GSM手机射频原理与电路分析

GSM手机RF工作原理
1.发射：当用户拨号或发送短信时，手机的处理器会根据输入的命令
和数据生成相应的无线信号。

首先，数字音频数据会经过模数转换器（ADC）将其转换为模拟信号。

然后，模拟音频信号经过数字信号处理器（DSP）进行编码和压缩，转换为数字信号。

接下来，数字信号通过基频
合成器生成载波信号，载波信号再经过射频设备进行调制（调制方式通常
为GMSK，即高斯最小频移键控），形成射频信号。

2.天线传输：射频信号通过手机内部连接到天线，天线将信号辐射出去。

这个过程中，射频信号会经过滤波器和放大器进行相应的处理，以增
强信号的传输质量和范围。

3.基站接收：射频信号到达基站后，经过基站的天线接收和放大处理。

接收的射频信号通过滤波器去除一部分噪声和干扰，并进行放大和解调处理，最终得到数字信号。

GSM手机射频测试指导目录序言 (2)第一章测试条件 (3)1.1 正常测试条件 (3)1.2 极限测试条件 (3)1.3 震动条件 (3)1.4 其它测试条件及规定 (4)1.5 附件要求 (5)第二章发射机指标及其测试 (6)2.1 发射载波峰值功率 (6)2.2 发射载频包络 (11)2.3调制频谱（Spectrum Due to Modulation） (15)2.4开关频谱（Spectrum Due to Switching） (18)2.5频率误差（Frequency Error） (20)2.6相位误差（Phase Error） (22)2.7传导杂散骚扰（Conduct Spurious Emissions） (24)2.8发射峰值电流和平均电流 (27)第三章接收机指标及其测试 (29)3.1接收灵敏度（Rx Sensitivity） (29)3.2接收信号指示电平（RX Level） (33)3.3接收信号指示质量（RX Quality） (35)第四章其余测试补充 (38)4.1 RC滤波电路对PA－RAMP的影响 (38)4.2 PA匹配调整 (42)4.3天线开关指标测试 (42)第五章附录 (44)序言目前国家对手机的质量问题越来越重视，公司对于手机质量的客户满意度和返修率也一致关注。

其中，GSM手机的射频问题仍然是一个影响手机质量、开发进度和生产效率的重要因素。

为了保证产品的品质和性能符合GSM规范和国家标准，需要在手机测试方面建立一套完整、科学的测试体系。

为此我们参照GSM规范欧洲标准、国家邮电部移动通信技术规范、国家信息产业部通信行业标准以及日常积累的测试经验编写了这份射频测试规程。

本规范的目的是针对研发阶段的GSM手机提供一个较全面测试和校准的指标依据，尽量保证研发阶段GSM手机的点测指标满足FTA、CTA与批量生产点测指标要求，使手机的射频问题尽可能在研发阶段暴露出来并在量产前解决，同时为评估手机的RF点测性能、指标余量、一致性、稳定性提供参考依据，另外为不熟悉测试的新员工提供一些指导。

GSM手机射频系统分析与研究湖南大学电气与信息工程学院朱江黎福海文章首先介绍了GSM手机的RF部分功能，从最原始的二次模拟变频开始,到现在出现的零中频方式,再到最新的采用DSP技术的数字低中频二次变频,分析了几种变频方法的优缺点,其中提出的最后一种数字变频方式更有利于现在新技术的应用,而且已有类似方案出现，而且在国内被一些厂家采用。

在信号调制方面，对上变频的过程中的GMSK信号调制做出详细分析,结分别对不同压缩带宽的GMSK调制信号在误码率方面的影响做出比较分析,提出对现有的GMSK(BT=0.3)的调制方式改进在技术上实现的可能性,希望能在兼顾误码率效果和邻道干扰方面寻求一种更好的动态平衡效果,保证通信质量.1 引言GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成.随着大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，蜂窝移动通信有了实现的技术基础。

我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段： 905～915（移动台发、基站收） 950～960（基站发、移动台收）,后来扩展到1.8GHz频段的DCSI800, 1710～1785（移动台发、基站收） 1805～1880（基站发、移动台收）,因为后来扩展到1.8GHz频段只是在载波频段上不同,所以本文在很多时候主要针对900MHz频段进行讨论,文中结合了现今MOTOR,ADI,SILICOND等一些 GSM射频方案,在信号调制方面进行分析。

2.1 传统的二次变频简介与分析传统GSM蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。

一部移动电话总的包括射频部分、基带部分；其中射频部分包括接受和发射部分，基带部分包括数字逻辑，电源管理和显示部分。

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。

GSM手机射频原理与电路分析GSM手机的射频原理主要涉及射频信号的接收和发送。

在接收信号方面，手机的射频接收器接收到来自基站的无线信号，经过一系列的处理后，转换成数字信号供手机处理和显示。

在发送信号方面，手机的射频发射器将数字信号转换成无线射频信号，并发送给基站进行处理。

在射频接收方面，手机的射频接收器主要包括低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）和中频放大器（IF Amplifier）。

LNA的作用是放大微弱的射频信号，使其能够被后续的处理电路处理。

混频器的作用是将高频射频信号与本地振荡器产生的信号进行混频，得到中频信号。

中频放大器对中频信号进行放大，以供后续处理。

在射频发送方面，手机的射频发射器主要包括数字到模拟转换器（DAC）和功率放大器（Power Amplifier，PA）。

DAC将数字信号转换成模拟信号，供功率放大器进行放大。

功率放大器将模拟信号进一步放大，以便发送给基站。

GSM手机的射频电路是一个复杂的系统，涉及到多个电路元件的协同工作。

为了保证射频信号质量，需要进行射频功率控制和频率合成。

射频功率控制主要通过调整功率放大器的工作状态来实现，以保证发送信号的强度和稳定性。

频率合成则通过频率合成器（Frequency Synthesizer）来实现，它能够产生精确的射频信号频率。

除了射频电路，GSM手机还涉及到其他电路，如基带电路和数字信号处理电路。

基带电路主要负责数字信号的调制和解调，将数字信号转换成模拟信号供射频电路处理，或将接收到的射频信号转换成数字信号供数字信号处理电路处理。

数字信号处理电路则负责对数字信号进行处理和解码，以实现手机通信功能。

总之，GSM手机的射频原理与电路是手机通信功能的核心。

射频接收器负责接收来自基站的无线信号，将其转换成数字信号供手机处理。

射频发射器则将数字信号转换成无线射频信号发送给基站。

射频电路涉及到多个电路元件的协同工作，如低噪声放大器、混频器、中频放大器、功率放大器等。

GSM移动通信系统实验一、实验目的1、了解GSM接续过程中的信令交互，GSM信道编解码原理，FDD/TDMA 技术在GSM系统中的应用。

2、掌握通话时GSM手机发射信号频谱的测量方法，不同GSM逻辑信道上的信道编解码实验方法，上下行突发脉冲序列的时间偏移测量方法，GSM手机入网、手机主呼和被呼实验方法，GSM手机发信载频包络、手机发信机射频功率控制指标的测试方法。

二、实验内容1、GSM频谱分析实验通过实验箱测量手机发射信号的GMSK频谱，并画出频谱图。

2、GSM信道编解码实验广播控制信道（BCCH）、独立专用控制信道（SDCCH）、慢速随路控制信道（SACCH）、快速随路控制信道（FACCH）的编码和解码。

3、FDD/TDMA原理实验（1）观察移动台入网时，控制信道的上下行常规突发的时间偏移，画出波形图。

（2）观察移动台与实验箱进行通话时，业务信道的上下行常规突发的时间偏移，画出波形图。

4、GSM手机入网、手机主呼和手机被呼语音通话实验5、GSM移动台发信机技术指标及测试实验（1）手机发信载频包络指标的测试。

（2）手机发信机射频功率控制指标的测试。

（3）画出IF_1M和RX_PWR的波形。

三、实验器材1、GSM移动通信实验系统一台2、GSM手机一部3、200MHz双踪示波器一台四、实验原理1，GSM频谱分析实验快速傅立叶变换的基本原理快速傅立叶变换是快速计算DFT的算法的简称。

对一个有限长序列，其傅立叶表示称为离散傅立叶变换（DFT），而一个周期序列的傅立叶表示称为DFS。

对于周期序列的DFT可以从DFS中切出一个周期即是。

一个长度为N 的有限长序列x （n ）（即在0≤n ≤N-1的区间内x （n ）有非零值，其它区域x （n ）为零）的离散傅立叶变换（DFT ）的表示式为：0≤k ≤N-1（5.1-1）其它其中，j NeWπ2-= ，x （n ）为加权值（即每个分量的系数）在一般情况下， X(k)是一个复量，可表示为 )()()(~k jX k X k X I R += 或)()()(~k j e k X k X θ=（5.1-2）式中，X R （k ）为实部，X I （k ）为虚部[]21)()()(22k X k X k X I R += ， )()()(k X k X a r c t g k R I =θ将式(5.1-1)用矩阵表示X ＝Wx （5.1-3）其中，X ＝[X(0), X(1),X(2), ……….X(n-1)]T x ＝[x(0), x(1),x(2), ……….x(n-1)]T⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=------)1)(1(1).1(0).1()1.(11.10.1)1.(01.00.0N N N N N N NN NNNN NN N W W W W W W W W W W由式（5.1-3）可以看出，计算一个X （k ）值需要N 次复乘法和（N-1）次复加法。