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RD手机射频部分典型电路的分析

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手机射频接收功能电路分析

手机射频接收功能电路分析

一、接收电路的基本组成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而且稳定。

放大器的总增益一般需在120dB以上。

这么大的放大量，要用多级调谐放大器且要稳定，实际上是很难办得到的。

另外高频选频放大器的通带宽度太宽，当频率改变时，多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐，这也是难以做到的。

超外差接收机则没有这种问题，它将接收到的射频信号转换成固定的中频，其主要增益来自于稳定的中频放大器。

手机接收机有三种基本的框架结构：一种是超外差一次变频接收机，一种是超外差二次变频接收机，第三种是直接变频线性接收机。

超外差变频接收机的核心电路就是混频器，可以根据手机接收机电路中混频器的数量来确定该接收机的电路结构。

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称作超外差一次变频接收机。

超外差一次变频接收机的原理方框图如图4-1所示。

它包括天线电路(ANT)、低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、中频放大器(IF Amplifier)和解调电路(Demodulator)等。

摩托罗拉手机接收电路基本上都采用以上电路。

超外差一次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935,--960MHz或DCSl800频段1805---1880MHz)不断变频，经天线电路和射频滤波器进入接收电路。

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器后，被送到混频器。

在混频器中，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。

该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz的RXI／Q信号。

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路，则该机是超外差二次变频接收机。

手机射频部分核心电路分析

手机射频部分核心电路分析

中频
分频器
环路滤波
鉴相器
CPU
压控震荡器
基准时钟
三 ．举例说明：
• 如果要产生一个60信道的发射频率，在手机启 动发射瞬间，CPU将输出发射始能信号TX-EN 给中频，中频各组供电都满足（RE-REG SFOUT，）的情况下，在其内部的TX-VCO会产 生一个震荡频率，此频率分频后与基准频率存 在着起始频差，这个频差相对来说很大，鉴相 器输出的差拍信号就很高，但这个信号很容易 被环路滤波电路抑制，所以加到VCO输入端的 电压很小，控制建立不起来；当频差减小到一 定值时，鉴相器输出的误差电压是上下不对称 的差频波，其平均分量（直流电平）将不为零， 通过环路滤波电路后，对VCO进行调节，使它 向所需频率靠拢，直至等于所需频率902M。 （鉴相器内TX-CP的产生变化过程如下图）：
四 。维修实例
• 1 。故障表现：一台V3开机能打电话， 但放一会儿（大约30秒种左右）就没信 号了。重新开机故障依旧，也是开始能 上网能打电话，但一会就没信号了。
• 2 。分析思路：开机时能打电话，说明射 频部分没什么大问题，可能某个元器件 变值了，也可能是某个控制信号不稳定 引起的。现在最好是将手机设在接收发 射状态测其波形，且维持一段时间，看 有什么发生变化了。
输出
分频器 f/n
一 ．ＰＬＬ的基本工作原理
• ＰＬＬ在开机，换频或由开环到闭环时处与失 锁状态，在这个状态中，VCO（压控震荡器） 将产生一个频率，这个频率分频后和基准频率 会有一个频差，它在鉴相器PD内与基准频率完 成相位比较，鉴相器会输出一个上下不对称的 稳定差拍波，其平均分量为一个衡定直流电压。 此电压经LPF（低通滤波电路），滤除掉干扰 成分和高频成分后得到一个纯净的直流控制电 压，这个电压再去控制VCO，使VCO的平均频 率向所需频率靠拢，最终输出一个精准稳定的 所需要的频率。

手机射频典型电路分析

手机射频典型电路分析

手机射频典型电路分析随着电路集成技术日新月异的发展，射频电路也趋向于集成化、模块化，这对于小型化移动终端的开发、应用是特别有利的。

目前手机的射频电路是以 RFIC 为中心结合外围辅助、控制电路构成的。

射频电路中各典型功能模块的分析是我们讨论的主要内容。

Outline收发器（Transceiver）锁相环（PLL）功率控制环路（APC）收发双工器（Diplexer）衰减网络（Attenuation）匹配网络（Matching）滤波网络（Filter）平衡网络（Balance）其它1.收发器（Transceiver）收发器即调制解调器调制：发射时基带信号加载到射频信号解调：接收时射频信号过滤出基带信Transceiver根据其工作频率可分为：单频、双频、三频等Transceiver根据其中频特征可分为有中频、零中频、近零中频等以DB2009为例介绍Transceiver UAA3535的内部结构UAA3535是近零中频收发器，它最多可以作三频收发它内部有：三个PLL（包括一个内置VCO）、正交混频解调器、可控增益低噪放大器、混频调制器等它需外接：13MHz参考基准时钟、RXVCO、TXVCO、基带控制信号等我们需要研究其内部各重要节点的频率、带宽，信号转换的流程等细节2.锁相环（PLL）锁相环四个基本构成元素：鉴相器（PD）鉴频器（FD）鉴相鉴频（PFD）：PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置，用来检测输入信号与反馈信号之间的相位/频率差环路滤波器Loop Filter（LP）：LP一般为N阶低通滤波器电压控制振荡器（VCO）：VCO是一个电压--频率变换装置，输出振荡频率应随输入控制电压线性地变化参考信号源（Reference signal source）：参考信号源提供与反馈信号鉴相鉴频用的对比输入信号锁相环路的性能锁相环的基本性能包括捕获过程与同步。

（1）捕获过程的性能指捕获带和捕获时间。

手机射频电路讲解

手机射频电路讲解
Insertion Loss= 10lg PO 0 PI
Isolation= 10lg PC* 0 PI *
Directivity=Coupling-Isolation>0
2021/2/11
RF DBTEL
31
计算举例（全用对数计算）
PI :0dBm PC :20dBm PO : -1dBm PI* : 0dBm PC* : -40dBm
Coupling=-20dBm Insertion Loss= -1dBm
Isolation= -40dBm Directivity= Coupling- Isolation
=20dBm
2021/2/11
RF DBTEL
32
功率检波器（Power Detector）
功率检波器对Coupler的耦合高频信号进行包络 检波进而得到一个体现耦合信号幅值大小的检 波电压。 我们采用二极管负包络检波电路，后级常为低 通积分电路。例如：
16
环路低通滤波器的应用举例
2021/2/11
RF DBTEL
返回
17
压控振荡器
（Voltage Controlled Oscillator）
压控振荡器一般是由变容二极管为主构成 的谐振回路：
谐振回路的中心频率由其回路的等效L、 C特性决定：
0 1 LC
变容二极管的等效电容量由加在其两端 的电压控制，这样通过电压的变化就能转 换成回路谐振频率的变化，就构成了压控 振荡器VCO。
返回
34
鉴相器（PD）鉴频器（FD）鉴相鉴频（PFD）：
PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置，用来检测输入信 号与反馈信号之间的相位/频率差
环路滤波器Loop Filter（LP）：

手机射频部分典型电路分析资料-精

手机射频部分典型电路分析资料-精
捕获时间是环路由起始时刻到进入同步状态的时刻之 间的时间间隔
Frequency deviation capability >> the max. PLL capture range
（2）环路锁定之后稳态频差等于零，进入同步状态。稳态 相差通常总是存在的，它是一个固定值。
2021/1/10
11
环路的跟踪性能
详见UAA3535 Data Sheet
我们需要研究其内部各重要节点的频率、
带宽，信号转换的流程等细节
2021/1/10
6
2021/1/10
返回 7
锁相环（PLL）
锁相环四个基本构成元素 锁相环路的性能 基本构成电路分析 锁相环在手机中应用举例
详见《射频锁相环》
2021/1/10
8
锁相环四个基本构成元素
Rz
Cp
R4 C4
Cz
To important the transient characteristics
The loop can track better a change in input frequency
VCO
To further reduce the phase noise of the charge pump
输入信号变化越快，跟踪性能就越差。暂态相位误差和稳态 相位误差的大小，是衡量环路线性跟踪性能好坏的重要标志。
环路噪声性能
噪声包括输入噪声与谐波干扰和内部噪声与谐波干扰，压控 振荡器内部的噪声是主要的噪声源。
环路捕获性能
捕获带越宽越好，捕获时间越短越好，可提高环路的增益K或 者增加滤波器的带宽，但加大环路增益或滤波器带宽往往是与提 高环路的跟踪性能和滤波性能的要求相矛盾。采用辅助捕获的方 法达到目的。包括辅助鉴频和鉴频鉴相，变带宽和变增益等。

手机射频部分典型电路分析 ppt

手机射频部分典型电路分析 ppt

2020/5/7
-
18
VCO的选择要素
High spectral purity Linear voltage-frequency transfer characteristic Good frequency stability to temperature Frequency deviation capability >>the max. PLL capture range Time response Low power consumption and Output level Output harmonic level and tuning sensitivity Phase noise
Typical Circuit of RF used in Handset
手机射频部分典型电路分析
2020/5/7
-
1
射频电路概况
随着电路集成技术日新月异的发展， 射频电路也趋向于集成化、模块化，这 对于小型化移动终端的开发、应用是特 别有利的。
目前手机的射频电路是以 RFIC 为中 心结合外围辅助、控制电路构成的。
2020/5/7
返回
-
12
基本构成电路分析
鉴相器（Phase Detector） 电荷泵——环路低通滤波器 （Charge Pump——Loop Filter ） 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator） 分频器（DIV）
2020/5/7
-
13
鉴相器（Phase Detector）
PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置，用来检测输入信 号与反馈信号之间的相位/频率差
环路滤波器Loop Filter（LP）：

手机射频电路设计分析讲解

捕获带指环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许 的最大固有频差
捕获时间是环路由起始时刻到进入同步状态的时刻之 间的时间间隔
Frequency deviation capability >> the max. PLL capture range
（2）环路锁定之后稳态频差等于零，进入同步状态。稳态 相差通常总是存在的，它是一个固定值。
2019/6/9
RF DBTEL
返回
12
基本构成电路分析
鉴相器（Phase Detector） 电荷泵——环路低通滤波器 （Charge Pump——Loop Filter ） 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator） 分频器（DIV）
2019/6/9
RF DBTEL
2019/6/9
Rz
Cp
R4 C4
Cz
To important the transient characteristics
The loop can track better a change in input frequency
RF DBTEL
VCO
To further reduce the phase noise of the charge pump
2019/6/9
RF DBTEL
18
VCO的选择要素
High spectral purity Linear voltage-frequency transfer characteristic Good frequency stability to temperature Frequency deviation capability >>the max. PLL capture range Time response Low power consumption and Output level Output harmonic level and tuning sensitivity Phase noise

手机射频部分典型电路分析

捕获带指环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许 的最大固有频差
捕获时间是环路由起始时刻到进入同步状态的时刻之 间的时间间隔
Frequency deviation capability >> the max. PLL capture range
（2）环路锁定之后稳态频差等于零，进入同步状态。稳态 相差通常总是存在的，它是一个固定值。
1/19/2020
Rz
Cp
R4 C4
Cz
To important the transient characteristics
The loop can track better a change in input frequency
RF DBTEL
VCO
To further reduce the phase noise of the charge pump
[单位（dB）] <参数计算方法>
1/19/2020
RF DBTEL
返回 26
Directional Coupler
Insertion Loss
I/P PI
O/P Po
Coupli ng
PI :Input power
O/P PC
PO:Output power
PC:Coupling power
PI*:Incident Power in wrong direction
1/19/2020
参考信号源（Reference signal source）：
参考信号源提供与反馈信号鉴相鉴频用的对比输入信号
1/19/2020
RF DBTEL
9
PLL Block Diagram
1/19/2020

RD手机射频部分典型电路分析分析


2021/2/17
析
13
鉴相器（Phase Detector）
在频率合成器中所采用的鉴相器主要有正弦波相 位检波器与脉冲取样保持相位比较器两种。
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路分析分 析返ຫໍສະໝຸດ 14电荷泵——环路低通滤波器
（ Charge Pump——Loop Filter）
电荷泵的的作用主要是：给锁相环路提供理想 恒定的电流源，保持良好的线性关系，使得频 率范围易于控制
16
环路低通滤波器的应用举例
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路分析分 析
返回
17
压控振荡器
（Voltage Controlled Oscillator）
压控振荡器一般是由变容二极管为主构成 的谐振回路：
谐振回路的中心频率由其回路的等效L、 C特性决定：
0 1 LC
变容二极管的等效电容量由加在其两端 的电压控制，这样通过电压的变化就能转 换成回路谐振频率的变化，就构成了压控 振荡器VCO。
RD手机射频部分典型电路分析分
2021/2/17
析
30
参数计算方法
Coupling= 10lg PC 0 PI
Insertion Loss= 10lg PO 0 PI
Isolation= 10lg PC* 0 PI *
Directivity=Coupling-Isolation>0
RD手机射频部分典型电路分析分
它需外接：
13MHz参考基准时钟、RXVCO、TXVCO、基带控制 信号等
详见UAA3535 Data Sheet
我们需要研究其内部各重要节点的频率、
带宽，信号转换的流程等细节

手机射频部分典型电路分析


Vo
Po
dBm是一个绝对功率值，它是一定功率与一毫瓦
的相对值。
(dBm )10lg
P
dBc是一个差值，它表 1mW P1
示两个功率值的差。
(dB)c10lgP1
P2
P2
2019/9/19
RF DBTEL
28
dB& dBm & dBc 都是对数表示方式，对它们来 讲功率的乘除运算变成了它们的加减运算。
2019/9/19
RF DBTEL
返回
12
基本构成电路分析
鉴相器（Phase Detector） 电荷泵——环路低通滤波器 （Charge Pump——Loop Filter ） 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator） 分频器（DIV）
2019/9/19
RF DBTEL
2019/9/19
RF DBTEL
11
环路的跟踪性能
输入信号变化越快，跟踪性能就越差。暂态相位误差和稳态 相位误差的大小，是衡量环路线性跟踪性能好坏的重要标志。
环路噪声性能
噪声包括输入噪声与谐波干扰和内部噪声与谐波干扰，压控 振荡器内部的噪声是主要的噪声源。
环路捕获性能
捕获带越宽越好，捕获时间越短越好，可提高环路的增益K或 者增加滤波器的带宽，但加大环路增益或滤波器带宽往往是与提 高环路的跟踪性能和滤波性能的要求相矛盾。采用辅助捕获的方 法达到目的。包括辅助鉴频和鉴频鉴相，变带宽和变增益等。
Controller ） 这样构成的环路可以将功率较稳定的控制在我 们的设定值上，这个设定值可以随时间根据需要 不断变化。
2019/9/19
RF DBTEL
23
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射频电路中各典型功能模块的分析是 我们讨论的主要内容。
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
2
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
3
Outline
收发器（Transceiver） 锁相环（PLL） 功率控制环路（APC） 收发双工器（Diplexer） 衰减网络（Attenuation） 匹配网络（Matching） 滤波网络（Filter） 平衡网络（Balance） 其它
phase detector
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Rz
Cp
R4 C4
Cz
To important the transient characteristics
The loop can track better a change in input frequency
RD手机射频部分典型电路的分析
VCO
To further reduce the phase noise of the charge pump
返回
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锁相环路的性能
锁相环的基本性能包括捕获过程与同步 （1）捕获过程的性能指捕获带和捕获时间。
捕获带指环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许 的最大固有频差
捕获时间是环路由起始时刻到进入同步状态的时刻之 间的时间间隔
Frequency deviation capability >> the max. PLL capture range
环路低通滤波器（LPF）
由PFD的输出信号需经过低通滤波器再去控制 VCO。一般采用电阻、电容构成积分形式的低 通滤波器，它可以为单阶或多阶滤波器。它的 通频带由电阻、电容参数决定，它的截止速度 取决于其阶数。
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
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环路低通滤波器（Low Pass Filter）
鉴相器（Phase Detector） 电荷泵——环路低通滤波器 （Charge Pump——Loop Filter ） 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator） 分频器（DIV）
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
13
鉴相器（Phase Detector）
（2）环路锁定之后稳态频差等于零，进入同步状态。稳态 相差通常总是存在的，它是一个固定值。
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
11
环路的跟踪性能
输入信号变化越快，跟踪性能就越差。暂态相位误差和稳态 相位误差的大小，是衡量环路线性跟踪性能好坏的重要标志。
环路噪声性能
噪声包括输入噪声与谐波干扰和内部噪声与谐波干扰，压控 振荡器内部的噪声是主要的噪声源。
VCO是一个电压--频率变换装置 ，输出振荡频率应随输 入控制电压线性地变化
参考信号源（Reference signal source）：
参考信号源提供与反馈信号鉴相鉴频用的对比输入信号
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PLL Block Diagram
2021/2/17
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环路低通滤波器的应用举例
2021/2/17RD手Βιβλιοθήκη 射频部分典型电路的分析返回
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压控振荡器
（Voltage Controlled Oscillator）
压控振荡器一般是由变容二极管为主构成 的谐振回路：
谐振回路的中心频率由其回路的等效L、 C特性决定：
13MHz参考基准时钟、RXVCO、TXVCO、基带控制 信号等 详见UAA3535 Data Sheet
我们需要研究其内部各重要节点的频率、
带宽，信号转换的流程等细节
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
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返回 7
锁相环（PLL）
锁相环四个基本构成元素 锁相环路的性能 基本构成电路分析 锁相环在手机中应用举例
Typical Circuit of RF used in Handset
手机射频部分典型电路分析
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
1
射频电路概况
随着电路集成技术日新月异的发展， 射频电路也趋向于集成化、模块化，这 对于小型化移动终端的开发、应用是特 别有利的。
目前手机的射频电路是以 RFIC 为中 心结合外围辅助、控制电路构成的。
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
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收发器（Transceiver）
收发器即调制解调器
调制：发射时基带信号加载到射频信号
解调：接收时射频信号过滤出基带信
Transceiver根据其工作频率可分为：单 频、双频、三频等 Transceiver根据其中频特征可分为有中 频、零中频、近零中频等
以DB2009为例介绍Transceiver UAA3535的内部结构
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RD手机射频部分典型电路的分析
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Transceiver UAA3535（Philips）
UAA3535是近零中频收发器，它最多可以作三 频收发
它内部有： 三个PLL（包括一个内置VCO）、正交混频解调器、
可控增益低噪放大器、混频调制器等 它需外接：
环路捕获性能
捕获带越宽越好，捕获时间越短越好，可提高环路的增益K或 者增加滤波器的带宽，但加大环路增益或滤波器带宽往往是与提 高环路的跟踪性能和滤波性能的要求相矛盾。采用辅助捕获的方 法达到目的。包括辅助鉴频和鉴频鉴相，变带宽和变增益等。
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
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基本构成电路分析
详见《射频锁相环》
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RD手机射频部分典型电路的分析
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锁相环四个基本构成元素
鉴相器（PD）鉴频器（FD）鉴相鉴频（PFD）：
PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置，用来检测输入信 号与反馈信号之间的相位/频率差
环路滤波器Loop Filter（LP）：
LP一般为N阶低通滤波器
电压控制振荡器（VCO）：
在频率合成器中所采用的鉴相器主要有正弦波相 位检波器与脉冲取样保持相位比较器两种。
2021/2/17
RD手机射频部分典型电路的分析
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电荷泵——环路低通滤波器
（ Charge Pump——Loop Filter）
电荷泵的的作用主要是：给锁相环路提供理想 恒定的电流源，保持良好的线性关系，使得频 率范围易于控制