GSM数字手机原理射频

VDD2
87
65
TX_DCS
12 VAPC TX_EGSM
2021/3/5
34 VDD1
TX_GSM
50
5、功放控制器介绍
VAPC VCC_RX_TX
VS1 (DCS)
1
1
0
5
6
VS2 (EGSM)
RAMP
作用：
功率调整，使功放 输出的发射功率满 足基站接收要求。
2021/3/5
51
功放控制器主要信号
f1= n * f-out
2021/3/5
13
变频器：
将 VCO 信号进行分频/倍频，得到频率比较低的 信号，以提高鉴相器的比较精度。
f1
电压差
电压差
鉴相器
低通滤波 压控振荡器
fout
f2
变容二极管 变频器
f1= n * f-out
2021/3/5
14
二、接收机原理及接收信号流程
2021/3/5
2021/3/5
4
预备知识
2021/3/5
5
GSM 900 频段为（欧洲标准）:
890-915MHz (移动台发射,基站接收,上行链路) 935-960MHz (移动台接收,基站发射,下行链路) 双工频率间隔:45MHz 信道总数:124 信道号：1-124
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6
中国移动: 上行链路频率: 905-909MHz 下行链路频率: 950-954MHz
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
39
#1 #10
#8
#36
#33 #34
#31 #32
#27 #42
#28 #29
#25
#16 #17
#38 #39
#43、#44
#22 #23 #21
#5
#3 #45 #41
#13、#14、#15 #8 #9 #10 #11
#20
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40
2021/3/5
41
四、射频部分主要芯片介绍
信道号为: 76-95,共计20个信道,4M带宽 中国联通: 上行链路频率: 909-915MHz
下行链路频率: 954-960MHz 信道号为: 96-124,共计29个信道,6M带宽. 目前我国只有中国移动拥有DCS1800,信道号：
512-562；可申请10M带宽.
2021/3/5
7
手机射频四项电气指标
VAPC VCC_RX_TX
VS1 (DCS)
1
10
5
6
VS2 (EGSM)
RAMP
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52
6、 双工器介绍
RX_DCS
VC_DCS TX_DCS
TX_EGSM
1 12 11 5 67
VC_EGSM RX_EGSM
OUT_ANT
作用：
选频、 天线开关
2021/3/5
53
双工器主要信号
北
上
杭
宁
京 飞机 海 火车 州 汽车 波
（925-960MHZ）（360MHZ） （45MHZ） （67.708KHZ） （282MHZ）
2021/3/5
26
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27
直接变频机模型
天线
双工器
带通滤波
低噪音放大
基带处理
AGC
混频
2021/3/5
本振频率
28
1.什么是传统机械按键设计？
GSM数字手机原理（RF）
波导客服技术培训室 姜超
2021/3/5
1
学习要求
掌握： 1、手机射频部分的四种接收方式及特点 2、射频部分主要芯片的名称、功能 3、锁相环PLL的工作原理，混频的概念 4、射频部分的接收、发射流程
熟悉：
1、独立分析射频原理框图的方法 2、各个PLL在射频原理框图中起到的作用
RX_DCS
VC_DCS TX_DCS
TX_EGSM
1 12 11 5 67
VC_EGSM RX_EGSM
OUT_ANT
2021/3/5
54
7 13M晶体振荡器电路
VCC_REF
REF_ON
电压转换器7087 13M晶体供电
VCC_RX_TX
AFC
2021/3/5
REFIN
反向放大器7060 D_REF_13M
13M
55
五、射频故障的简单维修
遵循逆向测试法：从天线处开始测量， 直到找到波形不正常的测试点（对照正 常波形，包括幅值、形状等）。分析引 起此不正常现象的原因（测量控制信号、 供电信号等）。
2021/3/5
56
工作电压 控制信号
输入信号
输出信号
2021/3/5
57
2021/3/5
58
13MHZ
300MHZ 1.8GHZ 45MHZ
2021/3/5
9
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
低通滤波 压控振荡器
fout
f2
变容二极管 变频器
f1= n * f-out
2021/3/5
24
超外差二次变频机模型
双工器
BPF
Mixer
中频放大器 Mixer
中频放大器
I
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）
2021/3/5
25
超外差二次变频接收机的形象理解
（北京 上海 杭州 宁波）
IFCPO
10
20
2021/3/5
REFIN IFTUNE DATA/CLK/EN
GSMIA/B
RFLOIA SYNON RFCPO
44
2、发射压控振荡器介绍
DCS_OUT
DCS EGSM
5 4 3 21
6
12
7 8 9 10 11
EGSM_OUT
作用：
将发射中频 上变频到发 射频率
TXCPO VCC_TX_BURST
10
2 锁相环组成部分作用
鉴相器(PD)
“相位-电压”转换装置，把输入信号频率的变化 通过相位差的不同表现出来，从而控制输出电 压,即将信号相位的变化转换为电压的变化
w1
w2
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11
低通滤波器：
滤出鉴相器输出中的高频成分，以防止高频谐 波对 VCO 电路造成影响。
f1
电压差
电压差
鉴相器
低通滤波 压控振荡器
fout
f2
变容二极管 变频器
f1= n * f-out
2021/3/5
12
压控振荡器：
“电压-频率”转换装置，它将电压的变化转换 为频率变化；VCO输出的信号通常是一路到其 它的功能电路，一路回到分频器做取样信号。
f1
电压差
电压差
鉴相器
低通滤波 压控振荡器
fout
f2
变容二极管 变频器
高频载波 低频信号
调制电路
2021/3/5
18
解调是调制的逆过程，把信号从高频 载波上“卸载”下来。
高频载波
信号
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19
1 接收机类型
接收机的类型：
超外差一次变频接收机 超外差二次变频接收机 超外差直接变频接收机 数字低中频接收机
作用：
将935-960MHz或1805-1880MHz的高频信 号下变频为67.708KHz的基带信号。
（67.708KHZ）
2021/3/5
22
#1 #10
#8
#36
#33 #34
#31 #32
#27 #42
#28 #29
#25
#16 #17
#38 #39
#43、#44
#22 #23 #21
#5
#3 #45 #41
#13、#14、#15 #8 #9 #10 #11
#20
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23
2021/3/5
2021/3/5
45
发射压控振荡器主要信号
DCS_OUT
DCS EGSM
EGSM_OUT
5 4 3 21
6
12
7 8 9 10 11
TXCPO VCC_TX_BURST
2021/3/5
46
3、本地振荡器介绍
OUT
543
6
2
7 81
CTRL
2021/3/5
VCC_RF_VCO
作用：
本地振荡频 率，作为发 射和接收过 程中所需的 混频信号
35
比较三者之间的关系
传统的超外差结构：
效能很高，却必须使用成本昂贵而体积庞大的中频零 件，射频集成度不高。
直接变频结构：
采用直接转换方式，将高频信号转化成低频信号，节 省了昂贵的中频器件和中频至基频转换电路，集成度高； 但实际应用中可能受“直流位移”的影响，降低接收灵 敏度，基频IC软件上多采用直流滤波技术，生产厂家必须 在生产时执行额外的生产步骤：进行二阶截取点校准， 得到的修正值存储在内存，并在手机开机时用来校准手 机。
➢ 一般发射机模型：
鉴相器
Leabharlann Baidu
二本振
I/Q 正交 调制
中频 滤波
发射VCO
功率 放大
双工器
一本振 接收VCO 混频器
2021/3/5
功率 检测
功率 控制
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形象理解
发射
（北京 上海 宁波 奉化）
上海
宁波
奉化
北
京
人
人
人
飞机
火车
自行车
（890-915MHZ） 发射中频
（67.708KHZ）
2021/3/5
了解：
1、利用仪器及测试软件的维修检测方法 2、手机维修思路，故障判定方法
2021/3/5
2
GSM数字手机的常规划分
手机
射频
频率合成部分（PLL） 发射部分 接收部分
2021/3/5
超
基带
外 差
一
逻音 辑频
人 机 接
次 变 频
口
超直数
外接字
差变低
二频中
次
频
变
频
3
课程设置
• 频率合成器简单介绍 • 接收机及接收信号流程介绍 • 发射机及发射信号流程介绍 • 射频部分主要芯片介绍 • 射频简单维修
15
预备知识
何谓超外差变频器？
*1)高频变中频 *2)本地振荡器输出频率大于接收信号频率 *3)取出差频信号
2021/3/5
信号输入 fi
混频器
输出差频 与和频
VCO
16
f1
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混频电路
f2+-f1 滤波器 f2- f1
f2
f2- f1
f
17
调制/解调的概念：
将信号（低频）经过一系列处理后，“加载” 到高频载波上。
2021/3/5
36
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！
2021/3/5
结构简 化了好 多哦！
37
三、发射机结构
➢ 作用：
将67.708KHz的低频信号上变频为 890~915MHz或1710~1785MHz的高频信号， 并发射出去。
直接变频的形象理解
（北京 宁波）
北
宁
京
飞机
波
925-960MHZ
（67.708KHZ）
2021/3/5
30
GC600接收流程图
声表面滤波器
BPF600
EGSM LNA
BPF601
DCS LNA
U603 SHS-M090B
双工器
Base band : I Path
DC Compensation
IN
频率误差<0.1ppm（10－6 ） GSM900频率误差（-90HZ~ +90HZ） DCS1800频率误差（-180HZ~ +180HZ） 相位误差峰值<20deg 相位误差有效值<5deg 误码率<2.44%
2021/3/5
8
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。
47
本地振荡器主要信号
VCC_RF_VCO
OUT
543
6
2
7 81
CTRL
2021/3/5
发射
接收
48
TX_DCS VCTL
4、功率放大器介绍
VDD2
87
65
12
34
VAPC TX_EGSM
2021/3/5
VDD1
TX_DCS
作用：
功率放大
TX_GSM
49
功率放大器主要信号
TX_DCS VCTL
2021/3/5
42
1、射频主芯片的主要功能：
① 低噪音放大
② 接收下变频
（将接收高频信号下变频成100KHz的低中频信号）
③ 发射调制
（将四路I/Q信号调制成中频，以便鉴相）
④ 发射锁相环
……
2021/3/5
43
射频主芯片主要信号
DCSIA/B TXCPO
四路I/Q RXON TXON
1
30
TXRFI
90 o
IP
QN
QP 90 o
Base band : Q Path
DC Compensaton
x2
/2
TRF6150
射频主芯片
Local Oscillator
射频压控振荡器
2021/3/5
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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
低通滤波
混频
声表面滤波
基带处理
100KHz 低中频
本振频率
2021/3/5
32
数字低中频的形象理解
（北京 嘉兴 宁波）
北
京
飞机
925-960MHZ
嘉
宁
兴
汽车 波
（100KHZ） （67.708KHZ）
2021/3/5
33
2021/3/5
34
100KHZ+67.708KHZ
GSM：935-960MHZ 区别：ADC 数字解调去除中频载波
2021/3/5
2021/3/5
20
2 接收机结构
超外差一次变频机模型
天线
双工器 带通滤波 低噪音放大
解调 PGA 中频滤波
混频
声表面滤 波
基带处理
360M/282M
2021/3/5
本振频率
21
超外差一次变频接收机的形象理解
（北京 上海 宁波 ）
北
上
宁
京
飞机
海 火车 波
（925-960MHZ）
（360MHZ） （282MHZ）