手机射频电路原理

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1、手机射频电路工作原 理手机通用的接收与发射流程 v1、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 v2、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

2、射。手机通用的接收与发射流程 v3、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 v1、天线、匹配网络、射频连接器：v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 v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

3、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） v2、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

4、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。v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v3、声表面滤波器（Z600、Z602、Z603）：v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） v射频收发信机是射频电路的核心部件，主要完成

5、射频信号 的调整与解调。内部结构主要包括5个方面：v1）、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。v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SAW FILTER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）vMT6129系列采用非常低中频结构（与零中频相比，能够改 善

6、阻塞抑制、AM抑制、邻道选择性，不需DC偏移校正，对 SAW FILTER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：GSM 200KHZ，DCS/PCS 100KHZ。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）v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。v混频器(MIX):是一个频谱搬移电路，它将包含接收信息

7、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 。v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

8、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。v射频振荡器（或本地振荡器，RFVCO）：v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）v2）、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。v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Charge Pump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

9、合适的TX调制中频。射频收发信机（U602）射频收发信机（U602）v3）、频率合成器（Frequency Synthesizer）：v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）v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。v手机电路中的参考振荡都使用晶体振荡电路。而且，大多

10、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13 MHz/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）v在GSM 系统中，有一个公共的广播

11、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）v鉴相器（PD）：是英文Phase Detector 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

12、后去 控制VCO 电路。v低通滤波器（LPF）：是英文Low Pass Filter 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）v压控振荡器简称（VCO）：是英文Voltage Control Oscillator 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。v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

13、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）v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。vVCO 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v4）、压控振荡器（VCX0）：同上描述。v5）、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） vRF3146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 PCS 33dB）、高效率（GSM 60%、DCS/PCS 55%）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。