手机各个部分功能介绍

1、本章系统地分析了手机的射频部分、逻辑音频部分和电源部分手机功能电路分析本章系统地分析了手机射频部分、逻辑音频部分和电源部分的一些常用功能电路。灵活运用和掌握这些知识是快速判断和分析故障的前提。因此，无论是初学者还是有一定基础的手机修理工，都有必要理解和掌握本章的内容。第一节射频接收功能电路分析一、接收电路的基本组成超外差变频接收机常用于移动通信设备中。这是因为天线接收的信号非常弱，鉴频器所需的输入信号电平很高且稳定。通常，放大器的总增益需要高于120分贝。事实上，获得如此大的放大是非常困难的，这需要多级调谐放大器并且是稳定的。此外，高频频率选择放大器的通带宽度太宽。当频率改变时，多级放大器的所

2、有调谐回路都必须改变，难以实现统一调谐。超外差接收机没有这样的问题。它将接收到的射频信号转换成一个固定的中频，其主要增益来自一个稳定的中频放大器。手机接收机有三种基本的框架结构：一种是超外差一次变频接收机，另一种是超外差二次变频接收机，第三种是直接变频线性接收机。超外差变频接收机的核心电路是混频器，接收机的电路结构可以根据手机接收机电路中混频器的数量来确定。1.超外差一次变频接收机射频电路中只有一个混频电路的接收机称为超外差主变频接收机。超外差一次变频接收机的原理框图如图4-1所示。它包括天线电路、低噪声放大器、混频器、中频放大器、解调器等。摩托罗拉的手机接收电路基本采用上述电路。超外差一次变

3、频接收机的工作过程是由天线感应的无线蜂窝信号(935-960兆赫在GSM900频段或1805-1880兆赫在DCSl800频段)通过天线电路和射频滤波器连续转换到接收电路。接收信号首先由低噪声放大器放大，放大后的信号经过射频滤波器后被送到混频器。在混频器中，射频信号与接收的压控振荡器信号混合，得到接收的中频信号。中频信号经中频放大后，在中频处理模块中进行接收/解调，解调所用的参考信号来自接收中频压控振荡器。首先，信号在中频处理电路中被分频，然后与接收的中频信号混合，得到67.707千赫的接收信号2.超外差二次变频接收机如果接收机的射频电路中有两个混频电路，则接收机是超外差二次变频接收机。超外差

4、二次变频接收机框图如图4-2所示。与一次变频接收机相比，二次变频接收机有一个混频器和一个压控振荡器，在某些电路中称为中频压控振荡器或甚高频压控振荡器。诺基亚手机、爱立信手机、三星手机、松下手机和西门子手机的接收电路大多属于这种电路结构。在图4-1和图4-2中，解调电路也具有压控振荡器。应该注意的是，这里的压控振荡器信号作为参考信号用于解调，并且压控振荡器信号通常来自两种方式：一种是来自13兆赫兹的参考频率信号，另一种是来自特殊的中频压控振荡器。超外差二次变频接收机的工作过程是由天线感应的无线蜂窝信号(935 960兆赫在GSM900频段或1805 1880兆赫在DCSl800频段)通过天线电路

5、和射频滤波器进入接收电路。接收信号首先由低噪声放大器放大，然后经射频滤波后送到第一混频器。在第一混频器中，射频信号接收压控振荡器信号并将其混频以获得接收第一中频信号。第一中频信号与接收的第二本地振荡信号混合，以获得接收的第二中频。接收第二个本机振荡来自甚高频压控振荡器电路。接收到的第二中频信号经第二中频放大后，在中频处理模块中进行RXI/Q解调，用于解调的参考信号来自接收中频压控振荡器。首先，信号在中频处理电路中被分频，然后与接收的中频信号混合，得到67.707千赫的接收信号3.直接转换线性接收机随着新型手机的出现，一些新型手机采用了直接变频线性接收电路。比如诺基亚的8210、8250和331

6、0手机。该接收机的电路结构如图4-3所示。从初级频率转换接收机和次级频率转换接收机的先前框图可以看出，RXI/Q信号是从解调电路输出的，但是在直接频率转换线性接收机中，混频器输出RXVQ信号。然而，不管电路结构如何变化，它们总是有相似之处：信号从天线到低噪声放大器，通过频率转换单元，然后到语音处理电路。第二，天线电路天线电路是手机接收电路的第一级，也是发射电路的最后一级。主要功能如下：首先，天线将空气中的电磁波转换成高频电流，并将其传输到接收电路。第二，分开发送和接收信号，以避免相互干扰。由于GSM手机采用时分多址技术，接收机和发射机间歇工作，天线开关在逻辑电路的控制下，在适当的时隙连接到接收

7、机或发射机信道。第三，它用于切换内部和外部天线电路。第四，对于双频或三频带移动电话，天线电路还可以分离GSM900MHz、GSMl800MHz或PCNl900MHz信号。目前，手机天线电路主要采用以下三种形式，介绍如下。1.天线开关电路天线开关电路一般由集成电路和外部元件组成，如摩托罗拉P7689手机，主要由U150、U151及相关外围元件组成，如图4-4所示。天线开关电路主要有以下三种功能：(1)用于在内置天线ANTl和外部接收天线EXT-ANT之间切换；(2)用于发送和接收切换；(3)在1800兆赫、900兆赫和1900兆赫之间切换接收。外部天线由底部插座J600的第二个引脚提供，其中IN

8、T-2为接收1800MHz频段的信号输出，1NT-3为接收900MHz和1900MHz频段的信号输出，RX275-DCS为DCS频段控制信号，RX275-GSM-PCS为GSM和PCN频段控制信号，均来自中央处理器；TXIN为发射信号输入，RF-V1为收发开关的正电源，TXON为发射许可信号，RX-0N是接收许可信号，FILTERED是负电源。天线开关电路有四个控制信号：(1)U151的两个引脚输出的ANTl信号控制U150内部天线开关是转向接收电路还是发射电路。(u151的引脚3输出的ANT2信号控制U150中的外部天线开关是转向接收电路还是发射电路。(3)RX275-分散控制系统信号控制U

9、150中分散控制系统频带信号是与内置天线还是外部天线连接。(4)RX275-GSM-PCS信号控制U150中的GSM和PCN频段信号是否与内置或外置天线连接。2.双工滤波器一些手机的天线电路采用双工滤波器(双工器)。双工器是一种无源器件。它包括发射滤波器和接收滤波器，两者都是带通滤波器。双工器有三个端口，即公共天线接口、发射输出端和接收输入端。诺基亚5110手机使用该天线电路，相关电路如图4-5所示。双工器的天线端接天线，接收端是接收信号的输出端，发射端是发射信号的输入端。3.双发射器在一些移动电话中，天线电路使用双工器。事实上，双工器类似于双工滤波器。不同的是，蘸酱图中显示了一个带开关电路的

10、双工器的组成，TXVGSM和TXVDCS为控制端，GSM-TX和GSM-RX分别代表了GSM的发射和接收端口，而分布式控制系统-TX和分布式控制系统-RX分别代表了1800兆赫兹收发信机的发射和接收端口。双工器的GSM射频信号与分布式控制系统射频信号分离，而开关电路将发射的射频信号与接收的射频信号分离。诺基亚3310手机使用内置天线。由天线感应的接收到的无线蜂窝信号被转换成高频电信号，其中包括GSM900接收到的射频信号。DCSl800接收射频信号和其他无用信号。天线接收的射频信号首先到达Z502。Z502是一款带射频开关的双发射器。它切换全球移动通信系统射频信号和分布式控制系统射频信号的信道

11、，并分离接收和发送的射频信号。Z502的控制信号来自N500模块。当TXVGSM信号有效时，Z502将天线连接到全球移动通信系统接收器和发射器电路。当TXVDCS信号有效时，Z502将天线连接至集散控制系统接收器和发射器电路。从以上分析可以看出，双工器和天线开关在电路结构和功能上非常相似。区别在于天线开关集成电路只是一组没有滤波器的开关，而双工器不仅有双工滤波器，还有开关电路。第三，低噪声放大电路在电路中，低噪声放大器主要放大天线感应的微弱射频信号，以满足混频器对输入信号幅度的要求。在手机的电路图中，低噪声放大器的英文缩写是LNA。低噪声放大器是接收器的第一级放大器电路，位于天线电路之后。低噪

12、声放大器前后通常有射频滤波器。低噪声放大器是一种高频小信号放大器。该放大器中的三极管要求截止频率高、放大倍数大、噪声系数小。第一级信号非常小，工作点通常设置得很低。同时，增加了电流负反馈以降低噪声。在高频放大电路中使用低噪声放大器可以提高接收机的总噪声系数。同时，高频放大器还防止RXVCO信号从天线路径辐射出去。分立元件的低噪声放大器通常采用共发射极电路来放大微弱的射频信号，并补偿射频滤波器引起的插入损耗。在低噪声射频晶体管放大器中，偏置电压或偏置电流由电抗滤波器提供，可以防止功率噪声和偏置电阻的热噪声引入射频通道，影响放大器的噪声性能。图4-7显示了摩托罗拉P7689手机中的GSM900低噪

13、声放大器电路。在电路中，晶体管Q400是低噪声放大器的核心器件。Q400和外围器件构成了GSM900低噪声放大器。其中C402为输入电容，C405为集电极输出电容。LA02、R401、C403等。一起形成电抗滤波电源电路，该电路对RX-275-GSM电源进行滤波，然后向Q400的集电极供电；I_A01、R403、C403等。还构成一个电抗滤波电路，对RX-275-GSM电源进行滤波，为Q400的基极供电。R401是一个交流负载电阻，Q400的放大效果是通过这个电阻显示功耗。L402是收藏家的DC通道。在基极电路中，电阻器R403构成固定偏置电路。在以Q400为核心的低噪声放大电路的前级和后级有

14、一个射频滤波器。这两个射频滤波器是带通滤波器，只允许GSM接收频段的射频信号通过。在电路中，RX-275-GSM向Q400的集电极和基极提供工作电压。当信号处于高电平时，低噪声放大器启动。应当注意，一些移动电话没有由上述分立元件组成的低噪声放大器，并且它们的低噪声放大器电路已经被集成到集成电路中。四.混合电路对于超外差一次变频接收机和直接变频线性接收机，接收机需要将高频信号转换一次，对于超外差二次变频电路，接收机需要将高频信号转换两次。这项工作由混频器电路完成。混频是将两个不同的信号，即本振信号和信号频率，加到非线性器件上，并在频率组合后取差频或和频，从而满足电路的需要。但是这个差频或和频是固

15、定的，我们也称之为频谱偏移。MIXing的英文缩写是MiXing。超外差接收机的变频单元一般包括自激变换器和其他激励变换器。如果本地振荡和混频由同一个电路完成，它就是一个自激变频器；如果频率转换和本地振荡信号的产生由不同的装置组成，它们被称为单独激励的频率转换器。所有手机都采用其他激励变频电路。在这个变频电路中，我们称其为变频单元混频器。因此，变频器和混频器是两个不同的概念。图4-8和图4-9显示了自激变频器和其他励磁变频器的电路框图。手机混频器有两个输入和一个输出，即信号输入、本机振荡输入和信号输出。1.混频器的上变频和下变频(1)上变频电路当频率转换器的输出是信号频率和本地振荡器信号之和，

16、并且高于信号频率时，所使用的频率转换器被称为上侧上变频。当频率转换器的输出信号是信号频率和本地振荡器信号之间的差，并且高于信号频率时，所使用的频率转换器被称为下边带频率转换。上变频器主要用于发射电路。(2)下变频电路当变频器的输出是信号频率和本地振荡器信号之间的差并且低于信号频率时，则变频器是下变频器。手机接收电路中的混频器都是下变频器。2.混频器电路的基本形式(1)二极管混频电路以二极管为非线性混频元件的混频电路称为二极管混频电路。这种混频器最大的优点是电路简单，噪声系数低。然而，由于二极管没有放大能力，混合增益很低。使用二极管混频电路的手机并不多，只有少数手机如早期的诺基亚8110和381

17、0。(2)晶体管混频电路晶体管混频器有许多电路形式。其中双极晶体管混频器可以基于共发射极电路来构造。该电路常用于摩托罗拉手机的混频器中。信号和本地振荡器信号从基极输入，或者信号从基极输入，本地振荡器信号从发射极输入。下面以摩托罗拉P7689手机的混频电路为例进行说明，相关电路如图4-10所示。在电路中，晶体管Q450不在放大区工作，而是在晶体管的非线性区工作。该电路是具有固定偏置的普通发射电路。R450、R45l、R452、C450和L450构成偏置电路，R450、R451、R452、C450和L450也构成去耦电路(滤波电路)，以防止电源中的噪声干扰混频器。(4)集成电路混合电路集成电路混频器电路广泛应用于手机混频器电路。在早期的移动电话中，一些混音器单独使用集成组件。如今，手机中的混频器大多集成在复合射频处理或中频处理模块中。V.中频放大器1.中频放大器的作用手机接收机应使用中频放大器。中频放大器的主要功能是：(1)获得高增益：与射频放大部分相比，由于中频固定，频率较低，很容易获得较高的增益，因此可以为下一级提供足够的输入。(2)改善选择性：接收机的相邻频率