手机基本原理与电路结构

1、1,手机的基本原理与电路结构,培训师：王慧强,2,第一章、移动通信概述,一、蜂窝移动通信系统演绎,介绍从1G到3G的发展；蜂窝移动系统的构介绍。,3,二、数字通信的信号处理流程,1、数字通信对信号处理的步骤1）把模拟的话音信号转换成数字信号；2）数字信号转换成射频信号；3）射频信号通过电磁波进行传输；4）在接收端将射频信号转换成数字信号；5）数字信号被 还原成模拟的话音信号。,以上是数字通信的发射过程，若接收则反之。,4,三、多址接入技术,1、多址接入的概念；,2、多址接入的种类；1、FDMA2、TDMA3、CDMA,5,四、数字蜂窝移动通信系统的介绍,1、目前数字手机蜂窝移动通信系统的种类；,2、GSM、DCS、通信系统的系统参数介绍；1）GSM、DCS系统收发频率范围；2）GSM、DCS系统的频带、信道带宽、信道数、功率范围与功率控制等级等。,6,第二章、手机的内部组成与分类,一、手机的内部组成与分类,1、射频部分；2、逻辑部分。,7,第三章、移动通信设备的电路结构,第一节、接收机电路结构（三种）,一、超外差一次变频接收机；（详细讲解）1）超外差一次变频接收机的组成及其框图；2）各

2、功能电路的作用；（结合框图逐一介绍）,8,二、超外差二次变频接收机；,1）超外差二次变频接收机的组成及其框图；,三、直接变换的线性接收机；,1）直接变换的线性接收机的组成及其框图；,四、比较三种接收电路结构的特点，以及掌握如何判别的方法。,9,第二节、频率合成系统,一、频率合成系统的概念与作用；二、一般锁相频率合成系统的组成及框图三、锁相频率合成系统的工作原理,10,第三节、手机发射部分电路结构,一、带发射变换模块的发射机电路结构；,二、带发射上变频器的发射机电路结构；,三、直接调制的发射机电路结构。,11,一、带发射变换模块的发射机电路结构,1、带发射机变换模块发射机电路的组成及其框图,2、各功能电路的作用（逐一介绍）,12,1、带发射机变换模块发射机电路的组成及其框图,PD,混频,RX VCO,功率 放大器,TX VCO,功率 控制器,天线,发射变换模块,13,如上框图所示，带发射变换模块的发射机电路结构由功率放大器、TXVCO、发射变换电路、发射I/Q调制等电路组成。 各功能电路的作用：,A、发射话音拾取该电路是一个音频电路。它将送话器转换得到的模拟话音电信号进行放大，得到适合于

3、通信的话音信号。,14,B、数字语音处理该电路是一个数字电路。它首先将发射音频拾取电路输出的模拟话音信号经A/D转换，得到数字式的话音信号，然后经信源编码、分间插入、信道编码等一系列处理，得到发射基带信号-TXI/Q。TXI/Q信号是一个包含各种数字信息的模拟信号，GSM手机与CDMA手机路中都有I/Q信号，GSM手机的I/Q信号的频率为67.707KHz，CDMA的I/Q信号频率为615KHz。数字语音电路产生的TXI/Q信号被送到发射射 频电路中的I/Q调制电路。,15,C、I/Q调制I/Q调制电路是数字手机独特拥有的电路。对讲机、无绳电话等没有此电路。其作用是：把I/Q信号调制在发射中频载波上。发射中频载波通常有一个专门的电路提供，来自IFVCO、VHFVCO电路。I/Q调制电路输出的信号称为已调发射中频信号。,16,D、发射变换组成：它由鉴相器和混频器组成，如框图中所示。作用：对发射已调中频信号进行处理，转换成一个包含发送信息的脉动直流信号。工作原理：TXI/Q调制信号被送到鉴相器（PD）。RXVCO信号与TXVCO信号混频后得到的发射参考中频信号也送到鉴相器PD。两个信号在P

4、D中进行比较，得到一个包含发送数据的脉动直流信号。PD输出的直流电压信号到TXVCO电路，控制TXVCO电路输出信号的频率。,17,E、TXVCOTXVCO电路是一个压控振荡电路。它在PD输出的脉动直流信号的控制下，产生最终发射信号。、它实际上也是一个调制的过程，因为TXVCO输出的频率是随控制电压的变化而变化的。TXVCO电路产生的最终发射信号被送到功率放大电路。试问TXVCO与RXVCO产生频率的区别？,18,F、功率放大器作用：对最终发射信号进行功率放大，以使发射信号有足够的功率经天线辐射出去。前级输出的最终发射信号，基本可达到5dB以上，但都不足以进行远距离传输，要进行远距离传输，就必须使最终发射信号加大功率，才能通过天线辐射出去。功率放大器通常用PA来表示。,19,G、功率控制器作用：对功率大器的功率放大等级进行调节控制，从而保证发射电路的正常工作。,20,功率控制电路的组成：取样在GSM手机中，发射射频信号的取样是通过微带线或功率分配器来完成的。 高频整流取样得到的发射射频信号是一个交流信号。该信号需要经高频整流，得到一个反映发射功率大小的直流电压。在电路中，通常利用高频二

5、极管来完成高频整流。比较输出高频整流得到的直流电压被送到一个电压比较器电路与逻辑电路输出的功率控制参考电平进行比较，从而得到功率控制信号。,21,3、综合以上介绍的各功能电路作用，带发射变换模块的发射机电路的发射流程如下：送话器将话音信号转化为模拟的话音电信号，转化后信号经PCM编码模块将其变为数字语音信号，然后在逻辑电路中进行数字语音处理，如信道编码、均衡、加密以及TXI/Q分离等，分离后的TXI/Q信号到发射机中频电路完成I/Q调制，该信号再在发射变换模块里与发射参考中频（RXVCO与TXVCO的差频）进行比较，得到一个包含发送数据的脉动直流信号，该信号去控制VCO的工作（调制VCO），得到最终发射信号，功率放大器在功率控制器的功率下，把发射信号进行功率放大，从而使它从天线发送出去。,22,二、带发射上变频器的发射机电路结构,1、带发射上变频器的发射机的组成及其框图,2、带发射上变频器的发射的发射原理,23,1、带发射上变频器的发射机的组成及其框图,RX VCO,发射 上变频,功率 放大器,功率 控制器,天线,24,从两个框图上的对比可以看到，后者用上变频器取代了发射变换和TXVC

6、O电路。带发射上变频器的发射机电路的最终发射信号的产生方式不同于前者， 最终发射信号由上变频器产生，其他电路与带发射上变频器的发射机电路是一样的。,2、带发射上变频器的发射机的发射原理工作原理：发射I/Q调制电路输出的发射已调中频信号被送到发射上变频电路。在发射上变电路中，发射已调中频信号与RXVCO信号进行混频，得到最终发射信号。,25,三、直接调制的发射机电路结构,1、直接调制的发射机的组成及其框图,2、直接调制发射机的发射原理,26,1、直接调制的发射机的组成及其框图,功率 放大器,功率 控制器,天线,27,直接调制的发射机是比较多的，大多数无绳电话就使用直接调制的发射机，但手机电路中采用直接调制的发射机并不多，常见于诺基亚手机中，DA6手机的发射电路也是采用直接调制的发射机电路结构。 2、直接调制的发射机的发射原理工作原理：发射基带信号TXI/Q不再是调制发射中频信号，而是直接调制在发射射频信号上，I/Q调制器直接输出最终发射信号。,28,关于电路结构掌握电路结构的知识是非常必要的。学完电路结构的内容，要求作到以下要求：首先，要熟记接收、频率合成、发射、开机的各个电路结构与原理

7、框图。具体可按以下要求来做：,要明白不同结构的接收机或发射机有些什么单元电路。 要明白各单元电路在电路整体结构的什么位置。 各电路结构有什么相同之处，有什么不同之处。 各单元电路用什么英文缩写来表示，并根据不同的电路结构的大致信号流程。,29,第四章、手机逻辑电路的基本原理,一、一般手机的开机原理；手机的开机原理框图；手机开机的条件；讲解一般手机的开机流程。（结合原理框图）,第一节、一般手机的开机原理,30,第二节、手机中一些常见控制信号的介绍。,充电控制信号； 开机维持信号； AFC（自动频率控制信号） 频率合成控制信号 频段切换控制信号 功率控制参考电平 接收、发射启动信号 各种电源的启动控制信号 存储器的片选信号,一、手机中一些常见控制信号的介绍。,31,1、充电控制信号：控制充电电路给电池充电 2、开机维持信号：开机过程中，逻辑电路输出一个高电平信号到电源电路，控制电源电路保持输出，以完成开机。 3、AFC（自动频率控制）信号：该信号是逻辑电路中的DSP输出，它控制手机的时钟与蜂窝系充时钟同步。 4、频率合成控制信号（SYNDAT、SYNEN、SYNCLK）：控制频率合成电路工

8、作在相应的信道上。,32,5、频段切换控制信号：双频或三频手机中往往有一个专门的频段切换控制信号，用于不同频段之间的切换。常用的英文标识有BAND、BANDSEL、BANDSELECT、HAND等。在双频手机中若该信号在GSM工作状态下是一个低电平，那么在DCS工作状态下是一个高电平。否则，反之，视不同平台手机。 6、功率控制参考电平：该信号到发射机功率控制电路的电压比较器，与功率控制电路中的取样电压进行比较，以输出功率控制信号控制发射功率的大小。,33,7、接收、发射启动控制信号：控制接收、发射电路的启动。接收的英文标识为RXEN、RXON，发射的则为TXEN、TXON。接收启动控制信号，手机一开机，接收电路开始工作（开机找网）。若RXEN信号不正常，则接收机肯定不能正常工作。发射启动控制信号则只有在发射电路要工作时才出现。 8、各种电源的启动控制信号：它们控制相应的电压调节器在适当的时间启动。如DA8手机中的RF_POWER、CAM_POWER。,34,9、存储器的片选信号：控制逻辑电路中RAM、EPROM、FLASH等芯片的启动。,35,第五章、具体电路分析,以DA8手机为例,一

9、、手机电路的读图技巧 首先应熟练掌握前面几章讲的电路结构与基本原理知识； 判断所读电路是属于哪种类型的电路结构；（宏观指导） 画出所确定后的电路结构的组成框图。如，判断出它的接收电路是属于超外差一次接收机的话，则画出其电路结构框图；（画结构框图） 按照组成框图，对所读电路图和主板上的组成元件进行分块。如划分出天线电路模块、低噪声放大模块、功率放大模块、功控放大模块。（逐级划分）,36,对划分后的模块单元电路进行深入分析。在分析单元电路时要注意以下几个方面： 这个电路的基本形式是怎么样的？（特别是分立元件更应多加注意） 该电路在整个电路结构中的什么位置？ 该电路起什么作用：？ 该电路若工作不正常，会导致什么故障？ 若该电路工作不正常，应如何检修？分析时可以多考虑以下几个问题。 此模块单元电路的英文缩写是什么（反过来，从英文缩写我们可以找到手机中的该电路）？ 此模块单元电路在电路结构中的什么位置？ 此模块单元电路的作用是什么？ 此模块单元 电路中有哪些关键元件？,37,此模块单元 电路有此什么信号？信号从哪里来？到哪里去？输入、输出的信号有什么区别？ 此模块单元电路的工作电源从哪里来？正常工作电源的波形、相位怎么样、大小是多少？ 此模块单元 电路有受哪几个逻辑信号的控制，各个逻辑信号正常工作时的波形、大小、相位是怎么样的？ 此模块电路若工作不正常会导致手机什么故障： 此模块电路若工作不正常可能用那些设备进行检修？,38,二、DA8手机接收电路原理（互动式讲解）,要求学员读RF接收部分电路图1015分钟，读图时要求带着如下问题去读图：DA8接收部分是那种类型的接收机电路结构？试画出该电路结构的组成框图； 低噪声放大器的输入、输出脚在哪里？中频多少？混频器输出脚在哪里？RXVCO是哪里产生、从哪个脚输入混频电路？I/Q解调器在哪里？TXI/Q信号从哪里输出？ 请学员试述DA8手机接收电路的信号处理流程。 对接收电路进行讲解。（详细讲解）,39,三、DA8手机频率合成系统电路原理（互动式讲解）,要求学员读图时带着如下问题去读图：DA8频率合成控制信号在哪里？ DA8频率合成系统产生哪些信号？基准频率是多少？由哪脚输入、哪脚输出？ 请学员试述DA8手机频率合成系统的工作原理。 对频率合成系统进行讲解。（详细讲解）,

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