手机射频介绍
手机射频技术和手机射频模块基础解读
手机射频技术和手机射频模块基础解读手机在向双模/多模发展的同时集成了越来越多的RF技术。
手机射频模块有哪些基本构成?它们又将如何集成?RF收发器，功率放大器，天线开关模块，前端模块，双工器，SAW滤波器……跟着本文，来一一认识手机射频技术和射频模块的关键元件们吧!进入移动互联网时代，手机集成了越来越多的RF技术，比如支持LTE、TD-SCDMA、WCMDA、CDMA2000、HSDPA、EDGE、GPRS、GSM中多个标准的双模/多模手机，可实现VoIP、导航、自动支付、电视接收的Wi-Fi、GPS、RFID、NFC手机。
采用多种RF技术使手机的设计变得越来越复杂。
手机射频技术和手机射频模块基本构成3G手机射频部分由射频接收和射频发送两部分组成，其主要电路包括天线、无线开关、接收滤波、频率合成器、高频放大、接收本振、混频、中频、发射本振、功放控制、功放等。
总体来说，基本的手机射频部分中的关键元件主要包括RF收发器(Transceiver)，功率放大器(PA)，天线开关模块(ASM)，前端模块(FEM)，双工器，RF SAW滤波器及合成器等，如图所示。
下面将着重从三个基本部分开始介绍：图手机射频模块基本构成图手机射频模块功率放大器(PA)功率放大器(PA)用于将收发器输出的射频信号放大。
功率放大器领域是一个有门槛的独立的领域，也是手机里无法集成化的元件，同时这也是手机中最重要的元件，手机性能、占位面积、通话质量、手机强度、电池续航能力都由功率放大器决定。
功率放大器领域主要厂家是RFMD、Skyworks、TriQuint、Renesas、NXP、Avago、ANADIGICS。
现在，原本是PA企业合作伙伴的高通，也直接加入到PA市场中，将在2013年下半年推出以CMOS制程生产的PA，支持LTE-FDD、LTE-TDD、WCDMA、EV-DO、CDMA 1x、TD-SCDMA与GSM/EDGE七种模式，频谱将涵盖全球使用中的逾40个频段，以多频多模优势宣布进军PA产业。
全球及中国手机射频分析
手机射频主要包括收发器(Transceiver)、功率放大（PA）和前端（FEM）。
普通手机的射频系统相当简单，一个收发器，一个PA；FEM也可以以集成电路的形式出现也可以以分离元件实现。
多模（Multi-band）手机则异常复杂，所有的3G或准4G手机和智能手机都是多模手机，需要对应数个波段的射频接收、发射与放大。
手机收发器通常都是由基频（Baseabnd）厂家提供，只有诺基亚例外。
诺基亚的基频大部分都是和德州仪器联合开发的，而收发器部分，诺基亚则和ST-ERICSSON 联合开发。
除ST-ERICSSON外，没用独立的手机收发器厂家。
因此通常要研究的手机射频系统只包括FEM和PA。
因为每个波段对PA的要求不同，多模手机需要数个PA，因此多模手机的射频系统最高可达9美元，而普通手机只有1-2美元。
以第二代iPhone为例，使用Infineon的PMB6952做收发器，使用Skyworks 的SKY77340做GSM/GPRS/EDGE波段的功率放大，使用Triquint的TQM616035、666032、676031三片PA来对应WCDMA的三个波段。
最新的四代iPhone也没有太多变化，使用Intel (Infineon)的PMB5703做收发器。
实际其代号为SMARTiUE，一个Intel (Infineon)的BGA748做LNA放大。
然后对应每个波段都采用了一个单独的PA，多达5个PA，分别是SKYWORKS的SKY77452(对应WCDMA的VIII波段)、SKY77459（对应WCDMA的V波段）、SKY77541。
其中SKY77541是FEM还包含了GSM/EDGE的PA。
TRIQUINIT的TQM676091、TQM666092分别对应WCDMA的I和II波段。
iPad的射频系统也是同样设计。
三星Galaxy S 4G是一款准4G手机，该机射频系统比较复杂，主要元件有4个。
收发器只有一个是ST ERICSSON的RF5000。
手机射频技术及最近发展趋势
近年来随着电子技术的高速发展，越来越多的功能集成到手机中。
为随时随地通过网络下载各种音视频内容、接收电视节目等等，手机将集成越来越多的RF 技术，例如支持GSM、GPRS、EDGE、HSDPA、CDMA2000、WCMDA、TD-SCDMA 等移动通信空中接口标准中的两个或者多个标准的双模/多模手机，可分别实现VoIP、定位导航、自动费用支付、电视节目接收的Wi-Fi手机、GPS手机、RFID 手机、电视手机。
这些采用多种RF技术的手机在提供便利的同时也使得手机的设计变得复杂，如何进一步集成射频元件也变得至关重要。
手机射频单元基本构成手机的射频部分中的关键元件主要包括RF收发器（Transceiver），功率放大器（PA），天线开关模块（ASM），前端模块（FEM），双工器，RF SAW滤波器及合成器等，如图所示。
下面将着重从三个基本部分开始介绍：手机射频单元基本构成图RF收发器收发器是手机射频的核心处理单元，主要包括收信单元和发信单元，前者完成对接收信号的放大，滤波和下变频最终输出基带信号。
通常采用零中频和数字低中频的方式实现射频到基带的变换；后者完成对基带信号的上变频、滤波、放大。
主要采用二次变频的方式实现基带信号到射频信号的变换。
当射频/中频(RF /IF)IC接收信号时，收信单元接受自天线的信号(约800Hz～3GHz)经放大、滤波与合成处理后，将射频信号降频为基带，接着是基带信号处理；而RF/IFIC发射信号时，则是将20KHz以下的基带，进行升频处理，转换为射频频带内的信号再发射出去。
收发器领域厂家分为两大类，一类是依托基频平台，将收发器作为平台的一部分，如高通和联发科（之前的德州仪器、NXP、飞思卡尔等已退出手机射频收发器市场）。
这是因为收发器与基频的关系非常密切，两者通常需要协同设计。
另一类是专业的射频厂家，不依靠基频平台来拓展收发器市场，如英飞凌、意法半导体、RFMD和SKYWORKS。
手机射频原理
手机射频原理
手机射频原理指的是手机通信过程中使用的射频技术原理。
手机通过天线接收到的射频信号经过解调和处理后，可以实现语音通信、数据传输和无线上网等功能。
手机射频原理主要包括以下几个方面：
1.调制解调：手机将用户的语音、数据等信息转换为射频信号，并通过调制技术将其嵌入到射频信号中传输。
而在接收端，手机通过解调技术将接收到的射频信号转换为可识别的语音或数据。
2.射频信号传输：手机使用频带进行射频信号传输。
不同频段
对应不同的通信服务，如2G、3G、4G、5G等。
手机通过天
线接收到的射频信号会经过滤波、放大等处理，然后再进行信号的解调和处理。
3.天线技术：手机通过天线在空气中接收和发送射频信号。
手
机天线通常是一个小型的金属贴片或杆状天线，安装在手机外壳内部或外部。
天线设计的合理性和性能能直接影响手机的信号接收和发送质量。
4.功率控制：手机发送射频信号时需要控制信号的功率。
功率
控制可以确保信号在传输中的稳定性和可靠性。
同时，通过功率控制，手机可以根据信号强度调整对基站的访问。
除了以上几个方面，手机射频原理还涉及到信道编解码、调制
编码、信号处理和多址技术等相关技术。
这些技术共同作用，使手机能够实现无线通信功能。
手机射频工作原理
手机射频工作原理
手机射频工作原理主要包括信号传输、调制解调、发射接收等几个方面。
首先是信号传输部分。
手机射频信号主要以电磁波的形式传输，传输的频率一般在800MHz至2.6GHz之间。
手机通过天线接
收到的信号经过放大、滤波、混频等处理后，得到基带信号。
接着是调制解调部分。
基带信号需要通过调制技术转换成射频信号才能传输出去。
手机一般采用调频(FM)和相移调制(PSK)
等调制方式，将基带信号转换成高频射频信号。
同时，在接收端，手机通过解调技术将接收到的射频信号转换成基带信号。
最后是发射接收部分。
手机通过发射天线将调制好的高频射频信号发射出去，同时通过接收天线接收到的射频信号。
在发射和接收过程中，手机还需要进行功率控制、频率同步、信道选择等操作。
手机射频工作的基本原理就是通过信号传输、调制解调、发射接收等过程实现无线通信。
同时，手机还通过天线、放大器、滤波器、混频器等元件来实现信号的放大、选择和转换。
手机射频介绍(理论实操)
使用频率: GSM900,DCS1800,PCS1900.
✓GSM: Group Special Mobile－－－中国 ✓DCS: Data Communication System－－－中国 ✓PCS: Personal Communication System－－－美国
行业进步
GSM手机知识培训
SEC.SCORE
培训目的：使学员了解手机发展历程和通 讯技术以及GSM手机电路结构分析 培训方式：课程讲授 考核方式：提交培训心得，试题测试
行业进步
1
课程刚要
一： GSM发展历程 二： GSM通讯技术 三： GSM手机组成及原理 四： V3手机电路结构与分析
行业进步
2
一： GSM发展历程
❖
信道数目：GSM：124(1--124)；DCS：374(512--885)
❖ 信道间隔频率：200KHZ
❖ 功率等级GSM：15(5--19)；DCS ：16(0--15)
❖
灵敏度：GSM：-102dBm/BER＜2%；DCS： -100dBm/BER＜2%
❖ 频率误差：＜±0.1ppm
❖ RMS--均方根相位误差：＜5°
❖ 峰值相位误差：＜20°
行业进步
24
二、手机原理
❖1. 开机原理 ❖2. 接收原理 ❖3. 发射原理
行业进步
25
1. 开机原理
❖ 当接上电池或电源供电时，电源管理器得到稳定的工作电压，32KHz开始 振荡，只要后备电池有足够的供电电压，32KHz就会一直处于工作状态， 按下开机键，电源管理器的一脚得到一个持续的高电平，内部检测到该电 平做出开机动作送出各路的工作，13MHz得到这个电压开始工作输出 13MHz信号，经过中频处理器整形放大后送往CPU，CPU得到13MHz后通 过串行总线控制电源输出复位信号对CPU、FLASH、和弦进行复位，CPU 复位以后会先访问内部ROM并根据内部ROM的程序发出一路信号至I/O连
GSM手机射频射频收、发机介绍讲解
• 手机射频单元包括以下部分：
1.收发信单元
2.功率放大单元
3.开关单元
4.天线单元
手机射频系统模块示意图（以常用AD6548为例）
收发信单元是手机射频的核心处理单元，包括收信单元和发信单元。
收信单元完成对接收信号的放大、滤波和下变频最终输出基带信号。
发信单元完成对基带信号的上变频、滤波、放大。
在手机接收机电路中,主要有以下几个不同的功能电路，组合而成。 接收天线(ANT)：作用是将高频电磁波转化为高频信号电流。
双工滤波器：作用是将接收射频信号与发射射频信号分离,以防止强的发射信号对接收机造成 影响。双工滤波器包含一个接收滤波器和一个发射滤波器,它们都是带通射频滤波器。
天线开关：作用同双工滤波器，由于GSM手机使用了TDMA技术,接收机与发射机间歇工作, 天线开关在逻辑电路的控制下,在适当的时隙内接向接收机或发射机通道。
PA的作用是将Transceiver调制好的信号加大功率发射出去。 SAW
声表滤波器处于接收回路之中，主要是对接收信号作隔离，起选频的作用。 crystal
晶体和Transceiver内部的电路共同组成在晶体振荡器，产生26MHz 信号，作为系 统的主时钟，以及频率合成器的参考信号。 LDO
LDO是low dropout voltage regulator的缩写，DC-DC变换器，提供高精度的电压 输出，主要作用是给Transceiver供电。 3-wire
x(dB) 10 lg( x1 ) x2
dBm 表示dB毫瓦，是绝对功率单位
x(dBm) 10lg( p ) 1mW
2.GSM频谱规划 GSM工作在850MHz、 900MHz频段、1800MHz、1900MHz频段，
手机射频功能的应用与原理
手机射频功能的应用与原理1. 介绍移动通信技术已经成为现代社会中不可或缺的一部分，而手机作为移动通信设备的代表，扮演着重要的角色。
手机的射频功能是实现通信的核心部分，它负责将声音、数据等信息转换为无线信号，并通过天线将信号发送出去。
本文将介绍手机射频功能的应用和原理。
2. 射频功能的应用2.1 无线通信手机的主要功能是进行无线通信，包括语音通话、短信传输、数据传输等。
通过手机射频功能，手机可以将这些信息转换为射频信号进行传输。
无线通信的应用范围广泛，不仅包括个人之间的通信，还包括实时视频传输、物联网设备的连接等。
2.2 移动互联网随着移动互联网的发展，手机射频功能的应用越来越重要。
手机通过射频功能可以连接到移动网络，实现上网、社交媒体浏览、在线游戏等功能，为人们提供了便利和娱乐。
2.3 定位与导航现代手机越来越多地融入了定位与导航功能。
手机射频功能可以与全球卫星导航系统（如GPS）配合使用，通过接收卫星信号获取自身的位置信息，并进行准确的导航。
这对于出行、旅游等应用都非常有帮助。
3. 射频功能的原理3.1 射频信号的生成手机射频功能的原理是将手机内部产生的基带信号经过调制和放大处理，生成高频（射频）信号。
具体步骤如下： - 基带信号调制：基带信号通过调制器将其转换为高频信号。
调制器通常采用调幅（AM）或调频（FM）调制技术。
- 频率合成：通过频率合成器将高频信号进一步调整为所需的频率。
- 功率放大：通过功率放大器将信号的功率放大到一定水平，以便在传输过程中不受干扰。
3.2 射频信号的发送与接收手机射频功能包括发送和接收两个部分。
发送是将手机内部产生的高频信号发送出去，而接收是接收外部的射频信号。
3.2.1 发送•天线：手机内部配备了天线，它负责将生成的高频信号发送出去。
天线一般位于手机的顶部或背面，根据手机设计的不同而有所区别。
•射频前端：手机内部的射频前端模块负责控制高频信号的发送。
它包括调制器、功率放大器等元件，确保信号能被正确发送并具有足够的功率。
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CCH
Control CHannel
TCH
Traffic CHannel
BTS Abis Interface To BSC
GSM的主要通信技术
多址接入技术: (FDMA,TDMA,CDMA) 频分多址:(FDMA)是將給定的頻譜資源劃分為 若干個等間隔的頻道(或稱信道)供不同的用戶使 用。
F D M A
Channel 范围:975-1023. TX(上行):880-915MHz. RX(下行):925-960MHz. Total 49 Channel. 880-915=35M 925-960=35M
GSM系统概述
DCS(1800M)频率与信道:
DCS上下行频率各占75MHz,Total374Channel 范围512885 Channel间隔200KHz,收发间隔95MHz. TX(上行):1710.2-1784.8MHz. RX(下行):1805.2-1879.8MHz.
二、手机原理
1. 开机原理 2. 接收原理 3. 发射原理
1. 开机原理
当接上电池或电源供电时，电源管理器得到稳定的工作电压，32KHz开始 振荡，只要后备电池有足够的供电电压，32KHz就会一直处于工作状态， 按下开机键，电源管理器的一脚得到一个持续的高电平，内部检测到该电 平做出开机动作送出各路的工作，13MHz得到这个电压开始工作输出 13MHz信号，经过中频处理器整形放大后送往CPU，CPU得到13MHz后通 过串行总线控制电源输出复位信号对CPU、FLASH、和弦进行复位，CPU 复位以后会先访问内部ROM并根据内部ROM的程序发出一路信号至I/O连 接器，检测是否有数据线连接到电脑程序，如果有，程序会自动回复信号 给I/O连接器并传送给CPU，没有数据线连接和电脑程序连接的情况下CPU 会发出片选信号给FLASH，FLASH开始工作并通过总线与CPU进行通信， 手机打开键盘灯、LCD完成开机过程 综上所述，手机正常开机必须要满足CPU、FLASH，13MHz和正常的 工作这四大充分条件，复位信号现在基本上集成在CPU上，可以不做考虑 手机的开机方式基本上有闹铃、充电、备忘录、程序设置自动开机和 按键开机五种，因开机方式的不同会进入不同的工作。除按键开机以外的 几种主要是通过对程序的控制，使得CPU强行输出高电平给电源管理器来 实现的，另外，在有加电池的情况下，给测试点加6V电压，手机也可开机， 即插入充电器的过程，这种开机形式只能启动手机部分电路功能，在生产 测试中，手机处于测试状态，主要就是采用这种开机方式来完成开机过程 的
使用频率: GSM900,DCS1800,PCS1900.
GSM: Group Special Mobile－－－中国 DCS: Data Communication System－－－中国 PCS: Personal Communication System－－－美国
GSM系统概述
GSM(900M)频率与信道:
GSM网络
OSS NMC
NSS BTS BTS MS BTS BSC VLR BSS MSC EIR AUC BSC MSC VLR HLR OMC OMC
MS
BTS BTS BSS
其它网络接口
系统接口
• • • • • • •
A接口：MSC与BSC间的接口 接口：MSC与BSC间的接口 Abis接口：BSC与BTS间的接口 Abis接口：BSC与BTS间的接口 接口 Um接口：BTS与MS间的接口 Um接口：BTS与MS间的接口 接口 C接口：MSC与HLR间的接口 接口：MSC与HLR间的接口 D接口：HLR与VLR间的接口 接口：HLR与VLR间的接口 E接口：MSC与MSC间的接口 接口：MSC与MSC间的接口 G接口：VLR与VLR间的接口 接口：VLR与VLR间的接口
GSM手机知识培训
SEC.SCORE
培训目的：使学员了解手机发展历程和通 讯技术以及GSM手机电路结构分析 培训方式：课程讲授 考核方式：提交培训心得，试题测试
课程刚要
一： GSM发展历程 二： GSM通讯技术 三： GSM手机组成及原理 四： V3手机电路结构与分析
一： GSM发展历程
GSM系统概述
90 deg Shift/2
⊗
LPF
890-915MHZ PA
270MHZ 270MHZ
270MHZ
TX SAW
TX VCO
Phase Detector
I&Q Mod
I Q
1
主板（功能电路）的组成： 主板（功能电路）的组成：
1、射频部分 、 2、基带部分 、 3、传输连接设备 、 1、射频包括： 发射部分，接收部分，频率合成 2、基带包括： 逻辑电路：CPU（系统中央处理单元）， FLASH（存储器，学名字库） 电源管理电路：电源IC，充电IC等 其他振铃电路，振子电路，键盘电路，背景灯电路， 键盘灯电路，服务指示灯电路，显示电路，SM卡电路 和实时时钟电路等等。 3、传输连接设备包括： 数据接口，耳机接口，LCD接口等等。
-30 dB
147 "Useful" Bits 542.8µs µ
-30 dB
-70 dB 10µs 8µs 10µs
3 57 1 26 1 57 3
-70 dB 10µs 8µs 10µs 148 "Active" Bits, 546.42µs
Time
一个时隙（约577us，156.25个比特）
TX Levels（发射等级） TCH
2、手机的性能参数
1、手机的性能参数
蜂窝系统：GSM900 & DCS1800 & PCS1900 接收频带：GSM ：935--960MHz；DCS：1805--1880MHz 发射频带：GSM ：890--915MHz； DCS：1710--1785MHz 输出功率：GSM：5--33/3.2mW--2W；DCS： 0--30/1mW--1W 上、下行频率间隔宽度：GSM：45M；DCS：95M 信道数目：GSM：124(1--124)；DCS：374(512--885) 信道间隔频率：200KHZ 功率等级GSM：15(5--19)；DCS ：16(0--15) 灵敏度：GSM：-102dBm/BER＜2%；DCS： -100dBm/BER＜2% 频率误差：＜±0.1ppm RMS--均方根相位误差：＜5° 峰值相位误差：＜20°
935-960MHZ
LNA
⊗
RF VCO 1160-1185MHZZ AGC
RX SAW
270MHZ
I&Q Demo
45MHZ
I Q
90 deg Shift/2
PLL2
AFC
Ant S/W 参考振荡 13MHZ
PLL1
/6
540MHZ IF VCO
Base Band
T
D
M
A
Slot 1 Slot 2 Time (X坐标轴） Frequence (Z坐标轴) Level (Y坐标轴)
Total 8 slot (slot 0 to slot 7)
GSM的主要通信技术
码分多址:(CDMA) 是以擴頻技術為基礎，利用不同碼 码分多址 型實現不同用戶的信息傳輸。 擴頻技術是一種經過偽隨機序列調制的寬帶信號，其帶 寬通常比原始信號帶寬高幾個量級。
GSM最早是由欧洲邮政部门与电信管理联合移动特别小 组提出的一种通信协议.由于其技术相对成熟而被大部分 国家采用。 1989年GSM被接納入ETSI組織﹐在ETSI組織的領導下 ﹐GSM系統被改名為(Global System for mobile communication).称为全球通.
GSM的系统:
0101110101 0101110101 0101110101 0101110101 0101110101 C D M A
Algorithms(运算法则）
GSM采用FDMA & TDMA技术.（目前采用 ) （
GSM关键技术：TDMA 与 FDMA 关键技术： 关键技术
物理信道是由 ARFCN 和 Timeslot组 成
50
Very Important Bits
132
Important Bits
78
Other Bits
三： GSM手机组成结构
一、手机结构 二、手机的性能参数 三、手机工作原理
一、手机结构
手机起初设计基本的功能是移动通话由于现代社会的信息需 求，手机的发展成多样话，甚至有预言手机可以取代电脑， 电视，摄象机等等。 我们现在最基本的手机不可缺少的就是通话，能够完成其通 话功能的需要最基本的有： 1、能源：电池（或者稳压电源） 2、沟通：按键，显示器（LCD） 3、传输：天线，数据传输接口，SIM卡 麦克风（MIC），听筒； 4、系统控制：单板 5、 连接：外壳及相应连接器 6、 附加：马达，耳机，扬声器，多媒体设备， 蓝牙设备，红外设备等
2. 接收原理
由天线接受的高频信号经过阻抗匹配电路后送到射频接口的一端，再从另 一端出来送往天线开关，天线开关具有GSM和DCS两种工作频段和RX、 TX两种工作方式，天线开关的工作频段和工作方式完全取决于控制信号， 控制信号TX1800~RX900、TX900~RX1800是由CPU产生的，为状态0时 工作在GSM-RX，为状态1时工作在DCS-RX状态 经天线开关滤波后的900MHz RX和1800MHz RX信号分别送往900 MHz和 1800 MHz带通滤波器，经过不平衡变换出来两路相位相差180度的差分信 号进入中频处理器 中频处理器对RX信号进行混频、解调，差分RX信号在内部进行低噪 声放大，然后与送进来的RF-VCO信号进行混频，下变频到360 MHz后送 到中频滤波器滤波，滤波后的信号再次进入中频处理器，中频处理器对其 进行二次混频并解调出67.768 KHz的I/Q信号送往CPU进行解码、A/D转换、 可编程增益放大后送到受话器