手机的构造及其工作原理

1、桂林电子科技大学毕业设计（论文）原文用纸 第 16 页 共 16 页手机的构造及其工作原理手机包括四个系统：音频逻辑系统：完成音频数字信号的处理以及手机音频控制各部分的逻辑。射频系统：完成信号的接收和传输，是手机与基站之间信息交换的桥梁。人机接口系统：实现人机之间的沟通交流，供用户查看运行结果。电源系统：手机及其所需的各种电压来源于由手机电池，手机内部的电池电压需转换为多种不同的电压，以供手机的不同部件使用。1、音频逻辑系统逻辑控制可分为音频逻辑和音频信号处理两部分。它是完整的数字信号处理和手机工作的管理和控制。1.1逻辑电路部分手机逻辑电路主要由CPU和存储器组成。在手机程序存储器中，存储主

2、程序、主存储芯片手机机身码(俗称串号)和一些检测程序、如电池检测、电压显示检测程序等的主要工作是字体(版本)。CPU与存储器组通过总线和控制线连接。所谓总线，是由4到20根功能性质一样的数据传输线组成。所谓控制线，是指获得各项操作指令的CPU存储器通道，例如芯片选择信号、复位信号、监视信号和读写信号等。在存储器的支持下，CPU才能发挥其复杂多样的功能。如果没有存储器或其中某些部分出错，手机就会出现软件故障。CPU对音频部分和射频部分的控制处理也是通过控制线完成的，这些控制信号一般包括静音(MUTE)、显示屏使能(LCDEN)、发光控制(LIGHT)、充电控制(CHARGE)、接收使能(RXON

3、/RXEN)、发送使能(TXON/TXEN)、频率合成器使能(SYNEN)、频率合成器时钟(SYNCLK)等。这些从CPU部分、射频部分和电源部分发出的控制信号扩展到音频信号，以完成手机复杂的控制工作。所有工作电路都需要设置时间，即前面所说的13MHz。部分机型为26MHz或19.5MHz，使用前需在机内进行分频。还有一块实时时钟晶体，其特殊频率为32.768kHz。主要功能为，为显示屏提供正确的时间显示及让手机处于睡眠状态。早期机型无该晶体，所以没有时间显示和睡眠功能。 1.2音频电路1.2.1接收音频处理电路接收机通过解调得到的接收机基带信号被送到逻辑音频电路进行处理。当接收信号时，通过低

4、噪声放大、混频、中频放大、RXIQ解调，电路天线接收到的射频信号解调出67707kHz模拟基带信号，模拟基带信号进一步进行GMSK解调(模数转换)，在DSP电路内进行解码和去交织，然后经过语音编码进行通道解码，得到64kbits的数字信号，最后进行PCM解码，经驱动听筒扩大发音来产生模拟语音信号。1.2.2发射音频处理电路发射时，话筒传播的模拟语音信号，在音频部分进行PCM编码，得到64kbits的数字信号，通过语音编码、信道编码、加密、交织、GMSK调制(数模转换)，最后得到67.768kHz的模拟基带信号，被送往解调电路以进行变频处理。1.3其他逻辑功能电路其它逻辑电路还包括铃音电路、振动

5、电路、键盘电路、背景灯电路、键盘灯电路、SIM卡电路和实时时钟电路等（服务指示灯电路不属于该类电路）。 2、射频系统2.1 射频接收功能电路2.1.1 射频接收电路 接收电路基本结构。手机接收机有三种基本结构：一、超外差一次变频接收机；二、超外差二次变频接收机；三、直接变频线性接收机。超外差变频接收机的核心电路是混频器，根据混频器中的电话数量，可确定接收机电路的结构。移动通信设备通常使用超外差变频接收机。因为天线感应接收到的信号十分微弱，而变频器所要求的输入信号一般较高且较稳定。一般来说，放大器的总接收量高于120dB。如此大的接收量，需使用稳定的多级调谐放大器，但是，这在实际操作中是很难办到

6、的。此外，高频选频放大器通带的宽度一般都过大，当进行频变时，多级放大器所有的调谐回路须作出相应改变，且须做到协调一致，这在现实操作中也是很难实现的。使用超外差接收机则无需担忧此类问题，它可以把接收到的射频信号转换成固定不变的中频，它的接收量主要来源于稳定的中频放大器。1、超外差一次变频接收机。只有一个混频电路的射频电路接收机叫超外差一次变频接收机。超外差一次变频接收机包括天线电路(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。应用于摩托罗拉手机的接收电路基本上都采用以上电路。 超外差一次变频接收机运行程序为

7、：天线感应到的蜂窝式无线信号(935-960MHz频段的GSM900或1805-1880MHz频段的DCSl800)不断变频，经过天线电路和射频滤波器后进入接收电路。接收到的信号先经低噪声放大器放大，放大后的信号再经射频滤波器送到混频器。在混频器内，射频信号与接收VCO信号进行混频，以获取接收中频信号。中频信号经中频放大后，在中频处理模块中进行RXIQ解调，解调采用的参考信号来自VCO接收中频。该信号首先在中频处理电路中进行分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz的RXIQ信号。解调电路也包括VCO，值得注意的是，该部分的VCO信号仅用于解调，参考信号和VCO信号一般来来源于两

8、种途径：一、来自13MHz基准频率信号；二、来自特定的VCO中频。2、超外差二次变频接收机。若接收机射频电路中有两个混频电路，则该机是超外差二次变频接收机。与一次变频接收机相比，二次变频接收机多了一个混频器和一个VCO，这个VCO在一些电路中被叫作IFVCO或VHFVCO。诺基亚手机、爱立信手机、三星、松下和西门子等手机的接收电路大多数属于这种电路结构。超外差二次变频接收机运行程序是：天线感应到的蜂窝式无线信号(935-960MHz频段 的GSM900或1805-1880MHz频段的DCSl800)经果天线电路和射频滤波器后，进入接收电路。接收到的信号先经低噪声放大器放大，放大后的信号再经射频

9、滤波后被送到第一混频器。在第一混频器内，射频信号接收VCO信号进行混频，以获得接收第一中频信号。第一中频信号与接收第二本机震动信号混频，得到接收第二中频。接收第二本机震荡来自VHFVCO电路。接收第二中频信号经二中频放大后，在中频处理模块中进行RXIQ解调，解调采用的参考信号来自VCO接收中频。该信号先在中频处理电路内分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz的RXIQ信号。 3、直接变频线性接收机。随着手机的改革，部分手机采用了直接变频线性接收电路，如诺基亚3310、8210、8250等型号手机。但在直接变频线性接收机中，混频器输出的是RXVQ信号。但不管电路结构如何变化，总会

10、有相似之处，也就是：信号先由天线到达低噪声放大器，再经变频率变换单位，最后进入语音处理电路。 2.1.2天线电路天线电路是手机首级电路接收电路，也是最终级电路发射电路。其主要功能如下：一、通过天线把电磁波转化为高频电流，并输送到接收电路；二、分离发射及接收信号，以避免两者互扰。因为GSM手机采用了TDMA技术，接收机与发射机间歇工作，受逻辑电路的控制，天线开关在特定的时限间歇连接接收机或发射机通道；三、可应用于切换内接或外接天线电路；四、对于双频或三频手机，天线电路还可分辨GSM900MHz、PCNl900MHz或GSMl800MHz信号。目前，手机天线电路主要采用下面所介绍的三种形式：1、天

11、线开关电路。一般而言，天线开关电路包括集成电路和外接元件，如摩托罗拉P7689手机。该手机采用了此方式，主要由U150、U151及相关外接元件组成。该天线开关电路主要有以下作用：一、用于ANTl内置天线与EXT-ANT外接收天线进行切换；二、用于收发信号切换；三、用于接收信号900MHz、1800MHz和1900MHz切换。 外接天线与J600底部接插座的前两只脚连接，其中，INT-2为1800MHz频段信号输出，1NT-3为900MHz和1900MHz频段信号输出，RX275-DCS为DCS频段控制信号，RX275-GSM-PCS为GSM、PCN频段控制信号，这些信号均全部来源于CPU；TX

12、IN为发射信号输入，RF-V1是收发切换器正电源，TXON是发射允许信号，RX-0N是接收允许信号，FILTERED是负电源。天线开关电路包括四组控制信号：(1) 天线开关内的U151的2脚所输出的U150控制ANTl信号，转向接收电路或转向发射电路。(2) 天线开关内的U151的3脚所输出的U150控制ANT2信号，转向接收电路或转向发射电路。(3) RX275-DCS内的DCS频段U150控制信号，和内置或外接天线连接。(4) RX275-GSM-PCS内的GSM、PCN频段U150信号控制，和内置或外接天线连接。2、分离滤波器。部分手机的天线电路采用了分离滤波器（分离器）。分离器属于无源

13、器件，包括发射滤波器和内接滤波器，两者均属于带通滤波器。分离器有三个端口，即天线接口公共端、发射输出端和接收输入端。诺基亚5110手机采用的就是该种天线电路。分离器天线的ANT端及RX端是信号接收的输出端，TX端是信号发射的输入端。3、双信器。部分手机的天线电路采用了双信器(Diplexer)。事实上，双信器与分离滤波器相类似，不同的是，双信器除了区分开发射信号与接收信号之外，还把GSM900MHz和GSMl800MHz信号区分开。诺基3310手机的天电路采用的就是该种双信器。双信器是为附带双信器组件的开关电路，TXVGSM和TXVDCS为控制端。GSM-TX代表GSM的发射端口，GSM-RX

14、代表接收端口；DCS-TX代表1800MHz收发信机的发射端口，DCS-RX代表接收端口。双信器分离的是GSM射频信号和DCS射频信号，而开关电路分离的则是发射射频信号和接收射频信号。 诺基亚3310手机采用了内置天线。天线感应接收到的蜂窝式无线信号转换为高频电信号，该类信号包括GSM900接收射频信号、DCSl800接收射频信号以及其他多余信号。天线接收到的射频信号最先到达Z502。Z502为包含射频开关的双信器。它负责切换GSM射频信号通道及DCS射频信号通道，同时也负责分离接收射频信号与发射射频信号。Z502控制信号来源于N500模块。如果TXVGSM信号有效，Z502会自动把天线连接G

15、SM接收机及发射机电路；如果TXVDCS信号有效，Z502则会自动把天线连接DCS接收机及发射机电路。综合以上分析可得出，在电路结构和功能上，双信器与天线开关类似，不一样的是，天线开关集成电路只有一组开关而无滤波器，但双信器不仅包含分离滤波器，还包含开关电路。 2.1.3低噪声放大电路 在电路中，低噪声放大器主要负责放大天线感应到的微弱射频信号，以符合混频器对输入信号幅度的要求。低噪声放大器在手机电路图中采用的是其缩写LNA (Low Noise Amplifier)。低噪声放大器位于天线电路后面，为接收机的首级放大电路。射频滤波器一般安置在低噪声放大器的前面和后面。低噪声放大器为一个高频小信

16、号放大器，该放大器的三极管要求截止频率大，放大倍数高，噪声系数小。首级信号非常微小，而工作点往往处于较低位置，加上电流负反馈，减小噪音尤其必要。高频放大电路采用了低噪声放大器，以降低接收机的总噪声系数，且高频放大器还可防止RXVCO信号从天线路径放射出去。低噪声放大器的分离元件通常采用共发射极电路，以放大微弱的射频信号，弥补射频滤波器的插入损耗。从低噪声性能出发，低噪声射频晶体管放大器所需的偏压或偏流，都是电抗滤波器提供的。如此可避免电源噪声及偏置电阻热噪声进入射频通道，影响放大器降低噪声的性能。摩托罗拉P7689手机所采用的GSM900低噪声放大器电路。在该手机的电路中，Q400三极管为低噪

17、声放大器的核心元件，Q400和周围的元件共同构成GSM900低噪声放大器。在此放大器中，C402为输入电容，C405为集电极输出电容。LA02、R401、C403等元件共同构成了一个电抗滤波供电电路，可对RX-275-GSM电源进行滤波，然后为Q400集电极进行供电；I_A01、R403、C403等也一起构成了一个电抗滤波电路，可对RX-275-GSM电源进行滤波，然后为Q400基极供电。R401为交流负荷电阻，通过该电阻可表现出Q400的放大作用。L402为集电极的直流通道。在基极电路中，R403电阻可构成一个固定偏置电路。在以Q400电路为核心的低噪声放大器中，其前级及后级均有一个射频滤波

18、器。这两个射频滤波器均属于带通滤波器，只允许GSM频段内的射频信号通过。在该电路中，RX-275-GSM可为Q400集电极和基极提供工作屯压。当信号为高电平时，低噪声放大器自动启动。值得注意的是：部分手机低噪声放大电路已集成在集成电路中，改类手机没有设置上述的分离元件组成的低噪声放大器。 2.1.4混频电路 对于超外差直接变频接收机和线性变频接收机，接收机只需对高频信号进行一次变频。而对于超外差二次变频接收机，接收机需对高频信号进行两次变频。这些工作均由混频电路完成。混频两种不同的信号就是将本机震动信号及信号频率添加到非线形装备上，进行频率组合后取其差频或和频，以符合电路的要求。但是该差频或和

19、频并非固定不变的，通常该变化被称作频谱搬移。混频的英文缩写为MIX。一般而言，超外差接收机的频率变换装置包括自激式和它激式变换器。如本机震荡和混频共同由同一电路完成，为自激式变频器；如频率变换与本机振荡的信号分别由不同装备构成产生，则是它激式变频器，所有手机采用的都是它激式变频电路。我们称该种变频电路中的频率变换单元为混频器。因此，变频器与混频器是两个不同的概念。手机混频器包括两个输入端以及一个输出端，具体为：一个信号输入端、一个本机振荡输入端以及一个信号输出端。 1、混频器的上变频及下变频。(1)上变频电路。如果变频器的输出信号比信号频率高，并且是信号频率和本振信号的和，采用的变频器是上边带

20、上变频。如果变频器的输出信号比信号频率高，并且是信号频率和本振信号的差，采用的变频器是下边带上变频。上变频器一般应用于发射电路。(2)下变频电路。如果变频器的输出信号比信号频率低，并且是信号频率和本振信号的差，采用的变频器是下变频器。手机接收机电路所采用的混频器均为下变频器。2、混频电路基本构成形式。(1)二极管混频电路。以二极管为非线性混频基本元件的混频电路为二极管混频电路。该种混频器的最主要的优势是电路简单且噪声系数小。然而，二极管无放大功能，因此，该类混频器的混频增益通常较低。以二极管为混频电路的基本元件的手机很少，只有早期的诺基亚8110、3810等少数手机。(2)晶体管混频电路。晶体

21、管混频器可有不同的电路形式，例如，双极型晶体管混频器是基于共发射极电路而做成的。摩托罗拉手机所使用的混频器多数使用该电路，其信号和本振信号有两种输入形式：均由基极输入，或前者由基极输入而后者由发射极输入。接下里将以摩托罗拉P7689手机所采用的混频电路作为例子解释说明。在该电路中，Q450三极管并非在放大区工作，而是在三极管的非线形区域工作。这种电路为固定偏置共发射电路，R450、C450、L450、R45l、R452共同构成偏置式电路，且R450、C450、L450、R451、R452也可构成去耦电路(滤波电路)，以防止电源噪声干扰混频器。(3)集成电路混频电路。集成电路混频电路在手机混频电

22、路中的应用最为广泛。早期的手机部分混频器只使用单个集成组件，然而，现在的手机混频器多数是在复合射频中进行处理，或在中频处理模块中进行集成。2.1.5中频放大器1、中频放大器的功能。中频放大器用于所有手机接收机中。中频放大器主要的功能为：(1)获得高增益：因为中频频率较固定，且频率较低，因此与射频放大部分相比，中频放大器可轻易获得较高增益，从而为下一级提供充足的输入。(2)提升选择性：一般而言，中频放大器的通频带宽度决定了接收机的相似频率选择性。2、中频放大器的要求中频放大器不仅要求增益高且选择性好，还要求通频带充足、频率响应好且动态范围大等。而中频放大器的通频带宽度决定了接收机的相似频率选择性

23、，且中频信号为固定的单一频率，因此，中频放大器的通频带可最大限度地进行减小，从而提高邻近信道的选择性。在实际使用中，多级放大器一般会予以采用，从而使每一级实现其特定的技术要求。不管接收机采用的是一次变频技术或二次变频技术，中频放大器均置于变频后。为提升镜频的选择性，避免镜频遭到不必要的干扰，接收机一般会降低第一本机振荡频率来提高第一中频频率及多次变频，从而使信号频率由射频逐渐下降为低频率。3、手机常用中频放大电路。大多数厂家在手机电路中采用的多为各自生产的专用芯片。分离元件的中频放大器电路是共发射极电路，和低噪声放大器电路形式类似，但是两者工作的频点不同。目前，大多数手机，如摩托罗拉，其电路一

24、般采用分离元件的中频放大器，其他手机采用的中频放大器一般被设置在同一集成电路中。中频放大器电路和低噪声放大器电路形式很相似，只有工作频罩不一样，具体而言，低噪声放大器为宽带放大器，但中频放大器为窄带放大器。混频信号在电路中通过C460送往FL457，接着从FL457选择400MHz中频信号，Q480放大将400MHz频信号后送往ICU200中频进行解调。U200的C7脚传输的SW-VCC提供Q480所需的偏置电压。值得注意的是：在超外差一次变频接收机电路中，一般包含一个中频放大器；在超外差二次变频接收机中，一般会包含有第一和第二中频放大器；在直接变频线性接收机中，则无中频放大器。 2.1.6解

25、调电路锁相解调器、正交鉴频解调器等解调技术经常被应用于移动通信或手机电路中。锁相环路(PLL)可用于输入信号跟踪，也可用于解调。摩托罗拉928手机所使用的就是锁相解调器。锁相解调器的参考信号来源于430MHz振荡器。鉴相器比较两个输入信号的相位后，输出低频信号以跟踪调制信号，由低通滤波器滤出高频噪声后，得到的就是解调输出。摩托罗拉、诺基亚以及三星等手机的电路所采用的均为锁相解调。相移网络可在正交鉴频器中把频率变化转变为相位变化，乘法器把相位变化再转变为电压变化。调频信号和其移相信号相乘后，再由低通滤波器滤出乘法器输出信号的高频成分，得到的即是解调信号。一般而言，在现代通信设备中，鉴频器或其他电

26、路都是在芯片中进行集成，正交线圈除外，。值得注意的是：所谓解调是指在射频接收电路中，把包含信息的射频或中频信号还原为67.707kHz基带信号的解调(对GSM手机而言)。在逻辑音频电路中，还有一个GMSK解调，该解调是指把67.707kHz的信号还原为数码信号。接收机射频部分解调的是电路输出接收机基带信号，以67.707kHz为中心频率。早期摩托罗拉、诺基亚、爱立信手机的RXIQ信号均为两道信号线(RXI和RXQ)，单身GD90为四道信号线(DQ、DQX、DI以及DIX)。爱立信T28手机也是四道信号线(RXIA、RXIB、RXQA已经RXQB)。摩托罗拉A6188、V998、L2000及P7

27、689等型号手机的RXIQ信号一般都在集成电路内，无需外接引脚，因此示波器无法测出它的波形图。 2.2射频发射功能电路2.2.1 射频发射电路发射电路的基本构成。一般而言，GSM手机的发射电路有三种基本形式：直接变频发射机、带发射变换电路发射机和带发射上变频发射机。1、带发射VCO的发射机电路构成。发射过程为：发射I、Q基带TXUQ信号由数字语音处理电路处理后获得，接着被送往解调电路，以调制载波信号，获得的是TXUQ发射已调中频信号。用于TXFQ调制器的载波信号来源于VCO模块输出的中频VCO信号(通常来源于二本振接收信号)。发射参考中频信号来源于一个混频，该混频为发射VCO信号和一本振RXV

28、CO信号的混频。在鉴相器中，发射已调中频信号与发射参考中频信号相互进行对比，获得包含发送数据的脉动直流信号，以控制VCO发射的工作。发射VCO输出的最终发射信号(GSM900，为890-915MHz频段；或DCSl800，为1710-1785MHz频段)功率放大器进行放大之后，天线将会进行发送。摩托罗拉、爱立信、三星、西门子和松下等手机的发射电路采用的基本上都是该种结构。该种结构的发射电路稳定性较高，然而电路较复杂。2、带发射二次上变频的发射机电路构成。发射已调信号发射程序为：在射混频器中，和RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)经行混频后，得到的是最终发射信号(89-915MHz频段的GS

29、M900或1710-1785MHz频段的DCSl800)。该种结构较简单，而稳定性较差，只有早期诺基亚手机(如3210、3810、6150、7110、8110等型号)的发射机电路结构使用了该种结构。3、直接变频发射机电路构成。随着新型手机的出现，部分新型手机使用了直接变频发射电路。如诺基亚3310、8210和8850手机。在该类发射机电路中，逻辑音频电路输出的TXIQ信号直接调制SHFVCO信号(该结构的本振电路通常被称为SHFVCO)，获得最终发射信号。 2.2.2 TXUQ调制电路调制是指某个信号的某种特性参数随着另一个信号的变化而变化的过程或处理方法。根据载波参数随调制情号变化的不同情况

30、，调制主要分为种类型：连续调制和脉冲调制。连续调制又分为三种类型调幅(AM)：载波振幅随着信号波振幅的变化而变化；调相(PM)：载波相位随着信号波振幅的变化而变化；调频(FM)：载波频率随着信号波振幅的变化而变化。数字手机之所以被称为数字手机，就是因为数字手机采用了数字调制技术。无论哪一种发射机电路结构，由逻辑音频电路输出后，TXIQ信号均会进入射频电路TXIQ调制器。67707kHz的TXIQ信号在TXIQ调制器中调制发射中频载波，获得己调中频信号。TXIQ调制器一般被设置在中频处理模块中，只有少数发射机配备专门的调制器模块。TXIQ调制需要的载波信号来自VCO中频电路。多数手机的VCO接收

31、中频与VCO发射中频共享，只有个别手机配备专门的VCO发射中频，如摩托罗拉928手机。值得注意的是：诺基亚3310、8210、8850等型号手机拥有特殊的调制电路，不是发射已调中频信号，调制出来的信号即最终发射信号(经平衡或不平衡转换器直接释放)。 2.2.3发射变换电路经TXI/Q调制的信号在发射变频电路中进行处理，不同手机的发射变频电路不同，主要有两种形式：1、VCO(TXVCO)发射电路。在发射变频电路中，TXVCO输出的一路信号被输送到功率放大电路，另一路信号则与RXVCO信号混频，获得的是发射参考中频信号；在发射变换模块中的鉴相器中，发射己调中频信号与发射参考中频信号进行比较，泵电路

32、(双端输入而单端输出的转换电路)输出包含发送数据的脉动直流，通过控制电压信号来控制TXVCO电路，形成一个闭环回路，以获得由TXVCO电路输出的稳定的最终发射信号，如方框图4-18所示。大多数手机的发射变频电路采用的是该方式。2、发射上变频器电路。事实上，发射上变频器是一个频谱搬移电路，应用于带发射上变频器的发射机电路。发射上变频器为一个混频电路。RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)信号在发射上变频器中，与发射中频处理电路输出的发射已调中频信号进行混频，获得最终发射信号。如上面所述，混频器有两个输入信号及一个输出信号。同样的道理，发射上变频器的输入信号也是发射已调中频信号与UHFVCO (

33、RXVCO、RFVCO)混频的结果，其输出信号为最终发射信号。目前，只有早期部分诺基亚手机使用了该方式。 2.2.4功率放大器根据工作频带的不同宽度，高频放大器主要分为窄带型和宽带型两种类型。这里所说的频带的宽窄度，指的是其相对频带，而不是绝对频带，具体是指通频带与其中心频率的比值。手机电路中的功率放大器所用的均是高频宽带功率放大器。一般用PA表示功率放大器，用以放大高频信号，以获得充足的输出功率。宽带型高频放大器采用了带有很宽的工作频带的传输线变压器作为负载，同时了采用谐振网络，因此，无需调谐，它就可很广的范围内变换其工作频率。传输线变压器由绕在高导磁率磁环上的传输线构成。部分手机电路采用的

34、是微带线电路。已调射频信号经功率放大后，即可传输，该功率放大器被称作发射功率放大器，其需能在频率范围或一定频率内输出特定的射频功率。射频功率放大器通常是在大信号状态下进行工作。手机通常使用砷化镓场和硅场效应管作为功率放大管，它们的导热率比锗要高得多，越来越多手机采用该类功率放大器元件。完整的功率放大电路一般包括功率放大、电源电路、驱动放大、功率检测及控制等。对功率放大器的要求首要的是带宽、输出功率以及效率，其次是输入输出电压驻波比等。2.2.5功率控制电路手机的发射功率是可以控制的，在不同的地方，根据系统的控制指令，它可在不同的发射功率级别上进行工作。该控制环路工作原理如下：经功率放大器放大的

35、发射信号被输送到天线，接着转化为高频电磁波被发送出去。在发送器的输出端，通过取样电路取一部分发射信号，再经高频整流获得反映发射功率大小的直流电平。在比较电路中，该电平与来自逻辑电路的功率控制参考电平相比较，输出控制信号以控制功放电路的电源或偏压，从而达到控制功率的作用。 3、人机接口系统3.1屏幕显示LCD (液晶显示器)。液晶是一种介于固体与液体之间的物质，主板CPU输出电压，并通过接口电路控制手机的显示。目前LCD一般为模块，采用专用芯片来驱动，LCD显示屏耗电小，且能够显示图形符号。其工作原理为：LCD接收CPU传输的显示指令及数据，经过分析判断及存储后，驱动LCD进行显示。3.2按键手

36、机采用的一般为薄膜按键，由触点及触片构成。一般而言，两个触点均不与触片相接触。按键被按下时，触片同时接触两个触点，接通该两触点所连接的线路。3.3送话器送话器是把声音转为电信号的组件，它可把话音信号转为模拟话音信号。驻极体送话器在手机电路中得到较多采用，它的结构简单、重量轻、体积小、频率响应宽且阻抗高，其阻抗可达100M欧，保真度高，而灵敏度低，在手机中须被放大。3.4受话器受话器为电声转换组件，又名听筒、喇叭或扬声器等。手机采用的是高压静电式受话器，在两个邻近的导电薄膜间，通过添加受话音电信号，在电场力的作用下，受话器使这该两个导电薄膜发生振动，从而送出声音。3.5各类接口手机的外接口包括充

37、电接口、数据线接口、音频接口等。然而，不同机型的手机接口作用也不同，视手机功能而定。4、电源系统4.1手机电源电路分析手机电源电路的工作原理为：手机所需的各种电压通常由手机电池供给。在手机内部，手机电池电压转为多种不同电压值，以提供给手机的各个部分。手机的开机过程为：按下开机键后(一般会超过2秒钟)，电源集成电路接着输出电压为CPU供电，输出信号为CPU复位。随后，电源集成振荡电路输出大小为13MHz的供电电压，供13MHz振荡电路的正常工作。随之产生的系统时钟接着会被输入到CPU，若具备电源、复位和时钟这三个条件，并获得软件支持，CPU就会输出开机信号。开机信号接着会被输送到电源集成电路，该

38、信号可代替开机键，并维持手机正常开机。4.2手机电源的基本电路1.电池供电电路手机电池有多种类型，同样的，也有多种连接电路。然而，它们均有一个共同特点：一般用VBAT、BATT、VBATT以及BATT+来表示电池电源，少数用VB或B+来表示。摩托罗拉手机的供电工作可通过电池，也可通过外接电源完成。电池的供电用BATT+表示，而外接电源的供电则用EXT-B+表示。经电池及外接电源供电转换后的电压通常用B+来表示。在部分手机电池电路中，还有一道很重要的信号线路，即电池识别电路。通过四条线，电池能与手机相连接。这四条线路分别为：电池信息(BATID、BSI、BATT-SER-DATA等)、电池温度(

39、BTEMP)、电池正极(BATT等)以及电池地(GND)。该信号线一般是手机厂家设置的，以防止手机用户使用非厂家原配配件，也可用于手机检测电池类型，以确定合适的充电模式。同时，电池信息与电池温度和手机的开机有一定联系。如果接触不良，可能导致手机无法开机。 2.开机信号电路手机有两种开机方式：一种为高电平触发开机，当按下开关键时，开机触发端接触电池电源，这就是高电平启动电源电路开机；另一种为低电平触发开机，按下开关键时，开机触发线路触地，这就是低电平启动电源电路开机。同样道理，在手机电路图中，如开关键的某一端接通电池电源，该手机为高电平开机；如开关键的一端触地，该手机为低电平开机。一般而言，爱立

40、信手机均采用高电平开机。而诺基亚、摩托罗拉及其他多类手机均采用低电平开机。开机信号常用ONOFF或PWRON、PWR-SW、nPOWKEY等表示。另外，在开机信号电路中，会看到一个开机维持信号(看门狗信号)，这个信号采自于CPU，以维持手机的正常开机，开机维持信号常用DCON、WDOG、PWERON、CCONTCSX等表示。3.升压电路 手机电池电压一般较低，但是，部分电路需要的是较高的工作电压。此外，随着用电时间的延长，电池电压也会随之降低。，为了将稳定且符合要求的电压提供给手机各电路，手机的电源电路一般会使用升压电路。 4.非受控电源输出电路在手机电路中，有很多不受控的电压，只要开机键被按

41、下即有电压输出。该电压大部分提供给基准时钟电路和逻辑电路，使逻辑电路拥有工作条件(即供电、复位和时钟)，并输出开机维持信号，以维持手机正常开机。非受控电压通常为稳定的直流电压，可用万用表测量得出，电压值即标称值。5.受控电源输出电路除非受控电压外，手机还可输出受控电压，其输出的电压是受控的，该电压的大部分提供给手机射频的压控振荡器、功放和发射VCO等电路。手机输出受控电压有两个主要原因：一、不需要的时候，该电压不能出现，否则手机工作就会出现混乱；二、可省电，在不需要时，部分电压可不被输出。 CPU输出的RXON、TXON等信号通常会控制受控电压。RXON、TXON信号是脉冲信号，所以，其输出的

42、电压也是脉冲电压。可用示波器测量其大小，但是用万能表测量时，它的值不能大于标称值。 5、手机网络5.1 GSM/DCS-1900到现在为止，GSM是所有设计中最为成功的无线移动系统，它和无线移动通信实现全球化关系很密切。80年代末期，ETSI规定了GSM，当时已实现世界范围内的普及。GSM使用的是FDD双工方式（频分双工），并使用TDMA与FDMA的混合技术为多通道方式。 GSM900以890MHz-915MHz频段为上行链路，并以935MHz-960MHz频段作为下行链路；上下行链路的固定间隔频率45MHz。在上下行频带中，均有124个载波（邻近上下频段极限的100kHz是保护带），由多通道

43、方式实现，每个载波最多可容纳8个用户。时间轴分成时隙，每个时隙可维持576.92 us。每8个时隙叫一“帧”，可维持4.615ms。在上下行频段的每个帧中，用户均占一个时隙。上下行的时隙均有所偏移，以方便实现硬件。每个时隙可有效传输148个比特，而时隙剩余（一般为8.25比特）通常用来作为间隔保护。在这148个比特内，只有两个57比特的数据块包含着有效信息。在这两个数据块里，一个26比特的中置码会被发送。中置码为一组已知的信号序列号，可进行信道同步估计。此外，分别在帧头及帧尾包含着两个控制比特以及三个尾比特，用以维特比译码器初始化。GSM采用GMSK作为它的调制方式，其相位脉冲为高斯滤波器过滤

44、波的矩形脉冲，以0.3为BGT时间带宽积，但是该标准并无检测规定类型。卷积编码器对数据进行编码，并由CRC检错经行保护和交织。标准GSM语音编码器为规则脉冲预测编码器（RPE-LTP），在该编码器中，人类的语音用13 Kb/s的数据率来代表。而信道编码则会把数据率上升为22.8 Kb/s。8x22.8 Kb/s以及实际传输时的271 Kb/s存在的差值可用以进行中置码和间隔保护以及信息控制等。现在，有人提出，6.5 Kb/s的速率可用以表示语音的半速率语音编码器，该速率可使每个载波中可容纳的用户数量翻一番。在实际操作中，GSM系统存在着一种非常重要的逻辑信道，该信道为复杂的程序，并映射到物理信

45、道。帧由复帧、超帧和超复帧组合而成。根据未知复帧，一个比特可包含多个不同含义，如公共控制信道的数据，专用控制信道的数据，或某一特定用户的语音数据。时隙结构在某些特殊信道中可能会与以上所述不同。然而，这些不同点对均衡器的设计和宽带传输的性质并无明显影响。GSM1800为一个采用1800MHz为载频的类似实用系统，其上行链路采用1710-1785MHz的频段；下行链路采用1805-1880MHz的频段，该种频率主要在欧洲使用。GSM在美国被称为DCS-1900，其上行链路频段为1850-1910MHz，下行链路频段为1930-1990MHz。 5.2 IS-136和GSM类似，IS-136（及前身

46、为IS-54）TDMA/FDD系统，以1850-1919MHz为频段；IS-54以824-894MHz为频段，上下行频段载波间隔为45MHz。语音编码器为矢量与激励并存的预测编码器（VSELP），一般以7.95Kb/s为数据率进行语音编码，并提出了3.975 Kb/s的半速率编码器。语音被分为20ms的帧后，每个语音数据块包含159个比特。该类比特可分为两种：第一种（重要）比特采用1/2的卷积码为编码率，并采用CRC为保护措施；第二种（次要）比特不受此保护。简而言之，每个语音数据块为260比特，通过信道编码器后，相邻两个语音数据块的数据相互交织。DAMPS为TDMA系统，一帧持续40ms，每一

47、帧包含6个时隙，每个时隙为6.67ms。全速率语音编码器中的用户只占用两个时隙，而半速率编码器只占用一个时隙。控制信息与某一语音数据块中的260比特在一个时隙中同时进行传送，以/4-DQPSK为调制方式，并采用0.35为滚降系数的升余弦滤波（而接收端与发送端均使用平方根升余弦）。同步信号与数字验证色编码（CDVCC）同时进行传输，慢关联控制信道（SACCH）除外。G代表保护间隔，R代表上升时间。语音数据可由进一步的控制信息进行代替发送（快关联控制信道）或在某个控制信道上单独进行发送，此类单独的控制信道采用/4-DQPSK(在IS-136中)或二进制FSK（在IS-54中）作为调制方式。综上所述

48、，信道符号率是24.3x103s/s(符号每秒)，每个符号持续41.1523us。在很多情况下，必须使用均衡器，因为必须重视最大超量延迟与符号持续时间之间的比值。而均衡器的性质并无具体规定，因为每个时隙持续的时间较长，信道有可能在该时隙中发生改变，所以须用适应算法。5.3 IS-95IS-95为码分多址（CDMA）系统，也叫直接列学扩频系统，并附加频分多址成分（FDMA）。双工在频域实现，可用的频率范围可分为1.25MHz的频带。在美国，应于上行链路的频段为1850-1910MHz，应用于下行链路的频段为1930-1990MHz。在每个频段内，导频信道、控制信道和业务信道以其不同的扩频码（码片

49、序列）进行区分。码片速度是1.2288Mc/s（兆码片每秒，c/s指码片每秒）。基站发出的信号（下行信号）是相互正交的，因此，每个载波最多能承载64路信道。在上行传输时，正交性无法精确地进行维持，且来自其他小区的干扰也会降低移动台和基站的信号质量。所以，在一路载波中能同时容纳的用户数一般为12-18个。导频信道采用的是以32768码片为特定的长度的长PN序列，它的重复周期是26.67ms，根据其相对于时间的偏移量，不同基站的频道信号可对其加以区分。该偏移量对应为52.08us，是64个码片的整数倍，所以，不同的导频共有512种。导频信道应用于信道切换与估计（需要皮格瑞克接收机）。根据相邻区域的

50、导频监视状况，移动电信台可获取可行切换的信息。一个移动台在切换期间可和两个或多个基站连续进行切换（软切换）。该方法需要每个基站对至少一个瑞克叉指进行分配。因为传播时间会有所不同，来自不同基站信号的延迟也会有所不同。一般而言,在该强化体系中，现有的高频无线电频道和一种(或两种)超高频频道将对类似信息进行处理，并与高频电流信号NTSC频道(或系统频道)一起携带精确的高分辨率资料。所以，部分人认为,该类系统最终能成功地进行地面常规广播。然而,有人认为，可以且必须采用现有的HDTV地面广播频道。IS-95规定了语音编码速率有两种可能，即13.3 Kb/s或8.6Kb/s。在以上这两种可能下，语音编码器

51、输出的信号可分为20ms时段，并增加帧质量指标（CRC校验）以及编码器尾比特在其上面。数据接着将会输送到以1/3为编码率的卷积编码器（对应8.6 Kb/s语音编码）或以1/2D为编码率的卷积编码器（对应13.3 Kb/s语音编码）。不管在什么情况下，编码器的输出速率都是28.8 Kb/s。该数据序列接着会输送到沃尔什码调制器，在该调制器里，沃尔什函数中的64种以长度为64个码片的其中一种可能将会取代每6个调制符号，该类函数序列彼此均是正交的。所以，输出码片在沃尔什编码器中的速率是307kc/s。下一个数据突发功能块在上行链路中为随机化产生器，因此，平均功率是用户不说话时就会大大降低。接着，一个长序列（周期约为4天，共有242-1个码片）将以1.2288Mc/s的码片速率对数据进行扩频。该类长码可运用于信道化（以区分不同业务并控制信道）及其加密。码片序列最后将会分为I及Q支路，这两个支路将会乘以一个不同的PN序列，对信号进行方便QPSK（OQPSK）调制后，将会通过信道进行发射。在本