手机结构和工作原理讲义.ppt

1 43 手機結構和工作原理 Confidential 2 43 主要內容 一 通訊原理部分蜂窩小區無線信道語音編碼技朮高斯滤波最小频移键控GMSK移动台测量信号强度的方法漫游二 高頻電路部分手機結構基本框圖調幅 調頻 載波高頻電路基本元件 振蕩器 濾波器 功率放大器 混頻器 倍頻器 鎖相環路 調制解調 調幅舉例 舉例 Nokia6105電路分析和測量方法舉例 Nokia6105和8810發射電路 接收電路分析 Confidential 3 43 一 通訊原理部分 MobilePhoneTestLab 4 43 蜂窝小区蜂窝系统的基本出发点是频率复用 在相距一定的两个地区若使用同一组频率 彼此间要产生干扰 但彼此相距D就可使这种干扰在允许范围内 D成为复用空间保护距离 使用同一组频率的小区称为共道小区 它们间产生的干扰叫共道干扰 蜂窝网络每个区群共有7个小区 MobilePhoneTestLab 5 43 无线信道GSM采用频分多路 FDMA 和时分多路 TDMA 的混合技术 具有较高的频谱利用率 每个频率的中心频带为200kHz 将所给频带890 915MHz等间隔 200kHz 分成125个载频 每个载频又分成8个时隙 每个时隙为一个信道 总计为1000个信道 GSM引入的另一项技术是调频 frequencyhopping 它规则地改变MS到BTS的传输载频 能提高抗多径衰落的能力 改善传输质量 MobilePhoneTestLab 6 43 语音编码技术语音编码的任务是将话音变换为数字代码 实现编码有波形编码 参量编码和混合编码等几种不同的方法 线性预测编码 LPC 综合利用语音信号的频域和时域特征 GSM系统采用的就是这种编码 编码按20ms一帧进行处理 采样频率为8000次 s 20ms共取160个话音样本 编码后为260bit的编码块 在20ms语音段中 有50bit是最重要的bit 要加以保护 采用Ia类 132bit为重要比特 称为Ibbit类 最后再加上不重要的78bit 不加保护 对应于CMU200测量的误码率ber MobilePhoneTestLab 7 43 高斯滤波最小频移键控GMSK在无线接口的两侧MS和BTS中 调制与解调技术是相同的 GSM系统采用了高斯滤波最小频移键控GMSK MobilePhoneTestLab 8 43 移动台测量信号强度的方法移动台需要进行信号强度的测量 以便锁定在某个小区并进行接续 进而完成通信 1空闲模式移动台开机后扫描GSM系统中所有的射频 RF 信道 并逐一计算它们的平均电平 移动台调到最强一个载波上 并判断它是否BCCH载波 如果是移动台就读取BCCH资料并判断是否可以锁定在此小区 如果是 移动台就调谐到次强载波 如此进行下去 直到锁定到某一BCCH载波上 2呼叫连接模式在呼叫期间 移动台不断地向系统报告 通过SACCH 它周围各BTS的信号强度 需要切换时 BSC根据测试报告选出新的目标小区 BCCH广播控制信道广播信道是从BTS到MS的一点对多点的单向控制信道 用于向移动台发送各类信息 SACCH慢速随路控制信道BTS与MS点对点的双向控制信道 MobilePhoneTestLab 9 43 漫游在MS处于空闲状态和忙状态的情况下 网络要为MS提供无线链路 用以完成网络与MS的信息传送 移动台 MS 开机但空闲在这种状态下 网络可以成功地寻呼到MS MS开机后就会对周围进行测试 并连接到接收性能最好的广播信道上 当MS移动时 还要不断地测试周围信号强度 总是锁定在某一广播信道上 这就叫漫游 MS还要及时通知网络其所处位置区的变化 这个过程叫 位置更新 移动台 MS 处于通信状态在MS处于通信状态时 无线网络就分配给MS一个业务信到传送话音或资料 当MS移动时 根据所接受信号强度 有能力转到其它信道上 这个过程叫 切换 为了决定MS是否需要切换以及如何切换 网络要对来自MS和BTS的信号强度测试报告进行分析判断 这叫 定位 MobilePhoneTestLab 10 43 二 高頻電路部分 MobilePhoneTestLab 11 43 手機通訊基本結構框圖 MobilePhoneTestLab 12 43 高頻電路的必要性 MobilePhoneTestLab 13 43 調幅 調頻 載波 MobilePhoneTestLab 麥克風接收的語音信號通過AD模數轉換成為低頻基帶信號 調制的目的是讓高頻載波攜帶低頻基帶信號的信息 14 43 振蕩器 MobilePhoneTestLab 振蕩器是一種能夠將直流電能轉換為所需的交流電能的能量轉換電路 沒有外加輸入信號或不受外加輸入信號的控制 就能產生具有一定頻率 一定波形和一定振幅的交流信號 振荡器包括 LC正弦振荡器 互感耦合振荡器 石英晶体振荡器 15 43 LC正弦振蕩電路 MobilePhoneTestLab LC振荡回路的频率特性如下 a 幅频特性 b 相频特性 16 43 石英晶体所以能作为谐振系统 是因为它具有正压电效应和逆压电效应 所谓正压电效应是指当晶体受到应力作用时 在它的某些表面出现电荷 而且应力与面电荷密度之间存在线性关系 逆压电效应是指当晶体受到电场作用时 在它的某些方向出现应变 而且电场强度与应变之间存在线性关系 当交流电压加到晶体两端 晶体先随电压变化产生应变 然后机械振动反过来又在晶片表面产生交变电荷 当晶体的几何尺寸和结构一定时 它本身有一个固有的机械振动频率 当外加电流电压的频率等于晶片固有的机械振动频率时 晶体片的机械振动最大 晶片两面的电荷量最多 在外电路中的交流电流最大 便产生了谐振 MobilePhoneTestLab 石英晶体 压电陶瓷振荡器 17 43 MobilePhoneTestLab 滤波器可以分为 低通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 高通滤波器 按照滤波器组成元件的不同分为 LC集中选频滤波器 石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器 滤波器 18 43 MobilePhoneTestLab 在通信系统中 收发两地一般相距甚远 信号经过信道传输 受到很大衰减 到达接收端的高频信号电平多在微伏数量级 因此 必须先将微弱信号进行放大再解调 被调制的信号也要经过放大以获得一定的功率电平 再通过天线发射出去 同时 同一个信道可能存在许多噪声 要求功率放大器还应该具有选频功能 功率放大器PA poweramplifier 低噪聲濾波放大器LNA lownoiseamplifier 19 43 MobilePhoneTestLab 混频器和倍频器 倍频电路由模拟乘法器实现 混频电路可以是BJT 晶体管 混频电路 FET 场效应管 混频电路 模拟乘法器 MC1496 混频电路 20 43 MobilePhoneTestLab 21 43 MobilePhoneTestLab 鎖相環路 22 43 MobilePhoneTestLab 幅度調制AM 普通雙邊帶調幅 AM 23 43 MobilePhoneTestLab 幅度調制AM 24 43 MobilePhoneTestLab 幅度解調 25 43 MobilePhoneTestLab 26 43 MobilePhoneTestLab 整機供電測試點和測試值 27 43 13MHz時鐘電路 28 43 13MHz時鐘電路測試點和測試值 29 43 接收電路 MobilePhone