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1、会计学1射频电路的主要元件及工作原理射频电路的主要元件及工作原理本次培训内容：本次培训内容：手机各级电路原理及故障检修1，基带电路 发话电路、受话电路、蜂鸣电路、耳机电路、背光电路、马达电路、按键电路、充电电路、开关机电路、摄像电路、蓝牙电路、FM电路、显示电路、SIM卡电路、TF卡电路2，射频电路 接收电路、发射电路第1页/共37页一、手机通用的接收与发射流程一、手机通用的接收与发射流程天线：ANT声表面滤波器：SAWfilter低噪声放大器：LNA功放：PA第2页/共37页1 1、信号接收流程、信号接收流程、信号接收流程、信号接收流程：天线接收天线接收天线匹配电路天线匹配电路双工器双工器滤
2、波（声滤波（声表面滤波器表面滤波器SAWfilterSAWfilter）放大（低噪声放大器放大（低噪声放大器LNALNA）RX_VCORX_VCO混频（混频器混频（混频器MixerMixer）放大放大（可编程增益放大器（可编程增益放大器PGAPGA）滤波滤波IQIQ解调（解调（IQIQ调制器）调制器）（进入基带部分）（进入基带部分）GMSKGMSK解调解调信道均信道均衡衡解密解密去交织去交织语音解码语音解码滤波滤波DACDAC放大放大话音输出。话音输出。手机通用的接收与发射流程第3页/共37页2 2、信号发射流程：、信号发射流程：、信号发射流程：、信号发射流程：话音采集话音采集放大放大ADCA
3、DC滤波滤波语音编语音编码码交织交织加密加密信道均衡信道均衡GMSKGMSK调制调制（进入射频部分）（进入射频部分）IQIQ调制（调制（IQIQ调制器）调制器）滤波滤波鉴相鉴频（鉴相鉴频器）鉴相鉴频（鉴相鉴频器）滤波滤波TX_VCOTX_VCO混频混频（混频器（混频器MixerMixer）功率放大（功率放大（PAPA）双工器双工器天线匹配电路天线匹配电路天线发射。天线发射。手机通用的接收与发射流程第4页/共37页3 3、射频电路原理框图：、射频电路原理框图：、射频电路原理框图：、射频电路原理框图：手机通用的接收与发射流程第5页/共37页二、射频电路的主要元件及工作原理二、射频电路的主要元件及工
4、作原理天线：ANT声表面滤波器：SAWfilter低噪声放大器：LNA功放：PA第6页/共37页1 1、天线、匹配网络、射频连接器、天线、匹配网络、射频连接器、天线、匹配网络、射频连接器、天线、匹配网络、射频连接器：n n天线（天线（天线（天线（E600E600）：作用是将高频电磁波转化为高频信号电流。：作用是将高频电磁波转化为高频信号电流。射频电路的主要元件及工作原理第7页/共37页n n天线匹配网络（天线匹配网络（天线匹配网络（天线匹配网络（L604L604、C611C611、C614C614）：主要是完成主板与：主要是完成主板与天线之间的功率匹配，以使天线的效率尽可能高。天线之间的功率匹
5、配，以使天线的效率尽可能高。射频连接器（射频连接器（射频连接器（射频连接器（J600J600）：又叫同轴连接器或射频开关，作：又叫同轴连接器或射频开关，作用主要是为手机的测试提供端口。其内部是簧片的接触结用主要是为手机的测试提供端口。其内部是簧片的接触结构，相当于一个机械开关，通常状态下开关处于闭合状态，构，相当于一个机械开关，通常状态下开关处于闭合状态，当射频线探头插入射频连接器时，簧片一端将与主板的天线当射频线探头插入射频连接器时，簧片一端将与主板的天线通路断开，而与射频线探头接触，此时手机与测试仪器之间通路断开，而与射频线探头接触，此时手机与测试仪器之间就通过射频连接器与射频线进行信号的
6、传输。具体结构见图就通过射频连接器与射频线进行信号的传输。具体结构见图2 2。射频电路的主要元件及工作原理第8页/共37页图2:射频连接器内部结构及开关方式射频头顶针插入时将簧片断开，信号有综测仪连接至主板无顶针插入时，簧片处于接触状态，信号由天线接收至主板射频电路的主要元件及工作原理第9页/共37页n n2 2、双工滤波器（、双工滤波器（、双工滤波器（、双工滤波器（U601U601）：双工滤波器是一种无源器件，内部包括发射滤波器和双工滤波器是一种无源器件，内部包括发射滤波器和接收滤波器，它们都是带通滤波器。作用是将接收射接收滤波器，它们都是带通滤波器。作用是将接收射频信号与发射射频信号分离，
7、以防止强的发射信号对频信号与发射射频信号分离，以防止强的发射信号对接收机造成影响。由于发射信号总是比接收信号强，接收机造成影响。由于发射信号总是比接收信号强，而强信号对弱信号有抑制作用，会使接收电路被强信而强信号对弱信号有抑制作用，会使接收电路被强信号阻塞，使接收的弱信号被淹没，引起接收灵敏度下号阻塞，使接收的弱信号被淹没，引起接收灵敏度下降。所以接收滤波器就是阻止发射信号串人接收电平，降。所以接收滤波器就是阻止发射信号串人接收电平，当然，也有一并拒收天线接收到的接收频段以外的信当然，也有一并拒收天线接收到的接收频段以外的信号；而发射滤波器则拒绝接收频率段的噪声功率及发号；而发射滤波器则拒绝接
8、收频率段的噪声功率及发射调制信号。射调制信号。射频电路的主要元件及工作原理第10页/共37页n n器件引脚排列及名称：器件引脚排列及名称：表1：器件引脚排列及名称射频电路的主要元件及工作原理第11页/共37页表2：双工滤波器的开关控制模式射频电路的主要元件及工作原理第12页/共37页图3：双工滤波器相关电路射频电路的主要元件及工作原理第13页/共37页n n3 3、声表面滤波器（、声表面滤波器（、声表面滤波器（、声表面滤波器（Z600Z600、Z602Z602、Z603Z603）：）：）：）：n n是一个带通滤波器，只允许接收频段的射频信号进入接是一个带通滤波器，只允许接收频段的射频信号进入接
9、收机电路，其它频段的信号将会得到抑制。收机电路，其它频段的信号将会得到抑制。表3：引脚排列及名称图4：内部结构射频电路的主要元件及工作原理第14页/共37页频率传输特性射频电路的主要元件及工作原理第15页/共37页射频电路的主要元件及工作原理第16页/共37页4 4、射频收发信机（、射频收发信机（、射频收发信机（、射频收发信机（U602U602）n n射频收发信机是射频电路的核心部件，主要完成射频信号射频收发信机是射频电路的核心部件，主要完成射频信号的调整与解调。内部结构主要包括的调整与解调。内部结构主要包括5 5个方面：个方面：n n1 1）、接收机（）、接收机（）、接收机（）、接收机（Re
10、ceiverReceiver）：提供射频信号的下行链路，将：提供射频信号的下行链路，将射频信号通过放大、解调转变成射频信号通过放大、解调转变成IQIQ信号供基带芯片进行处信号供基带芯片进行处理。理。n n接收机主要包括四频段（接收机主要包括四频段（GSM850GSM850、GSM900GSM900、DCS1800DCS1800、PCS1900PCS1900）差分输入低噪声放大器）差分输入低噪声放大器(LNA)(LNA)（输入阻抗（输入阻抗200200欧欧姆，通过姆，通过LCLC网络与网络与SAW FILTERSAW FILTER匹配，增益控制动态范围匹配，增益控制动态范围35dB35dB）、）
11、、2 2个个RFRF正交混频器、正交混频器、1 1个集成信道滤波器（滤除干个集成信道滤波器（滤除干扰、阻塞和镜像）、扰、阻塞和镜像）、2 2个可编程增益放大器（个可编程增益放大器（PGAPGA）、正）、正交第交第2 2混频器和末级低通滤波器。混频器和末级低通滤波器。射频电路的主要元件及工作原理第17页/共37页n nMT6129MT6129系列采用非常低中频结构（与零中频相比，能够改系列采用非常低中频结构（与零中频相比，能够改善阻塞抑制、善阻塞抑制、AMAM抑制、邻道选择性，不需抑制、邻道选择性，不需DCDC偏移校正，偏移校正，对对SAW FILTERSAW FILTER共模平衡的要求降低），
12、采用镜像抑制共模平衡的要求降低），采用镜像抑制（35dB35dB抑制比）混频滤波下变频到抑制比）混频滤波下变频到IFIF，第，第1 1中频频率为：中频频率为：GSM 200KHZGSM 200KHZ，DCS/PCS 100KHZDCS/PCS 100KHZ。第。第1IF1IF信号通过镜像抑信号通过镜像抑制滤波器和制滤波器和PGAPGA（每步（每步2dB2dB共共78dB78dB动态范围）进行滤波放大，动态范围）进行滤波放大，经第经第2 2混频器下变频到基带混频器下变频到基带IQIQ信号，频率为信号，频率为67.708KHz67.708KHz。射频电路的主要元件及工作原理第18页/共37页射频电
13、路的主要元件及工作原理第19页/共37页n n低噪声放大器低噪声放大器低噪声放大器低噪声放大器(LNA):(LNA):作用是将天线接收到的微弱的射频作用是将天线接收到的微弱的射频信号进行放大，以满足混频器对输入信号幅度的需要，提信号进行放大，以满足混频器对输入信号幅度的需要，提高接收机的信噪比。高接收机的信噪比。n n混频器混频器混频器混频器(MIX):(MIX):是一个频谱搬移电路，它将包含接收信息的是一个频谱搬移电路，它将包含接收信息的射频信号转化为一个固定频率的包含接收信息的中频信号。射频信号转化为一个固定频率的包含接收信息的中频信号。它是接收机的核心电路。混频电路又叫混频器（它是接收机
14、的核心电路。混频电路又叫混频器（MIXMIX）是）是利用半导体器件的非线性特性，将两个或多个信号混合，利用半导体器件的非线性特性，将两个或多个信号混合，取其差频或和频，得到所需要的频率信号。在手机电路中，取其差频或和频，得到所需要的频率信号。在手机电路中，混频器有两个输入信号混频器有两个输入信号(一个为输入信号，另一个为本机一个为输入信号，另一个为本机振荡振荡)，一个输出信号（其输出被称为中频，一个输出信号（其输出被称为中频IFIF）。当混频器）。当混频器的输出为射频信号频率与本振信号之和，且比信号频率高的输出为射频信号频率与本振信号之和，且比信号频率高时，所用的混频器被称为上边带上变频；时，
15、所用的混频器被称为上边带上变频；射频电路的主要元件及工作原理第20页/共37页 当混频器的输出信号为信号频率与本振信号之差，且当混频器的输出信号为信号频率与本振信号之差，且比信号频率高时，所用的变频器被称为下边带上变频。比信号频率高时，所用的变频器被称为下边带上变频。n n在接收机电路中的混频器是下变频器，即混频器输出在接收机电路中的混频器是下变频器，即混频器输出的信号频率比输入信号频率低；在发射机电路中的混的信号频率比输入信号频率低；在发射机电路中的混频器通常用于发射上变频，它将发射中频信号与频器通常用于发射上变频，它将发射中频信号与UHFVCO(UHFVCO(或或RXVCO)RXVCO)信
16、号进行混频，得到最终发射信信号进行混频，得到最终发射信号。号。n n射频振荡器（或本地振荡器，射频振荡器（或本地振荡器，射频振荡器（或本地振荡器，射频振荡器（或本地振荡器，RFVCORFVCO）：）：）：）：n n中频滤波器中频滤波器中频滤波器中频滤波器:在电路中只允许中频信号通过，主要用在电路中只允许中频信号通过，主要用来防止邻近信道的干扰，提高邻近信道的选择性。来防止邻近信道的干扰，提高邻近信道的选择性。射频电路的主要元件及工作原理第21页/共37页n n2 2）、发射机（）、发射机（）、发射机（）、发射机（TransmitterTransmitter）：提供射频信号的上行链路，：提供射频
17、信号的上行链路，将将IQIQ基带信号调制成发射射频信号。基带信号调制成发射射频信号。n n包含包含2 2个发射压控振荡器（个发射压控振荡器（TXVCOTXVCO）、缓冲放大器、下变）、缓冲放大器、下变频混频器、正交调制器、带频混频器、正交调制器、带Charge PumpCharge Pump和环路滤波器的和环路滤波器的鉴相器（鉴相器（PDPD），另一路分频器和环路滤波器用于正交调），另一路分频器和环路滤波器用于正交调制器与下变频混频器完成产生合适的制器与下变频混频器完成产生合适的TXTX调制中频。调制中频。射频电路的主要元件及工作原理第22页/共37页射频电路的主要元件及工作原理第23页/共3
18、7页n n3 3）、频率合成器（）、频率合成器（）、频率合成器（）、频率合成器（Frequency SynthesizerFrequency Synthesizer）：）：）：）：n n将一个或多个基准频率信号变换为另一个或多个所需频率将一个或多个基准频率信号变换为另一个或多个所需频率信号的技术称为频率合成，或频率综合技术。移动电话通信号的技术称为频率合成，或频率综合技术。移动电话通常使用的是带锁相环的频率合成器，原理框图见下：常使用的是带锁相环的频率合成器，原理框图见下：射频电路的主要元件及工作原理第24页/共37页n n参考振荡器：参考振荡器：参考振荡器：参考振荡器：在频率合成乃至在整个手
19、机电路中都是很重要的。在手机电路在频率合成乃至在整个手机电路中都是很重要的。在手机电路中，特别是中，特别是GSM GSM 手机中，这个参考振荡器被称为基准频率时钟电路，它不但手机中，这个参考振荡器被称为基准频率时钟电路，它不但给频率合成环路提供参考信号，还给手机的逻辑电路提供信号，如该电路出给频率合成环路提供参考信号，还给手机的逻辑电路提供信号，如该电路出现故障，手机将不能开机。现故障，手机将不能开机。射频电路的主要元件及工作原理第25页/共37页n n手机电路中的参考振荡都使用晶体振荡电路。而且，大手机电路中的参考振荡都使用晶体振荡电路。而且，大多数手机中使用的是一个基准频率时钟多数手机中使
20、用的是一个基准频率时钟VCO VCO 组件。在组件。在GSM GSM 手机中，这个组件输出频率是手机中，这个组件输出频率是13 MHz/26MHz13 MHz/26MHz，有，有时它被称为时它被称为13MHz/26MHz13MHz/26MHz晶体。事实上它是一个晶体。事实上它是一个VCO VCO 组件，组件，13MHz/26MHz13MHz/26MHz晶体及晶体及VCO VCO 电路中的晶体管及变电路中的晶体管及变容二极管等器件被封装在一个频率罩内。容二极管等器件被封装在一个频率罩内。13MHz/26MHz13MHz/26MHz振荡电路受逻辑电路提供的振荡电路受逻辑电路提供的AFC(AFC(自
21、动频率控制自动频率控制)信号控制。信号控制。由于由于GSM GSM 手机采用时分多址手机采用时分多址(TDMA)(TDMA)技术，以不同的时技术，以不同的时间段间段(Slot(Slot，时隙，时隙)来区分用户，故手机与系统保持时间同来区分用户，故手机与系统保持时间同步就显得非常重要。若手机时钟与系统时钟不同步，则步就显得非常重要。若手机时钟与系统时钟不同步，则会导致手机入不了网。会导致手机入不了网。射频电路的主要元件及工作原理第26页/共37页n n在在GSM GSM 系统中，有一个公共的广播控制信道系统中，有一个公共的广播控制信道(BCCH)(BCCH)，它包含频率校正信息与同步信息等。手机
22、一开机，就会它包含频率校正信息与同步信息等。手机一开机，就会在逻辑电路的控制下扫描这个信道，从中获取同步与频在逻辑电路的控制下扫描这个信道，从中获取同步与频率校正信息，如手机系统检测到手机的时钟与系统不同率校正信息，如手机系统检测到手机的时钟与系统不同步，手机逻辑电路就会输出步，手机逻辑电路就会输出AFC AFC 信号。信号。AFC AFC 信号改变信号改变13MHz/26MHz 13MHz/26MHz 电路中电路中VCO VCO 两端的反偏压，从而使该两端的反偏压，从而使该VCO VCO 电路的输出频率发生变化，进而保证手机与系统同电路的输出频率发生变化，进而保证手机与系统同步。步。射频电路
23、的主要元件及工作原理第27页/共37页n n鉴相器（鉴相器（鉴相器（鉴相器（PDPD）：）：）：）：是英文是英文Phase Detector Phase Detector 的缩写。它是一个的缩写。它是一个相位比较器，是一个相差相位比较器，是一个相差电压转换装置，可将电压转换装置，可将VCO VCO 振振荡信号的相位变化变换为电压的变化。鉴相器输出的是荡信号的相位变化变换为电压的变化。鉴相器输出的是脉动直流信号，这一脉动直流信号经脉动直流信号，这一脉动直流信号经LPF LPF 滤除高频成分后滤除高频成分后去控制去控制VCO VCO 电路。电路。n n低通滤波器（低通滤波器（低通滤波器（低通滤波器
24、（LPFLPF）：）：）：）：是英文是英文Low Pass Filter Low Pass Filter 的缩写。低的缩写。低通滤波器又被称为环路滤波器，它是一个通滤波器又被称为环路滤波器，它是一个RC RC 电路，位于电路，位于鉴相器与鉴相器与VCO VCO 电路之间。因鉴相器的输出不仅有控制信电路之间。因鉴相器的输出不仅有控制信号，还有一些高频谐波成分，这些谐波将影响号，还有一些高频谐波成分，这些谐波将影响VCO VCO 电路电路的工作，低通滤波器就是要把这些高频成分滤除。的工作，低通滤波器就是要把这些高频成分滤除。射频电路的主要元件及工作原理第28页/共37页n n压控振荡器简称（压控振
25、荡器简称（压控振荡器简称（压控振荡器简称（VCOVCO）：）：）：）：是英文是英文Voltage Control Voltage Control Oscillator Oscillator 的缩写。压控振荡器是一个电压的缩写。压控振荡器是一个电压频率转换装频率转换装置，可将鉴相器置，可将鉴相器PD PD 输出的相差电压信号的变化转化成频输出的相差电压信号的变化转化成频率的变化。率的变化。n n参考振荡器给频率合成环路提供基准信号，使手机的工作参考振荡器给频率合成环路提供基准信号，使手机的工作频率与系统保持一致鉴相器是一个相位频率与系统保持一致鉴相器是一个相位电压转换装置，电压转换装置，它将信号
26、相位的变化变为电压的变化。显然，这是一个它将信号相位的变化变为电压的变化。显然，这是一个比较器。比较器。射频电路的主要元件及工作原理第29页/共37页n n低通滤波器滤掉鉴相器输出的高频成分，以防止高频谐波对低通滤波器滤掉鉴相器输出的高频成分，以防止高频谐波对VCO VCO 电路的影响。在鉴相器中，参考信号与电路的影响。在鉴相器中，参考信号与VCO VCO 分频后的分频后的信号进行比较。信号进行比较。n nVCO VCO 是一个电压一频率转换装置，它将电压的变化是一个电压一频率转换装置，它将电压的变化(鉴相器鉴相器输出电压的变化输出电压的变化)转化为频率的变化。转化为频率的变化。VCO VCO
27、 输出的信号通常输出的信号通常是一路到其他功能电路；另一路回到分频器作取样信号是一路到其他功能电路；另一路回到分频器作取样信号n n4 4）、压控振荡器（）、压控振荡器（）、压控振荡器（）、压控振荡器（VCX0VCX0）：）：）：）：同上描述。同上描述。n n5 5）、稳压器（）、稳压器（）、稳压器（）、稳压器（RegulatorsRegulators）：）：）：）：作为芯片内部的稳压器，将作为芯片内部的稳压器，将输入电池电压转换成内部电路所需的工作电压。输入电池电压转换成内部电路所需的工作电压。射频电路的主要元件及工作原理第30页/共37页射频电路的主要元件及工作原理第31页/共37页射频电
28、路的主要元件及工作原理第32页/共37页射频电路的主要元件及工作原理第33页/共37页射频电路的主要元件及工作原理第34页/共37页5 5、功率放大器（、功率放大器（、功率放大器（、功率放大器（U600U600）n nRF3146RF3146是是RFMDRFMD公司生产的第三代功率放大器公司生产的第三代功率放大器(PA)(PA)模块，模块，集成了整合功率控制技术的高功率（集成了整合功率控制技术的高功率（GSM35dBGSM35dB、DCSDCS与与PCS 33dBPCS 33dB）、高效率（）、高效率（GSM 60%GSM 60%、DCS/PCS 55%DCS/PCS 55%）的射）的射频功放模组，内置方向耦合器、检波二极管、和专用功频功放模组，内置方向耦合器、检波二极管、和专用功率控制集成电路（率控制集成电路（ASICASIC），适用于），适用于GSM850GSM850、EGSM900EGSM900、DCSDCS、PCSPCS频段，输出功率控制范围达到频段，输出功率控制范围达到50dB50dB。射频电路的主要元件及工作原理第35页/共37页第36页/共37页