3G手机原理与维修

通信终端设备原理与维修(第二版)

第4章3G手机原理与维修主编陈良重庆电子工程职业学院第4章3G手机原理与维修本章要点

3G系统的网络结构

3G系统关键技术

3G（WCDMA）手机电路分析

3G（WCDMA）手机各种典型故障分析

本章内容4.13G系统4.23G（WCDMA）手机电路分析4.33G（WCDMA）手机故障分析4.4实训4.5习题4.13G系统

4.1.13G系统概述

IS-95的演进基于无线部分尽量和原有部分兼容，通过IS-95A（速率9.6/14.4kbps）

IS-95B（速率115.2kbps）cdma20001X（144kbps）的方式演进。3G系统与现有的2G系统有根本的不同。3G系统采用CDMA技术和分组交换技术，而不是2G系统通常采用的TDMA技术和电路交换技术。在电路交换的传输模式下，无论通话双方是否说话，线路在接通期间保持开通，并占用带宽。与现在的2G系统相比，3G将支持更多的用户，实现更高的传输速率。3G的无线传输技术（RTT）有以下需求：信息传输速率：144kbps高速运动

384kbps步行运动

2Mbps室内运动根据带宽需求实现的可变比特速率信息传递；一个连接中可以同时支持具有不同QoS要求的业务；满足不同业务的延时要求（从实时要求的语音业务到尽力而为的数据业务）。4.1.23G系统的网络结构通用移动通信系统（UMTS，UniversalMobileTelecommunicationSystems）是IMT-2000的一种，它的网络结构由核心网（CN，CoreNetwork）、UMTS陆地无线接入网（UTRAN，UMTSterrestrialRadioAccessNetwork）和用户设备（UE，UserEquipment）三部分组成。4.1.33G系统的关键技术

1．Rake接收技术2．多用户检测技术3．智能天线技术4．无线资源管理技术5．功率控制技术4.1.43G系统的特点1．更大的系统容量2．更多的业务种类3．更高的数据速率4．更好的无线传输5．更高的语音质量6．更低的传送功率4.1.53G系统在国内的发展状况

目前三大运营商的3G业务已全部实现商用，但发展速度还未达到预期目标。准确的讲，中国3G的发展尚处于起步阶段，消费者对3G的概念、应用还没有一个清晰地认识。4.23G（WCDMA）手机电路分析4.2.13G手机概述

3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。目前，国际上3G手机（3Ghandsets）有3种制式标准：欧洲的WCDMA标准、美国的CDMA2000标准和由我国科学家提出的TD-SCDMA标准。TD-SCDMA标准是由中国第一次提出并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TD-SCDMA标准，成为CDMATDD标准的一员，这是中国移动通信界的一次创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献。4.2.23G手机功能简介

1．3G手机将众多功能集于一体。（1）3G手机的视频功能（2）3G手机的娱乐功能（3）3G手机的支付功能2．3G手机现阶段的技术局限性在我国3G建设和发展中，几种制式并存的局面不可避免，而在今后相当长一段时间内，3G与现行2G/2.5G网络也将并存，手机电池待机时间的瓶颈问题又将凸现。4.2.33G（WCDMA）手机电路分析

1．开机与电源电路

在诺基亚5800电路中，电源部分采用了两个复合电源管理器：一是AVILMA（N2200），二是BETTY（N2300）芯片。N2200内部功能包含开关机逻辑及复位控制、电池电源检测、充电检测、实时时钟电路、SIM卡接口、振动器电压调节器、射频电源调节器、音频放大器、A/D转换单元和一个数字接口CBUS。（1）电池供电电路

诺基亚5800电池接口电路图X2070为诺基亚5800电池接口，X20701脚为电池正级，2脚为电池地，3脚为电池类型检测端和电池温度检测，电池的BSI电池类型检测端直接连接到复合电源模块B2200的L11脚。N2200内部A/D变换电路将BSI电压转变为数据信息并经CBUS总线传输到CPU，手机的CPU再根据电池内阻来控制手机的相关工作。上图中R2071是一个热敏电阻，此电阻与N2200的E9端相连，N2200将电池温度信息转变为数据信息送给CPU，CPU再根据这些信息去控制手机的相关工作。

（2）开机线与电压调节器电路VRCP1为4.75V的模拟供电，供给射频部分的频率合成电路供电。诺基亚5800手机开机触发方式采用低电平开机方式，开机键S2504的一端连接到N2200的D9脚，另外一端接地。当按下开机键N2200D9脚被拉为低电平一定时间，N2200F9脚输出RSTX复位信号到复合电源管理器N2300的D5脚，控制N2300内电压调节器的工作。VSIM1为SIM卡的供电，可以根据使用卡的类型不同，可以提供1.8V和3V的电压。VSIM2为数字送话器的电路供电。VRFC为CPU的ADC和DAC电路供电，电压为1.8V。VR1为参考震荡电路、时钟放大器、数字时钟电路和蓝牙时钟放大器供电。VAUX为照相机及视频输出电路供电，电压为2.8V。VANA为复合电源管理模块B2200内部电路，如电池类型检测、电池温度检测电路等供电，电压为2.5V。诺基亚5800还采用了一个独立的电压调节器来提供基带电源，其电路如图4-7VIO电压调节器电路所示。基带电压调节器电路N2201C1脚为N2200F9脚输出的控制信号控制N2201的工作，N2201A1脚为电池电压输入端，N2201C3脚为输出端，此电压提供给N2300接口电路、基带处理器、蓝牙接口、GPS电路、射频处理器供电。

诺基亚5800电压调节器电路图诺基亚5800基带电压调节器电路图

2．时钟电路

（1）主时钟电路主时钟G7501的供电为N2200输出的VR1电压经过电阻R7501为其供电，N2200输出的AFC控制信号经过R7509送到G7501的控制端，控制G7501输出的时钟信号与系统时钟保持同步。G7501输出的38.4M时钟信号送到N7505的L9脚，作为频率合成器的参考信号，射频模块N7501M9、K9脚输出的系统时钟信号送到D2800的R19、R20脚，为CPU提供系统时钟。G7501输出的信号还要经过时钟缓冲放大器放大后，才能提供给基带电路。时钟放大器电路如图4-9所示，放大后的信号送到D600012脚为蓝牙WLAN电路提供时钟信号，送到N6300F3脚为WLAN提供时钟信号，送到N2460A6脚为显示驱动电路提供时钟信号。

诺基亚5800主时钟电路图诺基亚5800时钟缓冲放大电路图

（2）实时时钟电路实时时钟电路由B2200与N2200内部电路共同组成。实时时钟电路产生32.768K时钟信号，可用作手机时间计数，同时为手机提供休眠时钟减小待机时的电压消耗。32.768K实时时钟信号经N2200处理后，从N2200L5脚输出，给N2300和N2800提供休眠时钟。诺基亚5800休眠时钟电路图

3．WCDMA射频电路（见附图2诺基亚5800手机射频电路图）

诺基亚5800是一款为双模手机，该手机除了可以工作于GSM系统，也可以工作于余WCDMA系统，本节重点介绍WCDMA射频部分，GSM射频部分在这里不作描述。天线将接收到的WCDMA射频信号，送到前端模块N7520的21脚。WCDMA900频段接收信号流程：N752013脚输出WCDMA的射频接收信号，经过双工器Z7540，Z7540对该射频信号进行滤波，并完成平衡-不平衡的转换，此信号送到N7505的A10、A11在N7505内部进行WCDMA900频段的低噪声放大，并在N7505内部进行混频解调处理得到RXI/Q信号，从N7505的K4、M4、L4、L5脚输出，最后将RXI/Q信号送到基带处理器D2800进行基带部分处理。WCDMA1900频段接收信号流程：N752019脚输出WCDMA的射频接收信号，经过双工器Z7541，Z7541对该射频信号进行滤波，并完成平衡-不平衡的转换，此信号送到N7505的A2、A3脚在N7505内部进行WCDMA1900频段的低噪声放大，并在N7505内部进行混频解调处理得到RXI/Q信号，从N7505的K4、M4、L4、L5脚输出，最后将RXI/Q信号送到基带处理器D2800进行基带部分处理。WCDMA发送信号流程：发送的音频信号经基带电路处理，得到发射的基带TXI/Q信号由DD2800输出，送到发射信号处理器N7505的J11、J12、H11、H12脚，在N7505内部进行上变频后得到WCDMA发射射频信号，从N7505的D10、D11输出WCDMA900频段的发射信号，从N7505的B12、C12脚输出WCDMA1900频段的发射信号，WCDMA发射信号经过Z7582滤波及平衡-不平衡变换后，送到功率放大器N7540的14、9脚。最好经功放进行功率放大后，经天线将WCDMA发射信号辐射出去。

4．音频电路（1）内置接收音频电路RXI/Q信号被送到D2800，在D2800进行基带处理得到数字音频信号，数字音频信号在N2200内部进行D/A转换得到模拟音频信号，在将模拟音频信号进行放大后从N2200的C2、D3脚输出，下图中X2401为主板上的电路连接器。

诺基亚5800内置接收音频电路图

（2）内置音频发送电路诺基亚5800手机采用数字送话器，N2200为数字送话器B2170提供VSIM2供电，同时还提供所需的时钟信号，数字送话器B2170将语音信号直接转变为数字语音信号，此信号送到D2800进行数字基带处理，得到TXI/Q信号送到射频电路。诺基亚5800内置音频发送电路图

（3）免提音频电路N2200的E3、E2、F3、F1脚输出的免提音频信号送到N2150的D1、C1、A1、B1脚，同时D2800输出的控制信号到N2150的B3、B4脚，控制N2150的工作状态。免提音频信号经N2150音频放大后，从N2150的D3、D4、A3、A4脚输出给扬声器B2150、B2151。诺基亚5800免提音频电路图

（4）耳机音频电路（见附图3诺基亚5800耳机与音频解码电路）外接耳机通过连接器X2010连接到手机，当有耳机连接到手机时，便会产生一个耳机接入检测信号，此信号经过R2011到D2800的GENIO_07端口，系统自动将内置音频电路转换到外接耳机电路。N2200的G2脚输出的电压，经过R2200、N2122、L2010给耳机送话器提供工作电源，耳机送话器将声音信号转变为模拟音频电信号，经N2122、L2010到N2200的G1、G2脚，在N2200内部经PCM编码得到数字音频信号，后续流程与内置音频发送流程相同。在耳机音频电路中，采用了一个专门的音频解码器N2121,同时为音频解码器电路提供一个独立的电压调节器N2120。VIO电源送到电压调节器N2120，控制N2120输出VDAC电源给N2121电路供电。如果此时播放收音机，D6000的9脚、10脚输出FM音频信号到N2121的C1、D1脚，D2800通过总线来控制D6000的收音机电路。如果此时手机在通话或者播放音乐时，D2800经总线S_CMT_AUDIO（5：0）输出音频信号给N2121,N2121完成对音频信号的解码、滤波和放大，从N2121的F1、G1、G4、G3脚输出。N2121输出的音频信号经R2121、C2126-C2129耦合到N2123音频放大器，放大后的音频信号从N2123的B1、D1脚输出，最后通过Z2010、L2011送给耳机送话器。N2121电路工作还需要D2200为其提供32KHz的时钟信号。

5．界面电路（1）SIM卡接口电路图4-14诺基亚5800手机SIM卡接口电路CPUD2800通过N2200与SIM卡进行数据通信，CPUD2800通过N2200复合电源模块其内部的寄存器，来控制N2200输出SIM卡的电源电压，可支持的SIM卡的电源电压为1.8V或者为3V。诺基亚5800手机是一款双模手机，可支持GSM与WCDMA系统，所以此手机SIM卡电路也可以同时支持这两种相应的SIM卡。N2200B7、C7、B5分别输出SIM卡时钟、数据、复位信号到SIM卡座相应端口。在开机的时候，系统电路会自动判断SIM卡是否存在，如果没有检测到SIM卡的存在，N2200便会关闭SIM卡接口电路。当手机电池BSI信号不正常时，N2200也会关闭SIM卡接口电路。

N2200C2700100nFVSIM1诺基亚5800手机SIM卡接口电路（2）充电电路诺基亚5800手机充电电路由复合电源管理芯片N2300完成，充电电流通过充电接口X2000，保险F2000，滤波元件L2000等送到N2300，经过N2300内部充电开关后，从N2300的E7、E8、D6脚输出给电池充电。

诺基亚5800充电输入电路图（3）振动器电路诺基亚5800手机N2200集成了振动器驱动电路，N2200A1、A2脚输出振动信号，经L2110L、L1111给M2110，使M2110振动。诺基亚5800振动器电路图

（4）触摸屏电路诺基亚5800手机触摸屏电路如附图4诺基亚5800接口电路图所示。诺基亚5800手机提供了触摸控制功能，图中X2450为触摸屏连接器，触摸屏通过X2450连接到触摸屏驱动模块N2450。CPUD2800通过总线GEN_CTRL_CMT（20：0）来控制触摸屏电路的工作。

5）显示背景灯诺基亚5800手机显示背景灯电路图。CPU输出控制信号到N2301的A2脚，控制N2301的工作，N2301的B3脚输出显示背景灯驱动信号，经过接口X2470的7脚送到显示背景灯。N2301的A3脚则经过双三极管V23013脚6脚，通过X2470的5脚6脚连接到显示背景灯。

诺基亚5800显示背景灯电路图

（6）按键背景灯诺基亚手机键盘背景灯电路图。CPUD2800通过总线控制N2420的工作，N2450的A1、B1、C1输出键盘灯驱动信号通过L2503-L2505和接口X2500连接到键盘灯。N2422输出的VLED_XPRESS电源送到V5000，使面板上的XPRESS灯工作。

诺基亚5800键盘背景灯电路图

（7）键盘电路连接到D2800CPU，从而完成整机的各种操作控制,诺基亚5800手机键盘接口电路图。键盘通过连接器X2500与Z2500相连，Z2500可以完成防电磁干扰后，再经过I/O扩展电路诺基亚5800键盘接口电路图

诺基亚5800I/O扩展器电路

（8）显示接口电路如附图4诺基亚5800手机接口电路图所示。图中Z2450是防电磁干扰滤波器，N2460是LCD图像处理器。CPU通过LOSSI_CMT（5：0）总线来控制LCD驱动电路的工作，通过VISSI_CMT（27：0）总线来传输LCD显示数据。V7590输出的SYSCLK信号送到N2460的A6脚，作为N2460的时钟信号，N2460由VIO电源供电，N2460经X2470连接到LCD显示屏。（9）USB接口电路在诺基亚5800手机数据接口电路中，采用了一个专门的USB收发器电路，图中D3300为USB收发器，N2200输出的复位信号送到D3300的C4端，输出时钟信号到D3300的F5端，D3300经HS_USB（12：0）总线连接到CPUD2800的USB_CMT（15：0）总线，完成数据的传输。

诺基亚5800USB接口电路图

（10）照相机电路诺基亚5800手机照相机电路供电由几个独立的电压调节条件器组成（如图4-22照相机电源电路图），照相机图像处理器（见附图4诺基亚5800手机接口电路图）N1400的N11脚输出的控制信号，控制电压调节器N1401输出2.8V的VCAM_2V8电源。CPUD2800控制电压调节器N1402、N1403的工作，N1402输出1.8V的VCAM_1V8电源，N1403输出VCAM_1V3电源。CPUD2800通过CAM_CTRL（8：0）总线来控制图像处理器N1400的工作，通过SPL_CMT（5：0）总线传输CCP_CMT（3：0）总线传输辅助照相机的数据。图中N1451电路用来驱动闪光灯和指示灯，N1451经J1460-J1463连接到闪光灯和指示灯，N1400完成对N1451的控制。诺基亚5800手机还有一个辅助照相机安装在显示电路板上，辅助照相机经接口X2401、X1000连接到照相机模组N1450电路（见附图4诺基亚5800手机接口电路），接口X2401的2、3、5、6、10、11、12、16脚了解到照相机图像处理器N1400。图中X1000是LCD显示板与X2401的接口，N1451是辅助照相机模组，N5040用来进行人体感应检测，N6502用来进行环境光检测，N5040与N6502输出的信号经X1000、X2401送到CPU。

诺基亚5800照相机电源电路图4.3WCDMA手机故障分析4.3.1不开机故障诺基亚5800手机不开机故障检修流程图4.3.2射频电路故障若WCDMA与GSM接收电路不工作，参考诺基亚5800手机射频电路图（附图2），检测射频电源是否正常。若正常检测C7580-C7583、C7520、C7519、R7502、R7522、L7510、L7506、L7527-L7529是否损坏。若正常检测N7505、N7520D2800、N2200是否正常。若GSM能正常工作，说基带部分正常，射频供电与时钟电路正常。可利用诺基亚PHOENIX软件启动WCDMA发射机，检测天线处的WCDMA发射信号是否正常。若正常检测L7586、L7587、T7580、TZ7580是否损坏。若元件正常更换N7507、D2800。若发射信号不正常，检测Z7582处发射信号是否正常。若不正常，检查更换N7505。若Z7582处发射信号，检测C7544、R7544、L7550、L7591、C7543、L7540、C7549、C7553、是否损坏。若元件正常，检测更换N7540、N7541。

4.3.3显示故障若出现显示故障，检测J2450-J2453处信号是否正常。若不正常，检测更换Z2450、D2800。检测Z2460-Z2462处信号是否正常。若正常，检测Z2460-Z2462、L2470、L2471接口X2470是否正常，检测LCD模组是否正常。若Z2460-Z2462处信号不正常，检测C2459-C2462是否损坏。若元件正常，检测更换N2460及D2800。4.3.4音频接口电路故障若出现接收音频故障，可以在L2100处检测有无音频信号。若无，检测N2200、D2800是否正常。若L2100处有音频信号，检测L2100是否损坏，接口X2401的14、15脚是否有问题，受话器是否正常。若出现无送话故障，检测C2170处电压是否正常。若不正常，检测C2170、C2220是否损坏。若元件正常，检测送话器N2200是否正常。检测R2170处的时钟信号是否正常。若不正常检测R2170、C2173是否正常。若正常检测更换N2200。若以上元件及信号都正常，检测更换送话器和D2800是否正常。

4.3.5键盘灯、背景灯故障键盘灯不亮故障，首先检测D2800是否将键盘灯控制信号送到键盘灯控制芯片N2420，若该控制信号不正常则检测D2800是否正常，以及该芯片接触是否良好。若键盘灯控制信号正常则检测N2420的供电及N2420输出信号是否正常，若N2420供电正常但信号输出不正常则更换N2420。最后检测N2420输出端A1、B1、C1与键盘灯之间L2503-L2505和接口X2500线路是否正常，若不正常将故障元件更换之。可参考图4-18进行检修。显示背景灯故障，首先在C2445处检测显示背景灯控制信号是否正常，若不正常，则检测D2800是否正常，如果D2800不正常更换D2800。再检测N2301B3脚输出信号是否正常，若不正常更换N2301。最后检测N2301输出端B3脚与N2301返回端A3脚的之间的元件以及接口X2470的5~8脚是否正常，若检测到不正常的元件则更换之。

4.3.6其它故障（1）振动故障重点检测C2111、C2112、L2110、L2111和振动器是否正常。若正常检测更换N2200。（2）充电故障重点检测F2000、L2000、C2001、C2000是否正