射频电路的设计原理及应用

射频电路的设计原理及应用

普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一 本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成 在中频内部。

射频电路方框图

一、接收电路的结构和工作原理

接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。

1、该电路掌握重点

（1）、接收电路结构。

（2）、各元件的功能与作用。

（3）、接收信号流程。

2、电路分析

（1）、电路结构。

接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。

接收电路方框图

（2）、各元件的功能与作用。

1)、手机天线：

结构：（如下图）由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。

作用：

a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。

b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。

2)、天线开关：

结构：(如下图)手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。

图一、图二

作用：其主要作用有两个：

a）、完成接收和发射切换；

b）、 完成900M/1800M信号接收切换。

逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号（GSM-RX-EN；DCS- RX-EN；GSM-TX-EN；DCS- TX-EN），令各自通路导通，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。

由于手机工作时接收和发射不能同时在一个时隙工作（即接收时不发射，发射时不接收）。因此后期新型手机把接收通路的两开关去掉，只留两个发射转换开关；接收切换任务交由高放管完成。

3）、滤波器：

结构：手机中有高频滤波器、中频滤波器。

作用：其主要作用：滤除其他无用信号，得到纯正接收信号。后期新型手机都为零中频手机；因此，手机中再没有中频滤波器。

4）、高放管（高频放大管、低噪声放大器）：

结构：手机中高放管有两个：900M高放管、1800M高放管。都是三极管共发射极放大电路；后期新型手机把高放管集成在中频内部。

高频放大管供电图

作用：

a）、 对天线感应到微弱电流进行放大，满足后级电路对信号幅度的需求。

b）、完成900M/1800M接收信号切换。

原理：

a）、供电：900M/1800M两个高放管的基极偏压共用一路，由中频同时路提供；而两管的集电极的偏压由中频CPU根据手机的接收状态命令中频分两路送出；其目的完成900M/1800M接收信号切换。

b）、原理：经过滤波器滤除其他杂波得到纯正935M-960M的接收信号由电容器耦合后送入相应的高放管放大后经电容器耦合送入中频进行后一级处理。

5）、中频（射频接囗、射频信号处理器）：

结构：

由接收解调器、发射调制器、发射鉴相器等电路组成；新型手机还把高放管、频率合成、26M振荡及分频电路也集成在内部（如下图）。

作用：

a）、内部高放管把天线感应到微弱电流进行放大。

b）、接收时把935M-960M（GSM）的接收载频信号(带对方信息)与本振信号（不带信息）进行解调，得到67.707KHZ的接收基带信息。

c）、发射时把逻辑电路处理过的发射信息与本振信号调制成发射中频（后述）。

d）、结合13M/26M晶体产生13M时钟（参考时钟电路）。

e）、根据CPU送来参考信号，产生符合手机工作信道的本振信号（后述）。

(2)、接收信号流程。（参照零中频手机）

手机接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号，经过天线开关接收通路，送高频滤波器滤除其它无用杂波，得到纯正935M-960M（GSM）的接收信号，由电容器耦合送入中频内部相应的高放管放大后，送入解调器与本振信号（不带信息）进行解调，得

到67.707KHZ的接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。

二、发射电路的结构和工作原理

发射时，把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中频，用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M（GSM）的频率信号。经功放放大后由天线转为电磁波辐射出去。

1、该电路掌握重点

（1）、电路结构。

（2）、各元件的功能与作用。

（3）、发射信号流程。

2、电路分析

（1）、电路结构。

发射电路由中频内部的发射调制器、发射鉴相器；发射压控振荡器（TX-VCO）、功率放大器（功放）、功率控制器（功控）、发射互感器等电路组成。（如下图）

发射电路方框图

（2）、各元件的功能与作用。

1）、发射调制器：

结构：发射调制器在中频内部，相当于宽带网络中的MOD。

作用：发射时把逻辑电路处理过的发射基带信息（TXI-P；TXI-N；TXQ-P；TXQ-N）与本振信号调制成发射中频。

2）、发射压控振荡器（TX-VCO）：

结构：发射压控振荡器是由电压控制输出频率的电容三点式振荡电路；在生产制造时集成为一小电路板上，引出五个脚：供电脚、接地脚、输出脚、控制脚、900M/1800M频段切换脚。当有合适工作电压后便振荡产生相应频率信号。

作用：把中频内调制器调制成的发射中频信号转为基站能接收的890M-915M（GSM）的频率信号。

原理：众所周知，基站只能接收890M-915M（GSM）的频率信号，而中频调制器调制的中频信号（如三星发射中频信号135M）基站不能接收的，因此，要用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M（GSM）的频率信号。

当发射时，电源部分送出3VTX电压使TX-VCO工作，产生890M-915M（GSM）的频率信号分两路走： a）、取样送回中频内部，与本振信号混频产生一个与发射中频相等的发射鉴频信号，送入鉴相器中与发射中频进行较；若TX-VCO振荡出频率不符合手机的工 作信道，则鉴相器会产生1-4V跳变电压（带有交流发射信息的直流电压）去控制TX-VCO内部变容二极管的电容量，达到调整频率准确性目的。b）、送入 功放经放大后由天线转为电磁波辐射出去。

从上看出：由TX-VCO产生频率到取样送回中频内部，再产生电压去控制TX-VCO工作；刚好形成一个闭合环路，且是控制频率相位的，因此该电路也称发射锁相环电路。