第4章GSM手机射频电路分析与维修优秀课件
GSM数字手机原理射频PPT课件
DC Compensaton
x2
/2
TRF6150
射频主芯片
Local Oscillator
射频压控振荡器
数字低中频接收机模型
天线
双工器
带通滤波
低噪音放大
A/D转换 基带处理
低通滤波
混频
声表面滤波
100KHz 低中频
本振频率
数字低中频的形象理解
（北京 嘉兴 宁波）
北
京
飞机
925-960MHZ
嘉
宁
一、频率合成器
定义： 把基准频率信号进行变换，输出多种频 率的信号，供射频部分调制、解调、混频 所用。
13MHZ
300MHZ 1.8GHZ 45MHZ
1 锁相环工作原理
锁相环电路是频率合成器的核心电路，主 要作用是：由频稳性很强的基准信号得到 另一个频率与其同样稳定频率信号
f1
电压差
电压差
鉴相器
#43、#44
#22 #23 #21
#5
#3 #45 #41
#13、#14、#15 #8 #9 #10 #11
#20
超外差二次变频机模型
双工器
BPF
中频放大器
中频放大器
I
Mixer
Mixer
LN
PG
PG
A
A
A
Q
中频滤波器
中频滤波器
Demodulator
接收下变频时两次混频 机型：8180、G100 （相应中频225MHZ、45MHZ）
数字低中频：
利用超外差的效能优势意即直接转换技术的低成本 和功能整合优势，避免“直流位移”的影响，基频无须 进行滤波，提高接收灵敏度！
手机射频电路原理分析PPT文档共67页
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
手机射频部分核心电路分析PPT共37页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
手机射频部分核心电路分析
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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Байду номын сангаас
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
射频电路
第四节射频电路结构和工作原理一、射频电路组成和特点：普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。
其主要负责接收信号解调；发射信息调制。
早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。
更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成在中频内部。
RXI-PRXQ-PRXQ-N（射频电路方框图）1、接收电路的结构和工作原理：接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。
1、该电路掌握重点:（1）、接收电路结构。
（2）、各元件的功能与作用。
(3)、接收信号流程。
电路分析:（1）、电路结构。
接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。
早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。
（接收电路方框图）（2）、各元件的功能与作用。
1)、手机天线：结构：（如下图）由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。
塑料封套螺线管（外置天线）（内置天线）作用：a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。
b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。
2)、天线开关：结构：（如下图）手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。
900M收收GSM900M收控收控900M发控GSM900M发入GSM（图一）（图二）作用：其主要作用有两个：a ）、 完成接收和发射切换；b ）、 完成900M/1800M 信号接收切换。
逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号（GSM-RX-EN ；DCS- RX-EN ；GSM-TX-EN ；DCS- TX-EN ），令各自通路导通，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。
手机射频部分典型电路分析 ppt
2020/5/7
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18
VCO的选择要素
High spectral purity Linear voltage-frequency transfer characteristic Good frequency stability to temperature Frequency deviation capability >>the max. PLL capture range Time response Low power consumption and Output level Output harmonic level and tuning sensitivity Phase noise
Typical Circuit of RF used in Handset
手机射频部分典型电路分析
2020/5/7
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1
射频电路概况
随着电路集成技术日新月异的发展， 射频电路也趋向于集成化、模块化，这 对于小型化移动终端的开发、应用是特 别有利的。
目前手机的射频电路是以 RFIC 为中 心结合外围辅助、控制电路构成的。
2020/5/7
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12
基本构成电路分析
鉴相器（Phase Detector） 电荷泵——环路低通滤波器 （Charge Pump——Loop Filter ） 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator） 分频器（DIV）
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鉴相器（Phase Detector）
PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置，用来检测输入信 号与反馈信号之间的相位/频率差
环路滤波器Loop Filter（LP）：
GSM手机射频原理与电路分析
GSM手机射频原理与电路分析GSM手机的射频原理主要涉及射频信号的接收和发送。
在接收信号方面，手机的射频接收器接收到来自基站的无线信号，经过一系列的处理后，转换成数字信号供手机处理和显示。
在发送信号方面，手机的射频发射器将数字信号转换成无线射频信号，并发送给基站进行处理。
在射频接收方面，手机的射频接收器主要包括低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）和中频放大器（IF Amplifier）。
LNA的作用是放大微弱的射频信号，使其能够被后续的处理电路处理。
混频器的作用是将高频射频信号与本地振荡器产生的信号进行混频，得到中频信号。
中频放大器对中频信号进行放大，以供后续处理。
在射频发送方面，手机的射频发射器主要包括数字到模拟转换器（DAC）和功率放大器（Power Amplifier，PA）。
DAC将数字信号转换成模拟信号，供功率放大器进行放大。
功率放大器将模拟信号进一步放大，以便发送给基站。
GSM手机的射频电路是一个复杂的系统，涉及到多个电路元件的协同工作。
为了保证射频信号质量，需要进行射频功率控制和频率合成。
射频功率控制主要通过调整功率放大器的工作状态来实现，以保证发送信号的强度和稳定性。
频率合成则通过频率合成器（Frequency Synthesizer）来实现，它能够产生精确的射频信号频率。
除了射频电路，GSM手机还涉及到其他电路，如基带电路和数字信号处理电路。
基带电路主要负责数字信号的调制和解调，将数字信号转换成模拟信号供射频电路处理，或将接收到的射频信号转换成数字信号供数字信号处理电路处理。
数字信号处理电路则负责对数字信号进行处理和解码，以实现手机通信功能。
总之，GSM手机的射频原理与电路是手机通信功能的核心。
射频接收器负责接收来自基站的无线信号，将其转换成数字信号供手机处理。
射频发射器则将数字信号转换成无线射频信号发送给基站。
射频电路涉及到多个电路元件的协同工作，如低噪声放大器、混频器、中频放大器、功率放大器等。
《手机射频电路原理》课件
信号放大
对发射信号进行功率放大，提 高信号的传输距离和接收灵敏 度。
信号发射与接收
通过天线将调制后的信号发射 出去，并接收来自基站的信号
，进行解调和处理。
手机射频电路的重要性
重要性
通话质量
手机射频电路是实现手机通信功能的关键 部分，其性能直接影响手机的通话质量、 信号强度、数据传输速率等。
射频电路的信号处理能力和稳定性决定了 通话的音质、语音清晰度和无杂音干扰等 关键因素。
调制解调器
调制解调器是实现调制和解调功能的电路，通常集成在手机的主芯 片中。
频谱的利用与控制
频谱资源
01
无线通信频谱是有限的资源，需要合理分配和利用。
频谱控制
02
为了防止干扰和保证通信质量，需要对频谱进行控制和管理。
频谱感知
03
手机需要具备感知周围频谱的能力，以便选择最佳的通信信道
。
信号的传播与衰减
负责信号的接收和发送的核心组件
详细描述
射频收发器是手机射频电路中的核心组件，负责信号的接收和发送。它能够将信 号从模拟信号转换为数字信号，或者从数字信号转换为模拟信号，确保手机能够 进行无线通信。
功率放大器
总结词
放大信号的组件
详细描述
功率放大器是手机射频电路中的重要组件，用于放大信号的功率。在发射信号时，功率放大器将信号放大到足够 的功率，以便能够有效地传输。在接收信号时，功率放大器对微弱的信号进行放大，使其能够被进一步处理。
信号接收
手机通过天线接收射频信 号，经过解调过程从中提 取出低频信号。
调制与解调
调制是将低频信号转换为 适合传输的射频信号，解 调则是将射频信号还原为 原始的低频信号。
《手机射频电路原理》课件
2 音频滤波器
3 射频滤波器
对于音频信号，可以 采用数电转换器将其 转化为数字信号，应 用滤波算法和DSP实现 数字滤波。
在手机中，射频滤波 器主要用于选择所需 频段来避免频谱污染。
混频器
基础知识
混频器是用来实现频段变 换的器件，其基本原理是 将两路不同频率的信号输 入，输出两路频率和之差。
特点和应用
单端口混频器适用于带有 负载的端口，双端口混频 器和三端口混频器适用于 未带负载的端口。
参数和性能评估
参数包括转换增益、输入 与输出匹配、隔离度和热 噪声系数等。
振荡电路
基础知识
分类和特点
振荡电路的本质是谐振电路， 其振荡的条件是电路出现反 馈。
按波形分为正弦波振荡器和 方波振荡器两种，按应用领 域分为电信、雷达、测量等 振荡器。
射频电路包括滤波器、功放器、混频器、振荡器等几大模块，其特点是频率高、信号幅度低。
信号传输基础
信号的基本概念
信号是一种随着时间变化， 耗费或传输多种信息内容的 物理量。
信号的特性和分类
信号可分为模拟信号和数字 信号，数字信号常采用频移 键控来调制。
传输线基本原理
传输线在高频率下表现出传 输线上电磁波的性质，分为 同轴电缆、平行线和微带传 输线等。
结论
重要性
射频电路是手机通讯的核心技术，对于提升通讯质量、减小电路尺寸和提高功率效率具有重 要意义。
发展趋势
射频技术的发展趋势是向集成化、模块化、高效率化、多频段、多业务、多制式技术的方向 发展。
应用展望
未来射频技术将应用于智能家居、物联网等领域，推动物联网向全面无线化发展。
射频放大器
1
原理
射频放大器可将高频小信号放大为较大信号输出，其核心部件是晶体三极管。
手机射频电路原理分析67页PPT
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
手机维修培训-第四章：手机功能电路分析
手机维修培训-第四章：手机功能电路分析本章系统分析了手机射频部分、逻辑音频部分和电源部分常用的一些功能电路，灵活应用和掌握这些知识，是快速判断和分析故障的前提。
因此，无论是初学者还是有一定基础的手机维修人员，理解和掌握本章内容都十分必要。
第一节射频接收功能电路分析一、接收电路的基本组成移动通信设备常采用超外差变频接收机。
这是因为天线感应接收到的信号十分微弱，而鉴频器要求的输入信号电平较高而且稳定。
放大器的总增益一般需在120dB以上。
这么大的放大量，要用多级调谐放大器且要稳定，实际上是很难办得到的。
另外高频选频放大器的通带宽度太宽，当频率改变时，多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐，这也是难以做到的。
超外差接收机则没有这种问题，它将接收到的射频信号转换成固定的中频，其主要增益来自于稳定的中频放大器。
手机接收机有三种基本的框架结构：一种是超外差一次变频接收机，一种是超外差二次变频接收机，第三种是直接变频线性接收机。
超外差变频接收机的核心电路就是混频器，可以根据手机接收机电路中混频器的数量来确定该接收机的电路结构。
1.超外差一次变频接收机接收机射频电路中只有一个混频电路的称作超外差一次变频接收机。
超外差一次变频接收机的原理方框图如图4-1所示。
它包括天线电路(ANT)、低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、中频放大器(IF Amplifier)和解调电路(Demodulator)等。
摩托罗拉手机接收电路基本上都采用以上电路。
超外差一次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935,--960MHz 或DCSl800频段1805---1880MHz)不断变频，经天线电路和射频滤波器进入接收电路。
接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大，放大后的信号再经射频滤波器后，被送到混频器。
在混频器中，射频信号与接收VCO信号进行混频，得到接收中频信号。
中频信号经中频放大后，在中频处理模块内进行RXI／Q解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO。
通信射频电路4 无线通信收发系统结构ppt课件
（1）两条变频支路特性完全一致 信号幅度、增益、时延特性等 （2）精确正交
超外差式接收机
为保证正交性，上方案有如下改进：
BPF2
VRF
本振 -п/2
BPF2
- VIF
π/2
+
Weaver镜频抑制方案
超外差式接收机
第四章 无线通信接收/发送系 统结构（方案）
概述
当今的无线通信系统一般都有接收和发送 两个部分组成。
发送系统的任务是完成基带信号对载波的 调制，并将其变频至通信频段，再以足够 的功率发射出去。因为在发射机附近其输 出信号为频段内的大功率信号，故应尽可 能减少它对相邻信道的干扰，故其主要指 标为：频谱、功率和效率。
fLOfRFfIF945~970M Hz fimfRF2fIF955~980M Hz
2.低本振 fLOfRFfIF925~950M Hz
fimfRF2fIF915~940M Hz
超外差式接收机
3.比较高本振时 当fRF位于频段低端，fim也位于频段内高端 低本振时
当fRF位于频段高端，fim也位于频段内低端 4.若增大fIF(=70MHz)，则无论是高本振还 是低本振，镜频都不会进入通信频段，故 可用BPF1滤除之。然而却不利于大增益的 IFA信道滤波及解调。
接收系统方案
系统方案的考虑 对接收系统来讲，其系统方案的考虑主要 针对选择性和灵敏度。 一、选择性 包含两个方面：
接收系统方案
1.选出有用信号 2.抑制干扰和无用信号。 二者通常是联在一起的。一般而言，选出 有用信号较为容易，而抑制干扰和无用信 号则更难。 例如：900MHz GSM通信，信道间隔 200KHz，这本身就要求选频滤波器要有 较高Q值。若中频再选取不当，镜像干扰 也很难抑制！
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2、基站发射的高频已调波（信道频率）变化时，手机的多 级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一 调谐。
高频选频放大器的通频带宽度太宽，当频率改变时，各放大 器调谐回路统一改变，这是很难做到的。因此，GSM手 机接收电路一般都采用超外差式变频接收电路。
工作原理：把各个不同频率的信号（信道信号）转换 （混 频）为频率固定的中频信号，通过设置高增益、高稳定度 的中频放大器来达到各项技术指标的要求。
一是完成接收信号与发射信号双工切换。为防止相互干扰， 所以要由控制信号完成接收和发射的分离，控制信号是来 自CPU的RX-EN(接收启动)和TX-EN(发射启动)或由它们 转换而得的信号；
二是完成双频或三频切换。在接收时完成(GSM频段935～ 960MHz ， DCS 频 段 1805 ～ 1880MHz ， PCS 频 段 193O～1990MHz)的切换；在发射时，完成(GSM频段 890～915MHz，DCS频段1710～1785MHz，PCS频段 1850～1910MHz)的切换，使手机在某一频段工作时， 另外频段空闲，控制信号主要来自切换控制电路。
第4章GSM手机射 频电路分析与维修
本章要点：
4.1 手机接收电路的形式和组成 4.2 手机发射电路的形式和组成 4.3 手机频率合成电路的组成和工作过程 4.4 典型手机射频电路分析 4.5 GSM手机射频电路的维修
4.1 手机接收电路的形式和组成
GSM基站发来的无线蜂窝信号（电磁波）是十分微弱的 ，手机电路必须要将这个微弱的信号放大120dB才能满 足负载的需要。
经解调所得RXI/Q信号再送到音频处理电路，进行GMSK解调、去交 织、解密、信道解码、语音解码、PCM 解码、数模转换 DAC等处理， 还原出模拟语音信号，推动受话器发音。
3、直接变频线性接收电路
直接变频式线性接收电路工作原理
天线感应到的无线蜂窝信号（电磁波），经天线电路和射 频滤波器进入接收电路，接收到的信号首先由低噪声放大 器进行放大，放大后的信号再经射频滤波器后，被送到混 频 器 。 在 混 频 器 中 ， 射 频 信 号 与 SHFVCO 信 号 进 行 混 频 （ 差 频 射 频 信 号 -SHFVCO 信 号 ） ， 得 到 67.707kHz 的 RXI/Q信号(基带信号）。
3、混频器
混频器也称混频电路，用MIX表示。混频就是将本机振 荡信号（VCO)和信号频率，加到非线性器件上进行频率 组合，取出其差频或和频。由此可知，混频器在频域上起 着减(加)法器的作用。
手机超外差式接行减法运算，取 出其差频信号，变换成为固定中频。由于中频信号比高频 信号的频率低且固定，因此，容易得到比较稳定和较高的 增益，且不会产生高频自激振荡，使接收灵敏度大大提高。
经解调所得RXI/Q信号再送到音频处理电路，进行 GMSK 解调、去交织、解密、信道解码、语音解码、PCM 解码、 数模转换DAC等处理，还原出模拟语音信号，推动受话器 发音。
4.1.2 接收电路的组成
1、天线电路
在手机电路图中，天线电路是手机接收电路的第一级和发 射电路的最后一级电路，属于收发共用。天线电路主要完 成以下几项任务：
4.1.1 接收电路的形式
手机的超外差式变频接收机有3种基本形式： 1、超外差一次变频接收电路 2、超外差二次变频接收电路 3、直接变频线性接收电路
1、超外差一次变频接收电路
超外差一次变频接收电路工作原理
天线感应到的无线蜂窝信号（电磁波），经天线电路和 射频滤波器进入接收电路，接收到的信号首先由低噪声放 大器进行放大，放大后的信号再经射频滤波器后，被送到 混频器。在混频器中，射频信号与射频VCO信号进行混 频（差频射频信号-射频VCO信号），得到接收中频信号， 中频信号经中频放大后，在中频处理模块内进行RXI/Q解 调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO。该信号首 先在中频处理电路中被分频（/N)，然后与接收中频信号 进 行 混 频 （ 差 频 中 频 信 号 - 中 频 VCO 分 频 信 号 ） ， 得 到 67.707kHz的RXI/Q信号(基带信号）。
2、低噪声放大电路
LNA(Low Noise Amplifier)一般位于天线和混频器之间 ，是第一级放大器，所以叫接收前端放大器、高频放大器 。它主要完成两项任务：
一是对空中接收到的高频调制信号进行第一级放大，以满 足混频器对输入的接收信号幅度的要求，提高接收信号的 信噪比；
二是在低噪声放大电路中，设置有电感L与电容C组成的并 联谐振回路(选频网络或调谐回路)，目的是选出所需要的 频带，滤除不需要的频率。
手机的混频器有两个输入端和一个输出端，即一个信号输 入端、一个本机振荡输入端和一个信号输出端。
4、中频放大器
1）中频放大电路的主要任务是放大中频信号，手机的灵 敏度、选择性等技术指标主要取决于中频放大器。
2）手机中频放大器大多集成在射频IC中。 3）中频放大器的工作电源要求很高，一般都是专用供电。
经 解 调 所 得 RXI/Q 信 号 再 送 到 音 频 处 理 电 路 ， 进 行 GMSK 解调、 去交织、 解密、 信道解码 、 语音解码 、 PCM 解码、数模转换DAC等处理，还原出模拟语音信号， 推动受话器发音。
2、超外差二次变频接收电路
超外差二次变频接收电路工作原理
天线感应到的无线蜂窝信号（电磁波），经天线电路和射频滤波器进 入接收电路，接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大，放大后的 信号再经射频滤波器后，被送到第一混频器。在第一混频器中，射频 信号与射频VCO信号进行混频，得到接收第一中频信号，经一中频滤 波器后,第一中频信号与接收第二本机振荡信号（VHFVCO电路）混 频，得到接收第二中频，经二中频滤波器,再经二中频放大后，在中频 模块中进行RXI/Q解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO，参 考信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频， 得到67.707kHz的RXI/Q信号。