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GSM手机射频电路工作原理
来源:本站整理  作者:佚名  2011-08-08 15:48:42



  射频系统由射频接收和射频发射两部分组成。射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能;射频发射电路主要完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。手机要得到GSM系统的服务,首先要有信号强度指示,能够进入GSM网络。手机电路中不管是射频接收系统还是射频发射系统出现故障,都可能导致手机不能进入GSM网络。目前,市场上的爱立信、三星系列手机,当射频接收系统无故障但射频发射系统有故障时,手机有信号强度值指示但不能人网;对于摩托罗拉、诺基亚等其他手机,不管射频系统哪一部分有故障,均不能入网,也没有信号强度值指示。

  提示:当用手动方式搜索网络时,如能搜索到网络,说明射频接收部分是正常的;如果不能搜索到阡络,可以确定射频接收部分有故障。

  射频电路包含接收机射频处理、发射机射频处理和频率合成单元三部分,下面分别加以介绍。
  
  1.接收机的电路结构
  
  移动通信设备常采用超外差变频接收机,这是因为天线感应接收到的信号十分微弱,而鉴频器要求的输入信号电平较高,且需稳定。放大器的总增益一般要求在l20dB以上,这需要采用多级调谐放大器,并且要求性能稳定,实际上是很难办得到的。另外,若高频选频放大掇的通带太宽,频率改变时,多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变,而且要做到统一润谐,这也是难以做到的。超外差接收机则没有这种问题,它将接收到的射糊信号转换成固定的中频,其主要增益来自稳定的中频放大器。

  手机接收机有千种基本的框搬结构,一是超外差一次变频接收机二是超外差二次变频接收机,三是直接变换线性接收机。

  超外差变:闭接收机的核心电路就是混频器,因此可以根据手机接收机电赂中混频器的数虽来确定该接收机的电路结构。

  提示:通常所说的手机电路结构,主要是指射频电路的结构。不同厂家的手机的射频电路结构有一些差异,但逻辑音频电路结构却大使相同;同一手机厂家出品的手机的射频电路基本相同。

  (1)超外差一次变频接收机
  
  接收机射频电路中只有一个混频电路的,屙于超外差一次变频接收。超外差一次变频接收机的原理框图如图2所示。枉看手机的接收机射频框图时,应注意该接收机中有几次频率变换(混频电路),从而确定其电路结构。

  摩托掀手机(包括数字手机和模拟手机)的接收机基本上是超外差一次变频接收框架结构。该系列手机的另一个特点,就是用于解调的接收中频VCO都是接收中频信号的2倍频。

  对超外差一次变频接收机可以这样描述:天线感应到的无线蜂窝信号,经天线电路和射频滤波电路进入接收机电胳,接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大,放大后的信号再经射频滤波后送到混频电路;在混频电路中,射频信号与接收VCO信号进行混频,得到接收中频信号;中频信号经中频放大后,在中频处理模块内进行RXI/Q解调,解调所用的参考信号来自接收中频VCO。中频VCO信号首先在中频处理电路中二分频,然后与接收中频信号进行混频,得到67.707kH2的RXI/Q信号。RXI/Q信号在逻辑音频电路中经gmsk(高斯最小移频键控)解调、解密、去分间插入、信道解码、PCM解码等处理,还原出模拟的话音信号,推动受话器发出声音。

  (2)超外差二次变频接收机
  
  若接收机射频电路中有两个混频电胳,则该接收机是超外差二次变频接收机。

  超外差二次变频接收机的框图如下图所示。

  与一次变频接收机相比,二次变频接收机多了一个混频器及一个VCO。这个VCO在一些电路中叫作IFVCO或VHFVCO。诺基亚、爱立信、三星、松下和西门子等手机的接收机电路,基本上都属于这种结构。在这种接收机电路中,若RXI/Q解调是锁相解调,则解调所用的参考信号通常来自基准频率信号。

  在上图、下图中,ID车调电路部分也有VCO,该处的VCO信号是用于解调,作参考信号,而且该VCO信号通常有两种方式获得:一是来自基准频率信号,如诺基亚8110手机第二接收中频是l3MHz,基准频率信号l3MH2也提供给解调器用于解调;另一种是来自专门的中频VCO,如摩托罗拉GSM328手机的接收中辨是l53MHz,该VCO是306MHz。306MHz的VCO信号在中频处理电路中被二分频得到l53MHz,用于接收机解调。

  接收电路将天线感应到的高频已调信号放大,经两级(或一级)变频,将频率很高的射频信号转变成频率较低的带调制信号的固定中频信号、然后解调出原来的调制昔频信号或数据信号,并将其送到音频处理电路或者逻辑电路,以完成相应的各种功能。

  对超外差二次变频接收机可以这样描述:天线感应到的无线蜂窝信号经天线电路和射频滤波电路进入接收机电路,该信号首先由低噪声放大器进行放大;放大后的信号再经射频滤波后,被送到混频电路;在混频电路中,射频信号与接收VCO信号进行混频,得到接收第一中频信号;接收第一中频信号被送到接收第二混频电路,与接收第二本机振荡信号混频,得到接收第二中频(接收第二中频来自 VHF VCO 电路);接收第二中频信号经中频放大后,在中频处理模块内进行I/Q解调,后续处理与超外差一次变频机相同。

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