GSM手机射频原理与电路分析
GSM数字手机原理射频PPT课件
DC Compensaton
x2
/2
TRF6150
射频主芯片
Local Oscillator
射频压控振荡器
数字低中频接收机模型
天线
双工器
带通滤波
低噪音放大
A/D转换 基带处理
低通滤波
混频
声表面滤波
100KHz 低中频
本振频率
数字低中频的形象理解
（北京 嘉兴 宁波）
北
京
飞机
925-960MHZ
嘉
宁
一、频率合成器
定义： 把基准频率信号进行变换，输出多种频 率的信号，供射频部分调制、解调、混频 所用。
13MHZ
300MHZ 1.8GHZ 45MHZ
1 锁相环工作原理
锁相环电路是频率合成器的核心电路，主 要作用是：由频稳性很强的基准信号得到 另一个频率与其同样稳定频率信号
f1
电压差
电压差
鉴相器
#43、#44
#22 #23 #21
#5
#3 #45 #41
#13、#14、#15 #8 #9 #10 #11
#20
超外差二次变频机模型
双工器
BPF
中频放大器
中频放大器
I
Mixer
Mixer
LN
PG
PG
A
A
A
Q
中频滤波器
中频滤波器
Demodulator
接收下变频时两次混频 机型：8180、G100 （相应中频225MHZ、45MHZ）
数字低中频：
利用超外差的效能优势意即直接转换技术的低成本 和功能整合优势，避免“直流位移”的影响，基频无须 进行滤波，提高接收灵敏度！
GSM手机射频工作原理与电路分析 (2)56页PPT
TX
2021/8/12
对接收为short
RX
/4
对发射为open
为发射波长
RF DBTEL
7
收发双工器的特性参数（TX/RX）
Frequency Range (MHz) Insertion Loss (dB) Attenuation(dB) V.S.W.R. Isolation (dB) Harmonics 2xfo, 3xfo (dBc) Power Capacity (dBm)
lc03c lc66e
返回
2021/8/12
RF DBTEL
9
平衡网络（Balance）
Balance电路构成：
UI 分别经过低通、高通得到反相的UO1 、UO2
Uo1
UI 1
1
jC UI jL
1
C 1 L
UI
jC
C
Uo2j U 1C I jjL LUIL L 1C
L Rs UO1
C
Rdiff
C
Rs UO2
返回 17
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。
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
2021/8/12
手机射频电路原理
手机射频电路原理手机射频电路是手机中非常重要的一部分，负责处理手机信号的传输和接收。
手机射频电路原理包括射频信号的发射、接收、放大和滤波等过程。
首先，手机射频电路主要包括射频发射电路和射频接收电路两部分。
射频发射电路负责将数字信号转换为射频信号并发送出去，而射频接收电路则负责接收并解码收到的射频信号。
这两个电路之间通过天线进行无线传输。
其中，射频电路中的核心元器件是射频集成电路（RFIC），它承担了信号的处理和调制任务。
在手机射频发射电路中，数字信号首先通过数字模拟转换器（DAC）转换为模拟信号。
然后，经过滤波器和放大器等电路进行处理，将信号转换为射频信号。
射频信号经过射频功率放大器（PA）进行功率放大，然后通过天线辐射出去。
在这个过程中，还需要进行频率合成和混频等操作，以生成所需要的信号频率。
手机射频接收电路则负责接收外界的射频信号，并将其转换为数字信号。
天线将接收到的信号传输到射频前端模块（RF Front-end Module），该模块包括低噪声放大器（LNA）、滤波器和混频器等部件。
低噪声放大器会将射频信号进行放大并降低噪声，滤波器则用于滤掉无用的频谱成分。
混频器将射频信号与本地振荡器（LO）的信号混频，得到中频信号。
中频信号再经过中频放大器（IF Filter & Amplifier）进行进一步的滤波和放大，最后通过模拟数字转换器（ADC）转换为数字信号。
除了发射和接收信号的过程，手机射频电路还需要进行射频无线电信号的滤波处理。
由于存在其他设备和信号的干扰，手机需要对接收到的信号进行滤波以去除干扰。
射频滤波器在射频电路的前端起到了重要作用，它通过滤波器将所需的信号频段保留，而将其他频段的信号滤掉。
常见的滤波器有低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
此外，手机射频电路还需要考虑功耗和信号质量等方面的问题。
为了提高功耗效率，手机射频电路需要设计高效的功率放大器，并尽量减小信号在电路中的损耗。
手机射频电路原理
射频收发信机（U602）
当混频器的输出信号为信号频率与本振信号之差，且 比信号频率高时，所用的变频器被称为下边带上变频。 ❖ 在接收机电路中的混频器是下变频器，即混频器输出 的信号频率比输入信号频率低；在发射机电路中的混 频器通常用于发射上变频，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。 ❖ 射频振荡器（或本地振荡器，RFVCO）： ❖ 中频滤波器:在电路中只允许中频信号通过，主要用来 防止邻近信道的干扰，提高邻近信道的选择性。
手机射频电路工作原理
手机射频电路原理
手机通用的接收与发射流程
❖ 1、信号接收流程： 天线接收——天线匹配电路——双工器——滤波（声 表面滤波器SAWfilter）——放大（低噪声放大器 LNA）——RX_VCO混频（混频器Mixer）——放大 （可编程增益放大器PGA）——滤波——IQ解调（IQ 调制器）——（进入基带部分）GMSK解调——信道均 衡——解密——去交织——语音解码——滤波—— DAC——放大——话音输出。
❖ 3、声表面滤波器（F100、F101）： ❖ 是一个带通滤波器，只允许接收频段的射频信号进入接收
机电路，其它频段的信号将会得到抑制。
表2：引脚排列及名称
图4：内部结构
手机射频电路原理
声表面滤波器
频率传输特性
手机射频电路原理
声表面滤波器
手机射频电路原理
射频收发信机（U101）
❖ 射频收发信机是射频电路的核心部件，主要完成射频信号 的调整与解调。内部结构主要包括5个方面：
手机射频电路原理
射频收发信机（U101）
手机射频电路原理
射频收发信机（U101）
❖ 低噪声放大器(LNA): 作用是将天线接收到的微弱的射频信 号进行放大，以满足混频器对输入信号幅度的需要，提高 接收机的信噪比。
GSM手机RF部分工作原理
一些厂家专门提供的夹具来进行折装。
从射频与逻辑电路角度看，GSM手机其实是一个相当复杂的系统，下面我们就按射频与逻辑两部分来介绍GSM手机的原理。
GSM手机主要组成如下图：早期GSM手机大都由二块电路板组成，一块负责射频信号的处理--射频板，另一块负责音频信号和逻辑控制信号的处理--音频逻辑板（有时也称为数字板），这二块板之间一般用插座相连（有时也会看到用排线相连的手机）。
随着技术的发展，现在的手机射频板和音频板已合二为一，这样集成度更高，体积也更小，但维修难度也将显著增大。
从射频原理图上可以看到，从天线进来的信号首先进入双工器DUP，然后进入一个低噪声放大器LNA，从GSM手机的原理上看双工器并不是必要的，因为手机的信号接收与发射之间并不是同时进行的，而是相差三个时隙，这一点与模拟TACS手机是有很大不同的，但为了进一步增大收发信号之间的隔离度和消除外界干扰信号，在很多型号的手机中还是在天线前端设置了双工器。
低噪声放大器LNA通常其增益在10~20dB范围，其噪声系数不大于3dB，经过LNA放大的信号将与接收本振混频下变频到中频IF信号，有的型号手机可能只有一级变频电路和一级IF信号，有的手机的接由信号可能会经过二级变频，有二级IF信号，但结构是一样的。
混频后的信号滤波后进入具有自动增益控制的中频放大器AGCIF放大器中放大，尔后滤波后的IF信号送到0.3GMSK调制解调器芯片中解调出I和Q二路信号,I,Q信号可进一步送到DSP芯片中进行自适应均衡等处理,以消除传送过程中的各种衰落与干扰。
有的手机把信道检验，纠错解码等功能也放到DSP芯片中。
当手机开机登录时，它将与当前小区发出的BCH广播控制信道中的同步信号SCH，FCH锁相，以使手机的基础本振锁定在基站的频率基准上。
手机通常有一个基础本振信号，其频率通常为13MHz或其整数倍，手机的接由与发射本振通常由基础本振变频得到，因此一旦基础本振锁定之后Tx/Rx本振也就锁定了。
【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。
GSM手机射频系统分析
GSM手机射频系统分析与研究湖南大学电气与信息工程学院朱江黎福海文章首先介绍了GSM手机的RF部分功能，从最原始的二次模拟变频开始,到现在出现的零中频方式,再到最新的采用DSP技术的数字低中频二次变频,分析了几种变频方法的优缺点,其中提出的最后一种数字变频方式更有利于现在新技术的应用,而且已有类似方案出现，而且在国内被一些厂家采用。
在信号调制方面，对上变频的过程中的GMSK信号调制做出详细分析,结分别对不同压缩带宽的GMSK调制信号在误码率方面的影响做出比较分析,提出对现有的GMSK(BT=0.3)的调制方式改进在技术上实现的可能性,希望能在兼顾误码率效果和邻道干扰方面寻求一种更好的动态平衡效果,保证通信质量.1 引言GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成.随着大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，蜂窝移动通信有了实现的技术基础。
我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段： 905～915（移动台发、基站收） 950～960（基站发、移动台收）,后来扩展到1.8GHz频段的DCSI800, 1710～1785（移动台发、基站收） 1805～1880（基站发、移动台收）,因为后来扩展到1.8GHz频段只是在载波频段上不同,所以本文在很多时候主要针对900MHz频段进行讨论,文中结合了现今MOTOR,ADI,SILICOND等一些 GSM射频方案,在信号调制方面进行分析。
2.1 传统的二次变频简介与分析传统GSM蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。
一部移动电话总的包括射频部分、基带部分；其中射频部分包括接受和发射部分，基带部分包括数字逻辑，电源管理和显示部分。
射频系统由射频接收和射频发射两部分组成。
射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路主要完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。
手机维修电路原理及维修案例精选
© 2007 Lenovo 24
2、案例分析(以S5为例）
▪ 案例2：部份整机故障
▪ 显示问题：首先应该用替换法确定是装配问题，屏问题不这是主板问题？
▪ 1、屏无显示分2种情况：
▪ A、有字无光；此种情况说明，从CPU来的数据是没有问题的，只是没有背光。 所以应该检查LED供电信号有无问题或连接器有无工艺问题。
技能培训教材
自由联想，快乐共享
© 2007 Lenovo 20
1、测试主板故障的类别
▪ A、下载软件
▪
定义：软件下载就是将手机的软件写入到手机主板芯片（flash）的
过程。（类似给电脑安装WIN2000或XP等操作系统）。
▪
方式：利用电脑、电源、接口板等硬件设备以及相应的程序，将软件
写入到手机芯片中。
▪
注：软件有版本之分（如S010、S011），一般要使用与硬件代码对应
的最新版本软件。
▪ B、下载SN号
▪ 定义：下载SN号就是将SN贴纸上的SN号写入到手机主板芯片（flash） 的过程。
▪ 实现方式：利用电脑、电源、接口板、扫描枪等硬件设备以及相应的 程序，将软件写入到手机芯片中。
▪ 注：有些机型没有单独的下载SN号工位，而直接在软件下载工位写入 SN号。（依不同平台而定）
b、在开机状态电流为20MA的情况下，用示波器在主板C1114输 入点测量出有 26M波形，说明主时钟正常工作。
c、在上一点分析前提下，测量电源IC输出Vmem2.8V为正常。
d、在以上分析结果下，可怀疑此主板在下载时，CPU至IO口的下载通路有问题， 测量此主板IO口URXD1信号脚对地阻抗为正常、UTXD1信号脚对地阻抗不正常，测 UTXD1通路上元件，发现D1301贴反了。
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GSM手机射频原理与电路分析
GSM手机的射频原理主要涉及射频信号的接收和发送。
在接收信号方面，手机的射频接收器接收到来自基站的无线信号，经过一系列的处理后，转换成数字信号供手机处理和显示。
在发送信号方面，手机的射频发射器
将数字信号转换成无线射频信号，并发送给基站进行处理。
在射频接收方面，手机的射频接收器主要包括低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）和中频放大器（IF Amplifier）。
LNA的作用是放大微
弱的射频信号，使其能够被后续的处理电路处理。
混频器的作用是将高频
射频信号与本地振荡器产生的信号进行混频，得到中频信号。
中频放大器
对中频信号进行放大，以供后续处理。
在射频发送方面，手机的射频发射器主要包括数字到模拟转换器（DAC）和功率放大器（Power Amplifier，PA）。
DAC将数字信号转换成
模拟信号，供功率放大器进行放大。
功率放大器将模拟信号进一步放大，
以便发送给基站。
GSM手机的射频电路是一个复杂的系统，涉及到多个电路元件的协同
工作。
为了保证射频信号质量，需要进行射频功率控制和频率合成。
射频
功率控制主要通过调整功率放大器的工作状态来实现，以保证发送信号的
强度和稳定性。
频率合成则通过频率合成器（Frequency Synthesizer）
来实现，它能够产生精确的射频信号频率。
除了射频电路，GSM手机还涉及到其他电路，如基带电路和数字信号
处理电路。
基带电路主要负责数字信号的调制和解调，将数字信号转换成
模拟信号供射频电路处理，或将接收到的射频信号转换成数字信号供数字
信号处理电路处理。
数字信号处理电路则负责对数字信号进行处理和解码，以实现手机通信功能。
总之，GSM手机的射频原理与电路是手机通信功能的核心。
射频接收
器负责接收来自基站的无线信号，将其转换成数字信号供手机处理。
射频
发射器则将数字信号转换成无线射频信号发送给基站。
射频电路涉及到多
个电路元件的协同工作，如低噪声放大器、混频器、中频放大器、功率放
大器等。
同时，还需要进行射频功率控制和频率合成以保证射频信号质量。
GSM手机的射频电路是一个复杂的系统，需要精确的设计和优化来满足手
机通信的需求。