中国移动市场十二月份月度分析报告ppt课件

1、手机RF专题讲座 射频部分是通讯设备的重要组成部分，是进展双向沟通的桥梁。 了解该部分的组成和任务原理对我们开展任务有很重要的意义。为 此 ，DIAG L9的同事针对该部分编写了这个专题培训资料，它包 括了：接纳机原理、接纳机根本电路、手机的RF根本电路、手机 的相关技术、手机的诊断和维修 编写这个资料的目的是为了扩展 大家的思想，起到抛砖引玉的作 用。由于时间仓促，有些资料难 以找到，加上我们的知识程度有 限，因此其中能够有所缺漏， 欢迎大家批判指正。前 言目录 RF运用回想第一章：RF根本电路引见 第二章：GSM手机的电路构造 第三章：NOKIA手机RF电路分析 第四章：手机的相关技术 第

2、五章：手机的缺点诊断RF运用回想 电报 概 述 RF的运用：挪动通讯系统电 视 机无绳 收 音 机卫星雷达侦查器通讯的开展史 烽火 信使第二代挪动通讯第三代挪动通讯 第一代挪动通讯The Development of Mobile InformationVersatility of Content and User BenefitsTimeTextSMSText &GraphicsPictureMessagingDigitalimageinputMultimediaMessagingServiceNewcontenttypesMobileMultimedia Own content creat

3、ion Content & storage services Text Graphics Digital images Audio clips Video clips Standardised presentation and timingMultimedia Messaging - sharing experiences 前往目录 RF根本电路引见 普通运用的调幅接纳机的接纳方式大多运用能稳定得到高增益、频率选择性好的超外差方式。以下图是表示超外差方式的调幅收音机的构成方框图：超外差调幅接纳机高 频放大器混频器中 频放大器检波器低 频放大器本 机振荡器调幅接纳机的构成方框图变频器 高频放大部

4、分由输入电路、高频放大器、混频器成。以下是高频放大部分的作用和必要条件。 1提高接纳机的信噪比 在调幅接纳机中，假设对高频放大器和变频器的噪声指数进展比较时，后者大。为此，经过运用第一级噪声指数小、增益高的高频放大器，可以改善接纳机的总噪声指数。 2频率选择性好 随着调谐电路级数的增多，临近频率或乱真电波的接纳可以遭到控制，设置输入电路、高频放大器使频率选择性好。 3使本机振荡频率成分不从天线发射 经过在天线和变频器之间设置高阻抗的高频放大器，可以防止从天线发射本机振荡频率成分。高频放大部分的作用： 变频器由混频器和本机振荡器构成。其作用如下： 1变频的原理 根本原理是外差检波，它是将频率Fc

5、的载波和频率FL的本机振荡器的输出加到非线性的有源电路上，从其输出成分中取出FLFc的拍频，利用它作为中频的方法 2)变频器的分类 a)自激式变频器 b)它激方式变频器。 3)本机振荡器的性能 本机振荡器要求频率稳定性好，高次谐波成分的含有率少。其理由是，当频率不稳定时，不能接纳，含有很多高次谐波时，产生假信号呼应发生笛声等。本机振荡器除自激式外，还有晶体控制振荡器或频率合成器方式的振荡器。 变频器的作用: 1)得到高增益 与高频放大部分比较，由于频率固定，并且频率低，可以得到高增益，因此可以为用检波器进展线性检波提供充分大的输入，从而使检波器的灵敏度提高，并且可以减少检波输出的失真。 2)提

6、高选择性和保真度 接纳机的临近频率选择性普通由中频放大器的通频带宽度决议。通频带由于接纳对称的电波类型而不同，因此只需为选择接纳的信号设定必需的最小限制的带宽即可。中频放大部分的作用 1)检波部分任务的必要条件： 检波输出没有失真 灵敏度高 电路构造简单 任务稳定2)低频放大器的作用 由于从检波器所得到的低频输出很微小，即使直接加到扬声器上，扬声器械也不动作。低频放大器用于放大电压和功率，获得足够大的输出使扬声器动作的电路。检波部分、低频放大部分的作用 对于调频收音机，在高频端对由天线接纳6108MHZ的电波进展调谐、放大，变换为中频10.7MHZ。然后经中频放大后进展调频检波得到低信号。最后

7、对低频信号放大使扬声器发出声音。对于收音机，调频检波器FM DET的输出是音频信号，所以不称为低频放大器LF AMP，大多称为音频放大器Audio Frequency AMPlifier, AF AMP。其方框图如下：高 频放大器混频器中 频放大器调 频检波器音 频放大器本 机振荡器 调频接纳机的方框图变频器超外差调频接纳机调频立体声接纳机的组成： 调频立体声接纳机的方框图如以下图所示。在调频检波器以前与调频单声道接纳机的组成一样。调频立体声接纳机高 频放大器混频器中 频放大器调 频检波器立体声解调器本 机振荡器音 频放大器音 频放大器调频立体声接纳机的方框图 接纳立体声广播时，调频检波器输出

8、得到立体声复合信号主信道信号+副信道信号+导频信号。立体声解调器MPX由这三类信号对L.R信号进展解调。 接纳单声道广播时，检出不包含导频信号的信号，并使立体声解调器停顿任务，左.右扬声器都为单声道输出。 高质量的调频解调器在电路组成上下功夫，使得发送方的音质几乎可以不被恶化地接纳。并且为了顺应未来的调频广播的多局化，要制造排除干扰才干强的接纳机。 前往目录 GSM手机的电路构造GSM 手机的电路构造 手机的电路构造可分为三部分，即射频处置，逻辑/音频以及输入输出接口. 射频部分普通指手机电路的模拟射频，中频处置部分，包括天线系统，发射通路，接纳通路，模拟调制，解调以及进展信道调谐用的频率合成

9、器等。射频部分包含发送部分，接纳部分与频率合成器。 一、 发送部分 发送部分包括带通滤波器，GMSK调制器，射频功率放大器，天线开关等。 详细的调制方式大致分为两种： 1 调制音频信号先调制到某一中频，再经过一次上变频，变换到GSM射频信道上。 2 调制音频信号直接上变频到GSM射频信道上。 二、接纳部分 包括天线开关，射频滤波，射频放大，混频，中频滤波和中频放 大等，其接纳的频率对应900MHz GSM规定频点，经过下边频道中频， 中频多为100MHz附近的某个固定值。之所以采用中频为射频信号处置 的过渡环节，是为了得到更好的灵敏度和稳定性。解调大都在中频处 理集成电路内完成，解调后得到频率

10、为67.71KHz的同相正交信号，然后 进入逻辑/音频处置部分进展后级的处置。三、逻辑音频部分 逻辑/音频部分可分为两个子部分：音频信号处置和系统逻辑控制。 音频信号处置子部分对数字信号进展一系列处置：发送通道的脉码调制，话音编码，信道编码，交错，加密，TDMA帧构成，接纳通道的自顺应信道平衡，信道分别，解密，信道解码和语音解码，音频放大等。 基带信号处置控制对整个手机的任务进展控制和管理，包括开机操作，定时控制，数字系统控制射频部分控制以及外部接口，键盘，显示器控制等。 中央处置器 ： 相当于单片机的处置中心，作用是射频部分控制， 键盘控制，其他集成电路的控制及相互之间的数据传送。 RAM

11、：随机存储器，作用是存储手机任务时的数据。 ROM ：1EPROM 存放手机主程序和监控程序 2EEPROM 存放功率控制表，数模转换表， 自动频率控制表，自动增益控制表等。 3短音讯业务 存放码表，显示控制程序。 接口： 1总线接口 担任同外部设备的通讯，包括A/D，D/A。 2射频接口 担任将模拟信号I/Q转换成数字信号 和将数字信号转换成模拟信号I/Q。 I/O设备：键盘输入、功能翻盖开关输入、话筒输入、液晶显示屏输出、 听筒输出、振铃输出手机形状指示灯输出这些都是人与手机 之间的I/O.射频部分的 接纳通路RX和发送通路TX使手 机与基站间的I/O。 其他的集成电路都是为这五大类效力。

12、有 电源、同步时钟等。 逻辑音频部分包括 输入输出接口部分由模拟接口、数字接口、人机接口三部分 话音模拟接口：包括A/D、D/A变换等。 数字接口：主要是数字终端适配器。 人机接口：包括显示器、键盘、振铃器、听筒、话筒。 手机原理方框图如下页，概括了GSM手机全部的任务原理。输入输出接口部分 接纳解调平衡信道分别解密信道编码话音译码发信VCO时钟基准CPU控制器SIM卡接口调制TDMA帧构成显示屏加密键盘码速适配器信道编码话音编码D/A合路器频率合成器A/D存储器数字接口听筒话筒射频部分逻辑/音频部分手机的构造框图 前往目录 双频手机射频电路技术参数一、 GSM900DCSl800双频手机的特

13、点 双频手机与现阶段普及型的单频手机相比，有下面的特点：根据基站的控制信令，双频手机即可以任务在900MHz频段网络，也可以任务在1800MHz频段网格，当一个网络忙碌或信号质量差时，双频手机可自动切换到另一个频段的网络上任务，而且这种切换根本上不影响话音质量。另外，从近来国际上手机的开展趋势和FTA(full type approval)认证的情况来看，双频手机在未来会是主流产品。双频手机在两个不同的任务频段上，其基带部分信源编码、信道编码的算法和处置、信令处置的方法和帧格式、调制解调方式、信道间隔等均一样，与单频手机在电路构造上的差别在于射频前端和相对应的控制软件。二、 GSM900180

14、0双频手机RF部分的主要技术目的和设计要求 四类机，阶段2加强型(class IV phase phase )EGSM900MHz部分的主要RF目的如下： 任务方式： TDMATDD任务频率： 上行Tx(反向)880MHz-915MHz， 下行Rx(正向)925MHz960MHz 双工频率间隔： 45MHz，载波间隔：200kHz 每载波时隙数： 8(当前全速率)16(今后半速率) 每帧长度： 4615ms，每时隙长：577s 传输速率： 270833kbps(即在每时隙上传156.25bits) 调制方式： 采用IQ正交GMSK调制 静态参考灵敏度： 优于-102dB/RBER(Resiod

15、ual BER)2 动态范围： -47dBm110dBm 频率误差： 110-7，相位误差的均方根值5，相差 峰值：20射频输出功率： 5级(33dBm)-19级(5dBm)，级差：2dB ,共有15个功率等级。 DCS1800二类手机(class )部分的主要RF目的： 任务频率： 上行Tx：1710MHz-l785MHz， 下行Rx：1805MHz1880MHz， 收发频率间隔： 95MHz 静态接纳参考灵敏度： -100dBm/RBER2 发射单元频率误差： Fe110-7，相位误差均方根值5，峰值200 射频输出功率： 3级(24dBm)-15级(0dBm)，共有13级功率；步进2dB

16、 其他设计要求与GSM900一样。 三、 双频手机RF部分根本任务原理 3.1 RF部分根本组成框图 3.2 GSM900下行链路接纳机单元 由蜂窝小区基站发出的已调载波经过Um无线接口，传到手机天线端。在接纳时隙接纳到的信号先经过收发隔离器，再经过GSM900MHz的LNA(低噪声放大器)，将微伏量级的弱信号放大。放大后的信号经过GSM900的第一RF混频器后，将得到的第一中频信号进展窄带(200kHz)滤波，以滤除带外噪声，保证接纳机选择性目的。然后信号经过具有AGC功能的第一中频放大器放大，再经过第二混频器和第二中频滤波器。在这之后，输出的信号由具有AGC功能的第二中频放大器进展放大。放

17、大后的信号进入IQ正交解调器解调，正交解调后的模拟I、Q信号平衡输出到后面的基带、音频部分等待作进一步的信道译码和倍源译码处置。 DCS1800MHz频段接纳单元的信号处置过程与GSM900一样，只是任务频段不同而已。接纳机中AGC的作用是：当天线端的RF信号电平在大范围内变化时，保证IQ输出信号的电平根本不变；在监听时隙探测相邻小区基站的下行广播信号强度，配合完成越区切换功能。 3.3 上行链路发射单元 由基带部分传输过来的I、Q正交模拟基带信号，在发射时隙期间双端平衡输入到中频IQ正交调制器，调制后的中频信号经a过发射中频声外表(SAW)窄带滤波器(200kHz)，滤波后的信号经过上变频后

18、，再经过35MHz带宽的900MHz发射滤波器，滤波器输出的信号先经过功率鼓励级放大以到达末级RF功放(PA)所需的鼓励电平。最后再经过功率放大器PA和收发隔离器，经过天线把已调载波发射出去。PA部分APC控制电路的作用是：保证RF功率电平等级满足5dBm-33dBm的变化要求，以防止在多用户组网时发生“远近干扰。 DCS1800MHz频段发射单元的信号处置过程与GSM900一样，只是任务频段不同而已。 3.4 频率合成器单元 该单元与FM电台中采用的频合器相类似，主要差别在于添加了AFC电路。 四、接纳单元电路设计 在满足技术要求的前提下，可以有几种不同的接纳机RF处理方案： 3次变频方案：

19、采用此法频率合成器实现复杂，中频频点多，容易产生 组合干扰，普通不采用。 2次变频方案：为简化电路，第2中频频点选取手机的基准时钟频率 13MHz或其2分频6.5MHz。这种方案在早期的接纳机中广泛采用。例：摩托罗拉GC87、诺基亚8110、爱立信GHG5388、摩托罗拉8200。该方案复杂程度适中，而且还可获得高的选择性，中频放大器的增益分配比较容易实现，不易产生自激。 一次变频方案：随着IC器件和SAW滤波器目的的提高，这种方案在目前的手机电路中广泛采用。它可以简化电路，从而降低制造本钱，而选择性目的仍可满足技术要求。目前许多双频手机采用了这种方案 零中频直接解调的方案：由于目前AD变换器

20、和DSP的技术程度还不能满足实时处置数百MHz高频信号的要求，而且噪声、选择性和功耗目的也难以保证，所以，在目前采用这种方案是不现实的。 4.1 计算实际灵敏度和估算适用灵敏度 根据噪声功率的计算公式： PNKTB (w) 上式中：K为波尔兹曼常数，其值为：13810-23；T为任务温度(K)，普通取常温3000K (27)；B为带宽(Hz)，对于GSM体制，取200kHz。 结果为：噪声功率：10lgPN1mW10lgPN十30一121dBm 上述计算结果为在理想情况下的噪声功率，在实践运用中，还要思索前端失配的影响(约1dB)，收发隔离器的影响(约2dB)，接纳机NF(约2dB)，基带部分

21、的解调门限(约9dB/RBER2。基于上述思索，我们可以估算出适用灵敏度约为： 适用灵敏度-121十1十2十2十9-107dBm 对于DCSl800频段，它的适用灵敏度约为：DCSl800频段的适用灵敏度-121十2十2十3十9一105dBm 4.2 下行链路接纳机增益分配计算 ETS GSMll10技术规范中要求手机的参考灵敏度为-102dBm/RBER2 (GSM900)和-100dBmRBER2(DCSl800)。从消费的角度思索手机的设计者应将该项目的略为提高，可分别选为-106dBm和-104dBm，将模拟IQ路单端输出的交流电平值设计为500mVpp(177mV有效值)，这样，整个

22、GSM接纳通道的电压增益为： GP total20lg1772241g-1(-106/20) 201g(177000112)104dB 各单元增益分配的结果如下(已包含SAW滤波器)：前端LNA放大器为16dB，第一混频器为8dB，IF放大器和解调器为80dB(AGC控制范围约70dB)。 对于DCSl800频段，由于任务频率的上升，RF前端的噪声系数和增益目的会变得差一些，这时接纳机各单元的增益分配如下：LNA的增益为14dB，第一混频器为8dB，IF放大器和解调器增益为80dB，整个DCS1800接纳通道的增益为102dB。4.3 LNA(低噪声放大器)技术要求 (1)NF： 15dB一2

23、5dB (2)GP：15dB-20dB，LNA普通由一级放大器来完成，其增益不 能太高，否那么，整机抗阻塞和互调目的难以到达。 (3)功耗：4mA8mA(FET管)，12mA(双极型管)。 (4)具有键控式AGC控制功能(经过偏置控制来实现)。 LNA的NF、CP和输入、输出阻抗匹配对于收机整机目的将产生决议性的影响。 4.4 第1混频器技术要求 (1)要采用RF平衡输入，IF平衡输出的有源混频器，以提供足够的增益，降低串话的干扰 。 (2)噪声系数：6dB-8dB，GP：8dB (3)本振电平：-5dBm0dBm，过高的本振电乎会产生手机功耗加大，EMC性能变差的问题。 4.5 第1中频频点

24、和IF SAW滤波器选择时应思索的要素 (1)高阶组合干扰频率点数越少越好，有利于抑制镜像干扰频率(选高本振、高中频)； (2)同时兼顾GSM900和DCSl800频段的要求； (3)IF频率点选得过低时，易产生本振干扰有用信号；IF频率点选得过高时，中放增益难以保证，易自激、不稳定； (4)IF SAW滤波器的技术目的，普通IF频点在200MHz400MHz之间选取； (5)IF SAW滤波器插损小于8dB、带宽200kHz 4.6 中频放大器设计技术要求 (1)功率增益：约70dB； (2)AGC可控范围：约70dB、步进间隔2dB，AGC的控制范围和控制斜率会影响手机的越区切换； (3)

25、双端输入阻抗能与IF SAW滤波器的输出阻抗相匹配。 4.7 I/Q正交解调器设计要求 (1)平衡输入、输出； (2)输出直流偏置电平：1V，交流电平：1Vpp； (3)I/Q路输出幅度乎衡：土15dB，IQ路输出相位平衡：小于4。 (4)具有差分直流偏置校正功能。 五 发射单元方案设计 发射单元可以采用几种不同的电路方案： (1)采用双中频：该方案的优点是选择性目的容易保证，带外抑制目的比较高，频差Fe和相差Pe目的比较好，缺陷是PLL要复杂一些，易产生互调干扰。 (2)采用单中频：这种方案的优点是PLL电路简单，不易产生互调干扰，Fe和Pe目的比较好，缺陷是选择性目的比采用双中频的方案要差

26、一些。 (3)采用直接调制到RF的方案(即无中频)：该方案的优点是电路简单，缺陷是选择性目的比较差，Fe和Pe目的难以保证。 (4)末级TxVCO采用上变频：其优点是电路相对简单，缺陷是Fe和Pe目的稍差。 (5)末级TxVCO采用PLLVC0：其优点是Fe和Pe目的容易保证，缺陷是电路要相对复杂一些。 (6)采用开环控制的PA：此方案的优点是可以省去定向耦合器、功率检测和比较电路，外围电路相对简单一些。该方法的缺陷是要在PA的供电回路中采用一个大电流(1dmax6A)的MOS开关管(其作用是相当于一个有源降压电阻)，而该管在运用中的缺点率比较高，从而呵斥手机无法开机的缺点。 (7)采用闭环控

27、制的PA：优点是PA直接和电池衔接，而不用MOS管，故稳定性、可靠性比较高，缺陷是需求用定向福合器、功率检测和比较电路，电路要复杂一点。 采用发射单中频，末级TXVC0采用PLLVC0，PA闭环控制的方案较为理想。5.1 中频正交IQ调制器技术要求 (1)中频频点选择200MHz400MHz之间； (2)I/Q输入直流偏置电平：1V15V，IQ输入交流电平：1Vpp(平衡输入)； (3)调制后，I、Q路的幅度平衡度小于土03dB，相位平衡度小于4。； (4)IF输出电平：0dBm5dBm。 5.2 RF变频器和PA设计技术要求 (1)供电电压：DC：31V-45V(标称任务电压：DC36V)；

28、 (2)RF变频器本振电平：3dBm-十3dBm； (3)PA效率：PAE(power added efficiency)：4550，APC控制方式：闭环检测控制； (4)调制频谱、开关频谱、功率等级目的均应满足ETS GSMll10技术规范中的要求； (5)PA输出IQ幅度平衡度： 土05dB，相位误差均方根值：5，峰值20； (6)PA最大射频输出功率：思索到后面的定向耦合器和收发隔离器的影响，对于GSM900四类机应能到达35dBm，对于DCSl800二类机应能到达26dBm。 六、 频率合成器设计 基于前面的思索，收发信机均采用一次变频技术获得较高的性能价钱比。在采用这种方法的条件下，

29、又有下面的几种方案可供选择： GSM900和DCSl800两频段的收发信机采用不同的中频频点：缺陷是PLL电路复杂，两频段的中放部分不能共用，普通不宜采用。 在同一频段内(同在GSM900或DCSl800)接纳中频和发射中频采用不同的频点：采用此法PIL电路和控制相对复杂一些。 GSM900和DCSl800两频段的收发信机共用中频部分：采用此法可使电路简化，降低本钱，提高可靠性。 在不同的频段内，收发中频频点均一样：采用此法的实际根据是GSM900DCSl800均采用TDMA体制。采用该法可使整个PLL电路和控制最为简单、适用。 6.1 IF和RF频率合成器鉴相频率的选择 由于IF是一个固定的

30、频点，故IF鉴相频率可获得比较高，可在几百kHz到几MHz之间选择，以提高IF频率合成器的频谱质量。RF频率合成器的鉴相频率应不大于信道载波间隔，对于GSM而言，鉴相频率可取200kHz(CH)或100kMz(05CH)，普通取200kMz。 6.2 锁定时间 根据GSM通讯体制的要求，锁定时间需同时满足以下两个条件： (1)按帧(时隙不变)进展跳频，跳频速率：217跳/秒，根据GSM TDMA的帧构造，要求TlockT帧T时隙7时隙长70577=4ms。 (2)GSM技术规范中要求，具有一样帧号的上行帧和下行帧之间，在时间上相差3个时隙(上行帧滞后)，同时要求手机能在这三个时隙的时间内，进展

31、信道的切换和调谐，故锁定时间应满足： Tlock3时隙30577173ms 综合起来，RF频率合成器的锁定时间应小于：173ms七、 GSM900DCSl800双频手机RF部分处理方案的方框图 下面为关于图2的几点阐明： 1、接纳机采用一次变频方案，LNA的AGC控制采用键控控制方式，即经过控制LNA的偏置电流来实现。GSM900和DCS1800这两个频段的接纳部分仅是RF调谐器不同，中频以后的部分一样。 2、发射单元采用一次变频方案，GSM900和DCSl800两频段在IF之前的部分是一样的。采用了PLL控制发射VC0的方案，该方案比上变频的方案能获得更好的频率误差，特别是相位误差目的。 3

32、、 为简化电路，可使发射中频等于接纳中频，其值根据详细情况可在 200MHz400MHz之间选取。 4、 为使双频段调谐器的VC0易于实现GSM900的第一本振采用高本振，而在DCS1800频段那么采用低本振。第一本振的任务频率可用下式来计算： EGSM900接纳形状：925十FIF-960十FIF MHz E-GSM900发射形状： 880十FIF915十FIF MHz DCSl800接纳形状： 1805-FIF1880- FIF MHz DCS1800发射形状： 1710-FIF-1785FIF MHz 上式中FIF代表中频频率。 5、 为保证手机的EMC性能和降低功耗，LNA、接纳中频放

33、大和解调、调制器、PA、PLL、TXVC0这些单元的供电宜采用单独的电源供电。 前往目录 NOKIA手机RF电路分析无线收发信机在基带部分有一多功能电源管理集成电路，它包括的功能中还有7只2.8V调理器。一切调理器可以用2.8V逻辑电平直接分别控制或经过控制存放器来控制。在GSM中，运用了直接控制以获得快速切换，由于各调理器可以启动RF的各项功能。运用了CCONT IC的VREF和COBBA IC的VREF RX作为HAGAR RF-IC的参考电压，VREF1.5V用作偏移参考，VREF RX1.2V用作RX ADC的参考。NOKIA手机的RF电路RF功能描画此构造中包括-RF-IC、双带PA

34、模块、VCO模块和二个接纳带的分散的LNA级 调理器 频率合成器 VCO压控振荡器的频率由PLL锁相电路锁定到稳定的频率源上，频率源为VCTCXO模块电压控制的温度补偿晶体振荡器。VCTCXO以26MHz运转。温度的影响由AFC自动频率控制电压来控制。VCTCXO被锁定到基站的频率。AFC是由COBBA中的11比特的DAC产生。 PLL位于HAGAR RF-IC中，并且由COBBA-IC基带经串行总线控制。 与外部环路滤波器相关的有64/65P/P+1预定标器、N-和A-分频器、参照分频器、相位检测器和充电泵。由VCO模块控制电压的振荡器产生的SHF本振信号被送至预定标器。预定标器为一种双模分

35、频器。预定标器的输出送到N-和A-分频器，并产生相位检测器的输入信号。相位检测器将这一信号与参考信号400KHz进展比较，此参考信号是由参考分频器从VCTCXO的输出分频而得的。相们检测器的输出被衔接到充电泵，此泵根据测得频率与参考频率比较的相位差，来使环路滤波器中的集成电容充电或放电。 环路滤波器滤掉脉冲，并产生到VCO去的DC控制电压。环路滤波器确定PLL调整时间的逐级反响，并确定对环路稳定性的影响，这就是为什么集成电容器有一只相位补偿用的电阻器。其它的滤波器元件是用于边带抑制的。对分频器是经串行总线来控制的。SDATA用于传输数据、SCLK为总线的串行时钟，SENA1那么为一使能信号，它

36、将新数据存进分频器。 锁相环&压控振荡器电路 LO本振信号由SHF VCO模块产生，与实践的RF信道相比较， DCS1800频段时，VCO输出为实践信道频率的二倍频，在EGSM频段时，VCO的输出为实践信道频率的四倍频。LO信号在HAGAR中进展二分频或四分频方式。 接纳器 接纳器为一种直接转换、双带线性接纳器。从天线接纳到的信号经RX/TX开关送至第一只SAW滤波器和LNA低噪声放大器，对EGSM900和DCS1800分开处置。LNA的增益选择控制来自HAGAR IC。当天线或RF衔接器处的RF电平为大约-45dBm时，增益级被激活。LNA之后，放大了的信号带低噪音电平被送到带通滤波器第二只

37、RX/SAW滤波器。RX带通滤波器确定对接纳带外信号的抑制能否良好，并防止杂波干扰。 带通滤波器之后，信号被送至“平衡-非平衡转换器，它将单端信号变为平衡信号。平衡好的信号被送到HAGAR的RF输入。本振信号由外部VCO产生。VCO信号被二分频DCS1800或四分频EGSM900。PLL和分频器在HAGAR-IC中。 从混合器输出到ADC输入，RX信号被分成I-和Q-信号。在LO分频器中产生准确的相位。在混合器后，DTOS放大器将差分信号变成单端信号。DTOS有二个增益级，第一级有恒定的12分贝增益和85KHz的截止频率。第二级的增益由控制信号g10来控制。假设g10为高1，增益为6dB；假设

38、g10为低0，此级的增益为-4 dB。HAGAR中的有源信道滤波器为信道提供了选择性典型的是+/-100KHz时-3dB。集成的基带滤波器是一种有源-RC-滤波器，它带有二只在芯片之外的电容器。在直接转换型接纳器的信道选择滤波器中，需求大的RC-时间常数。这由芯片外的大型电容器产生。基带滤波器由二级组成，DTOS和BIQUAD。DTOS是一种差分的单端转换器，此转换器有8dB或18dB的增益。BIQUAD那么是一改良的Sallen-Key Biquad。集成的电阻器和电容器是可微调的，这些由一数字式控制字符经Hagar串行接口控制。补偿集成电阻器和电容器的变化及芯片外电容器误差的正确控制字符，

39、在进展RX滤波器校准期间可以看到。 接纳器过程的下一步是AGC放大器，它也集成在HAGAR中。AGC具有来自COBBA IC经串行方式总线的数字式增益控制。AGC这一级为接纳器提供增益控制范围40dB，10dB的步进值,也提供必要的DC补偿。在DTOS级中它备有-10dB AGC步进值。 单端的滤过波的I/Q信号然后被送到COBBA-IC中的ADC。ADC的输入电平最大为1.4Vpp。 发送器 发送器的环节包括最终频率IQ-调制器、双带功率放大器和一功率控制环路。I-和Q-信号也是在基带的COBBA-ASIC中产生的。在后滤波之后RC网络它们进入HAGAR中的IQ调制器，由VCO产生调制器的L

40、O信号，并根据系统的方式，EGSM/DCS1800，除以2或4。在调制器之后，TX信号被放大并缓存。对EGSM和DCS1800有分开的输出。HAGAR TX的输出电平最小为5dB。接下来，TX信号由不延续的平衡-非平衡变换器转换成单端信号。TX信号被放大并缓存到分开的缓存器中。缓存器之后，EGSM和DCS1800信号在一双工器内组合。在EGSM分枝，在平衡-非平衡变换器之后有一SAM滤波器，将不要的信号及来自HAGAR IC的宽带噪音衰减掉。 最后的放大是经过双带功率放大器来实现的，它有一50欧姆的输入和二个人成分0欧姆的输出口，也还有一增益控制，它用HAGAR中的一功率控制回路控制。PA可以

41、在在EGSM带内产生2W3dBm输入电平、在DCS1800带内产生1W以上6dBm输入电平进入50欧姆的输出。 增益控制范围在35dB以上，以便获得要求的功率及跃升和下跌的功率。 由非线性PA产生的谐波由RX/TX切换模块中的双工器将它滤波滤掉。TX信号最终经过DCT-3RF衔接器到内部天线。 功率控制线路包括不延续的功率探测器EGSM和DCS1800共用和HAGAR中的过失放大器。在PA输出与RX/TX切换模块之间有一定向耦合器。这是一双带型耦合器，并用于二个系统的输入和输出。方向耦合器以一定的比率从前行的功率中取样，此信号在一肖特基二极管内整流并在滤波器后产生不断流信号。 此探测到的电压与

42、TXC电压在HAGAR中的过失放大器内进展比较。TXC电压是由COBBA中的DA变换器并生的。TXC为一种升余弦方式 函数，当脉冲功率变化时，它减少了切换瞬变过程。由于探测器的动态范围缺乏以在整个范围上控制功率实践上的RF输出电压，所以有一个TXP的控制信号，它在输入信号在检测电平以下时任务。这使得突发脉冲变成可行并设置到随TXP上升，直到输出电平足够为止，并促使反响回路任务。经回路经PA中的控制引脚来控制输出，使之到达要求的输出电平并且突发脉冲已获得TXC斜坡波形。由于反响回路能够会不稳定，所以由一支配极进展补偿，此极降低高频的增益以获得足够高的相位余量。HAGAR中的功率控制回路有二个输出

43、，每个频带一个。 AGC战略 AGC放大器用于将接纳器的输出电平坚持在一特定的范围内。在收到突发脉冲之前 AGC必需被设置，要进展这一预先监控，通常是给一估计的信号电平。 在LNA中有50dB的准确增益控制10dB的步进值和一较大的步进值大约30dB。RSSI必需在-48-100dBm范围准确丈量。电平高于-48dBm时，由MS报告给基站的RX电平总是63。 消费校准是以二种RF电平来进展的，LNA的增益步进值不进展校准。 AFC功能 AFC用于将无线收发信机的频率锁定到基站的频率。AFC电压在COBBA中用11比特DA变换器产生。在AFC控制线中有一RC滤波器，用于减少来自变换器的噪音干扰。

44、 RC网络的调整时间的要求来自信令，看PSW纯粹弦波时隙发生的频率程度。它们 在10帧后反复，意味着每46毫秒有一PSW。AFC延续跟踪基站频率，由于VCTCXO输出中的变化不会如此快地发生温度。因此收发信机有一稳定频率。 调定时间的要求也来自“开场允许的时间。当无线收发信机在休眠方式和“醒过来到了接纳方式时，仅有5毫秒用于AFC电压调定。当第一个脉冲进入系统时，时钟必需被调定到+/-0.1ppm的频率准确度。VCTCXO模块也需求5毫秒来调定进入最终频率。振幅在1-2毫秒内上升到满幅，但频率调整时间较长，因此这一振荡器必需足够早地上电。 DC-补偿 在DCN1和DCN2运转期间进展DC补偿经

45、串行总线。 DCN1是经过将AGC级的外部大电容充电到使dc偏移到0的某一电压。DCN2那么将信号偏向到衡定值VREF RX 1.2V。 RF CONTROLVCXOPPL F/2f ff/2SHFVCO F/2f ff/2 ff/2AFCRFCNOKIA MP RF Principle Ant SwitchRXPCNTXRXGSMTX 前往目录手机的相关技术GSM手机接纳设计的关键技术 GSM的接纳机包括天线、LNA、下变频、解调、解码和D/A 等。由于现代通讯机的集成度较高，普通从下变频开场都主要由IC厂家完成。并且，对于GSM接纳机而言，设计难点主要在LNA的设计和VCO环路的设计。因此

46、，本文仅仅引见在GSM手机的设计过程中，LNA和VCO的思索。 LNA(低噪声放大器)的设计是以整机在尽能够大的信号范围和尽能够复杂的信号环境中都可以良好的接纳基站下行的信号为原那么的。LNA设计的好坏反映在目的上就是在变化的环境下的灵敏度、线性度和动态范围。 由于如今的GSM手机LNA普通都集成在下变换器内，所以普通情况下，假设选定了下变换器就选定了LNA。那么LNA的设计就变成了LNA输入电路的设计。手机灵敏度普通用相对于BER误码率的信号电平来表示。由于中频和基带对整机灵敏度的影响是相对固定的，所以这个电平值和灵敏度是一一对应的。而且，由于GSM手机传送的是数字化信号，所以BER更能反映

47、整机的接纳性能。 影响灵敏度的主要要素有二：1从天线到LNA输入电路的信号衰减；2从天线到LNA输入电路的引入噪声。假设中频和基带是理想的变换器，那么前端信号的衰减不会影响灵敏度。但是任何一个实践的系统都是非理想的，所以前端信号过大的衰减都会降低灵敏度。降低前端对信号的衰减需求做电平匹配。而减小前端的引入噪声需求做噪声匹配。在绝大多数情况下，电平匹配点和噪声匹配点不是同一个点。它们有各自独立的呼应函数，所以要在这两项目的之间寻求到一个平衡点。详细插入损耗多大，引入噪声优化到什么程度才可以接受，决议于系统设计。 像一切的接纳机一样，线性度非常的重要。假设接纳机的线性度太差，就会产生很多的交调频率

48、分量。假设这些交调分量的一项或多项落在接纳的通带内，那么这些信号很有能够将接纳机推离正常任务形状而使得整机接纳才干下降或无法任务。 线性度可用谐波抑制比和交调抑制比来表示。各种器件和不同的器件组合方式对谐波抑制比和交调抑制比的呼应是不一样的。同一器件或同一组合在不同的频率范围其谐波抑制比和交调抑制比也是不一样的。普通来说，有源器件的线性度最差，高Q值的器件线性度较差。所以，在实践设计时，都需求建立对应的电路模型来优化，使整个系统的谐波抑制比和交调抑制比限制在一定的范围内。 假设信号的强度超出了接纳机的动态范围，接纳时机被强信号阻塞,使整机的性能下降或无法任务。GSM规范要求信号的范围是从-10

49、2dB 到-48dB。在实践情况下，动态范围有能够更大。虽然LNA器件本身有一定的自顺应才干，但是，这样大的动态范围假设仅仅依托LNA电路的自顺应来调理，那么会大大提高接纳机的本钱。在实际中，都是采用软硬件结合的方式。即在LAN的输入后参与可编程的衰减器。当输入信号过强，那么自动翻开衰减器。 除了在规范条件下的灵敏度、线性和动态范围的仿真外，由于GSM手机的任务环境条件变化比较大，还需求做不同条件下，器件或模块的灵敏度、线性和动态范围的灵敏度分析。使得整个系统在各种不同的条件下都能良好的任务。在做这些分析时关键是建立适宜的仿真模型。对相关实际有良好的了解并具有相关的阅历是建立合理的模型的根底。

50、 在实践的物理电路分析时，建议先逐级分析。再将各个部分级连做系统优化。即先对各个部分做特性分析，在此根底上，再将各个部分级连起来做总的特性分析。这样可以防止过多的变量。可以有效的降低难度和节约时间. 假设总的特性不能符合要求，那么需求反复前面的过程，直到符合要求为止。 噪声、电平匹配、线性度及对应的灵敏度分析方法类似。独一不同的是在做不同特性分析时，需定义不同的因变量和自变量。 除了电路传导特性的分析以外，辐射分析和热分析也必不可少。 在PCB板上完成了设计之后，最好再做一次在线仿真，以确保设计质量。 从原理上说，VCO(压控振荡器的设计非常简单，VCO的根本功能是产生一个载波。只需振荡器有足

51、够的可调带宽来覆盖一切的频率范围就足够了。要做到一个能“跑的VCO环路是非常容易的。但在实践运用上，往往对VCO的特性有很多详细的要求。这些要求往往会要求将调谐范围限制在更小的范围内。为了能确保VCO能任务，往往要求VCO的频率覆盖范围更大一些，但是这样做会增大压变电容至槽路的耦合，过大的容性耦合会严重的降低槽路的质量因数。所带来的结果是更大的相位噪声；对调谐端噪声的更高的灵敏度；压变电容两端过大的电压范围；降低了启动灵敏度；长的呼应时间等，给环路滤波器的设计带来困难。所以很宽的调理范围在实践设计中是不可取的。要做到一个各项技术目的都符合要求的VCO环路并不容易。 GSM手机的调制方式是最小频

52、移键控(GMSK)。我们知道，最小频移键控能最大限制的利用频率资源，当然，随之而来的问题是，这种信号对相位干扰非常敏感。所以，在GSM手机的VCO的设计中，VCO的相位噪声特性是设计的关键。较大的相位噪声的直接后果就是BER的的恶化。 由于相位噪声和邻信道干扰信号混频也能产生中频信号，如图4。而且在实践运用中，邻信道干扰能够比载波信号高出70dB以上,假设如今接纳机的灵敏度是-102dBm,邻信道干扰的电平为-30dB,那么假设载波信号的强度大于90dB的话，必需保 障手机能正常任务。要做到这一点，小的VCO环路相位噪声是关键。 在VCO的设计中，有两个方面的噪声源必需思索： 1固有相位噪声：

53、虽不可消除，但可减小。由于VCO的锁定就建立在有相位差别的根底上；它是一种动态的或者说是平均的锁定。普通情况下，振荡器对控制电压越灵敏，固有相位越小。但是，假设对控制电压太灵敏那么会导致控制环路振荡。所以在实践设计中，往往要在二者之间求得一个平衡。固有噪声的另一个来源是，参考时钟。由于参考时钟也有相位噪声，这种噪声必然会反映到VCO环路中。 2散射噪声，这是载流子在导体中或半导体中做布朗运动产生的。散射噪声与电流有着亲密的关系。散射噪声会引入频率调制的边带噪声。散射噪声也会随着调理范围的添加而添加。热噪声的添加有能够超越振荡器的固有相位噪声。所以在实践设计中要严厉控制环路电流，以到达控制散射噪

54、声的目的。 由于GSM手机的接入方式是TDMA方式，这样VCO的任务在时间上是不延续的。实践上接纳机只需1/8的时间处于接纳形状。这种任务方式对VCO的启动和停顿的要求很高。而且，在启动和停顿的时间沿上，电路的任务形状要在很短的时间内发生猛烈的变化。因此VCO的仿真难度较大，设计的成败更多的依赖于设计师的阅历。故在VCO的设计中，要仔细地思索环路中每个器件的影响：由于分布而产生的分布电容和电感对振荡频率的影响在设计时必需加以思索。分布元件经常呵斥设计频率难以估计的偏移，以致于产生较大的频率误差。所以，在设计时VCO的仿真精度相对于其他部分的电路应高一些。一个较好的方法是尽量运用在线仿真。 设计

55、到什么程度才算是性能良好呢？一个性能良好的VCO应具备以下特性：正确的起振特性、足够的频率范围、无需微调、严厉控制的电流耗费,以及不受温度和电源电压动摇的影响等。在GSM手机的设计中，最后两项目的的要求相对于普通的收发信机的要求要高一些。其缘由是，GSM手机的发射功率较大，机内温度变化较大；GSM手机是以TDMA方式任务的，电源的动摇很大。 技巧:在设计时可以用PCB线条来微调VCO的外接电感,往往可以得到很好的效果. 和LNA的设计一样，在完成了VCO的仿真计算之后，最好是能做在线仿真。以确保设计质量。图5是一个适用的VCO环路的电路图，在这个图中，一切器件的参数都是经过了仿真、灵敏度分析和

56、实测确认这样过程得到的。 手机接纳的设计内容当然不止在本文中提到的这些。在一个完好的工程设计中，设计师所要面对的问题远比这里引见的更多,更繁杂。但是只需按照本文提到的设计思想和原那么来设计，就能得到较好的接纳目的。本文所引见的设计方法和设计实例都在我们的设计和消费实际中得到了广泛的运用。相关产品的性能也得到了相关测试机构和用户的好评。GSM手机发射设计的关键技术 GSM的发射机包括天线、功率检测、功放、低通、预放、带通、上变频和数据滤波等。实践上很多发射机采用二次变频，其原理和一次变频一样，但性能更好一些，这里只引见一次变频。由于发射机的功率较大，其集成度不如接纳机高，所以每部分都需仔细思索。

57、 功率检测器是用来将发射机输出的信号耦合一部分并转换成电平。将此电平信号送到功放的输出功率控制模块作为输出功率控制的参考。功率检测器的特性没有一致的规范，但是为了降低软件的计算难度和提高控制精度，功率检测器的功率电平呼应特性最好是线性或能用简单函数表示的函数。缘由是在做整机功率矫正时并不是逐个信道进展的，而是只做一些特定信道的矫正，其他信道的矫正参数是根据功率检测器的呼应函数推算出来的，假设功率检测器的曲线很复杂，就会导致很多频道的输出功率不准确。功率检测器有现成的器件可以采用。但是普通情况下，为了降低本钱都采用微带耦合线来做。微带耦合线的线性度虽然不是很好，但它的可预测性是可以接受的，而且本

58、钱较低，板级处置比较灵敏，因此得到了广泛的运用。 功率检测器的设计一定要先软件完成。一旦对应部分的软件设计完成，这部分电路将不能再改动，这一点在实际中要特别留意。 功率放大器是GSM手机的最终功率输出器件。由于便携机本身的特点，GSM手机的功率放大器不要求很高的线性，但是要求高效率。功率放大器的设计要求主要表如今三个方面：1效率的要求；2时间上的干扰要求；3频率上的干扰要求。虽然在规范中没有对效率提出很高的要求，但是由于效率直接和电池的运用时间联络在一同，在其他条件允许的情况下，普通都尽量的提高效率以延伸运用时间。 在TDMA(时分多址)通讯系统中，如GSM900、DCS1800和PCS190

59、0中，为了有效地利用频率资源，都是在时间上把一个载频划分成不同的几个时间段，每个时间段分配给一个手机。在GSM系统中，是将每一个200KHz的载频划分为8个时间段(时隙。 为了不干扰其他时隙上的用户，要确保每个发射机只在本人的时隙上发射，所以要求每个发射机只在本人的时隙到来时开启，本人的时隙终了时封锁。 但是，在发射机开启和封锁时，会在短时间内产生广谱干扰。封锁或开启的时间越短，这个干扰的频谱越宽。宽频干扰能对其他信道上的手机产生干扰。为了减小这种干扰，要求发射机的开启和封锁时间尽量长。但是，每个发射机都有本人的时隙，不能够无限延伸开启和封锁时间。这样就必需在时间和频率之间求得一个平衡。为此目

60、的，在GSM规范中，规定了发射机的时隙模板。 实践上，发射模板是可以用软件来调理的，可以比较方便的调整时域和频域之间的平衡。并不是发射机的输出轨迹满足了模板就可以了，还需求验证开关频谱能否在要求范围之内。常有的情况是：模板符合要求，但开关频谱并不符合要求。但是POWER RAMP功率轨迹是可以用软件调整的，假设电路设计合理，普通情况下，都可以使两者符合要求。在实践消费中为了提高效率，只丈量常温下的POWER RAMP和开关频谱，但是GSM规范要求在高低温(50-10都符合要求，这就需求在设计时做好灵敏度设计，使得在常温下的测试目的限定在一定的范围之内，就可以保证POWER RAMP在高低温时都