2、发射电路的结构和工作原理:
发射时,把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中频,用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。经功放放大后由天线转为电磁波辐射出去。
该电路掌握重点:
(1)、电路结构。
(2)、各元件的功能与作用。
(3)、发射信号流程。
电路分析:
(1)、电路结构。
发射电路由中频内部的发射调制器、发射鉴相器;发射压控振荡器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、发射互感器等电路组成。(如下图)
(2)、各元件的功能与作用。
1)、发射调制器:
结构:
发射调制器在中频内部,相当于宽带网络中的MOD。
作用:
发射时把逻辑电路处理过的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)与本振信号调制成发射中频。
2)、发射压控振荡器(TX-VCO):
结构:
发射压控振荡器是由电压控制输出频率的电容三点式振荡电路;在生产制造时集成为一小电路板上,引出五个脚:供电脚、接地脚、输出脚、控制脚、900M/1800M频段切换脚。当有合适工作电压后便振荡产生相应频率信号。
作用:把中频内调制器调制成的发射中频信号转为基站能接收的890M-915M(GSM)的频率信号。
原理:众所周知,基站只能接收890M-915M(GSM)的频率信号,而中频调制器调制的中频信号(如三星发射中频信号135M)基站不能接收的,因此,要用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。
当发射时,电源部分送出3VTX电压使TX-VCO工作,产生890M-915M(GSM)的频率信号分两路走:
a)、取样送回中频内部,与本振信号混频产生一个与发射中频相等的发射鉴频信号,送入鉴相器中与发射中频进行较;若TX-VCO振荡出频率不符合手机的工作信道,则鉴相器会产生1-4V跳变电压(带有交流发射信息的直流电压)去控制TX-VCO内部变容二极管的电容量,达到调整频率准确性目的。
b)、送入功放经放大后由天线转为电磁波辐射出去。
从上看出:由TX-VCO产生频率到取样送回中频内部,再产生电压去控制TX-VCO工作;刚好形成一个闭合环路,且是控制频率相位的,因此该电路也称发射锁相环电路。
3)、功率放大器(功放):
结构:目前手机的功放为双频功放(900M功放和1800M功放集成一体),分黑胶功放和铁壳功放两种;不同型号功放不能互换。
作用:把TX-VCO振荡出频率信号放大,获得足够功率电流,经天线转化为电磁波辐射出去。
值得注意:功放放大的是发射频率信号的幅值,不能放大他的频率。
功率放大器的工作条件:
a)、工作电压(VCC):手机功放供电由电池直接提供(3.6V)。
b)、接地端(GND):使电流形成回路。
c)、双频功换信号(BANDSEL):控制功放工作于900M或工作于1800M。
d)、功率控制信号(PAC):控制功放的放大量(工作电流)。
e)、输入信号(IN);输出信号(OUT)。
4)、发射互感器:
结构:两个线径和匝数相等的线圈相互靠近,利用互感原理组成。
作用:把功放发射功率电流取样送入功控。
原理:当发射时功放发射功率电流经过发射互感器时,在其次级感生与功率电流同样大小的电流,经检波(高频整流)后并送入功控。
5)、功率等级信号:
所谓功率等级就是工程师们在手机编程时把接收信号分为八个等级,每个接收等级对应一级发射功率(如下表),手机在工作时,CPU根据接的信号强度来判断手机与基站距离远近,送出适当的发射等级信号,从而来决定功放的放大量(即接收强时,发射就弱)。
附功率等级表:
6)、功率控制器(功控):
结构:为一个运算比较放大器。
作用:把发射功率电流取样信号和功率等级信号进行比较,得到一个合适电压信号去控制功放的放大量。
原理:当发射时功率电流经过发射互感器时,在其次级感生的电流,经检波(高频整流)后并送入功控;同时编程时预设功率等级信号也送入功控;两个信号在内部比较后产生一个电压信号去控制功放的放大量,使功放工作电流适中,既省电又能长功放使用寿命(功控电压高,功放功率就大)。
(3)、发射信号流程。
当发射时,逻辑电路处理过的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N),送入中频内部的发射调制器,与本振信号调制成发射中频。而中频信号基站不能接收的,要用TX-VCO把发射中频信号频率上升为890M-915M(GSM)的频率信号基站才能接收。当TX-VCO工作后,产生890M-915M(GSM)的频率信号分两路走:
a)、一路取样送回中频内部,与本振信号混频产生一个与发射中频相等的发射鉴频信号,送入鉴相器中与发射中频进行较;若TX-VCO振荡出频率不符合手机的工作信道,则鉴相器会产生一个1-4V跳变电压去控制TX-VCO内部变容二极管的电容量,达到调整频率目的。
b)、二路送入功放经放大后由天线转化为电磁波辐射出去。为了控制功放放大量,当发射时功率电流经过发射互感器时,在其次级感生的电流,经检波(高频整流)后并送入功控;同时编程时预设功率等级信号也送入功控;两个信号在内部比较后产生一个电压信号去控制功放的放大量,使功放工作电流适中,既省电又能长功放使用寿命。
3、本振电路的结构和工作原理:(本机振荡电路、锁相环电路、频率合成电路)
该电路产生四段不带任何信息的本振频率信号(GSM-RX;GSM-TX;DCS-RX;DCS-TX);送入中频内部,接收时对接收信号进行解调;发射时对发射基带信息进行调制和发射鉴相。
该电路掌握重点:
(1)、电路结构。
(2)、各元件的功能与作用。
(3)、本振电路工作原理。
电路分析:
(1)、电路结构。手机本振电路有四种电路结构:
a)、由频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)、13M基准时钟、预设频率参考数据(SYN-DAT;SYN-CLK;SYN-RST;SIN-EN),组成(早期手机多用;如下图)。
b)、把频率合成集成块集成在中频内部,结合外接RX-VCO组成(中期机、诺基亚机多用;(如下图)
c)、把频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)集成一体,称本振集成块或本振舐IC(中期机、三星机多用;如下图)。
d)、把频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)集成在中频内部(新型机、杂牌机多用;如下图)。
值得注意:无论采用何种结构模式,只是产生的频率不同;其工作原理,产生的频率信号的走向和作用都一样的。
(2)、各元件的功能与作用。
a)、接收压控振荡器(RX-VCO):
与TX-VCO的结构和工作原理一样;与TX-VCO不同的是:TX-VCO产生两个频率段,只参与发射;而RX-VCO产生四个频率段,既参与接收又参与发射;两个VCO不能互换。
b)、频率合成集成块:
为一个比较运算放大器;把RX-VCO产生频率取样信号、预设频率参考数据在内部进行比较,并以13M基准时钟为参考,产生1-4V跳变电压(纯直流电压)去控制RX-VCO振荡出准确本振频率目的。
c)、预设频率参考数据:
即工程师在设计手机时,根据手机在不同信道(GSM手机为124个)上工作时所需要的本振频率标准预先设定好,列成数据表;并寄存在字库内。即CPU送出的频合时钟(SYN-CLK);频合数据(SYN-DAT);频合复位( SYN-RST);频合启动(SIN-EN)。
(3)、本振电路工作原理。
手机正常开机后,电源部分送出频合电源使本振电路工作,此时RX-VCO振荡出本振频率信号分两路走:
1)、把本振频率取样送入频率合成集成块内,与预设频率参考数据在内部进行比较;并以13M基准时钟为参考,产生1-4V跳变电压,去控制RX-VCO内部变容二极管的电容量,调整输出频率,使RX-VCO振荡出符合手机工作信道所需的本振频率(俗称微调)。
2)、本振频率送入中频内部,经分频后又分三路:
a)、接收时本振频率送入接收解调器对接收信号进行解调(即本振频率与接收频率这两个大小相等,相位相反频率信号进行搬移和抵消;剩余对方送来的信息)。
b)、发射时本振频率送入发射调制器,对逻辑电路送来的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N),调制发射中频(即把发射信息叠加在本振频率上)。
C)、发射时,把TX-VCO产生频率取样送回中频内部,与本振频率混频,产生一个与发射中频频率相等的发射鉴频信号。
900M/1800M本振频率转换由CPU送出双频功换信号(BANDSEL)来控制(俗称粗调)。
从上看出:由RX-VCO产生频率到取送入频率合成集成块内部,再产生电压去控制RX-VCO工作;刚好形成一个闭合环路,且是控制频率相位的,因此该电路也称锁相环电路。从频合电路工作原理看,本振频率与接收频率要同步(同一工作信道)手机才有信号。CPU如何判定手机工作信道?原来当手机开机后,CPU送出900M/1800M两系统所有工作信道所需的SYN-DAT、SYN-CLK、SYN-RST、SIN-EN令RX-VCO产生所有本振频率,遂一送入中频内部与接收频率进行对接,直到逻辑电路接到基带信息为止。并锁定在该信道上,因此,手机找网是漫长过程。
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