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1、移动通信原理与设备维修 第三篇 手机电路结构与信号检测 本篇导入 手机是数字通信技术、单片机控制技术、贴片安装 技术、元器件材料与工艺、多层控制电路板和柔性 电路板等综合技术的产物。通过对手机的电路结构 、功能电路和电路板分布等方面的了解和识别，能 用仪器对手机的主要信号进行测试，有利于对手机 的故障进行准确地判断、定位和简单维修。 v项目描述 v掌握良好的理论基础是维修之本。手机维修的 理论基础包括电路结构、单元电路、识图和理 论分析能力等。其中，掌握基本电路结构是首 要的，通过基本电路结构可以帮助维修人员建 立一个全局观。在实际工作中，许多维修分析 方法都是来自对电路结构图的了解。电路图是
2、 人们为了研究手机的需要，用约定的符号绘制 的一种表示手机电路结构的图形。通过手机电 路图可以分析和了解实际电路的情况。本项目 主要介绍手机的主要电路方框图及识图方法。 若能熟练地掌握手机的基本电路结构，有助于 快速定位故障。 v项目分解 v任务一 认识手机元件分布图和电路板实物图 v任务二 认识传统GSM手机整机电路方框图 v任务三 认识智能手机整机电路方框图 v任务四 认识手机射频电路方框图 v任务五 认识手机逻辑音频电路方框图 v任务六 认识手机接口电路方框图 v任务七 认识频率合成器电路方框图 v任务八 认识手机电源及开机方框图 项目一 认识手机基本电路结构 1 项目二 使用仪器检测手
3、机的基本信号 2 项目三 了解手机的新功能模块 3 第一篇 手机与移动通信系统 项目一 认识手机基本电路结构 任务1 认识手机元件分布图和电路板实物图 （一）识读手机元件分布图 元件分布图又称为装配图或印刷板电路图。 图3-1-1 摩托罗拉A1008手机元件分布图图 CPU 项目一 认识手机基本电路结构 （二）识读手机电路板实物图 天线开关 CPU 存储器 射频IC 电源 本振 接口电路 任务2 认识传统GSM手机整机电路方框图 接收高频处理（ 滤波、放大、混 频） 接收中频处理（ 滤波、放大、解 调） 发射高频处理（功 率放大、滤波） 发射中频处理（调 制、滤波、放大） 接收音频处理 部分
4、发射音频处理 部分 听筒 话筒 天 线 开 关 接收本振 发射本振 时钟 存储器 字库 码片 暂存 CPU (中央处理器) 射频供电电池充电部分 显示屏 键盘 相机 SIM卡 振动器 蓝牙 FM收音 指示灯 逻辑供电供电部分 发射部分 接收部分 频 率 合 成 部 分 图3-1-3 传统GSM手机整机电路框图 接口界面部分射频部分逻辑/音频部分 v （二）理解各部分的功能 v 1射频部分。射频部分主要由天线开关电路、接收电路、发射电路和频 率合成器组成。接收射频电路将天线接收到的935MHz960MHz（ GSM频段）或1805MHz1880MHz（DCS频段）的射频信号处理 后变为67.70
5、7KHz的接收I/Q基带信号，再送逻辑音频电路，完成接 收信号的下变频处理。发射时，射频部分将逻辑音频电路送来的 67.707KHz发射I/Q基带信号经处理后变为890MHz 915MHz(GSM频段)或1710MHz1785MHz（DCS频段）的发射 信号，经功率放大后从天线发射出去，完成对发射基带信号的上变频处理 。 v 2音频处理部分。接收时，将射频电路送来的I/Q基带信号进行一系列 数字化处理后，从听筒输出人耳听到的声音。发射时，将话筒输入的话音 信号经过一系列数字化处理后，转换成发射的I/Q信号并送到射频电路中 。 v 3频率合成器。为接收和发射电路提供必要的各种频率信号。 v 4逻
6、辑控制部分。作用是执行程序，CPU是逻辑控制的核心元件，存储 器则用来存储各种程序和数据。主要控制射频收发信号电路的工作时隙， 对锁相环编程，控制基带信号的数字化处理，提供SIM接口，执行鉴权 入网，处理键盘信号，控制显示屏与外围设备的通信等。 v 5供电部分。提供整机所用的电源，用来保障手机正常工作。 v 6接口界面部分。用户和手机沟通的桥梁，它输出各种信息给用户，如 话音、振铃、屏显、背光灯、相机、蓝牙等，同时用户通过听筒、摄像头 和键盘输入信息给手机。 项目一 认识手机基本电路结构 供电部分， 主要包括电 源IC及外围 电路 音频处理、逻辑控制部分 ，主要包括CPU（本手机 的CPU集成
7、了音频处理电 路）、存储器，数字信号 处理器等芯片及外围元件 频率合成器，主要包括 时钟晶体振荡电路 射频部分，主要包括射 频IC、天线接收部分、 功放、滤波电路等 v 动手操作 v （1）实训要求 v 1)以小组为单位，确定成员分工。 v 2) 教师提供传统GSM手机的主板及元件分布图 ，指导学生查找该手机的四大组成部分，并对各部件 的元器件、功能进行归类。 v （2）实训记录 v 根据实训内容，完成表3-1-1。 v 表3-1-1 GSM手机部件组成表 v 手机电路组成归类功能射频部分逻辑/音频部分供电 部分界面接口部分 手机电路组成归类功能 射频部分 逻辑/音频部分 供电部分 界面接口部
8、分 任务3 认识智能手机整机电路方框图 触摸屏JTAG 扬声器送话器 天线 功率放大器 JTAGA/D 11S 11C UART2 音频编 解码器 接收机 基带 话音 存储器 射频电路 数字基带 模拟基带 UART1 SDRAM接 口 SDROM接 口 SDRAMNND FLASH SD卡 多媒体接口 LCD控制器 图像控制器 GPIO 蓝牙 红外数据 接口 键盘 摄像头 LCD 无线调制解调器部分 图3-1-5智能手机方框图 v 任务3 认识智能手机整机电路方框图 v 一任务目标 v 1认识智能手机整机电路方框图。 v 2理解各部分的功能。 v 二任务实施 v （一）了解智能手机 v 智能手
9、机（Smartphone)，是指像个人电脑一样，具有独立的操作系统，用户可 以自行安装第三方服务商提供的软件、游戏等程序，通过此类程序来不断对手机的 功能进行扩充，并可以通过移动通信网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总 称。 v 智能手机因安装了相应开放式的操作系统和可以安装第三方软件，所以比传统的手 机具有更强的综合性处理能力和更丰富的功能。智能手机常用的操作系统有： Symbian、Windows Mobile、Windows phone、iOS、Linux（含 Android）。而传统手机都使用生产厂商自行开发的封闭式操作系统，所能实现的 功能非常有限，不具备智能手机的扩展性。 v
10、智能手机的特点： v 1. 具备无线接入互联网的能力，即需要支持GSM网络下的GPRS或者CDMA网络 的CDMA 1X或3G（wcdma、cdma-evdo、TD-scdma）网络，甚至4G（ HSPA+、FDD-LTE、TDD-LTE）。 v 2. 具有PDA的功能，包括PIM（个人信息管理），日程记事，任务安排，多媒体 应用，浏览网页。 v 3. 具有开放性的操作系统，可以安装更多的应用程序，使智能手机的功能可以得到 无限扩展。 v 4. 人性化，可以根据个人需要扩展机器功能。 v 5. 功能强大，扩展性能强，第三方软件支持多。 任务4 认识手机射频电路方框图 频率合成器一本振 功放 功
11、率控制 发射VCO 射频 滤波器 鉴相 器 F/2 F/2(4) 调制 RXQN RXQP RXIN RXIP 二 本 振 TXI/Q 900MHz 1800MHz 天线开关 900MHz 1800MHz 低噪声放大 混 频 器 GSM DCS 射频信号处理器 图3-1-6 射频电路方框图 射频 滤波器 中频 发射中频 任务4 认识手机射频电路方框图 v （二）理解手机射频电路工作原理 v 1接收部分工作原理 v 手机接收部分工作流程如下。 v （1）从天线接收下来的射频信号经天线切换开关输出 送到接收射频滤波器进行滤波，该滤波器有两个通道， 即GSM通道和DCS通道。 v （2）滤波后的信号
12、 低噪声放大器放大 射频 滤波器滤波 射频信号处理器 与本振输出的本 振信号进行混频 输出中频信号 v 中频滤波器滤波 射频信号处理器 v （3）第二本振信号 射频信号处理器 分频器 分频 对中频信号进行I/Q解调 得到RXIN 、RXIP、RXQN和RXQP四路接收基带信号 射 频接口电路。 任务4 认识手机射频电路方框图 v 2发射部分工作原理 v 手机发射部分工作流程如下。 v （1）由逻辑电路处理形成的发射基带信号（TXI/Q）TXIN、 TXIP、TXQN和TXQP,这四路调制信号从射频接口进入射频信 号处理器。 v （2）第二本振信号 射频信号处理器 四分频后的信号 对发射基带信号
13、进行调制 发射中频信号。 v （3）发射VCO产生GSM 890MHz915MHz或DCS 1710MHzl785MHz的发射载频信号，一路送入功放进行放 大，另一路送回射频信号处理器。 v （4）锁相环控制电压信号从而控制发射频率：送回射频信号处理 器的发射载频信号 与一本振信号进行发射混频 混频输 出的信号 与发射中频信号在鉴频器中进行鉴相比较 得 到控制电压信号 控制发射VCO的振荡频率。 v （5）功放将发射载频信号放大后经天线开关输出到天线发射。 v 功放受CPU控制，根据接收系统的不同而相应变化。市面上手机 的接收和发射信号的处理过程都是大同小异，完成的功能也与上 面的这种手机基本
14、一样。 任务4 认识手机射频电路方框图 v（三）理解混频器工作原理 v接收机从天线接收到的信号是微弱的，但直接 进行放大，将会出现灵敏度低、选择性差、高 低频端信号增益不均匀等问题。为了克服这种 困难，接收机采用超外差技术，即利用混频器 加以变频。 振荡器（VCO）fbfi低噪声放大器 中频放大器（a）混频器符号（b）混频器在 接收机的位置图3-1-7 混频器fi-fbfofbfi v混频器由非线性器件（二极管、三极管、场效 应管）构成，从图3-1-7（a） 任务4 认识手机射频电路方框图 振荡器（VCO）fb fi 低噪声放大器中频放大器 （a）混频器符号（b）混频器在接收机的位置 图3-1
15、-7 混频器 fi-fb fo fb fi 任务4 认识手机射频电路方框图 v四）综合实训 v1、任务示例 v（1）查找射频电路的主要元器件 v如图3-1-8 所示为NOKIA8210手机PCB中 的射频电路的主要元器件。天线开关射频滤波 器GSM高放管DCS高放管射频滤滤波器互感 耦合器射频信号处理器功放前置放大管DCS发 射滤波器GSM发射滤波器本振VCO v图3-1-8 NOKIA8210手机PCB中的射频主 要元器件 任务4 认识手机射频电路方框图 图3-1-9 N97手机电路图上的I/Q信号示意图 接收和发 射I/Q 信号 任务4 认识手机射频电路方框图 X7401 X7402 X7
16、403 X7400 Z7521 N7520 Z7540 Z7541 Z7542 RX1 RX2 TRX3 TRX2 TRX1 INP_900 INM_900 INP_1800 INM_1800 INP_850 INM_850 INP_2150 INM_2150 INP_1900 INM_1900 RXOUT_PI RXOUT_NI RXOUT_PQ RXOUT_NQ 天线接口 天线座 前端模块 接收滤波器 OSCIN N7500 滤波器 CPU G7500 VCO 射频IC 图3-1-10 NOKIA手机的接收信号流程图 任务4 认识手机射频电路方框图 X7401 X7402 X7403 X7400 Z7523 T7520 N7520 Z7540 Z7541 Z7542 TX_1
