手机结构原理介绍

手机结构原理无线终端产品部2006-11-2417.12.2022学习完此课程，您将会：熟悉手机模块的组成结构熟练手机内部各功能模块的工作原理对手机结构有全面的认识，能够形成一个基本的、系统的整体手机结构理论框架目标第1节

手机组成模块整体介绍第2节手机模块－射频模块介绍第3节手机模块－基带模块介绍第4节手机模块－外围电路模块介绍内容介绍Page3第1节手机组成模块整体介绍Page4第1节手机组成模块整体介绍射频部分主要是把基带送过来的低频小功率的信号转变成为适合在空间传送的高频大功率的信号，以及把从天线接收的高频微弱信号转变成为基带能够处理的具有一定幅度的低频信号。基带部分主要把声音信号转变成为电信号，再进行处理，使得信号适合在信道中传输，并保证在接收端可以正确接收。外围部分主要完成手机和人之间的接口功能，对手机的使用、操作全部通过此部分完成。整体介绍Page5第1节手机组成模块整体介绍第2节

手机模块－射频模块介绍第3节手机模块－基带模块介绍第4节手机模块－外围电路模块介绍内容介绍Page6射频电路结构组成第2节手机模块－射频模块介绍Page7第2节手机模块－射频模块介绍射频模块－接收通路Page8接收机分类：第2节手机模块－射频模块介绍Page9超外差二次变频和超外差一次变频都属于超外差变频接收机，而超外差变频接收机的核心电路就是混频器，若接收机的混频器出现故障则会导致无信号，不注册等故障。混频电路又叫混频器（MIX）是利用半导体器件的非线性特性,将两个或多个信号混合,取其差频或和频,得到所需要的频率信号。在手机电路中,混频器有两个输入信号(一个为输入信号,另一个为本机振荡),一个输出信号（其输出被称为中频IF）。在接收机电路中的混频器是下变频器,即混频器输出的信号频率比输入信号频率低；在发射机电路中的混频器通常用于发射上变频,它将发射中频信号与UHFVCO(或RXVCO)信号进行混频,得到最终发射信号。混频电路第2节手机模块－射频模块介绍Page10超外差变频频接收机和和直接变频频接收机的的关系（1）同：两者都是信信号是从天天线到低噪噪声放大器器,再到频率变变换单元,最后到语音音处理电路路。（2）异：超外差变频频接收机首首先需要将将高频信号号转换为中中频信号然然后才传输输给解调电电路，RXI/Q信号都是需需要解调电电路输出的的,而在直接变变换线形接接收机混频频器输出的的就是RXI/Q信号。（3）优缺点：超外差变频频接收机因为通过适适当地选择择中频和滤滤波器可以以获得极佳佳的选择性性和灵敏度度。但是是却必须使使用成本昂昂贵而且体体积庞大的的中频零件件。直接变频（（零中频））接收机由于在下变频频过程中不不需要经过过中频，直直接将高频频信号转化化成低频信信号，而且且镜像频率率即是射频频信号本身身，不存在在镜像频率率干扰，这这种采用直直接转换的的方式，节节省了昂贵贵的中频器器件及中频频至基带转转换电路，，集成度高高。但实际际应用中可可能受“直直流位移””的影响，，降低接收收灵敏度，，基频IC软件上多采采用直流滤滤波技术，，生产厂家家必须在生生产时执行行额外的生生产步骤：：进行二阶阶截取点校校准，得到到的修正值值存储在内内存，并在在手机开机机时用来校校准手机。。第2节手机机模块－射射频模块介介绍Page11第2节手机机模块－射射频模块介介绍射频模块－－发射通路路Page12第2节手机机模块－射射频模块介介绍发射机分类类：Page13发射机分类类比较相同点两者都是信信号是从语语音拾取到到语音处理理电路在经经过频率变变换单元,经放大电路路从天线发发射出去.差异点1.最终发射信信号的产生生方式不同同：a.带发射上变变频器发射射机：TXI/Q信号首先需需要通过发发射中频电电路完成I/Q调制后,在过发射上上变频电路路产生最终终发射信号号b.带发射变换换变换模块块发射机:TXI/Q信号同样需需要经过发发射中频调调制,经过发射变变换和TXVCO电路成最终终发射信号号c.直接调制发发射机:发射基带信信号TXI/Q不再是调制制发射中频频信号，而而是直接调调制在发射机机射频信号号上。I/Q调制器直接接输出最终终发射信号号2.集成度不同同所涉及电路路越少,集成度将会会越高,不论从成本本和外观上上都是越适适应发展需需要的.第2节手机机模块－射射频模块介介绍Page14第2节手机机模块－射射频模块介介绍射频模块－－锁相环部部分Page15在射频电路路中，锁相相环电路扮扮演着非常常重要的角角色,是频率合成成器的核心心.主要作用是是由频稳性性很强的基基准信号得得到一个同同样频率稳稳定的信号号工作原理：：压控振荡器器产生周期期性的输出出信号，如如果其输出出频率低于于参考信号号的频率，，鉴相器通通过电荷放放大器改变变控制电压压使压控振振荡器就的的输出频率率提高。如如果压控振振荡器的输输出频率高高于参考信信号的频率率，鉴相器器通过电荷荷放大器改改变控制电电压使压控控振荡器就就的输出频频率降低。。低通滤波波器的作用用是平滑电电荷放大器器的输出，，这样在鉴鉴相器进行行微小调整整的时候，，系统趋向向一个稳态态。第2节手机机模块－射射频模块介介绍锁相环结构构Page16第1节手机组成模模块整体介介绍第2节手机模块－－射频模块块介绍第3节手机模块－－基带模块块介绍第4节手机模块－－外围电路路模块介绍绍内容介绍Page17第3节手机机模块－基基带模块介介绍基带模块－－基带电源源管理部分分Page18第3节手机机模块－基基带模块介介绍电源管理部部分由于电池电电压的不稳稳定和器件件对电压、、电流要求求的精确性性与多样性性，最重要要的是出于于降低功耗耗的考虑，，手机需要要专门的电电源管理单单元。对各种电压压的要求：：内核电压：：电压较低，，要求精确确度高，稳稳定性好。。音频电压：：模拟电压，，要求电源源比较干净净，纹波小小。I/O电压：要求在不需需要时可以以关闭或降降低电压，，以减少功功耗。功放电压：：由于电流要要求较大，，直接由电电池供电。。Page19第3节手机机模块－基基带模块介介绍基带模块－－基带元件件工作原理理Page20第3节手机机模块－基基带模块介介绍基带元件工工作原理CPU和存储器之之间通过数数据总线、、地址总线线和控制总总线连接，，这三类总总线都采用用并行方式式，FLASH和SDRAM共用这三类类总线，通通过片选信信号来区分分是对哪个个进行操作作。FLASH存储手机所所有的数据据，包括软软件代码和和资料，掉掉电后不会会丢失。开开机后，首首先要从FLASH中把程序和和需要的资资料调入SDRAM，所有的软软件都是在在SDRAM中运行，掉掉电后数据据不会被保保留。外部主时钟钟的频率一一般较低，，内核的运运行频率一一般较高，，主时钟进进入基带芯芯片倍频后后提供给CPU使用。基带主芯片片内部一般般有两个处处理器：一一是ARM处理器，主主要用做控控制功能，，对手机的的运行进行行管理，比比如时钟控控制、电源源管理、射射频控制、、I/O控制等；二二是DSP处理器，主主要用来处处理数据，，完成信号号处理的各各种算法，，比如音频频编解码、、信道编解解码、交织织去交织、、加解密等等。Page21第3节手机机模块－基基带模块介介绍信号处理部部分这部分完成成音频信号号的转换和和处理，分分为两路，，一路完成成声音信号号到射频信信号的转换换：声音信信号经过MIC转变成模拟拟的电信号号；经A/D转换变为64Kbit/s的PCM数字信号，，再经压缩缩编码，去去除冗余度度，变为8Kbit/s的数据流；；然后通过过信道编码码增加冗余余度，保证证传输的可可靠性；加加密后送往往射频单元元处理，最最后由天线线发射出去去。另外一一路完成射射频信号到到声音信号号的转换，，处理过程程相反。声音MIC语音编码信道编码加密RF单元声音SPK语音解码信道解码解密RF单元Page22第3节手机机模块－基基带模块介介绍基带模块－－时钟部分分Page23第3节手机机模块－基基带模块介介绍主时钟为手手机工作提提供基准的的频率源，，在开机过过程中起振振，在关机机后停振。。它供向CPU，产生数据据传输和控控制时序所所需的时钟钟。睡眠时钟为为手机提供供计时的基基准频率，，不论是否否开机，只只要电池有有电就可起起振。它供供向电源管管理芯片和和CPU，以维持手手机的时间间准确，并并提供关机机后的计时时功能，从从而支持关关机闹钟。。Page24第1节手机组成模模块整体介介绍第2节手机模块－－射频模块块介绍第3节手机模块－－基带模块块介绍第4节手机模块－－外围电路路模块介绍绍内容介绍Page25第4节手机机模块－外外围电路模模块介绍外围电路模模块－开机机部分Page26第4节手机机模块－外外围电路模模块介绍外围电路模模块－开机机部分1、手机开机机触发信号号有两种：：长按开机机键；插入入充电器。。2、在手机电电池在位的的情况下睡睡眠时钟是是一直工作作的，电源源芯片有输输入但是没没有输出。。3、当长按手手机开机键键（或突然插插上充电器器）的一瞬间，，（首先由硬硬件自动提提供一个开开机脉冲信信号KBD_PWRON<低电平有效效>给电源管理理芯片）电源管理芯芯片输出以以下几个信信号：A、给FLASH、19.2MHz、CPU供电。B、同时还给给FLASH芯片输出复复位信号。。4、FLASH复位完成后后立即给CPU输出一个复复位信号（（为了维持持电源管理理芯片和CPU正常工作，，需要及时时拉高PS_HOLD信号）此时时CPU开始调用程程序（单板板软件）此此程序运行行中电流基基本不变，，以上处理理放在BOOT中完成。5、单板运行行中会驱动动电源管理理芯片输出出各路电源源来供发射射、接收、、功放、LCD等器件工作作。此时电电流很大，，已经开机机。6、开机后终终端首先搜搜网，此时时有射频信信号发出，，电流处于于较高值。。7、搜到网络络后进入待待机状态，，射频芯片片、19.2MHz间歇性工作作，此过程程由单板软软件来控制制。Page27第4节手机机模块－外外围电路模模块介绍外围电路模模块－关机机部分1、当长按关关机键时触触发关机操操作，CPU输出信号给给睡眠时钟钟和电源管管理芯片。。2、睡眠时钟钟工作，电电源管理芯芯片停止输输出供电，，手机振铃铃电路、显显示电路、、射频频电路停止止工作完成成关机操作作。Page28第4节手机机模块－外外围电路模模块介绍关于手机开开关机问题题的几点说说明：1、无论是上上电还是复复位后，软软件首先进进行各个任任务的初始始化，最后后判断当前前电源开关关是处于开开状态还是是关状态，，如果是处处于开状态态，立即执执行正常的的开机过程程（如执行行小区搜索索及开机注注册等），，如果是处处于关状态态，则判断断当前是否否有外接电电源，如果果有，则一一直等待直直到开机；；否则就立立即发起关关机。如果果在等待开开机过程中中外接电源源被拔掉，，手机同样样也会发起起关机。2、手机开机机后，如果果没有外接接电源，并并且电池采采样电压低低于电池关关机门限时时，手机发发起关机。。如果只有有外接电源源，并且外外接电源的的采样电压压低于了外外接电源存存在门限，，手机同样样发起关机机。3、关机时，软软件同样也要要判断是否有有外接电源，，如果有外接接电源，则实实际上手机是是进行了一次次重启操作，，最终停在开开机流程的等等待开机状态态；如果没有有外接电源，，则手机最终终将断电。Page29第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－送送话话部部分分Page30第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－送送话话部部分分对于于MIC的第第2级放放大大器器，，是是可可以以选选择择并并做做适适当当配配置置的的。。不不使使用用第第2级放放大大时时，，MIC信号号直直接接由由第第1级放放大大后后，，送送到到13bitADC中转转换换，，然然后后进进入入后后面面的的通通路路。。这这1级放放大大通通过过设设置置寄寄存存器器可可以以选选择择-2dB，+6dB，+8dB和+18dB的不不同同增增益益。。此此级级输输出出端端口口为为MICOUTP和MICOUTN。使使用用第第2级放放大大时时，，需需要要接接外外围围电电路路，，用用来来增增强强Tx通路路的的音音频频性性能能。。由由Tx通路路得得到到的的话话音音数数字字信信号号送送到到MDSP作后后续续的的处处理理，，进进行行调调制制放放大大，，直直到到送送至至RF模块块发发射射出出去去。。Page31第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－铃铃音音/受话话部部分分Page32第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－铃铃音音/受话话部部分分作为为Tx通道道的的逆逆向向过过程程，，RF接收收到到的的信信号号经经过过一一系系列列处处理理(如解解调调等等)后，，由由MDSP送至至Vocoder的解解码码器器，，而而后后经经过过PCM接口口到到达达Codec的Rx部分分，，从从耳耳机机/听筒筒送送出出。。Page33第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－振振动动部部分分Page34外围围电电路路模模块块－－振振动动部部分分电池池电电压压CPU控制制信信号号保护护电电路路，，抑抑制制反反向向电电压压对对马马达达的的作作用用并联联一一个个电电容容，，抑抑制制高高频频噪噪声声三极极管管起起开开关关作作用用，，由由CPU控制制信信号号控控制制关关断断第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍马达达两两端端形形成成电电势势差差，，马马达达工工作作Page35第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－显显示示部部分分Page36外围围电电路路模模块块－－显显示示部部分分8位并并行行数数据据接接口口LCD逻辑辑控控制制信信号号LCD升压压电电路路，，完完成成4倍升升压压功功能能第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍PM6610输出出电电压压，，2.85VPage37第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－背背景景灯灯部部分分Page38第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－背背景景灯灯部部分分供电电控制制信信号号限流流电电阻阻LCD两端端形形成成电电势势差差，，LCD闪灭灭开关关控控制制Page39第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－键键盘盘部部分分Page40外围围电电路路模模块块－－键键盘盘部部分分上图图的的键键盘盘是是一一个个5××4的矩矩阵阵阵阵列列，，所所有有的的键键盘盘列列扫扫描描信信号号直直接接链链接接到到CPU，通通过过一一个个数数学学组组合合关关系系，，按按键键时时，，将将其其中中的的两两个个扫扫描描信信号号直直接接短短接接，，触触发发CPU输出出相相应应的的信信号号。。““END””（开开机机键键））专专门门采采用用单单独独扫扫描描信信号号，，信信号号直直接接链链接接到到电电源源管管理理模模块块，，可可以以直直接接触触发发电电源源管管理理模模块块，，完完成成整整个个系系统统的的启启动动。。第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍Page41第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－翻翻盖盖部部分分Page42第4节手手机机模模块块－－外外围围电电路路模模块块介介绍绍外围围电电路路模模块块－－翻翻盖盖部部分分（（霍霍尔尔电电路路））如上上图图所所示示，，霍霍尔尔器器件件通通过过与与正正上上方方的的磁磁铁铁配配合合完完成成开开合合盖盖检检测测功功能能。。霍霍尔尔器器件件有有两两种种状状态态：：断开开状状态态：：磁磁铁铁和和霍霍尔尔器器件件分分开开，，霍霍尔尔器器件件不不导导通通，，电电压压为为高高。。导通通状状态态：：磁磁铁铁和和霍霍尔尔器器件件接接触触，，霍霍尔尔器器件件导导通通，，电电压压变变低低。。Page43第4节手手机机模块块－外外围电电路模模块介介绍外围电电路模模块－－卡座座部分分Page44第4节手手机机模块块－外外围电电路模模块介介绍外围电电路模模块－－卡座座部分分-智能卡卡标准6PINSIM卡座引引脚包包括：：VCC(供电)、RST（复位位）、、CLK（时钟钟）、、GND（接地地）、、VPP（电源源）、、I/O（接口口数据据），，当这些些信号号与CPU不兼容容时，，会通通过PM进行电电平转转换，，调整整幅度度为50mV左右，，而接接口电电平也也在1.8V~3.0V之间，，另外外各个个信号号由静静电与与浪冲冲保护护电路路，由由单独独的保保护器器件完完成。。识别原原理：：上电－－>复位－－>时钟－－>握手－－>OKPage45第4节手手机机模块块－外外围电电路模模块介介绍外围电电路模模块－－卡座座部分分-存储卡卡根据存存储方方式分分为：：与非非&或非两两种形形式的的存储储卡.主要信信号为为：MMC_CMD（命令令）、、MMC_DATA（数据据）、、MMC_CLK（时钟钟）、、MMC_DETECT（检测测）等等根据CPU不同的的识别别方案案，Detect信号可可默认认为高高电平平或低低电平平，接接入存存储卡卡后，，电平平相反反来检检测有有卡接接入。。识别原原理：：上电－－>检测－－>命令/应答－－>时钟－－>数据Page46第4节手手机机模块块－外外围电电路模模块介介绍外围电电路模模块－－摄像像部分分Page47第4节手手机机模块块－外外围电电路模模块介介绍外围电电路模模块－－摄像像部分分Page48第4节手手机机模块块－外