射频电路原理

手机射频电路工作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。手机通用的接收与发射流程2、信号发射流程：话音采集——放大——ADC——滤波——语音编码——交织——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。手机通用的接收与发射流程3、射频电路原理框图：射频电路的主要元器件介绍及相关工作原理1、天线、匹配网络、射频连接器：天线（E600）：作用是将高频电磁波转化为高频信号电流。天线、匹配网络、射频连接器天线匹配网络（L604、C611、C614）：主要是完成主板与天线之间的功率匹配，以使天线的效率尽可能高。射频连接器（J600）：又叫同轴连接器或射频开关，作用主要是为手机的测试提供端口。其内部是簧片的接触结构，相当于一个机械开关，通常状态下开关处于闭合状态，当射频线探头插入射频连接器时，簧片一端将与主板的天线通路断开，而与射频线探头接触，此时手机与测试仪器之间就通过射频连接器与射频线进行信号的传输。具体结构见图2。天线、匹配网络、射频连接器图2:射频连接器内部结构及开关方式射频头顶针插入时将簧片断开，信号有综测仪连接至主板无顶针插入时，簧片处于接触状态，信号由天线接收至主板双工滤波器（U601）2、双工滤波器（U601）：双工滤波器是一种无源器件，内部包括发射滤波器和接收滤波器，它们都是带通滤波器。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。由于发射信号总是比接收信号强，而强信号对弱信号有抑制作用，会使接收电路被强信号阻塞，使接收的弱信号被淹没，引起接收灵敏度下降。所以接收滤波器就是阻止发射信号串人接收电平，当然，也有一并拒收天线接收到的接收频段以外的信号；而发射滤波器则拒绝接收频率段的噪声功率及发射调制信号。器件引脚排列及名称：表1：器件引脚排列及名称双工滤波器（U601）表2：双工滤波器的开关控制模式双工滤波器（U601）双工滤波器（U601）图3：双工滤波器相关电路声表面滤波器3、声表面滤波器（Z600、Z602、Z603）：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3：引脚排列及名称图4：内部结构声表面滤波器频率传输特性声表面滤波器射频收发信机（U602）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：1）、接收机（Receiver）：提供射频信号的下行链路，将射频信号通过放大、解调转变成IQ信号供基带芯片进行处理。接收机主要包括四频段（GSM850、GSM900、DCS1800、PCS1900）差分输入低噪声放大器(LNA)（输入阻抗200欧姆，通过LC网络与SAWFILTER匹配，增益控制动态范围35dB）、2个RF正交混频器、1个集成信道滤波器（滤除干扰、阻塞和镜像）、2个可编程增益放大器（PGA）、正交第2混频器和末级低通滤波器。射频收发信机（U602）MT6129系列采用非常低中频结构（与零中频相比，能够改善阻塞抑制、AM抑制、邻道选择性，不需DC偏移校正，对SAWFILTER共模平衡的要求降低），采用镜像抑制（35dB抑制比）混频滤波下变频到IF，第1中频频率为：GSM200KHZ，DCS/PCS100KHZ。第1IF信号通过镜像抑制滤波器和PGA（每步2dB共78dB动态范围）进行滤波放大，经第2混频器下变频到基带IQ信号，频率为67.708KHz。射频收发信机（U602）射频收发信机（U602）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。混频器(MIX):是一个频谱搬移电路，它将包含接收信息的射频信号转化为一个固定频率的包含接收信息的中频信号。它是接收机的核心电路。混频电路又叫混频器（MIX）是利用半导体器件的非线性特性，将两个或多个信号混合，取其差频或和频，得到所需要的频率信号。在手机电路中，混频器有两个输入信号(一个为输入信号，另一个为本机振荡)，一个输出信号（其输出被称为中频IF）。当混频器的输出为射频信号频率与本振信号之和，且比信号频率高时，所用的混频器被称为上边带上变频；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。射频收发信机（U602）2）、发射机（Transmitter）：提供射频信号的上行链路，将IQ基带信号调制成发射射频信号。包含2个发射压控振荡器（TXVCO）、缓冲放大器、下变频混频器、正交调制器、带ChargePump和环路滤波器的鉴相器（PD），另一路分频器和环路滤波器用于正交调制器与下变频混频器完成产生合适的TX调制中频。射频收发信机（U602）射频收发信机（U602）3）、频率合成器（FrequencySynthesizer）：将一个或多个基准频率信号变换为另一个或多个所需频率信号的技术称为频率合成，或频率综合技术。移动电话通常使用的是带锁相环的频率合成器，原理框图见下：射频收发信机（U602）参考振荡器：在频率合成乃至在整个手机电路中都是很重要的。在手机电路中，特别是GSM手机中，这个参考振荡器被称为基准频率时钟电路，它不但给频率合成环路提供参考信号，还给手机的逻辑电路提供信号，如该电路出现故障，手机将不能开机。手机电路中的参考振荡都使用晶体振荡电路。而且，大多数手机中使用的是一个基准频率时钟VCO组件。在GSM手机中，这个组件输出频率是13MHz/26MHz，有时它被称为13MHz/26MHz晶体。事实上它是一个VCO组件，13MHz/26MHz晶体及VCO电路中的晶体管及变容二极管等器件被封装在一个频率罩内。13MHz/26MHz振荡电路受逻辑电路提供的AFC(自动频率控制)信号控制。由于GSM手机采用时分多址(TDMA)技术，以不同的时间段(Slot，时隙)来区分用户，故手机与系统保持时间同步就显得非常重要。若手机时钟与系统时钟不同步，则会导致手机入不了网。射频收发信机（U602）在GSM系统中，有一个公共的广播控制信道(BCCH)，它包含频率校正信息与同步信息等。手机一开机，就会在逻辑电路的控制下扫描这个信道，从中获取同步与频率校正信息，如手机系统检测到手机的时钟与系统不同步，手机逻辑电路就会输出AFC信号。AFC信号改变13MHz/26MHz电路中VCO两端的反偏压，从而使该VCO电路的输出频率发生变化，进而保证手机与系统同步。射频收发信机（U602）鉴相器（PD）：是英文PhaseDetector的缩写。它是一个相位比较器，是一个相差—电压转换装置，可将VCO振荡信号的相位变化变换为电压的变化。鉴相器输出的是脉动直流信号，这一脉动直流信号经LPF滤除高频成分后去控制VCO电路。低通滤波器（LPF）：是英文LowPassFilter的缩写。低通滤波器又被称为环路滤波器，它是一个RC电路，位于鉴相器与VCO电路之间。因鉴相器的输出不仅有控制信号，还有一些高频谐波成分，这些谐波将影响VCO电路的工作，低通滤波器就是要把这些高频成分滤除。射频收发信机（U602）压控振荡器简称（VCO）：是英文VoltageControlOscillator的缩写。压控振荡器是一个电压—频率转换装置，可将鉴相器PD输出的相差电压信号的变化转化成频率的变化。参考振荡器给频率合成环路提供基准信号，使手机的工作频率与系统保持一致鉴相器是一个相位—电压转换装置，它将信号相位的变化变为电压的变化。显然，这是一个比较器。射频收发信机（U602）低通滤波器滤掉鉴相器输出的高频成分，以防止高频谐波对VCO电路的影响。在鉴相器中，参考信号与VCO分频后的信号进行比较。VCO是一个电压一频率转换装置，它将电压的变化(鉴相器输出电压的变化)转化为频率的变化。VCO输出的信号通常是一路到其他功能电路；另一路回到分频器作取样信号4）、压控振荡器（VCX0）：同上描述。5）、稳压器（Regulators）：作为芯片内部的稳压器，将输入电池电压转换成内部电路所需的工作电压。射频收发信机（U602）射频收发信机（U602）射频收发信机（U602）射频收发信机（U602）射频收发信机（U602）功率放大器（U600）RF3146是RFMD公司生产的第三代功率放大器(PA)模块，集成了整合功率控制技术的高功率（GSM35dB、DCS与PCS33dB）、高效率（GSM60%、DCS/PCS55%）的射频功放模组，内置方向耦合器、检波二极管、和专用功率控制集成电路（ASIC），适用于GSM850、EGSM900、DCS、PCS频段，输出功率控制范围达到50dB。