射頻電路結構和工作原理

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點擊次數:22 更新時間:2021年07月13日18:29:10 打印此頁 關閉

1、接收電路的結構和工作原理:

接收時,天線把基站發送來電磁波轉為微弱交流電流信號經濾波,高頻放大后,送入中頻內進行解調,得到接收基帶信息(RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N);送到邏輯音頻電路進一步處理。

1、該電路掌握重點:

(1)、接收電路結構。

(2)、各元件的功能與作用。

(3)、接收信號流程。

電路分析:

(1)、電路結構。

接收電路由天線、天線開關、濾波器、高放管(低噪聲放大器)、中頻集成塊(接收解調器)等電路組成。早期手機有一級、二級混頻電路,其目的把接收頻率降低后再解調(如下圖)。

(接收電路方框圖)

(2)、各元件的功能與作用。

手機天線:

結構:

由手機天線分外置和內置天線兩種;由天線座、螺線管、塑料封套組成。

作用:

接收時把基站發送來電磁波轉為微弱交流電流信號。

發射時把功放放大后的交流電流轉化為電磁波信號。

天線開關:

結構:

手機天線開關(合路器、雙工濾波器)由四個電子開關構成。

(圖一) (圖二)

作用:其主要作用有兩個:

 完成接收和發射切換;

 完成900M/1800M信號接收切換。

邏輯電路根據手機工作狀態分別送出控制信號(GSM-RX-EN;DCS- RX-EN;GSM-TX-EN;DCS- TX-EN),令各自通路導通,使接收和發射信號各走其道,互不干擾。

由于手機工作時接收和發射不能同時在一個時隙工作(即接收時不發射,發射時不接收)。因此后期新型手機把接收通路的兩開關去掉,只留兩個發射轉換開關;接收切換任務交由高放管完成。

濾波器:

結構:手機中有高頻濾波器、中頻濾波器。

作用:

其主要作用:濾除其他無用信號,得到純正接收信號。后期新型手機都為零中頻手機;因此,手機中再沒有中頻濾波器。

高放管(高頻放大管、低噪聲放大器):

結構:手機中高放管有兩個:900M高放管、1800M高放管。都是三極管共發射極放大電路;后期新型手機把高放管集成在中頻內部。

(高頻放大管供電圖)

作用:

 對天線感應到微弱電流進行放大,滿足后級電路對信號幅度的需求。

完成900M/1800M接收信號切換。


原理:

供電:900M/1800M兩個高放管的基極偏壓共用一路,由中頻同時路提供;而兩管的集電極的偏壓由中頻CPU根據手機的接收狀態命令中頻分兩路送出;其目的完成900M/1800M接收信號切換。

原理:經過濾波器濾除其他雜波得到純正935M-960M的接收信號由電容器耦合后送入相應的高放管放大后經電容器耦合送入中頻進行后一級處理。

中頻(射頻接囗、射頻信號處理器):

結構:

由接收解調器、發射調制器、發射鑒相器等電路組成;新型手機還把高放管、頻率合成、26M振蕩及分頻電路也集成在內部(如下圖)。

作用:

內部高放管把天線感應到微弱電流進行放大。

接收時把935M-960M(GSM)的接收載頻信號(帶對方信息)與本振信號(不帶信息)進行解調,得到67.707KHZ的接收基帶信息。

發射時把邏輯電路處理過的發射信息與本振信號調制成發射中頻(后述)。

結合13M/26M晶體產生13M時鐘(參考時鐘電路)。

根據CPU送來參考信號,產生符合手機工作信道的本振信號(后述)。

接收信號流程。(參照零中頻手機)

手 機接收時,天線把基站發送來電磁波轉為微弱交流電流信號,經過天線開關接收通路,送高頻濾波器濾除其它無用雜波,得到純正935M-960M(GSM)的 接收信號,由電容器耦合送入中頻內部相應的高放管放大后,送入解調器與本振信號(不帶信息)進行解調,得到67.707KHZ的接收基帶信息(RXI- P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N);送到邏輯音頻電路進一步處理。

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:

電路結構。

各元件的功能與作用。

發射信號流程。

電路分析:

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。

發射電路方框圖)

各元件的功能與作用。

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。

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。、

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:

工作電壓(VCC):手機功放供電由電池直接提供(3.6V)。

接地端(GND):使電流形成回路。

雙頻功換信號(BANDSEL):控制功放工作于900M或工作于1800M。

功率控制信號(PAC):控制功放的放大量(工作電流)。

輸入信號(IN);輸出信號(OUT)。

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。

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)。

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