移动通信技术与设备第11章

1、第11章 终 端 设 备【本章内容简介】本章介绍了GSM手机和CDMA手机，对它们的电路工作原理进行了详尽的分析，并对故障规律进行了归纳总结，对小灵通手机的结构原理作了较为详细的说明。【学习重点与要求】本章重点掌握GSM手机和CDMA手机的电路工作原理，了解小灵通的电路组成。11.1 GSM手机一个GSM移动台可以分成两大部分：一部分包括与无线接口有关的硬件和软件；另一部分包括用户特有的数据，即用户识别模块（Subscriber Identity Module），亦即SIM卡。SIM卡上储存了一个用户的全部必要信息，SIM卡对一个用户来说是唯一的，当SIM卡插入任意一部手机时，就组成了该用户的

2、移动台。没有SIM卡，移动台便不能接入GSM网络（紧急业务除外）。移动台的基本组成移动台一般由射频电路、逻辑/音频电路、电源电路等部分组成。结构方框图如图11-1所示。图11-1 移动台组成方框图11.1 GSM手机SIM卡SIM卡是一张符合GSM规范的带有微处理器的智能芯片卡。其内部存储有与持卡人相关的信息，包括：国际移动用户识别号码（IMSI），也就是用户的电话号码。用户的密钥及保密算法。个人密码（PIN码）和SIM卡解锁密码（PUK码）。用户使用的存储空间。SIM卡的应用，使手机可以不固定地“属于”某一个用户。任何一个移动用户用自己的SIM卡可以使用不同的手机，即所谓的“号码随卡”。SI

3、M卡自身由CPU、程序存储器（ROM）、工作存储器（RAM）、数据存储器（EPROM或EEPROM）和串行通信单元五个模块构成。SIM卡与手机的连接是通过SIM卡连接器（卡座）实现的，最少应有5个接口信号：11.1 GSM手机5个接口信号：电源（VCC）时钟（CLK）数据I/O口（DATA）复位（RST）接地端（GNS）除上述引脚外，还有编程电压输入（VPP），而其余两个触点没有用上（NC），如图11-2所示。每次开机时，手机都要与SIM卡进行数据交流，用示波器可以在SIM卡座上测到相关数据信号，没有插卡时，这些信号不会送出。可以说是“稍纵即逝”，检修时以此判别SIM卡电路有无故障。图11-2

4、 SIM卡引脚图11.1.1 射频部分射频电路主要包括接收和发射两大部分，是手机最为重要的电路之一。射频电路不良，会造成不入网、无发射、信号弱、发射关机等故障。对于不入网故障可以通过观察有无场强信号来确定故障部位，如果有场强指示，故障一般在发射部分，如果没有场强指示，故障一般在接收部分。最容易影响收发信号不稳定的就是天线接触不良。所以在维修这类故障机时，首先检查天线接触是否良好，一般摔过的和落水的手机容易产生此类故障。 11.1.1 射频部分接收部分手机的接收电路主要有三种构成方式，一种是超外差一次变频，一种是超外差二次变频，第三种是直接变频。只要掌握了构成规律，分析的时候也就比较容易了。超外

5、差变频接收机的核心电路是混频器，可以根据手机接收机电路中混频器的数量来确定该接收机的电路结构。三种接收机的结构原理图如图11-3、11-4、11-5所示。在图中我们可以看出，任何一种接收机电路中都包含有天线电路、射频滤波器、低噪声放大器、混频器和RXVCO等基本单元。图11-3 超外差一次变频图11-4 超外差二次变频图11-5 直接变频11.1.1 射频部分（1）天线电路天线电路一般都采用天线开关电路，它是将发射射频信号和接收射频信号进行分离的，在单频接收机中天线开关受RX-EN和TX-EN信号的控制；在双频或三频接收机中，天线开关受频段切换电路的控制。因此，天线开关电路正常工作的前提是，既

6、要有正常的供电电压，还要有相应的控制信号。天线开关电路输出的接收信号送到接收射频滤波器，以防止带外无用信号串入接收电路。在天线开关电路的发射信号输入端接有一个发射射频滤波器，以防止杂散幅射干扰。检修天线开关电路时，主要应注意电路对信号的衰减是否过大。如果天线开关电路工作不正常，将会导致接收差、发射功率低或手机不入网的故障。11.1.1 射频部分（2）射频滤波器在接收电路中至少有2个以上的滤波元件，用以提高接收电路的选择性能。每个元件都有一定的插入损耗，这是免不了的，也是正常的。所以为了保证有足够的信号强度，在第一个射频带通滤波器后面，插入了一级高放。但如果这些滤波元件发生变质、虚焊，将会使信号

7、大幅衰减，造成信号弱或不能接收的故障。滤波器最容易出现故障，其虚焊或衰减太大都会影响接收信号的强弱。在维修手机过程中，如果怀疑是滤波器出现问题，可以通过切换另一线路来判断。当切换到另一线路时手机使用正常，则说明原使用线路出现故障，当然最有可能的就是滤波器了。 11.1.1 射频部分（3）低噪声放大器低噪声放大器是将接收的高频信号进行放大，早期的手机使用的多为分立元件组成的共发射极电路，近期有很多手机将低噪声放大器集成在射频模块内，但不论是集成的还是分立元件的，其电路原理都是一致的。低噪声放大器如果出现故障，则手机的接收性能变差，如接收信号不好、通话杂音大等。此时首先应检查供电是否正常，电路中的

8、发射极旁路电容对放大器的增益影响很大，在检修时应多加注意。11.1.1 射频部分（4）混频器混频器是超外差接收电路的核心。混频器的基极有两个输入信号：一个来自前面的低噪声放大器，一个来自RXVCO电路。混频后的信号称为中频信号，是接收电路检修的重点。混频器电路如果发生故障，必定会造成无接收或接收差。检修时一要注意检查混频管本身，二要检查基极偏压和集电极供电，三要检查RXVCO电路是否提供了本机振荡信号。（5）中频放大器中频放大电路大多是专用复合芯片。出现故障时会导致手机接收差，但实际上，中频放大器很少出现故障。在检修接收差的故障时，倒是应多注意中频滤波器。应当指出的是：在超外差一次变频接收机电

9、路中，有一个中频放大器；在超外差二次变频接收机中，则通常有第一、第二中频放大器；在直接变频线性接收机中，没有中频放大器。11.1.1 射频部分（6）RX I/Q解调RX I/Q解调电路是接收电路中一个必不可少的重要电路。其功能是将包含在射频或中频信号中的接收基带信号还原出来。将67707kHz的信号还原出数码信号。在移动通信和手机电路中，常用的解调技术有锁相解调器、正交鉴频解调器等。锁相环路（PLL）既可以跟踪输入信号，也可以用做解调。锁相解调器的方框图如图11-6所示。解调用的参考信号来自系统时钟电路的13MHz。鉴相器通过对输入的两个信号的相位比较，输出一个跟踪调制信号的低频信号，通过低通

10、滤波器滤出高频噪声后即得到解调输出信号。图11-6 锁相解调器方框图图11-7 正交鉴频器原理图11.1.1 射频部分图11-7为正交鉴频器的原理框图。在正交鉴频器中，相移网络将频率的变化换为相位的变化，乘法器将相位的变化变换为电压的变化。将调频信号与其移相信号相乘，通过低通滤波器将乘法器的输出信号中的高频成分滤除，就得到解调信号。通常，在现代通信设备的电路中，除正交线圈外，鉴频器的其他电路均被集成在芯片内。11.1.1 射频部分由于该电路集成在模块中，所以，我们能检测到的是RXI/Q解调电路输出的是两个相位相差90的信号67707kHz的基带信号（针对GSM手机而言）。RXI/Q信号的中心频

11、率为67707kHz，是接收机电路中的重点信号，它是接收机检修的关键信号之一。若RXI/Q解调电路出现故障，会导致手机无接收。要检查判断RXI/Q解调单元是否工作正常，需查两信号来确定：一是解调电路的输入信号13MHz，另一个是解调电路的输出信号RXI/Q。RXI/Q信号一般可用示波器来检查。检查时，建议从天线处给故障机输入一个强幅度的射频信号。正常情况下，用示波器检测到的RXI/Q信号是正弦波信号。若示波器未调节好，则在示波器上看到的只是一条光带。摩托罗拉、诺基亚、爱立信早期手机的RXI/Q信号都是两条信号线（RXI/Q），而GD90有四条信号线（DQ、DQX、DI、DIX），爱立信T28手

12、机也有四条线（RXIA、RXIB、RXQA、RXQB）。摩托罗拉V998、A6188、L2000、P7689等手机的RXI/Q信号在集成电路内部，没有外接引脚，所以无法用示波器测出其波形图。11.1.1 射频部分2发射部分在GSM手机中，发射电路大致可分为带发射上变频的发射机、带发射变换电路的发射机和直接升频的发射机三种结构，如图11-8、11-9、11-10所示。发射部分的电路一般有TXVCO、功率放大、功率控制等电路。由于本部分电路功率消耗较大，往往是故障多发区。 图11-8 带发射上变频的发射机 图11-9 带发射变换电路的发射机 图11-10 直接升频的发射机 图11-11 TX I/

13、Q调制电路11.1.1 射频部分（）TX I/Q调制电路TXI/Q信号从逻辑电路输出后，都是到射频电路中的TXI/Q调制器，如图11-11所示。在TXI/Q调制器中，67707kHz的TXI/Q信号对发射中频载波进行调制，得到已调中频信号。TXI/Q调制器通常都是在一个中频处理模块中，少数发射机则有一个专门的调制器模块。 11.1.1 射频部分TXI/Q调制所用的载波信号来自一个中频VCO电路。对于大多数手机来说，接收中频VCO与发射中频VCO共用，仅个别手机有一个专门的发射中频VCO，如摩托罗拉CD928手机。检修TXI/Q调制电路时，应注意注意检查逻辑音频电路输出的TXI/Q信号、发射I/

14、Q调制器的载波信号（发射中频VCO信号）和调制器输出的发射已调中频信号。11.1.1 射频部分（）TXVCO发射VCO电路主要应用在发射变换电路中，有分立元件的也有VCO组件的，用来产生最终发射信号。方框图如图11-12所示。电路形式和RXVCO电路形式很相似。在发射变频电路中，TXVCO输出的信号一路送到功率放大电路，一路与RXVCO信号进行混频，得到发射参考中频信号；发射已调中频信号与发射参考中频信号在发射变换模块中的鉴相器中进行比较，然后输出一个包含发送数据的脉动直流控制电压信号，去控制TXVCO电路，形成一个闭环回路。这样，由TXVCO电路输出的最终发射信号就十分稳定。绝大多数手机的发

15、射变频电路均采用了这种方式。图11-12 发射VCO电路方框图11.1.1 射频部分（3）功率放大器功率放大器早期分立元件较多，后来采用模块结构，其内部通常包括驱动放大、功率放大、功率检测及控制、电源电路等。平时处于截止状态，不消耗电能；仅在发射时，有信号才使功放开启。本电路发生故障后表现为无发射。检修时应注意检查控制信号是否到位，供电电子开关是否正常，功放模块的损坏是常见原因之一。（4）功率控制电路功率控制电路用于控制输出功率的大小。它通过功率检测电路获知发射功率大小的直流信号后，与来自逻辑电路的自动功率控制参考电平进行比较处理，输出一个控制信号去控制功放电路的偏压或电源，从而实现控制功率的

16、目的。本电路发生故障时常会出现无发射现象。（5）发射上变频电路发射上变频电路实际上是一个混频电路，这里不再重述。目前，仅有诺基亚早期生产的手机采用了这种方式。11.1.1 射频部分频率合成器手机对频率合成器的要求是：第一，能自动搜索信道，也称扫描信道；第二，能锁定信道。频率合成器利用锁相环电路（PLL）来实现。在手机电路中，频率合成器通常是由接收VCO频率合成环路、接收中频VCO频率合成环路、发射中频VCO频率合成环路等几个频率合成环路组成。不管哪一个频率合成环路，其基本结构都差不多，如图11-13所示。而且它们的参考信号都来自基准频率时钟电路。图11-13 频率合成器11.1.1 射频部分（

17、1）基准振荡电路基准振荡电路由时钟晶体和中频模块内的部分电路构成。早期的手机只有一个13MHz的晶体电路，从V998开始，不但有一个13MHz的电路，还有一个26MHz的时钟电路。这时的13MHz电路不再是一个晶体电路，而是一个VCO电路，其参考信号由26MHz电路提供。若该信号不能送到频率合成电路，则手机无接收，不能进入服务状态。若该信号不能送到逻辑电路，则手机不能开机。11.1.1 射频部分现在的手机中的基准振荡电路多数为一个基准频率时钟VCO组件。该组件有四个端口：电源端、接地端、输出端、控制端。信道切换控制端。该端口的信号是一个脉动直流信号，它随手机工作信道的变化而变化。该端口的信号最

18、好用示波器来检测。电源端口。是给VCO电路供电的端口。该端口的信号可用示波器或万用表来检查。信号输出端口。该端口输出VCO电路产生的VCO信号。可用频谱分析仪、频率计来检查该端口的信号。也可用示波器结合示波器功能扩展器来检测该端口的信号。11.1.1 射频部分不管是VCO组件还是晶体组成的振荡电路，都要受逻辑电路提供的AFC信号控制。AFC信号由逻辑电路中的DSP（数字语音处理器）输出。由于GSM手机是按不同的时间段（时隙）来区分用户的，所以，手机与系统保持时间同步非常重要，否则将导致手机不能与系统进行正常的通信。在GSM系统中，公共广播控制信道（BCCH）包含频率校正信息与同步信息等。手机一

19、开机，就会在逻辑电路的控制下扫描这个信道，从中捕捉同步与频率校正信息。如果手机系统检测到手机的时钟与系统不同步，手机的逻辑电路就会输出AFC信号。AFC信号改变13MHz电路中VCO两端的反向偏压，使该VCO电路输出频率发生变化，从而保证手机与系统同步。11.1.1 射频部分（2）鉴相器鉴相器简称PH、PD或PHD（Phase Detector），是一个相位比较器。它将VCO振荡信号的相位变化变换为电压的变化，鉴相器输出的是一个脉动直流信号，这个脉动直流信号经低通滤波器（LPF）滤除高频成分后去控制VCO电路。鉴相器对基准输入信号与VCO产生的输入信号进行相位比较，输出反映两信号相位误差的误差

20、电压。为了使相位比较更为精确，鉴相器是在低频状态下工作的。在手机电路中，鉴相器通常与分频器被集成在一个专用的芯片中，这个芯片通常被称得为PLL（锁相环），或被集成在一个复合芯片中（即该芯片包含多种功能电路）。11.1.1 射频部分（3）压控振荡器压控振荡器简称VCO（Voltage Control Oscillator），是一个“电压-频率”转换装置。它将鉴相器PD输出的相差电压信号的变化转化成频率的变化。其电压控制功能的完成是通过一个特殊的器件来实现的，这个器件就是变容二极管。鉴相器输出的相差电压加在变容二极管的两端后，当该电压发生变化时，变容二极管两端的反偏电压也发生变化，导致变容二极管的

21、结电容改变，从而使VCO振荡回路的元件参数改变，VCO输出的频率也随之改变。VCO在锁相环中非常重要，是频率合成及锁相环路的核心电路。它应满足如下一些特性：输出幅度稳定性要好，在整个VCO工作频带内均应满足此要求，否则会影响鉴相灵敏度；频率覆盖范围要满足要求且有余量；电压-频率变换特性的线性范围要宽。11.1.1 射频部分（4）分频器鉴相器是将VCO输出信号与基准信号进行比较。在频率合成中，为了提高控制精度，鉴相器应在低频下工作。然而VCO输出频率是比较高的，为了提高整个环路的控制精度，就采用了分频技术。手机中的频率合成环路较多，不同的频率合成环路使用的分频器不同：接收VCO（第一本机振荡）信

22、号是随信道的变化而变化的，该频率合成环路中的分频器是一个程控分频器，其分频比受控于逻辑电路输出的频率合成数据信号（SYNDAT、SYNCLK、SYNSTR）；中频VCO（第二本机振荡），信号是固定的，中频VCO频率合成环路中的分频器的分频比也是固定的。分频器输出的信号送到鉴相器，和基准时钟信号进行相位比较。11.1.1 射频部分（5）低通滤波器低通滤波器简称LPF（Low Pass Filter）。低通滤波器在频率合成环路中又被称为环路滤波器。它是一个RC电路，位于鉴相器与VCO电路之间。由于鉴相器PD输出的不但包含直流控制信号，还有一些高频谐波成分。这些谐波会影响VCO电路的工作。低通滤波器

23、通过对电阻、电容进行适当的参数设置，使高频成分被滤除，防止了对VCO电路造成干扰。最后需要说明的是，对于锁相环电路的分析是非常重要的，它在每一个手机中都存在，并且大多集于一处。分析时一定要弄清以下几点：11.1.1 射频部分分析时一定要弄清以下几点：频率合成器的编程三线，分别是SYNCLK、SYNDAT、SYNEN，它们一般由逻辑部分的CPU送来，用以控制分频比。基准振荡频率是频率合成器产生频率的基准和参考。锁相环控制电压的输出，是调整压控振荡器（VCO）振荡频率的执行者。压控振荡器（VCO）产生频率的输出端。产生频率的反馈取样信号线，它是执行调整的基础。电源供电端，包括锁相环频率合成器和压控

24、振荡器的供电。由于频率合成器的特殊性，当频率合成电路出现故障时，轻则会出现上网难、打电话难等故障，严重时会引起不开机、不入网、无发射等许多症状。11.1.2 逻辑/音频部分1中央处理单元手机中，以中央处理器CPU为核心的控制电路称为逻辑电路，负责对整个手机的工作进行控制和管理，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SIM卡管理与控制等。中央处理器（CPU）是一个4位或8位的专用单片计算机，内部由运算器、控制器、工作寄存器、缓冲寄存器和总线等组成，相当于手机的“大脑”，它的作用是射频部分的控制、键盘控制、液晶显示驱动、其他集成电路的控制与相互之间的数据传送。

25、中央处理器（CPU）是按程序一步一步进行工作的。所谓程序就是一长串指令的集合，程序通常又称为软件。程序一般固化在专用存储器中，也可直接固化在中央处理器内部。11.1.2 逻辑/音频部分因此，要使中央处理器能正常工作，必须具备如下一些基本工作条件：（1）符合标准而且稳定的供电电源对CPU的供电电压要符合该CPU的标准要求，而且要稳定无波动。一般要求其供电电源电压误差不得超过标准值的5%。（2）准确的工作时钟CPU是严格按照时钟节拍一拍一拍工作的，一个钟脉冲为一个时钟周期，几个时钟周期为一个机器周期，几个机器周期组成一个命令周期。因此钟脉冲能决定CPU运行速度的快慢。如果没有时钟信号，CPU就无法

26、工作，相当于心脏停止了跳动。整个设备也就“死”了。所以检修时千万不要忘记检查晶振时钟电路是否正常。11.1.2 逻辑/音频部分（3）正确的复位（RESET）信号所谓复位是指强制电路回复到某一确定的起始状态。因为CPU内部各部件之间以及外部与之同步工作的各部件之间，各自都要从某一确定状态一起开始，才能正确协调运行。在正常情况下，不经复位就运行不能达到正常协调；但如果只复位不撤消，则又会只停留在起始状态而不能进入运行。因此正常的复位信号应该是一个短暂的低电平（也可用高电平）脉冲。为简化操作，在电路设计时都安排在开机上电的同时进行复位。检修时应注意复位脉冲出现的时机和大小。11.1.2 逻辑/音频部

27、分（4）必须要有正确的程序如前所述，CPU是严格按照程序逐条执行指令来工作的。CPU的工作程序必须预先按顺序存放在存储器（ROM）中，工作时CPU从ROM中顺序逐条取出指令，按指令执行操作。如果没有程序（丢失）或不能提供正确的程序（损坏或传输中发生错误），必定导致CPU不能正常运行，表现为“死机”或乱运行等故障。（5）必须要有正确的数据这里的数据指的是经由CPU处理的一切信息。数据信息是CPU的加工处理对象，数据可以来自键盘输入和接收电路，可以是反映电路状态的检测信号，也可以是已存储于存储器中的信息，数据经加工处理后，或送到显示屏显示，或再送入存储器贮存，或输出某种控制信号完成该种控制。显然，

28、如果CPU得不到各种正确的输入数据，处理后的数据也必然是错误的，从而造成乱显示，乱动作。11.1.2 逻辑/音频部分2存储器与总线存储器分为程序存储器和数据存储器两大类。数据存储器又叫暂存器，它的作用主要是存放手机当前运行时产生的中间数据，一旦关机，则内容全部消失，这一点和我们在计算机中常讲的内存的功能是一致的。程序存储器多数由两部分组成：一个是FLASH ROM（闪速存储器）；另一个是EEPROM（电可擦可编程只读存储器，俗称码片）。不过也有少数手机的程序存储器就是一片集成电路（如西门子2588、摩托罗拉L2000等）。还有部分手机将FLASH ROM和RAM合二为一（如爱立信T18），所以

29、在手机中看不到RAM。（1）静态随机存储器（SRAM）SRAM是一种性能较好的随机存储器（RAM），因此得到了广泛应用，其是存储手机工作时的数据。在掉电后，其内部存储数据会丢失。11.1.2 逻辑/音频部分（2）闪速存储器（FLASH ROM） 手机逻辑电路中的版本又称字库（FLASH ROM），FLASH ROM是一个块存储器，以代码的形式装载了手机的基本程序和各种功能程序。当手机开机时，CPU送出一个复位信号RST给版本，使系统复位。待CPU把版本的读写端、片选端选通后，CPU就可以从字库中取出指令，在CPU中运算、译码，输出各部分协调的工作命令，从而完成各自功能。字库里的软件资料是通过数

30、据交换端、地址交换端与CPU进行通信的。如果FLASH的地址有误或未能选取通，都将导致手机不能正常工作。11.1.2 逻辑/音频部分（3）电可擦除可编程只读存储器（EEPROM） 在手机中，EEPROM俗称码片，它主要存储手机机身码（俗称串号）和存放功率控制（PC）表、数模转换（DAC）表、自动频率控制（AFC）表、自动增益控制（AGC）表等信息，其中的信息可以修改。现在，有的手机已经把EEPROM集成在FLASH中。码片的故障分两种情况：一种是码片本身硬件损坏；一种是内部存储的数据丢失。硬件损坏的情况一般少见，主要是软件数据丢失。当数据丢失后会出现“手机被锁（Phone Locked）”，显

31、示“联系服务商（CONTACT SERVICE）”或出现低电告警、显示黑屏等故障现象。由于EEP ROM可以用电擦除，所以出现数据丢失时，可以重新写入。11.1.2 逻辑/音频部分（4）总线 在中央处理器与存储器之间、存储器与存储器之间传输控制信息的线叫控制总线（CONTROLBUS），简称总线。在微处理系统中，一般有三种总线：数据总线。这是条双向传输总线。信息既可以从CPU输出到存储器或其他IC，也可以反向送入CPU。地址总线。这是条单向总线。信息只能从CPU单向输出。控制总线。这其中有的线进行读、写输出，有的线为输入（中断控制）。11.1.2 逻辑/音频部分3数字信号处理器（DSP） 逻辑

32、/音频部分需要进行大量的数字信号的处理，例如语音编解码等。实际上，CPU可以执行这些功能，但势必会加重CPU的负荷，影响CPU对整机的控制。所以就出现了DSP芯片，它具有更快的数字信号运算能力，从而把CPU解放出来。每个手机中都存在DSP的应用，DSP通过串行或并行的总线与CPU通信。11.1.2 逻辑/音频部分4I/O接口（1）模拟与数字的接口模块每个手机中都存在模拟信号和数字信号的处理，因此不可避免地都存在模拟和数字之间的接口。例如在接收通路上，手机对信号要进行模拟数字模拟的处理，以最终驱动听筒发声；在发射通路上，也同样执行类似过程。手机中的模拟与数字接口一般都由专门的集成电路来负责，相应

33、地进行A/D和D/A转换。（2）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（LCD）输出、听筒输出、振铃器输出、手机状态指示灯输出都是人与手机之间的I/O。对这些电路的分析，要把握相应的信号输出、输入途径，并了解相关控制信号的作用。11.1.3 电源部分电源电路非常重要，它为一切电路提供后勤保障。没有电源电路的支持，射频部分和逻辑/音频部分根本就不能工作，因此，这里把电源电路作为一个独立单元加以介绍。图11-14所示的是手机电源系统组成方框图，手机所需的各种电压一般先由手机电池供给，电池电压（VBATT）一般加在电源IC（集成电路）上，手机电源是否有电压输出，通过手机键盘的开关

34、机键控制，当开机键按下后，电源IC产生各路电压供给各部分，其中一路逻辑电源输出后给CPU供电，一路射频电源输出后供给中频IC和13MHz晶振，产生的13MHz信号再送往CPU，同时，电源IC还输出一个复位信号供CPU进行复位。CPU在满足了“3个条件”（电源、复位和时钟信号）之后，便开始从存储器内调出初始化程序，对整机的工作进行自检，自检正常后，CPU将给出开机维持信号（看门狗信号）到电源IC，维持手机的正常开机。图11-14 电源系统组成方框图11.1.3 电源部分手机的电池主要分3类：镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。目前手机上基本上都是用锂电池，锂离子电池是一种高能量的密度电池，与同样大小

35、的镍镉电池和镍氢电池相比，电量储备更大，重量也更轻。 电池上一般标注都用英文。Ni-Cd为镍镉电池，Ni-MH（Hi）为镍氢电池，Ni-Li为锂电池。1电池接口 手机电池的类型多种多样，其接口（连接）电路也多种多样，对于大多数手机来说，既可以通过电池供电，也可以通过外接电源供电，电池供电用BATT+表示，外接电源用EXT-B+表示，经过外接电源和电池供电转换后的电压一般用B+表示。很多手机电池电路中还有一个比较重要的信号线路电池识别电路。电池通过四条线和手机相连。即电池正极（BATT等）、电池信息（BSI、BATID、BATT-SER-DATA等）、电池温度的（BTEMP）、电池地（GND）。

36、此信号线通常是手机厂家为防止手机用户使用非原厂配件而设置的，它也用于手机对电池类型的检测，以确定合适的充电模式。其中，电池信息和电池温度与手机的开机也有一定的关系。11.1.3 电源部分2开机信号手机的开机方式有两种，一种是高电平开机，也就是当开关键被接下时，开机触发端接到电池电源，是一个高电平启动电源电路开机；一种是低电平开机，也就是当开关键被按下时，开机触发端接地，是一个低电平启动电源电路开机。摩托罗拉、诺基亚及其他多数手机都是低电平触发开机。只有爱立信早期的手机（如T18手机）是高电平触发开机。如果电路图中开关键的一端接地，则该手机是低电平触发开机，如果电路图中开关键的一端接电池电源，则

37、该手机是高电平触发开机。11.1.3 电源部分3时钟信号实时时钟电路产生一个32768kHz的信号，给逻辑电路提供睡眠时钟信号，同时给系统计时器提供时钟。实时时钟电路若不能输出32768kHz的信号，则手机无时钟显示，还有可能导致不能开机。11.1.3 电源部分4稳压输出稳压电源通常都是由一些独立的电压调节器提供不同的电源，这些电源有逻辑电源VDIG、频率合成电源VVCO、模拟电源VANA、VPRAD和VRAD等。手机的电池电压较低，而有些电路则需要较高的工作电压，另外，电池电压随着用电时间的延长会逐渐降低，为了供给手机各电路稳定的且符合要求的电压，手机的电源电路常采用升压电路。手机中的很多电

38、压是不受控的，即只要按下开机键就有输出，这部分电压大部分供给逻辑电路，基准时钟电路，以使逻辑电路具备工作条件（即供电、复位、时钟），并输出开机维持信号，维持手机的开机。非受控电压一般是稳定的直流电压，用万用表可以测量，电压值就是标称值。11.1.3 电源部分手机中除非受控电压外，还输出受控电压，也就是说，输出的电压是受控的，这部分电压大部分供给手机射频电路中的压控振荡器、功放、发射VCO等电路。输出受控电压主要有两个原因：一是这个电压不能在不需要的时候出现，否则手机就乱套了。二是为了省电，使部分电压不需要时不输出。受控电压一般受CPU输出的RX ON、TX ON等信号控制，由于RX ON、TX

39、 ON信号为脉冲信号，因此，输出的电压也为脉冲电压，需用示波器测量，用万用表测量要小于标称值。电源电路中VXO电源若无输出，则基准频率时钟电路不能正常工作，导致手机不开机；若参考电源VREF等无输出，则电路中的A/D电路不能正常工作，RXI/Q信号不正常等，导致手机不能入网；若VCP电源不正常，则频率合成电路中的泵电路不能正常工作，VCO不能输出正确的频率信号，造成手机无接收或上网难。11.1.3 电源部分5充电控制 各种手机的充电电路虽然有所不同，但工作原理却基本一致。即充电电路一般由三部分电路组成：一是充电检测电路，用来检测充电器是否插入手机充电座；二是充电驱动电路，用来控制外接电源向手机

40、电池进行充电；三是电池电量检测电路，用以检测充电电量的多少，当电池充满电时，向逻辑电路提供一“充电已好”的信号，于是，逻辑电路控制充电电路断开，停止充电。另外，有些手机的充电电路还具有保护电路。1114 其他电路1SIM卡电路 所有GSM手机的SIM卡电路都基本相似，只不过它们的具体电路有些变化而已，一般由读卡器（卡座）和总线接口等组成。卡座在手机中提供手机与SIM卡通信的接口，通过卡座上的弹簧片与SIM卡接触，所以如果弹簧片变形或接触不良，会导致SIM卡故障，如“检查卡”、“插入卡”等。SIM卡电路仅在SIM卡插入手机且开机后才开始工作。SIM卡接口电路很简单，但整个SIM卡数据通信的线路却

41、很复杂，SIM卡电路和其他电路一样，使用过程中也会产生这样或那样的故障。1114 其他电路2背景灯电路背景灯电路一般由发光二极管和开关控制管组成。在手机加电不开机或手机处于待机状态时，发光二极管不发光，而当开机或按键时，中央处理器（CPU）送出背光灯控制信号驱动控制管，使发光二极管发光。3振动器电路振动器电路由开关控制管（或驱动转换器）、振动马达和连接器组成。当有来电时，中央处理器送出驱动信号给开关控制管（或驱动转换器）使振动马达工作。4显示电路显示电路主要提供液晶显示屏所需的工作电压、数据和时钟信号。摩托罗拉系列和爱立信系列手机的显示电路都有负压控制，前者的负压都由模块或稳压管产生，后者则受

42、软件控制。所以摩托罗拉系列产品因负压不正常而引起的故障较多。诺基亚系列手机除8110有负压电路外，其它手机都没有负压产生电路。1114 其他电路5振铃电路振铃电路由开关管和振铃器组成。振铃信号则由CPU发出并通过音频处理模块产生悦耳的铃声使振铃器发出动听的声音。6耳麦电路耳机（受话器）和麦克风（送话器）的电路比较简单，通过它可以给手机提供数据、音频信号，手机也可以输出数据、音频信号。送话器有正负极之分，如果极性接反，则不能输出信号。受话器多因接触不良而导致听不到对方的声音。受话器和振铃是两个不同的电路器件，千万不要混为一谈。112 CDMA手机11.2.1 概述 目前CDMA手机基本上都使用美

43、国高通公司的技术方案，不同的厂商生产的CDMA手机的电路形式也基本相同，都采用超外差一次变频接收和带发射上变频发射。所以，CDMA手机尽管品种不少，但CDMA手机电路结构相对来说并不复杂。在GSM手机电路中，各移动电话厂商都用自己的GSM通信专用集成芯片，它们的结构当然不尽相同。在CDMA手机中，由于各大厂商都使用了美国高通公司的技术专利，它们都必须使用高通公司的CDMA专用芯片，所以，绝大多数CDMA手机的基带电路都很相似。但是，由于CDMA系统有各种不同的技术标准，高通公司推出的CDMA芯片也有所不同，常见的有CSM系列芯片、MSM系列芯片。在CDMA手机中，基本上都是采用MSM系列芯片。

44、MSM系列芯片的核心是高通公司的MSM单芯片基带处理器调制解调器，它直接与接收射频芯片RFR、接收中频信号IFR、发射中频芯片RFT与电源管理芯片PM芯片连接。MSM系列芯片主要有MSM3000、MSM3100、MSM3300、MSM5000、MSM5100、MSM5200等。MSM3000芯片可直接与IFT3000和IFR3000连接，并带有一个发射和接收前端电路，构成了符合IS-95A或IS-95B CDMA规范的用户端装置所必需的系统硬件。图11-15所示的是MSM芯片组的结构示意图。图11-15 MSM芯片组的结构示意图112 CDMA手机MSM3100TM是高通公司的第六代CDMA产

45、品，它是3100芯片组的核心，直接与RFT3100模拟基带至射频的向上转换器、IFR3100中频至基带的向下转换器、RFR3100射频至中频的向下转换器以及PM1000电源管理的ASIC接口连接。图11-16、11-17所示的就是MSM3100芯片组的电路结构框图。该结构图适用于大部分CDMA手机，可看作是它们的电路方框图。图11-16 MSM3100芯片组射频电路框图图11-17 MSM3100芯片组基带部分电路图112 CDMA手机三星公司SCH-470手机是较早投放到市场的产品。使用MSM3000芯片组作为该机的核心。工作在CDMA模式下，集软切换、硬切换、动态功率控制等技术于一身， 1

46、接收工作流程 三星SCH-470的接收部分是一个超外差一次变频接收电路。由天线接收到的高频感应信号，首先经双工滤波器进行分离，送入接收通道。在接收电路中，该信号先由一个低噪声放大电路进行低噪声放大，以满足混频器对输入信号幅度的要求。低噪声放大器输出的射频信号在混频电路中与本机振荡信号进行混频，得到8538MHz的接收中频信号。中频信号首先经过中频放大器进行放大，然后由中频滤波器滤波。滤波后的中频信号再经AGC放大器放大，然后到中频处理电路进行RXIQ解调，得到接收基带信号。 用于RXIQ解调的17076MHz信号由一个专门的中频VCO电路产生。解调后的IQ信号被送到逻辑电路。IQ信号首先经AD

47、转换，得到数码的信号。数码信号再经信道解码、去分间插入、声码器处理、PCM解码等处理，还原出模拟的话音信号。112 CDMA手机2发送工作流程 在发射电路部分，SCH470采用的是带发射上变频的电路。模拟的话音信号首先经送话器转换，得到模拟的话音电信号。该信号经PCM编码，得到数字话音信号。 数字话音信号由声码器进行处理，然后经分间插入、信道编码等处理，得到发射基带信号TXI/Q。TXI/Q信号被送到射频电路。在射频电路中，I/Q信号首先进行I/Q调制。用于调制的载波信号由一个专门的发射中频VCO电路产生。 I/Q调制器输出发射已调中频信号。该信号在发射上变频器中与本机振荡信号进行混频，得到最

48、终的发射信号。发射上变频器输出的信号送到功率放大电路进行功率放大。然后经天线辐射出去。11.2.2 收发部分1接收部分电路SCH-470手机的接收机是一个超外差一次变频接收机。它的电路结构与摩托罗拉的许多GSM手机的接收机电路结构相似。但它们之间是有本质的区别的，下面对接收部分电路进行详细地介绍。（1）天线电路 在GSM手机中，天线电路通常采用天线开关电路。而CDMA手机的天线电路则基本上采用双工滤波器电路。在双模的CDMA手机中，还设有双讯器，以分离不同频段的信号。但目前的国内的CDMA手机基本上都是工作在800MH频段的。所以，天线电路基本上都只有双工滤波器电路。 双工滤波器是一个无源器件

49、。双工滤波器实际上包含一个接收带通滤波器与一个发射带通滤波器。双工滤波器有3个端口：ANT、TX、RX。11.2.2 收发部分 ANT端口是公共端，连接到天线；TX端口是发射信号端口，该端口连接到发射机的功率放大器的输出端；RX端口是接收信号端口，该端口输出信号送到接收机的低噪声放大电路。 天线将感应接收到的高频电磁波转换成高频电信号，然后经双工滤波器F301将该信号传输到接收机电路。在接收的时候，它只允许中心频率为881MHz，上下各125MHz范围内的信号通过，以避免发射信号或其他干扰信号进入接收电路，对接收电路性能造成影响。 在发射的时候，它只允许中心频率为836MHz，上下各125MH

50、z范围内的信号通过，以避免发射电路中的杂散信号辐射出去，对其他通信设施造成影响。11.2.2 收发部分（2）低噪声放大器在接收电路中的低噪声放大器（LNA）的电路中，Q302是低噪声放大器的核心器件，在Q302的前后，各有一个射频滤波器。这两个射频滤波器都是带通滤波器，它只允许CDMA接收频段内的射频信号通过。（3）混频电路混频电路是接收部分的核心，如图11-18所示。这是一个由集成电路组成的混频电路。U301是其核心器件。本机振荡信号由C310、L351加到U301模块，CDMA射频信号则由F302滤波到达。混频得到的中频信号从U301的5脚输出。C315、L355等构成混频电路的馈电电路。

51、混频器的工作电源+33VRC由电压调节器U382提供。 图11-18 混频电路 图11-19 中频放大框图11.2.2 收发部分（4）中频放大 接收部分的增益主要由中频放大器提供。所以，中频放大器的性能好坏直接影响到接收机的整体性能。中频放大器有分立元件的和集成组件的。SCH470手机采用了一个固定增益的分立元件组成的中频放大器和一个由AGC放大电路组成的中频放大器。如图11-19所示。 中频放大器的第一级采用的是一个固定的集电极反馈偏置的三极管放大电路。Q303是放大管。Q303电路的工作电源由U382提供。电阻R307既给三极管的基极提供偏压，又在电路中引入负反馈。放大器的电压放大作用通过

52、电感L317反映出来。 Q303电路放大输出的中频信号送到后面的AGC放大电路。但信号首先要经中频滤波器滤波。该滤波器的带宽为125MHz。经滤波后的中频信号送到AGC放大器U302。该电路受逻辑电路输出的RX-AGC-ADJ信号控制。 同时，U302电路还受SLEEP信号的控制。当SLEEP信号为高电平时，U302电路才开始工作。11.2.2 收发部分（5）接收中频压控振荡电路接收中频压控振荡电路由U402、U401及变容二极管D403、D404等组成。该电路产生一个中心频率恒定为17076MHz的振荡信号。该电路产生的中频VCO信号用于接收机进行I/Q解调。手机开机后，只要+33VRC电源

53、到达该中频VCO电路，该电路就开始工作，产生17076MHz的振荡信号。11.2.2 收发部分（6）接收I/Q解调 U302内部分AGC放大器输出的8538MHz的接收中频信号被送到U401模块内的I/Q解调电路。 接收中频VCO电路产生的17076MHz的中频VCO信号在U401模块内首先被2分频，得到一个纯净的8538MHz的点频信号。该信号与8538MHz的接收中频信号进行混频，得到CDMA接收机的I/Q信号。要说明的是，中频信号并不是一个纯净的8538MHz点频信号。其中心频率为8538，063MHz。 解调得到的RXI/Q信号从U401的5360脚输出，送到中央处理单元U101模块。

54、该信号可用示波器来检测。它与GSM手机的RXI/Q信号有很大的区别。 RXI/Q信号可在U401的60脚测到，也可在U101模块旁的电阻R197、R200、R206、R207、R196、R201、R203等处检测。11.2.2 收发部分2发射部分电路 SCH-470手机的发射机是一个带发射上变频的发射机电路。其电路结构与摩托罗拉V998等手机的电路结构非常相似。但它的工作方式与GSM手机的发射机却有很大的不同。（1）发射中频VCO SCH-470手机的发射中频VCO电路由U401内的部分电路和变容二极管D401、D402等组成。该电路产生一个26076MHz的信号，用于发射机进行I/Q调制。若

55、该电路工作不正常，手机无发射。若发射中频VCO信号不正常，应检查U401、D401电路。11.2.2 收发部分（2）发射I/Q调制及发射上变频电路 图11-20所示的是CDMA手机TX I/Q调制的原理方框图。从图中可以看到，逻辑电路输出的TXI/Q信号被送到I/Q调制器。SCH-470的I/Q调制电路被集成在U401模块内。11.2.2 收发部分在调制电路，26076MHz的发射中频VCO信号被2分频，得到13038MHz的发射中频载波信号。I/Q信号调制在该信号上，从I/Q调制器输出13038MHz的发射已调中频信号。从上面的中频放大电路框图可知，发射已调中频信号与射频VCO信号进行混频，

56、得到最终发射信号。如图11-21所示的就是发射上变频电路。U460是其核心器件。该电路实际上是一个混频电路。用于发射上变频的本机振荡信号TX-1ST-LO信号来自射频VCOU341电路。11.2.2 收发部分（3）功率放大器SCH-470的功率放大器是比较复杂的。它使用了3级功率放大。功率放大器的电源电路也比较独特。图11-22所示的就是功率放大器中的缓冲放大器和驱动放大器电路。图11-22 功率放大器中的缓冲放大器和驱动放大器电路发射上变频器输出的最终发射信号经C456送到第一级功率放大U461电路。U461电路的增益是可控的。U461放大后的信号经一个RC网络送到驱动放大器U464电路。U

57、464电路的增益也是可控的。它们的控制信号都来自U462的1脚。工作电源则由U482提供。U464放大后的信号首先经F451滤波，然后送到末极功率放大U467电路。末极功率放大电路比较简单，其U467是一个功率放大器组件。U467的工作电源来自U484；其功率控制信号由Q450电路提供。图11-22 功率放大器中的缓冲放大器和驱动放大器电路11.2.2 收发部分（4）功放电路的电源功放电源电路是由升压电路U484提供工作电源的。在这个电路中，它将36V的V-DC电源转换成485V的电源。当中央处理单元U101输出控制信号PAMPON时，Q482导通，其集电极电位下降，控制U484开始工作。U4

58、84从5、6脚输出VPAM电源给末极功率放大电路U467作为工作电源；U484的7、8脚输出485V的电源给U482、U483两个电压调节器作为工作电源。 U482输出36V的电源给功率控制电路供电。U483输出的+30VREF电源则用于末极功率控制电路。11.2.2 收发部分功率控制CDMA手机的功率控制电路与模拟手机、GSM手机的功率控制电路有很大的区别。该控制电路没有我们熟悉的功率取样部分，而是直接将逻辑电路输出的功率控制参考电平信号TX-AGC-ADJ加到U462的第3脚来进行控制。U462是一个运算放大器，U462的1脚输出功率控制信号，用以控制U461、U464电路的增益。 如图1

59、1-23所示，U462输出的控制电压信号送到U463的3脚。U463的1脚输出控制信号，通过控制Q451、Q450的导通程度，来改变Q450集电极输出的电压（该电压是功率放大器U467的控制信号），从而达到进行功率控制的目的。图11-23 功率控制电路11.2.2 收发部分3频率合成部分在手机电路中，频率合成部分通常包含了几个频率合成环路：射频VCO频率合成环路、接收中频VCO频率合成环路、发射中频VCO频率合成环路等。不管是哪一个频率合成环路，其基本结构都大同小异，且它们的参考信号都来自基准频率时钟电路。（1）基准时钟振荡电路如同GSM手机一样，基准时钟振荡电路，在CDMA手机中也是一个非常

60、重要的电路，它既给频率合成电路提供参考信号，又给逻辑电路提供逻辑时钟信号。 逻辑时钟电路由U343电路产生。在频率合成方面，该信号给射频VCO频率合成、接收中频VCO频率合成和发射中频VCO频率合成提供参考信号。该电路同时还给PCM编码器、声码器等电路提供信号。11.2.2 收发部分（2）锁相环（PLL）电路 在手机的频率合成电路中，鉴相器和分频器通常被集成在一个被称为锁相环（PLL）的专用芯片（模块）中，也有的被集成在一个复合芯片中（这种芯片内包含有多种功能电路）。这里所讲的PLL是指射频频率合成中的锁相环。 在中频VCO方面，接收中频VCO、发射中频VCO频率合成的控制功能都由复合芯片U4