071225@52RD_手机射频电路分析
手机射频电路故障修理分析
手机射频电路故障修理分析射频故障是维修界至少有95% 的人感到头痛不已的故障，大多数人只会“吹、洗、换”的三板斧的方法，但这种方法在修射频故障时收效甚微，而稍微舍得投资的人则会购买频谱仪。
数年前，当很多人修射频故障动则用频谱仪时，我当时就提出“不用频谱仪一切修射频故障”的思路及方法（立即节省3000 元的购买频谱仪费用），当时还有一些人反对及怀疑，数年后的今天，这个方法慢慢为大家认识和接受。
有道是“成功者做别人不愿做的、做别人不敢做的、做别人做不到的”，修手机的，只有当你能修好大多数人修不好的故障时，你才会有绝对的优势，你才可能比较成功。
当别人用频谱仪修射频时，我们用“不用频谱仪修一切射频故障的”的方法，而现在别人开始使用这个方法时，我们又研究出更加新颖、更加简单、更加实用的“射频故障全能速修法”。
既然射频故障有95% 以上的人不太会修，只要你搞清楚，你就可以“做别人做不到的”，离成功就不远了。
有兴趣的朋友不妨听我慢慢道来。
为什么大多数人觉得射频故障非常难修？所谓射频故障，就是指接收电路坏或发射电路坏。
为何95% 以上的维修员都会觉得射频故障很难修呢？第一难、看不懂电路：很多修机数年的人也看了数年的电路，但他们大多有一种感觉“图我看得懂，但一到修机就感觉用不上”—既然看得懂，为何会用不上？可见不是真懂，他们大多只是会看信号走向而已，这离真懂还差十万八千里呢。
比如我问过很多人这个问题“既然你会看电路，那我问你，修无接收时，要测些什么信号？用什么仪器测？在哪里测？什么时候测？测到的信号怎么判断是好的还是坏的？”几绝大部分的人反应均是—傻眼啦！可见他们所谓懂理论，只是懂“书本理论”而已，并非“实战理论”，“书本理论”意即“看得懂用不上”，这种朋友往往分析起来“一套一套”，但实战起来则变“一椤一椤”的啦。
这样的人太多啦，所以才很多人觉得射频太难修了。
“实战理论”意即“不但看得懂，更加用得上”。
第二难、不知用什么仪器可测量：大多数人说“如果有钱我就买台频谱来修射频”，好象只要有了频谱一切就很简单了。
手机射频接收功能电路分析
一、接收电路的基本组成移动通信设备常采用超外差变频接收机。
这是因为天线感应接收到的信号十分微弱，而鉴频器要求的输入信号电平较高而且稳定。
放大器的总增益一般需在120dB以上。
这么大的放大量，要用多级调谐放大器且要稳定，实际上是很难办得到的。
另外高频选频放大器的通带宽度太宽，当频率改变时，多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐，这也是难以做到的。
超外差接收机则没有这种问题，它将接收到的射频信号转换成固定的中频，其主要增益来自于稳定的中频放大器。
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，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就是混频器，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。
1.超外差一次变频接收机接收机射频电路中只有一个混频电路的称作超外差一次变频接收机。
超外差一次变频接收机的原理方框图如图4-1所示。
它包括天线电路(ANT)、低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、中频放大器(IF Amplifier)和解调电路(Demodulator)等。
摩托罗拉手机接收电路基本上都采用以上电路。
超外差一次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935,--960MHz或DCSl800频段1805---1880MHz)不断变频，经天线电路和射频滤波器进入接收电路。
接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大，放大后的信号再经射频滤波器后，被送到混频器。
在混频器中，射频信号与接收VCO信号进行混频，得到接收中频信号。
中频信号经中频放大后，在中频处理模块内进行RXI／Q解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO。
该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz的RXI／Q信号。
2.超外差二次变频接收机若接收机射频电路中有两个混频电路，则该机是超外差二次变频接收机。
手机射频部分核心电路分析
中频
分频器
环路滤波
鉴相器
CPU
压控震荡器
基准时钟
三 ．举例说明：
• 如果要产生一个60信道的发射频率，在手机启 动发射瞬间，CPU将输出发射始能信号TX-EN 给中频，中频各组供电都满足（RE-REG SFOUT，）的情况下，在其内部的TX-VCO会产 生一个震荡频率，此频率分频后与基准频率存 在着起始频差，这个频差相对来说很大，鉴相 器输出的差拍信号就很高，但这个信号很容易 被环路滤波电路抑制，所以加到VCO输入端的 电压很小，控制建立不起来；当频差减小到一 定值时，鉴相器输出的误差电压是上下不对称 的差频波，其平均分量（直流电平）将不为零， 通过环路滤波电路后，对VCO进行调节，使它 向所需频率靠拢，直至等于所需频率902M。 （鉴相器内TX-CP的产生变化过程如下图）：
四 。维修实例
• 1 。故障表现：一台V3开机能打电话， 但放一会儿（大约30秒种左右）就没信 号了。重新开机故障依旧，也是开始能 上网能打电话，但一会就没信号了。
• 2 。分析思路：开机时能打电话，说明射 频部分没什么大问题，可能某个元器件 变值了，也可能是某个控制信号不稳定 引起的。现在最好是将手机设在接收发 射状态测其波形，且维持一段时间，看 有什么发生变化了。
输出
分频器 f/n
一 ．ＰＬＬ的基本工作原理
• ＰＬＬ在开机，换频或由开环到闭环时处与失 锁状态，在这个状态中，VCO（压控震荡器） 将产生一个频率，这个频率分频后和基准频率 会有一个频差，它在鉴相器PD内与基准频率完 成相位比较，鉴相器会输出一个上下不对称的 稳定差拍波，其平均分量为一个衡定直流电压。 此电压经LPF（低通滤波电路），滤除掉干扰 成分和高频成分后得到一个纯净的直流控制电 压，这个电压再去控制VCO，使VCO的平均频 率向所需频率靠拢，最终输出一个精准稳定的 所需要的频率。
手机射频部分核心电路分析PPT共37页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
手机射频部分核心电路分析
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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Байду номын сангаас
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
【超详细】图解手机射频电路设计原理及应用
【超详细】图解手机射频电路设计原理及应用射频电路组成和特点：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。
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。
手机射频部分典型电路分析
2019/12/1
RF DBTEL
21
TX-VCO锁相环路
返回
2019/12/1
RF DBTEL
22
功率控制环路（APC）
功率控制环路构成：
功率放大器（Power Amplifier） 功率耦合器（Power Coupler） 功率检波器（Power Detector） 功率比较、控制器（Power Comparator&
比较
器 耦合检波信号 控制器
比较信号
用于用户 设定功率值
2019/12/1
RF DBTEL
返回
24
功率放大器（Power Amplifier）
目前手机用PA一般是厚膜模拟电路制成，它要求将
低功率射频信号线性无失真的放大到一定功率值。
它的主要参数有：
工作频率、带宽
最大线性输出功率（压缩点）
线性放大对输入功率要求
我们采用二极管负包络检波电路，后级常为低 通积分电路。例如：
耦合电容Cc
Coupler 输出
检波 二极管
D
低通 积分 电路
检波电压输出
2019/12/1
RF DBTEL
33
负包络检波的对二极管要求：
检波二极管D以P极为输入端
检波二极管的极电容要求较小的肖特基 二极管，若极电容过大，将会使负包络过 多的耦合流失到低，导致检波效果变差
2019/12/1
Rz
Cp
R4 C4
Cz
To important the transient characteristics
The loop can track better a change in input frequency
手机射频电路设计分析讲解
捕获时间是环路由起始时刻到进入同步状态的时刻之 间的时间间隔
Frequency deviation capability >> the max. PLL capture range
（2）环路锁定之后稳态频差等于零，进入同步状态。稳态 相差通常总是存在的，它是一个固定值。
2019/6/9
RF DBTEL
返回
12
基本构成电路分析
鉴相器（Phase Detector） 电荷泵——环路低通滤波器 （Charge Pump——Loop Filter ） 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator） 分频器（DIV）
2019/6/9
RF DBTEL
2019/6/9
Rz
Cp
R4 C4
Cz
To important the transient characteristics
The loop can track better a change in input frequency
RF DBTEL
VCO
To further reduce the phase noise of the charge pump
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RF DBTEL
18
VCO的选择要素
High spectral purity Linear voltage-frequency transfer characteristic Good frequency stability to temperature Frequency deviation capability >>the max. PLL capture range Time response Low power consumption and Output level Output harmonic level and tuning sensitivity Phase noise
《手机射频电路原理》课件
信号放大
对发射信号进行功率放大，提 高信号的传输距离和接收灵敏 度。
信号发射与接收
通过天线将调制后的信号发射 出去，并接收来自基站的信号
，进行解调和处理。
手机射频电路的重要性
重要性
通话质量
手机射频电路是实现手机通信功能的关键 部分，其性能直接影响手机的通话质量、 信号强度、数据传输速率等。
射频电路的信号处理能力和稳定性决定了 通话的音质、语音清晰度和无杂音干扰等 关键因素。
调制解调器
调制解调器是实现调制和解调功能的电路，通常集成在手机的主芯 片中。
频谱的利用与控制
频谱资源
01
无线通信频谱是有限的资源，需要合理分配和利用。
频谱控制
02
为了防止干扰和保证通信质量，需要对频谱进行控制和管理。
频谱感知
03
手机需要具备感知周围频谱的能力，以便选择最佳的通信信道
。
信号的传播与衰减
负责信号的接收和发送的核心组件
详细描述
射频收发器是手机射频电路中的核心组件，负责信号的接收和发送。它能够将信 号从模拟信号转换为数字信号，或者从数字信号转换为模拟信号，确保手机能够 进行无线通信。
功率放大器
总结词
放大信号的组件
详细描述
功率放大器是手机射频电路中的重要组件，用于放大信号的功率。在发射信号时，功率放大器将信号放大到足够 的功率，以便能够有效地传输。在接收信号时，功率放大器对微弱的信号进行放大，使其能够被进一步处理。
信号接收
手机通过天线接收射频信 号，经过解调过程从中提 取出低频信号。
调制与解调
调制是将低频信号转换为 适合传输的射频信号，解 调则是将射频信号还原为 原始的低频信号。
手机射频电路原理2
表2：引脚排列及名称
图4：内部构造
声表面滤波器
频率传播特征
声表面滤波器
射频收发信机（U101）
❖ 射频收发信机是射频电路旳关键部件，主要完毕射频信号 旳调整与解调。内部构造主要涉及5个方面：
❖ 1）、接受机（Receiver）：提供射频信号旳下行链路，将 射频信号经过放大、解调转变成IQ信号供基带芯片进行处 理。
射频收发信机（U602）
当混频器旳输出信号为信号频率与本振信号之差，且 比信号频率高时，所用旳变频器被称为下边带上变频。
❖ 在接受机电路中旳混频器是下变频器，即混频器输出 旳信号频率比输入信号频率低；在发射机电路中旳混 频器一般用于发射上变频，它将发射中频信号与 UHFVCO(或RXVCO)信号进行混频，得到最终发射信 号。
7.
GOTO Check H/W Revision2 智能选择是否B’D测试
8.
Power Off_Batt
电源表关闭
9.
VerifySupply_Batt
电源表重新设置
10.
Write RTC
写入 RTC 时间
11.
Factory Reset
手机 Reset，自动关机再开机
12.
TestModeOn_Batt
手机通用旳接受与发射流程
❖ 2、信号发射流程： 话音采集——放大——ADC——滤波——语音编
码——交错——加密——信道均衡——GMSK调制—— （进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波—— 鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频 （混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器—— 天线匹配电路——天线发射。
射频收发信机（U101）
RD手机射频部分典型电路分析分析
2021/2/17
析
13
鉴相器（Phase Detector）
在频率合成器中所采用的鉴相器主要有正弦波相 位检波器与脉冲取样保持相位比较器两种。
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路分析分 析返ຫໍສະໝຸດ 14电荷泵——环路低通滤波器
（ Charge Pump——Loop Filter）
电荷泵的的作用主要是：给锁相环路提供理想 恒定的电流源，保持良好的线性关系，使得频 率范围易于控制
16
环路低通滤波器的应用举例
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路分析分 析
返回
17
压控振荡器
（Voltage Controlled Oscillator）
压控振荡器一般是由变容二极管为主构成 的谐振回路：
谐振回路的中心频率由其回路的等效L、 C特性决定：
0 1 LC
变容二极管的等效电容量由加在其两端 的电压控制，这样通过电压的变化就能转 换成回路谐振频率的变化，就构成了压控 振荡器VCO。
RD手机射频部分典型电路分析分
2021/2/17
析
30
参数计算方法
Coupling= 10lg PC 0 PI
Insertion Loss= 10lg PO 0 PI
Isolation= 10lg PC* 0 PI *
Directivity=Coupling-Isolation>0
RD手机射频部分典型电路分析分
它需外接：
13MHz参考基准时钟、RXVCO、TXVCO、基带控制 信号等
详见UAA3535 Data Sheet
我们需要研究其内部各重要节点的频率、
带宽，信号转换的流程等细节
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手机射频部分典型电路分析
2013-7-26
RF DBTEL
1
射频电路概况
随着电路集成技术日新月异的发展， 射频电路也趋向于集成化、模块化，这 对于小型化移动终端的开发、应用是特 别有利的。 目前手机的射频电路是以 RFIC 为中 心结合外围辅助、控制电路构成的。 射频电路中各典型功能模块的分析是 我们讨论的主要内容。
2013-7-26 RF DBTEL
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26
Directional Coupler
Insertion Loss
I/P PI
O/P Po
PI :Input power PO:Output power PC:Coupling power
Coupli ng
O/P PC
PI*:Incident Power in wrong direction PC*:Coupling power when incident power in wrong direction
我们需要研究其内部各重要节点的频率、 带宽，信号转换的流程等细节
2013-7-26 RF DBTEL 6
Hale Waihona Puke 2013-7-26RF DBTEL
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7
锁相环（PLL）
锁相环四个基本构成元素 锁相环路的性能 基本构成电路分析 锁相环在手机中应用举例
详见《射频锁相环》
2013-7-26 RF DBTEL 8
2013-7-26
RF DBTEL
2
2013-7-26
RF DBTEL
3
Outline
收发器（Transceiver） 锁相环（PLL） 功率控制环路（APC） 收发双工器（Diplexer） 衰减网络（Attenuation） 匹配网络（Matching） 滤波网络（Filter） 平衡网络（Balance） 其它
Frequency deviation capability >> the max. PLL capture range
（2）环路锁定之后稳态频差等于零，进入同步状态。稳态 相差通常总是存在的，它是一个固定值。
2013-7-26
RF DBTEL
11
环路的跟踪性能
输入信号变化越快，跟踪性能就越差。暂态相位误差和稳态 相位误差的大小，是衡量环路线性跟踪性能好坏的重要标志。
检波 二极管 D
RF DBTEL
2013-7-26 RF DBTEL 15
环路低通滤波器（Low Pass Filter）
phase detector
VCO Rz
Cz To further reduce the phase noise of the charge pump Cp R4 C4
To important the transient characteristics
2013-7-26
RF DBTEL
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12
基本构成电路分析
鉴相器（Phase Detector） 电荷泵——环路低通滤波器 （Charge Pump——Loop Filter ） 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator） 分频器（DIV）
2013-7-26
RF DBTEL
2013-7-26 RF DBTEL
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19
分频器（DIV）
锁相环通常用于N倍参考频率的发生器：
f 0 N fr
其中N为分频比，它由环路中分频器DIV提供
参见《分频器》
2013-7-26 RF DBTEL
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20
锁相环在手机中应用举例
RX（接收）频率合成器
2013-7-26
RF DBTEL
参考信号源（Reference signal source）：
参考信号源提供与反馈信号鉴相鉴频用的对比输入信号
2013-7-26 RF DBTEL 9
PLL Block Diagram
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2013-7-26 RF DBTEL 10
锁相环路的性能
锁相环的基本性能包括捕获过程与同步 （1）捕获过程的性能指捕获带和捕获时间。 捕获带指环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许 的最大固有频差 捕获时间是环路由起始时刻到进入同步状态的时刻之 间的时间间隔
则输出Z(dBm)=X+Y
2013-7-26
RF DBTEL
29
0dBm=1mW 10dBm=10mW 30dBm=1W
12dB---16 9dB---8 6dB---4 3dB---2 0dB---1 -3dB---1/2=0.5 -6dB---1/4=0.25 -9dB---1/8=0.125 -12dB---1/16=0.0625 -15dB---1/32=0.03125 -18dB---1/64=0.015625
0 1
LC
变容二极管的等效电容量由加在其两端 的电压控制，这样通过电压的变化就能转 换成回路谐振频率的变化，就构成了压控 振荡器VCO。
2013-7-26 RF DBTEL 18
VCO的选择要素
High spectral purity Linear voltage-frequency transfer characteristic Good frequency stability to temperature Frequency deviation capability >>the max. PLL capture range Time response Low power consumption and Output level Output harmonic level and tuning sensitivity Phase noise 详见TXVCO Data Sheet RXVCO Data Sheet
2013-7-26
RF DBTEL
32
功率检波器（Power Detector）
功率检波器对Coupler的耦合高频信号进行包络 检波进而得到一个体现耦合信号幅值大小的检 波电压。 我们采用二极管负包络检波电路，后级常为低 通积分电路。例如：
耦合电容Cc 低通 积分 电路 检波电压输出
Coupler 输出
目前手机用PA一般是厚膜模拟电路制成，它要求将 低功率射频信号线性无失真的放大到一定功率值。 它的主要参数有： 工作频率、带宽 最大线性输出功率（压缩点） 线性放大对输入功率要求 输入、输出需要的匹配阻抗 工作电源及电压、电流的要求 控制信号的形式及要求 噪声特性等等 详见PA-BGY280 Data Sheet 返回 25 2013-7-26 RF DBTEL
2013-7-26 RF DBTEL 5
Transceiver UAA3535（Philips）
UAA3535是近零中频收发器，它最多可以作三 频收发
它内部有： 三个PLL（包括一个内置VCO）、正交混频解调器、 可控增益低噪放大器、混频调制器等 它需外接： 13MHz参考基准时钟、RXVCO、TXVCO、基带控制 信号等 详见UAA3535 Data Sheet
2013-7-26 RF DBTEL 23
功率控制环路构成
Po
功率耦合器
Coupling Power
PI
功率放大器
功率 控制 环路
耦合检波信号
Source from VCO
Pc
差值功率 控制信号
检 波 器
2013-7-26
功率 比较 控制器
比较信号
用于用户 设定功率值
RF DBTEL
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24
功率放大器（Power Amplifier）
dBc是一个差值，它表 示两个功率值的差。
1mW
P1
P1 (dBc) 10 lg P2 P2
2013-7-26
RF DBTEL
28
dB& dBm & dBc 都是对数表示方式，对它们来 讲功率的乘除运算变成了它们的加减运算。 dB& dBm & dBc是可以直接相加减的。例如:
输入X dBm 增益 Y dB 输出Z dBm
2013-7-26 RF DBTEL 31
计算举例（全用对数计算）
PI :0dBm Coupling=-20dBm PC :20dBm Insertion Loss= -1dBm PO : -1dBm Isolation= -40dBm PI* : 0dBm Directivity= Coupling- Isolation PC* : -40dBm =20dBm
13
鉴相器（Phase Detector）
在频率合成器中所采用的鉴相器主要有正弦波相 位检波器与脉冲取样保持相位比较器两种。
2013-7-26
RF DBTEL
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14
电荷泵——环路低通滤波器
（ Charge Pump——Loop Filter）
电荷泵的的作用主要是：给锁相环路提供理想 恒定的电流源，保持良好的线性关系，使得频 率范围易于控制 环路低通滤波器（LPF） 由PFD的输出信号需经过低通滤波器再去控制 VCO。一般采用电阻、电容构成积分形式的低 通滤波器，它可以为单阶或多阶滤波器。它的 通频带由电阻、电容参数决定，它的截止速度 取决于其阶数。
RF DBTEL 30
dB------功率比
返 回
2013-7-26
参数计算方法
PC Coupling= 10 lg 0 PI PO 0 Insertion Loss= 10 lg PI
PC * 0 Isolation= 10 lg PI *
Directivity=Coupling-Isolation>0