2、發射電路的結構和工作原理:
發射時,把邏輯電路處理過的發射基帶信息調制成的發射中頻,用TX-VCO把發射中頻信號頻率上變為890M-915M(GSM)的頻率信號。經功放放大后由天線轉為電磁波輻射出去。
該電路掌握重點:
(1)、電路結構。
(2)、各元件的功能與作用。
(3)、發射信號流程。
電路分析:
(1)、電路結構。
發射電路由中頻內部的發射調制器、發射鑒相器;發射壓控振蕩器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、發射互感器等電路組成。(如下圖)
(2)、各元件的功能與作用。
1)、發射調制器:
結構:
發射調制器在中頻內部,相當于寬帶網絡中的MOD。
作用:
發射時把邏輯電路處理過的發射基帶信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)與本振信號調制成發射中頻。
2)、發射壓控振蕩器(TX-VCO):
結構:
發射壓控振蕩器是由電壓控制輸出頻率的電容三點式振蕩電路;在生產制造時集成為一小電路板上,引出五個腳:供電腳、接地腳、輸出腳、控制腳、900M/1800M頻段切換腳。當有合適工作電壓后便振蕩產生相應頻率信號。
作用:把中頻內調制器調制成的發射中頻信號轉為基站能接收的890M-915M(GSM)的頻率信號。
原理:眾所周知,基站只能接收890M-915M(GSM)的頻率信號,而中頻調制器調制的中頻信號(如三星發射中頻信號135M)基站不能接收的,因此,要用TX-VCO把發射中頻信號頻率上變為890M-915M(GSM)的頻率信號。
當發射時,電源部分送出3VTX電壓使TX-VCO工作,產生890M-915M(GSM)的頻率信號分兩路走:
a)、取樣送回中頻內部,與本振信號混頻產生一個與發射中頻相等的發射鑒頻信號,送入鑒相器中與發射中頻進行較;若TX-VCO振蕩出頻率不符合手機的工作信道,則鑒相器會產生1-4V跳變電壓(帶有交流發射信息的直流電壓)去控制TX-VCO內部變容二極管的電容量,達到調整頻率準確性目的。
? ? ? ? b)、送入功放經放大后由天線轉為電磁波輻射出去。
? 從上看出:由TX-VCO產生頻率到取樣送回中頻內部,再產生電壓去控制TX-VCO工作;剛好形成一個閉合環路,且是控制頻率相位的,因此該電路也稱發射鎖相環電路。
3)、功率放大器(功放):
結構:目前手機的功放為雙頻功放(900M功放和1800M功放集成一體),分黑膠功放和鐵殼功放兩種;不同型號功放不能互換。
作用:把TX-VCO振蕩出頻率信號放大,獲得足夠功率電流,經天線轉化為電磁波輻射出去。
值得注意:功放放大的是發射頻率信號的幅值,不能放大他的頻率。
功率放大器的工作條件:
a)、工作電壓(VCC):手機功放供電由電池直接提供(3.6V)。
b)、接地端(GND):使電流形成回路。
c)、雙頻功換信號(BANDSEL):控制功放工作于900M或工作于1800M。
d)、功率控制信號(PAC):控制功放的放大量(工作電流)。
e)、輸入信號(IN);輸出信號(OUT)。
4)、發射互感器:
結構:兩個線徑和匝數相等的線圈相互靠近,利用互感原理組成。
作用:把功放發射功率電流取樣送入功控。
原理:當發射時功放發射功率電流經過發射互感器時,在其次級感生與功率電流同樣大小的電流,經檢波(高頻整流)后并送入功控。
5)、功率等級信號:
所謂功率等級就是工程師們在手機編程時把接收信號分為八個等級,每個接收等級對應一級發射功率(如下表),手機在工作時,CPU根據接的信號強度來判斷手機與基站距離遠近,送出適當的發射等級信號,從而來決定功放的放大量(即接收強時,發射就弱)。
附功率等級表:
6)、功率控制器(功控):
結構:為一個運算比較放大器。
作用:把發射功率電流取樣信號和功率等級信號進行比較,得到一個合適電壓信號去控制功放的放大量。
原理:當發射時功率電流經過發射互感器時,在其次級感生的電流,經檢波(高頻整流)后并送入功控;同時編程時預設功率等級信號也送入功控;兩個信號在內部比較后產生一個電壓信號去控制功放的放大量,使功放工作電流適中,既省電又能長功放使用壽命(功控電壓高,功放功率就大)。
(3)、發射信號流程。
當發射時,邏輯電路處理過的發射基帶信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N),送入中頻內部的發射調制器,與本振信號調制成發射中頻。而中頻信號基站不能接收的,要用TX-VCO把發射中頻信號頻率上升為890M-915M(GSM)的頻率信號基站才能接收。當TX-VCO工作后,產生890M-915M(GSM)的頻率信號分兩路走:
a)、一路取樣送回中頻內部,與本振信號混頻產生一個與發射中頻相等的發射鑒頻信號,送入鑒相器中與發射中頻進行較;若TX-VCO振蕩出頻率不符合手機的工作信道,則鑒相器會產生一個1-4V跳變電壓去控制TX-VCO內部變容二極管的電容量,達到調整頻率目的。
b)、二路送入功放經放大后由天線轉化為電磁波輻射出去。為了控制功放放大量,當發射時功率電流經過發射互感器時,在其次級感生的電流,經檢波(高頻整流)后并送入功控;同時編程時預設功率等級信號也送入功控;兩個信號在內部比較后產生一個電壓信號去控制功放的放大量,使功放工作電流適中,既省電又能長功放使用壽命。
3、本振電路的結構和工作原理:(本機振蕩電路、鎖相環電路、頻率合成電路)
該電路產生四段不帶任何信息的本振頻率信號(GSM-RX;GSM-TX;DCS-RX;DCS-TX);送入中頻內部,接收時對接收信號進行解調;發射時對發射基帶信息進行調制和發射鑒相。
該電路掌握重點:
(1)、電路結構。
(2)、各元件的功能與作用。
(3)、本振電路工作原理。
電路分析:
(1)、電路結構。手機本振電路有四種電路結構:
a)、由頻率合成集成塊、接收壓控振蕩器(RX-VCO)、13M基準時鐘、預設頻率參考數據(SYN-DAT;SYN-CLK;SYN-RST;SIN-EN),組成(早期手機多用;如下圖)。
b)、把頻率合成集成塊集成在中頻內部,結合外接RX-VCO組成(中期機、諾基亞機多用;(如下圖)
c)、把頻率合成集成塊、接收壓控振蕩器(RX-VCO)集成一體,稱本振集成塊或本振舐IC(中期機、三星機多用;如下圖)。
d)、把頻率合成集成塊、接收壓控振蕩器(RX-VCO)集成在中頻內部(新型機、雜牌機多用;如下圖)。
值得注意:無論采用何種結構模式,只是產生的頻率不同;其工作原理,產生的頻率信號的走向和作用都一樣的。
(2)、各元件的功能與作用。
a)、接收壓控振蕩器(RX-VCO):
與TX-VCO的結構和工作原理一樣;與TX-VCO不同的是:TX-VCO產生兩個頻率段,只參與發射;而RX-VCO產生四個頻率段,既參與接收又參與發射;兩個VCO不能互換。
b)、頻率合成集成塊:
為一個比較運算放大器;把RX-VCO產生頻率取樣信號、預設頻率參考數據在內部進行比較,并以13M基準時鐘為參考,產生1-4V跳變電壓(純直流電壓)去控制RX-VCO振蕩出準確本振頻率目的。
c)、預設頻率參考數據:
即工程師在設計手機時,根據手機在不同信道(GSM手機為124個)上工作時所需要的本振頻率標準預先設定好,列成數據表;并寄存在字庫內。即CPU送出的頻合時鐘(SYN-CLK);頻合數據(SYN-DAT);頻合復位( SYN-RST);頻合啟動(SIN-EN)。
(3)、本振電路工作原理。
手機正常開機后,電源部分送出頻合電源使本振電路工作,此時RX-VCO振蕩出本振頻率信號分兩路走:
1)、把本振頻率取樣送入頻率合成集成塊內,與預設頻率參考數據在內部進行比較;并以13M基準時鐘為參考,產生1-4V跳變電壓,去控制RX-VCO內部變容二極管的電容量,調整輸出頻率,使RX-VCO振蕩出符合手機工作信道所需的本振頻率(俗稱微調)。
2)、本振頻率送入中頻內部,經分頻后又分三路:
a)、接收時本振頻率送入接收解調器對接收信號進行解調(即本振頻率與接收頻率這兩個大小相等,相位相反頻率信號進行搬移和抵消;剩余對方送來的信息)。
b)、發射時本振頻率送入發射調制器,對邏輯電路送來的發射基帶信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N),調制發射中頻(即把發射信息疊加在本振頻率上)。
C)、發射時,把TX-VCO產生頻率取樣送回中頻內部,與本振頻率混頻,產生一個與發射中頻頻率相等的發射鑒頻信號。
900M/1800M本振頻率轉換由CPU送出雙頻功換信號(BANDSEL)來控制(俗稱粗調)。
從上看出:由RX-VCO產生頻率到取送入頻率合成集成塊內部,再產生電壓去控制RX-VCO工作;剛好形成一個閉合環路,且是控制頻率相位的,因此該電路也稱鎖相環電路。從頻合電路工作原理看,本振頻率與接收頻率要同步(同一工作信道)手機才有信號。CPU如何判定手機工作信道?原來當手機開機后,CPU送出900M/1800M兩系統所有工作信道所需的SYN-DAT、SYN-CLK、SYN-RST、SIN-EN令RX-VCO產生所有本振頻率,遂一送入中頻內部與接收頻率進行對接,直到邏輯電路接到基帶信息為止。并鎖定在該信道上,因此,手機找網是漫長過程。
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