射频电路结构和工作原理

1、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。 （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

2、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。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：

3、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。（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。 由于手机工作时接收和发射不能同时在一个时隙工作（即接 收时不发射，发射时不接收） 。因此后期新型手机把接收通 路的两开关去掉，只留两个发射转换开关；接收切换任务交 由高放管完成。3）、滤波器： 结构：手机中

4、有高频滤波器、中频滤波器。作用： 其主要作用：滤除其他无用信号，得到纯正接收信号。后期 新型手机都为零中频手机； 因此，手机中再没有中频滤波器。4）、高放管（高频放大管、低噪声放大器） ： 结构：手机中高放管有两个： 900M 高放管、 1800M 高放管。 都是三极管共发射极放大电路；后期新型手机把高放管集成 在中频内部。 （高频放大管供电图）作用：a）、 对天线感应到微弱电流进行放大， 满足后级电路对信号 幅度的需求。b）、完成900M/1800M 接收信号切换。原理：a）、供电：900M/1800M两个高放管的基极偏压共用一路， 由中频同时路提供； 而两管的集电极的偏压由中频 CPU 根

5、据 手机的接收状态命令中频分两路送出；其目的完成900M/1800M 接收信号切换。b） 、原理：经过滤波器滤除其他杂波得到纯正935M-960M的接收信号由电容器耦合后送入相应的高放管放大后经电 容器耦合送入中频进行后一级处理。5）、中频（射频接囗、射频信号处理器） ： 结构： 由接收解调器、发射调制器、发射鉴相器等电路组成；新型 手机还把高放管、频率合成、 26M 振荡及分频电路也集成在 内部（如下图）。作用：a）、内部高放管把天线感应到微弱电 流进行放大。b）、接收时把935M-960M （GSM ）的接收载频信号（带对方 信息 ）与本振信号（不带信息）进行解调，得到 67.707KHZ

6、 的接收基带信息。c）、发射时把逻辑电路处理过的发射信息与本振信号调制成 发射中频（后述） 。d）、结合13M/26M晶体产生13M时钟（参考时钟电路）。e）、根据CPU送来参考信号，产生符合手机工作信道的本振 信号（后述） 。（2）、接收信号流程。 （参照零中频手机） 手机接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信 号，经过天线开关接收通路，送高频滤波器滤除其它无用杂 波，得到纯正935M-960M （ GSM、的接收信号，由电容器 耦合送入中频内部相应的高放管放大后，送入解调器与本振 信号（不带信息）进行解调， 得到 67.707KHZ 的接收基带信 息（ RXI-P 、 RXI-N

7、 、 RXQ-P 、 RXQ-N ）；送到逻辑音频电路 进一步处理。 2、发射电路的结构和工作原理： 发射时，把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中 频，用 TX-VCO 把发射中频信号频率上变为 890M-915M （GSM ）的频率信号。经功放放大后由天线转为电磁波辐射 出去。该电路掌握重点 :（1）、电路结构。（2）、各元件的功能与作用。（3）、发射信号流程。电路分析 :（1）、电路结构。 发射电路由中频内部的发射调制器、发射鉴相器；发射压控 振荡器（ TX-VCO ）、功率放大器（功放） 、功率控制器（功 控）、发射互感器等电路组成。 （如下图）（发射电路方框图） （2）、各元件

8、的功能与作用。1）、发射调制器： 结构： 发射调制器在中频内部，相当于宽带网络中的 MOD 。 作用：发射时把逻辑电路处理过的发射基带信息（ TXI-P ； TXI-N ； TXQ-P ；TXQ-N ）与本振信号调制成发射中频。2）、发射压控振荡器（ TX-VCO ）：结构： 发射压控振荡器是由电压控制输出频率的电容三点式振荡 电路；在生产制造时集成为一小电路板上，引出五个脚：供 电脚、接地脚、输出脚、控制脚、 900M/1800M 频段切换脚。 当有合适工作电压后便振荡产生相应频率信号。作用： 把中频内调制器调制成的发射中频信号转为基站能接收的 890M-915M （GSM ）的频率信号。原

9、理：众所周知，基站只能接收 890M-915M （GSM）的频率信号， 而中频调制器调制的中频信号 （如三星发射中频信号 135M ） 基站不能接收的， 因此， 要用 TX-VCO 把发射中频信号频率 上变为890M-915M （ GSM）的频率信号。当发射时， 电源部分送出 3VTX 电压使 TX-VCO 工作， 产生 890M-915M （GSM ）的频率信号分两路走：a）、取样送回中频内部，与本振信号混频产生一个与发射中频相等的发射 鉴频信号， 送入鉴相器中与发射中频进行较； 若 TX-VCO 振 荡出频率不符合手机的工作信道，则鉴相器会产生 1-4V 跳 变电压（带有交流发射信息的直流

10、电压） 去控制 TX-VCO 内 部变容二极管的电容量，达到调整频率准确性目的。b）、送入功放经放大后由天线转为电磁波辐射出去。从上看出： 由 TX-VCO 产生频率到取样送回中频内部， 再产 生电压去控制 TX-VCO 工作； 刚好形成一个闭合环路， 且是 控制频率相位的，因此该电路也称发射锁相环电路。 、3）、功率放大器（功放） ：结构：目前手机的功放为双频功放（ 900M 功放和 1800M 功放集成 一体），分黑胶功放和铁壳功放两种；不同型号功放不能互 换。作用：把 TX-VCO 振荡出频率信号放大， 获得足够功率电流， 经天 线转化为电磁波辐射出去。值得注意：功放放大的是发射频率信号

11、的幅值，不能放大他 的频率。功率放大器的工作条件：a）、工作电压（VCC ）:手机功放供电由电池直接提供 （3.6V）。b）、接地端（GND ）:使电流形成回路。c）、双频功换信号（BANDSEL ）：控制功放工作于 900M或 工作于 1800M 。d）、功率控制信号（PAC）：控制功放的放大量（工作电流）。e）、输入信号（IN）;输出信号（OUT）。4）、发射互感器： 结构：两个线径和匝数相等的线圈相互靠近，利用互感原理 组成。作用：把功放发射功率电流取样送入功控。 原理：当发射时功放发射功率电流经过发射互感器时，在其 次级感生与功率电流同样大小的电流，经检波（高频整流） 后并送入功控。5

12、）、功率等级信号： 所谓功率等级就是工程师们在手机编程时把接收信号分为 八个等级，每个接收等级对应一级发射功率（如下表） ，手 机在工作时， CPU 根据接的信号强度来判断手机与基站距离 远近，送出适当的发射等级信号，从而来决定功放的放大量 （即接收强时，发射就弱） 。附功率等级表： 6）、功率控制 器（功控）：结构：为一个运算比较放大器。 作用：把发射功率电流取样信号和功率等级信号进行比较， 得到一个合适电压信号去控制功放的放大量。 原理：当发射时功率电流经过发射互感器时，在其次级感生 的电流，经检波（高频整流）后并送入功控；同时编程时预 设功率等级信号也送入功控；两个信号在内部比较后产生一

13、 个电压信号去控制功放的放大量，使功放工作电流适中，既 省电又能长功放使用寿命（功控电压高，功放功率就大） 。 （3）、发射信号流程。当发射时， 逻辑电路处理过的发射基带信息 （TXI-P ；TXI-N ； TXQ-P ；TXQ-N ），送入中频内部的发射调制器，与本振信 号调制成发射中频。而中频信号基站不能接收的，要用TX-VCO 把发射中频信号频率上升为 890M-915M （GSM ） 的频率信号基站才能接收。当 TX-VCO 工作后，产生 890M-915M （GSM ）的频率信号分两路走：a）、一路取样送回中频内部，与本振信号混频产生一个与发 射中频相等的发射鉴频信号，送入鉴相器中与

14、发射中频进行 较；若 TX-VCO 振荡出频率不符合手机的工作信道， 则鉴相 器会产生一个 1-4V 跳变电压去控制 TX-VCO 内部变容二极 管的电容量，达到调整频率目的。b）、二路送入功放经放大后由天线转化为电磁波辐射出去。为了控制功放放大量，当发射时功率电流经过发射互感器 时，在其次级感生的电流，经检波（高频整流）后并送入功 控；同时编程时预设功率等级信号也送入功控；两个信号在 内部比较后产生一个电压信号去控制功放的放大量，使功放 工作电流适中，既省电又能长功放使用寿命。3、本振电路的结构和工作原理： （本机振荡电路、锁相环电路、频率合 成电路）该电路产生四段不带任何信息的本振频率信号

15、（ GSM-RX ； GSM-TX ；DCS-RX ；DCS-TX ）；送入中频内部，接收时对 接收信号进行解调；发射时对发射基带信息进行调制和发射 鉴相。该电路掌握重点1）、电路结构。2）、各元件的功能与作用（3）、本振电路工作原理。电路分析 :（1）、电路结构。手机本振电路有四种电路结构：a）、由频率合成集成块、接收压控振荡器（ RX-VCO ）、13M 基准时钟、预设频率参考数据（ SYN-DAT ； SYN-CLK ； SYN-RST; SIN-EN ）,组成（早期手机多用；如下图）。b）、 把频率合成集成块集成在中频内部， 结合外接 RX-VCO 组成（中期机、诺基亚机多用； （如下

16、图 ）c）、把频率合成集成块、接收压控振荡器（ RX-VCO ）集成 一体，称本振集成块或本振舐 IC （中期机、三星机多用；如 下图）。d）、把频率合成集成块、接收压控振荡器（ RX-VCO、集成 在中频内部（新型机、杂牌机多用；如下图） 。值得注意：无论采用何种结构模式，只是产生的频率不同； 其工作原理，产生的频率信号的走向和作用都一样的。（ 2）、各元件的功能与作用。a）、接收压控振荡器（RX-VCO ）:与 TX-VCO 的结构和工作原理一样；与 TX-VCO 不同的是：TX-VCO 产生两个频率段， 只参与发射； 而 RX-VCO 产生四 个频率段，既参与接收又参与发射；两个 VCO

17、 不能互换。b）、频率合成集成块：为一个比较运算放大器； 把 RX-VCO 产生频率取样信号、 预 设频率参考数据在内部进行比较，并以 13M 基准时钟为参 考，产生 1-4V 跳变电压（纯直流电压）去控制 RX-VCO 振 荡出准确本振频率目的。c）、预设频率参考数据：即工程师在设计手机时， 根据手机在不同信道 （ GSM 手机为 124 个）上工作时所需要的本振频率标准预先设定好，列成 数据表；并寄存在字库内。即 CPU 送出的频合时钟 （SYN-CLK ）；频合数据（ SYN-DAT ）；频合复位 （ SYN-RST ） ；频合启动（ SIN-EN ） 。 （3）、本振电路工作原理。手机

18、正常开机后，电源部分送出频 合电源使本振电路工作， 此时 RX-VCO 振荡出本振频率信号 分两路走： 1）、把本振频率取样送入频率合成集成块内，与预设频率参 考数据在内部进行比较；并以 13M 基准时钟为参考，产生 1-4V 跳变电压， 去控制 RX-VCO 内部变容二极管的电容量， 调整输出频率， 使 RX-VCO 振荡出符合手机工作信道所需的 本振频率（俗称微调） 。 2）、本振频率送入中频内部，经分 频后又分三路：a）、接收时本振频率送入接收解调器对接收信号进行解调（即本振频率与接收频率这两个大小相等，相位相反频率信号进 行搬移和抵消；剩余对方送来的信息） 。b）、发射时本振频率送入发射调制器，对逻辑电路送来的发 射基带信息（ TXI-P ；TXI-N ；TXQ-P ；TXQ-N ），调制发射 中频（即把发射信息叠加在本振频率上） 。C）、发射时，把TX-VCO产生频率取样送回中频内部，与本振频率混频，产生一个与发射中