC负责建立呼叫、路由选择、控制和终止呼叫，负责管理交换区内部的切换和补充业务并且负责计费和帐单信息，用于协调和固定网之间的业务，完成公共信道信令及网络接口。 HLR是一种用来存储本地用户位置的数据库。 VLR是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。 AUC用于存储鉴权信息和加密密匙，用来防止未授权用户接入系统，并对无
18、线接口上的话音、数据、信令信息进行加密保护。 EIR存储用于识别移动设备的国际移动台识别码（IMEI）用来检验非授权用户，可以保证网络内所使用的移动台的唯一性和安全性。通常HLR、AUC合设置于一个物理实体中，VLR、MSC和设置一个物理实体中。 1.3 GSM系统采用的技术系统采用的技术 GSM 数字通信技术主林分成三大类：（1）信道机技术：包括语音编码、信道编码和数字调制技术。（2）数字传输技术：包括分集、交织切换以及扩频技术。（3）网络技术：包括多址、功率控制、越区与漫游信令和网络管理技术。1.3.1 数字语音编码数字语音编码 语音编码的目的：降低每路所需宽度，在同样的带宽内传输更多路语
19、音。存储时，可以节省空间，提高存储语音长度，降低成本，语音编码算法主要分为三类：（1）、波形编码 使重建语音的波形保持原始语音的波形形状，如PCM、ADPCM等。（2）、参数编码 通过提取、编码语音的特征参数，保持重建语音的可懂度，如LPC-10e等。（3）、混合编码 结合了上述两种方法的优点，能重构高质量的语音，如矢量和激励线性预测和码激励线性预测（CELP）等。 PCM编码：采用A律波形编码分为3步： 采样 在某瞬间测量模拟信号的值，采样速率为8KHZ/S。l 量化 对每个样值用8个比特的量化值来表示对应的模拟信 号瞬间值，即为样值指配256（28）个不同电平值中的一个。 编码 每个量化值
20、用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。 LPC-LTP-RPE 编码器 LPC+LTP为声码器 RPE为波形编码器 再通过复用器混合完成模拟语音信号的数字编码，每语音信道的编码速率为13Kbit/S.分段LPC分析低通滤波 器RPE选择复用器LTP分析LPC分析LPCLTPRPE+1.3.2 信道编码信道编码 位于语音编码之后完成：包括卷积、FIRE码、奇偶校验码、交织和突发脉冲格式。 GSM系统首先是把话音分成20ms的音段，这20ms的音段通过语音编码被数字化和语音编码，产生260个比特流，并被分成： 50个最重要的比特；132个重要的比特；78个不重要的比特。 对
21、上述50个比特加上3个CRC校验比特（分组编码）这53个比特同132个重要比特与4个尾比特一起卷积编码，比率为12，因而得378个比特，另外78个比特不予保护，总共为456个比特，所以此时的波特率为22.8Kbps。 1.3.3数字信号调制数字信号调制 1、高斯滤波最小频移键控（GMSK） 为了减小已调波的主瓣宽度和邻道中的带外辐射，让基带信号先进行高斯滤波，然后再进行最小频移键控调制，该方法称为调制前高斯滤波的最小频移键控。 2、基本原理： 基带信号先经过高斯滤波，使基带信号形成高斯脉冲，再进行MSK调制。由于滤波形成的高斯脉冲包洛无陡峭的边沿亦无拐 点，所以经调制后已调波相位路径在MSK的
22、基础上进一步平滑。 3、GMSK相位路径 MSK是一种特殊的2FSK，它是选择俩个不同的频率分别传输基带信息中的+1，-1，比如传号+1的频率为fm=fc+fd,空号-1的频率为Fs =fc-fd其中fc=(fm+fs)/2，俩种频率的信号在一个码元期间Tb内所积累的相位差必须严格等于，以保证在码元转换时刻信号的相位是连续的。GMSK相位路径如图1-7所示。 图1-7 GMSK相位路径4、GMSK信号产生原理 低通滤波器akVCOGMSK信号 图中滤波器为高斯滤波器，其输出直接对VCO调频以保持已调波包洛的恒定和相位连续。5、高斯滤波器的传输函数 H（f）=exp(2 f2 ) 式中， 是与滤
23、波器3dB带宽相关的常数1.3.4 交织交织 把一条消息中的相继比特分散开，即一条消息中的相继比特以非相继方式被发送，这样，在传输过程中即使发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个（或长度很短），这时，再用信道编码功能纠正差错，恢复原消息，这种方法就是交织技术。 假定由一些4比特组成的消息分组，把4个相继分组中的第一个比特取出来，并让这4个第一比特组成一个新的4比特分组，称做第1帧，4个消息分组中的比特24，也做同样的处理。1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 41 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4消息分组交织后的消息分组1
24、 X 3 4 1 X 3 4 1 X 3 4 1 X 3 4交织原理1.3.5多址接入多址接入1、FDMA FDMA分配不同的频段给各个移动电话用户，每个用户获得一个单独的频段或信道，在通信期间不允许其他的用户使用这个信道。 FDMA的基本特点是：一个FDMA信道只允许一个用户使用，如果FDMA信道没有使用处于空闲状态，也不能为其他用户享用；一个语音信道建立后，基站与移动台同时连续工作，FDMA信道频带较窄，限用于窄带系统。2、时分多址、时分多址TDMAl TDMA方式把天线频谱分成若干个时隙，在每个时隙内只允许一个正向或反向链路工作，每个移动电话用户周期性的重复一个时隙，由此一个信道可以看作
25、是多个连续帧 内的一个时隙，一帧内就可以有N个时隙。每个帧包含有报文、 训练比特和信息比特。报文中的守候时隙用来同步处于不同帧或时序中的接收机，而其内的地址信息用于系统与用户验证。 TDMA的基本特点有：TDMA接入的几个用户共用一个单频率，每个用户使用此频率的时隙不重复；用户数据传输是不连续的，而是在突发脉冲中出现（BURST），用户MSMSMSHII H频率信道MSMSGDD G频率信道 的发射机在其接收期间关闭，以降低电源消耗；数据传输速率比FDMA高。因此TDMA系统引入自适应均衡； 在TDMA中，守候时隙缩小，为了减小守候时间，在时隙边缘信号被制截止。 GSM数字通信系统采用频分多址
26、FDMA/TDMA相结合；利用不同的频率区分不同的信道：利用不同的时间区分用户,区分原理如图1-6和1-7所示： MSMSMSHIIHMSMS图1-6 FDMA频率区分移动用户频率信道频率信道GDG DMSMSMSMSHIGD用户1用户2用户3用户4IHDGHIGD图1-7 TDMA时隙区分移动用户3、码分多址、码分多址 CDMA CDMA蜂窝移动通信系统将扩频、多址接入、蜂窝组网、频率复用等技术结合在一起，是具有时域、频域和码域三维信号处理的一种抗干扰、抗衰落、保密性强的系统。 特点：容量大，基站少，易于维护；通话质量好；移动功耗小。1.3.6 频谱扩展频谱扩展 GSM系统传输语音信号的带宽
27、只有几KHZ，经频率调制后的带宽为音频带宽的几十倍，这种发送被展宽到一个比原来信息频带宽的多的频谱上，接收端通过相关电路处理，将其还原到原信息带宽的技术称为频谱扩展。 频谱扩展技术有以下4种基本方式： （1）、直接序列频谱扩展，简称DS （2）、跳频、记为FH （3）、跳时、记为TH （4）、线形跳频、记为Chirp1.3.7 功率控制功率控制 GSM系统的功率控制是指在一定范围内，采用无线方式 改变移动台或基站的发射功率。移动台的发射功率自适应控制原理如图 17所示，移动台中功率检测器将接收检出的信道场强和信号质量，定时向基地台反应。基地台接收到反馈信息则按照预先设置的门限电平与反馈来的门限
28、电平值进行比较，计算出发射功率的调整标准电平。其中信道场强的度量是电平的大小，信号质量的度量是比特误码概率BER。 GSM标准启用两个测量门限电平构成一个电平控制区，在检测的电平落在电平控制区之内时，基地台不对移动台进行功率调整。如果检出的电平落在电平控制区之外时，就依比较计算值进行相应的功率控制调整。 在GSM移动台中，由中央处理器内的功率检测器分离出信号的功率电平，经数/模转换器变成直流电平，然后送到比较器与设置的门限电平进行比较，得到直流电压控制移动台发射功率的大小。基地台的发射功率仅满足覆盖区内移动电话能够正常接收为准则，而不采用移动那样的自适应发射功率控制闭环反馈网络。射频调制发射功
29、率发大器功率检测器门限电平门限比较器数模转换中央处理器功率等级电平发射功率调整图17 GSM系统移动台功率自适应控制1.3.8 GSM信道类型信道类型 GSM系统信道分为俩大类：业务与控制信道。无论那种类型，每条业务信道都伴有一路控制信道ACCH、用于传送信令。 1、业务信道 业务信道用于传送语音和用户数据。2、控制信道 GSM数字移动通信系统定义的控制信道ACCH包括以下几种：射频输出（1）、广播控制信道BCCH，它用于频率校正、帧同步、基地台识别以及控制信道。通常在时隙D中发送，不须在固定的信道上。（2）、共用控制信道CCCH，用于移动台呼叫，随机入网和手机专用信道。（3）、专用控制信道D
30、CCH，专用控制信道分为独立专用控制信道SDCCH，快速随路控制信道SACCH和快速随路控制信道FACCH，独立专用控制信道用于传输指令、快速随路控制信道用于功率调整、帧调整和测量数据；快速随路控制信道与一条业务信道配合连用，在未分配独立专用控制信道给移动台时，用于传送专用控制信道相同的信令。 移动台开机首先搜索BCCH信道，通过读取频率校正信道FCCH和同步信道SCH信令使之与基地台的时钟和频率完全同步，并接收服务基站和邻近基站的有关信息资料，发起呼叫时，先通过随机接入信道RACH进入网络，然后由接入认为信道AGCH指示移动台使用一台一条独立的专用控制信道SDCCH，来控制完成余下的通话建立
31、过程。过程建立，移动台被指示移到慢速随路控制信道SACCH，监听BCCH和CCCH控制信道上的信息，直到通话完毕。 与被呼移动台的通话则在基站分配的TCH业务信道上进行，需要切换时，由快速伴随信道FACCH来完成。 移动方接收呼叫与发起呼叫的过程相似，由基站通过PAGCH寻呼和接入认可信道，在适当帧内的TSO期间发送一个PCH（寻呼信道）信息通知移动台。移动台被锁定后对寻呼在随机接入信道RACH上作应答，确认接收到寻呼。然后基站通过共用控制信道CCCH的AGCH（接入认可信道）给移动台分配一个新的SDCCH。在SDCCH上建立交换信息后，就在SDCCH信道分配给移动台一个业务信道，移动台就在业
32、务信道上进行通话。第二章第二章 GSM手机的基本电路手机的基本电路2.1 GSM手机常用元器件手机常用元器件2.1.1电阻、电容和电感电阻、电容和电感1、片状电容、片状电容 GSM手机电路中常见的片状电容有电解电容、云母电容、瓷介电容。它的两个重要参数是静电容量和耐压值。电解电容和容量较大，多用于电源滤波、交流旁路和隔直耦合；云母电容的静电容量小，频率特性良好和介质损耗小，常用于积分电路，有源滤波和高频振荡器；介质电容用于交流旁路和温度补偿电路。2、片状电阻、片状电阻 手机中常用的是炭膜电阻，金属养化膜电阻和热敏电阻。炭膜电阻用在一般的电路中；金属养化膜电阻用于基准电压（VREF）电路，电源电
33、路锁相环电路的LPF电路中；热敏电阻用于参考时钟和电池充电温度的检测电路中。3、片状电感、片状电感 电感一般是由导线绕制而成，绕制方式有单层和多层线圈。前种电感量小，常用于手机高频电路，后种电感量较大，一般用于低频电路，（如电源滤波和音频输出）。片状电感的主要参数是电感量和品质因数Q，品质因素是指工作频率一定时，电感线圈的交流感抗与直流阻抗之比。 GSM手机中的电感直流电阻一般在0-1欧姆，表现多为开路。2.1.2 片状二极管片状二极管1、齐纳二极管工作在PN结的反向击穿区，它的反向击穿是可逆的，只要不超出齐纳管的级限电流造成永久性损坏，在它两端反向电压撤除之后，PN结又恢复到自然状态。2、变
34、容二极管是利用外加反压（即外部电场）来改变PN结空间电荷区的宽度，从而改变两端电压量的非线性元件。2.1.3 晶体三极管和稳压模块晶体三极管和稳压模块1、晶体三极管、晶体三极管 晶体三极管外形和电极排列（如图2-1所示），片状管表面上面单只脚为集电极，下方左边脚为基极，右边脚为发射极。如果是场效应管，则对应电极是：D漏级；G栅极；S源极。 场效应管是一种场强控制元件，其特点是输入阻抗高（104108）M欧姆），噪声系数小，开关速度快,损耗低等，在手机射频电路作为放大器件，在逻辑数字电路作为开关元件。CBE图2-1 晶体三极管外形和电极排列2、稳压模块、稳压模块 常见的稳压模块有5引脚和6引脚，
35、其外形和引脚序列（如图2-2）所示：5引脚稳压模块的第1脚为电源输入，一般与VBAT相连，第2脚接地，第3脚为控制脚，高电平稳压工作，第4脚悬空，第5脚为稳压输出。2.1.4 13MHZ时钟晶体和声表面波滤波器时钟晶体和声表面波滤波器 1、13MHZ时钟晶体时钟晶体 它振荡产生的13MHZ时钟要作为系统主时钟提供给逻辑电路，同时作为参考时钟提供给射频系统收发信用于本振频率合成，PLL锁相环以及倍频作为基准副载频用于I/Q调制和解调。因此，13MHZ时钟的有无关系到GSM手机能否开机， 13MHZ时钟频率的精度和稳定度决定手机能否入网。2、声表面滤波器、声表面滤波器 声表面滤波器内部机构和原理如
36、图2-2所示，它以压电材料为基片，表面敷有一层金属导电膜，按一定的方向切割成俩对梳齿状电极，构成输入和输出的能量转换器件。电极交错嵌插互相绝缘，当交变的电信号加至器件输入端时，就会在基片表面的电极间激发交变电场。在电场力的作用下，压电表层产生“伸”和“缩”的机械振动，在梳齿间的基片表层形成表面波，沿振动方向俩侧传播。在向前传播的表面波到达输出端时，压电基片的表面波通过梳齿状电极转换成交变的电信号。由输出电极的俩个引出端送往下一级电路。梳齿状电极压电导电基片输入输出图2-2 声表面滤波器内部结构 图2-3 幅频特性2.1.5 集成电路集成电路1、EEPROM 俗称码片，主要用于存储用户数据和射频
37、参数，如手机识别码（IMEI），语言选择，键盘自锁、双音多频的开/关和射频的校准参数等。2、FLASH ROM 主要装载GSM手机的基本程序和各种功能控制程序。 3、SRAM 是一种存储暂存数据的静态RAM。2.1.6 液晶显示模块液晶显示模块 液晶显示模块包括译码器、驱动器和液晶板。译码器和驱动器掩模在一片微小的IC内，它贴在液晶板的有机玻璃夹层，液晶显示模块分为两大类，一类为并口型，另一类为串口型。 并口型的引脚较多，CPU输出的显示数据通过8位数据总线送到LCD显示屏接口，由液晶控制器对数据中的指令和显示信息解析、存储并接一定的时钟频率将分离译码的显示点阵信息加到显示板的行、列电极进行水
38、平和垂直扫描。以高于75HZ/帧的速度更新一帧屏幕。 串口型引脚少，并口型中的8位数据线D0D7、R/W、CS、A0线被I2C BUS 中的SCL和SDA取代。CPU的数据信息由串行数据SDA送到LCD屏显示接口，而串行SCL线则为液晶显示模块提供同步工作时钟。2.1.7 手机电池手机电池 锂离子电池的原理与充电，工作原理：是利用金属锂离子在电场的作用下向正负极移动形成电流，充电过程在外电场作用下锂离子由正极移向负极形成充电电流。放电过程则在内部电场作用下锂离子由负极移向正极，形成电流。一节锂离子电池最高终止电压为4 .2V，放电终止电压为3 .0V，最低极限电压为2 .8V。2 .2 GSM
39、手机的应用的基本技术手机的应用的基本技术 在流行的GSM手机的电路中，应用的基本技术包括：变频技术、PLL锁相环与频率合成技术、调制技术、均衡技术、编码技术和同步技术。熟悉这些移动通信专用技术，是理顺手机电路结构，掌握GSM手机工作原理，提高手机维修技术的前提。2 .2 .1 变频技术变频技术 由PLL射频本振锁相环产生935960MHZ和18051880MHZ的高频基准副载波，天线接收和LNA放大935960MH和18051880MHZ的射频信号进行解调，直接分离出67.708KHZ接收基带信号。 在发射时，由同一PLL射频本振锁相环产生935960MHZ和18051880MHZ的高频基准副
40、载波，再由67.708KHZ的发射基带信号对其进行调制，产生调制信号，携带全部话音信息的已调发射载波通过天线发送。 手机在收信GSM频段，RFVCO锁相合成频率为37403840MHZ的射频本振信号，经射频模块分频器进行f/4分频得到935960MHZ射频本振对LAN放大的935960MHZ射频接收信号进行解调，分离出GSM频段的67.708KHZ接收的I/Q基带信号。 手机在发信GSM频段，RFVCO锁相合成频率为35603660MHZ的射频本振信号，经射频模块分频器进行f/4分频得到890915MHZ射频本振信号，由67.708KHZ发射I/Q基带信号对其进行调制产生发射载波。2.2.2
41、锁相与频率合成锁相与频率合成1、PLL锁相锁相 PLL锁相环环电路原理如图2-4所示，它是由压控振荡器VCO，相位比较器PHD和环路滤波器组成的闭环负反馈系统。 参考分频编程分频fiI2C相位比较环路滤波压控振荡PHDLPFVCOf0图2-4 PLL锁相环原理 压控振荡器是一个频率受电压控制的振荡电路，其频率与控制电压的关系即频/压特性如图2-5所示， f0为振荡器的固有频率对应控制电压0V，特性曲线的直线段称为PLL环路的频率扑捉范围，在这段较宽的区域，压控振荡器的振荡频率变化与控制电压变化呈线形关系。如果超出这个线形区，PLL环路失锁，压控振荡器处于自由振荡。 相位比较器是一个频率 相位
42、电压转换比较电路，它将输入信号VCO频率变化转换成相应的相位变化，然后与另一基准的频率信号的相位进行比较，输出与俩个比较信号相位差成比例的误差电流。 环路滤波器的功能是将鉴相器产生的误差电流转换成直流误差电压，调整锁定VCO的振荡频率，同时鉴相过程中的俩个比较信号载频，分频时的谐波成分，以免干扰环路锁相。 在整个PLL环路被锁定时，VCO控制端的直流控制电压稳定不变，这是相位比较器输入端的俩个信号的频率相等相位一致。U(t)ff0图2-5 频/牙特性2、频率合成、频率合成 频率合成器可分为直接式频率合成器和间接式频率合成器俩大类：GSM手机都采用数字间接式频率合成器，所谓间接式频率合成器即不由
43、基准频率源输出，而由另一个频率源通过锁相后输出，目前流行双频手机的频率合成一般集中在中频模块内。2.2.3 调制解调技术调制解调技术1、发射载波调制发射载波调制 使一个信号的某种特性参数随另一信号而变化的过程定义为调制，调制分连续调制和脉冲调制俩大类。 GSM手机调制包括逻辑系统的GMSK高斯滤波最小频移键控调制和射频系统的PLL锁相环调制，GMSK属于数字窄带调制，它是用包含逻辑0、1的基本信号去调制载波，当基带调制信号的幅度为0时，对应已调载波的频率为f0，当基带信号幅度为1时，对应已调载波的频率为f1，已调载波的不同频率就代表数字语音信号的0和1，接收端根据已调载波频率就可以还原出语音数字信号0和1。 GMSK调制中调频线性和灵敏度都受到限制，以提高窄带调制方式的抗干扰能力，因此很难保持载波中心频率稳定不变，为了克服这一不足，GSM手机采用锁相环调制器，原理如图2-6所示。数据输入n/2相移GMSKMODLPFVCO输出TX图2-6 锁相GMSK调制电路 绝大多数GSM手机的已调载波采用二级调制：GMSK调制的67.708khz基带信号首先调制发射中频，然后用已调发射中频去调制高频载波，调制原理如图2-7所示。数据输入n/2相移GMSKMODLPFVCO输出TXPHD混频RF-LOlA01系列维修手册.pdf演讲完毕，谢谢观看！