GSM手机 工作原理
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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通信原理GSM通信是一种使用数字技术的无线通信系统,它采用全球标准的移动通信技术,提供了语音和数据传输的能力。
以下是GSM通信原理的详细介绍。
GSM通信系统中,通信被分成了不同的时隙,每个时隙的持续时间为577微秒。
这些时隙构成了一个帧,每个帧包含了8个时隙。
一般来说,GSM系统中的频率被划分成了多个小区域,每个小区域都有自己的频率。
这些小区域被进一步划分为不同的扇区,每个扇区负责一个特定的区域。
在GSM系统中,通信是在两个设备之间建立的。
一个设备是移动台,也就是我们的手机,另一个设备则是基站,它是一个连接移动台和网络的设备。
基站负责接收移动台发送的信号,并将其转发到网络中。
移动台和基站之间的通信是双向的,也就是说,移动台发送的信号会被基站接收并转发到网络,反过来,网络发送的信号也会被基站接收并转发到移动台。
在通信过程中,移动台和基站之间会进行一系列的协商和认证工作,以确保通信的安全性和有效性。
移动台首先与网络进行鉴权和加密,然后与基站进行通信。
当通信建立时,移动台会发送信号到基站,基站会接收并对其进行处理。
接着,基站将信号转发到网络中,网络对信号进行处理和转发。
在GSM通信中,语音信号和数据信号被编码和调制成数字信号,然后通过无线传输到基站和网络中。
在基站和网络之间,信号会进行一系列的处理和转换,以提供更高的通信质量和传输速率。
信号在传输过程中可能会受到干扰和衰减,因此系统采用了一些技术来提高信号的可靠性和鲁棒性。
总的来说,GSM通信采用了数字技术,通过移动台和基站之间的无线通信实现语音和数据的传输。
通过协商、认证和信号处理等步骤,确保了通信的安全性和有效性。
这些特点使GSM成为了全球范围内最常用的移动通信系统之一。
GSM手机的基本工作原理发射频率:GSM为935-960M,DCS为1805-1880M;接收频率:GSM为890-915M,DCS为1710-1785M;一、GSM手机的基本组成部分射频部分:天线及天线开关接收部分:接收高频处理(滤波、放大、混频)接收中频处理(滤波、放大、解调)发射部分:发射高频处理(功率放大、滤波)发射中频处理(调制、滤波、放大)频率合成部分:接收本振RXVCO发射本振TXVCO时钟逻辑音频部分:CPU存储器(版本、码片、暂存)音频处理(DSP、音乐IC)供电部分:逻辑供电射频供电其他界面部分:显示屏、SIM(UIM)卡、震动器、振铃、指示器等二、GSM手机的基本工作原理1、发射机(上变频)信号流程:送话器将声音转化为模拟电信号,经过PCM编码,再将其转化为数字信号,经过逻辑音频电路中进行数字语音处理即进行:话音编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲形成、TX I/Q 分离。
分离后的四路TX I/Q信号到发射中频TX-IF电路完成I/Q调制,该信号与频率合成器的接收本振RXVCO 和发射本振TXVCO的差频进行比较(即混频后经过鉴相),得到一个包含发射数据的脉动直流信号,去控制发射本振的输出频率,控制发射本振频率的精确性,作为最终的信号,经过功率放大,从天线发射。
GSM 手机发射电路一般采用以下三种类型的发射机:A、带有发射变换电路的发射机B、带发射上变频电路的发射机C、直接变频发射机发射各部分功能电路(一)发射音频通道:MIC将声音信号转换为模拟电信号,并只允许300-3400Hz 通过。
模拟信号经过A/D转换,变为数字信号,经过语音编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲串的形成一系列处理,对带有发射信息、处理好的数字信号进行GMSK编码并分离出4路I/Q信号,送到发射电路。
(二)I/Q调制:经过发射音频通道分离出来的4路I/Q信号在在调制器中被调制在载波上,得到发射中频信号TX-IF。
gsm通信原理GSM通信原理。
GSM(Global System for Mobile Communications)是全球移动通信系统的缩写,是一种数字移动通信标准。
它是一种全球性的通信标准,被广泛应用于全球范围内的移动通信系统中。
GSM通信原理是指GSM系统在通信过程中所采用的技术原理和通信协议,下面我们将对GSM通信原理进行详细的介绍。
首先,GSM通信原理基于TDMA(Time Division Multiple Access)技术。
在GSM系统中,整个频段被划分为多个时间片,每个时间片被分配给一个用户进行通信。
这种时分多址技术使得多个用户可以在同一频段上进行通信,从而提高了频谱的利用率。
其次,GSM系统采用了FDMA(Frequency Division Multiple Access)技术。
在GSM系统中,每个时间片又被进一步划分为多个频道,每个频道被分配给一个用户进行通信。
这种频分多址技术使得不同用户之间的通信不会相互干扰,从而保证了通信质量。
另外,GSM系统还采用了TDMA和FDMA的组合技术,即TDMA/FDMA。
这种组合技术使得GSM系统在有限的频段和时间资源内,可以同时支持多个用户进行通信,实现了多用户同时通信的能力。
此外,GSM系统还采用了数字调制技术。
在GSM系统中,语音信号经过模数转换后,采用GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)调制技术进行调制,然后通过天线发送出去。
这种数字调制技术使得GSM系统具有抗干扰能力强、通信质量稳定的特点。
除此之外,GSM系统还采用了加密技术和身份鉴别技术。
在GSM系统中,通信数据经过加密后再进行传输,只有合法用户才能解密并获取通信内容,从而保证通信安全性。
同时,GSM系统还采用了IMSI(International Mobile Subscriber Identity)等身份鉴别技术,确保通信的合法性和安全性。
gsm工作原理:Gsm分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段,一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。
PCS1900(PCS1900 - Personal Communications System operating in the 1,900MHz band.)则是别的一些国家使用的频段(如美国)。
GSM900/1800分别是工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段的。
GSM900的手机最大功率是8W(实际中移动台没这么大的功率,一般的手机最大功率是2W,车载台功能大),而DCS1800的手机的最大功率是1W。
gsm工作原理之GSM900/DCS1800/PCS1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE 的功率从输出1W-8W, GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W;gsm工作原理之GSM的频段:GSM900 小区半径35km 上行890~915MHZ 下行将935~960MHZPHASE2: 890~915MHZ 和935~960MHZ; 通道号1---124.GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行1710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。
PHASE2: SAME; 通道号 :512—885. 为高密度的用户.GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZgsm工作原理中上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、基站接收;下行就是基站到手机。
例如935-960 和890-915 相差45MHZ, 第二个通道上, 上行落后下行三个时隙,以上就是gsm工作原理的相关内容。
GSM 工作原理简介GSM是采用FDMA〔频分〕与TDMA〔时分〕制式相结合的一种通信技术,其网络中所有用户分时使用不同的频率进行通信。
在GSM900频段,25MHZ的频率范围划分为124个不同的信道,每个信道带宽为200K,每个信道含8个时隙,即GSM900M频段在同一区域内,可同时供近1000个用户使用。
而CDMA 是采用码分多址技术的一种通信系统,在这个系统中所有用户都使用同一频率。
FDMA、TDMA及CDMA 的比拟一、GSM的理论根底.GSM系统是第二代数字蜂窝移动通信系统,它采用900MHz频段,在后期又参加了1800MHz频段及1900MHz频段,为便于区别,分别称为GSM900、DCS1800及PCS1900. 凌锐具有GSM900MHz及DCS1800MHz两个频段自动切换的功能.初期的GSM的工作频率是890~915MHz(移动台发),935~960MHz(基站发)共25MHz的双工频率;后参加了EGSM(扩展GSM)其频段为880~890MHz(移动台发),925~935MHz(基站发),为与EGSM区别,把前者称之为PGSM。
GSM900上行与下行频段的间隔为45MHz,信道间隔为200KHz,可分为124个信道〔EGSM参加了975~1023共49个信道〕;因此E-GSM共有174个信道。
DCS1800的频段为1710~1785MHz(移动台发),1805~1880MHz(基站发),上行与下行频段的间隔为95MHz,频带宽度为75M,可分为374个信道〔512至885〕。
PCS1900的频段分为上行:1850~1910MHz,下行:1930~1990MHz,上行与下行频段的间隔为80MHz,频带宽度为60M,可分为300个信道。
每信道分成8个时隙(半速率是有16个),每个时隙信道速率是22.8kb/s,信道总传输速率270.83Kb/s,采用GMSK调制,通信方式是全双工,分集接收,每秒跳频217次,交错信道编码,自适应均衡.现在GSM 向前开展开发了GPRS业务,作为2G向3G的过渡方式。
gsm的工作原理GSM(Global System for Mobile Communications)是一种基于数字技术的移动通信标准。
其工作原理可以分为以下几个方面:1. 频率分配:GSM网络将可用的无线频谱分为不同的频道,每个频道可以同时支持多个用户进行通信。
频谱分配由基站控制器(BSC)进行管理,它根据网络负载和通信需求动态地分配频率资源。
2. 信号传输:GSM系统使用时分多址(TDMA)技术,将每个频道划分为多个时隙,每个时隙可用于传输不同用户的信息。
通过这种方式,多个用户可以在同一个频道上同时进行通信,提高了系统的容量和效率。
3. 基站系统:GSM网络由许多基站组成,每个基站负责覆盖特定范围内的用户。
基站由基站控制器进行管理,它与移动设备进行无线通信,将用户的语音和数据信息转发到目标位置。
4. 用户鉴权:当移动设备尝试接入GSM网络时,网络会对用户进行鉴权,确保其合法性和身份。
这涉及到与用户SIM卡中的密钥进行比对,以验证用户的身份。
5. 话音编码:GSM系统使用全球通用的话音编码标准(GSM-FR),将用户的语音信号进行数字化和编码,以便在网络中传输。
这种编码可以减小语音数据量,提高传输效率。
6. 数据传输:除了语音通信外,GSM系统还支持数据传输,例如短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)和互联网接入。
这些数据会被编码和打包,并通过GSM网络传输到目标设备。
总的来说,GSM的工作原理是通过频率分配、时分多址技术、基站系统、用户鉴权、话音编码和数据传输等关键技术,实现移动设备之间的语音和数据通信。
这种标准化的通信方式使得全球范围内的移动通信变得更加便捷和高效。
gsm技术原理
GSM(全球系统移动通信)是一种数字移动通信技术,它基
于分时复用和频分复用的原理,允许手机用户通过无线信道进行语音和数据的传输。
在GSM系统中,一个城市或地区被分为多个小区,每个小区
都有一个基站,负责接收和发送移动设备的信号。
每个基站都有一个覆盖范围,称为小区覆盖范围。
GSM系统使用频分复用的原理来同时支持多个用户进行通信。
为了实现这一点,GSM的频谱被划分为多个频道,每个频道
都有一定的带宽。
每个小区都被分配了一组频道,其中包括用于语音通信的常用控制信道和数据通信的用户信道。
在GSM系统中,数据和语音信号被数字化并使用时间分多路
复用技术进行传输。
这意味着每个用户在不同的时间段占用同一个频道进行通信。
这种时间分多路复用技术允许多个用户同时使用同一个频道进行通信,提高了频谱的利用率。
GSM系统还使用了TDMA(时分多路复用)技术,将每个时
间周期划分为多个时隙,每个时隙被分配给一个用户进行通信。
这种分时复用技术允许多个用户同时在同一个频率上进行通信,每个用户在自己的时隙内传输数据。
此外,GSM系统还采用了一些技术来增强通信的可靠性和质量。
其中包括错误检测和纠正编码、功率控制、信道编码等。
这些技术能够降低通信中的误码率,提高通信的质量和可靠性。
总而言之,GSM技术基于分时复用和频分复用的原理,通过数字化、时间分多路复用和时分多路复用技术,允许多个用户同时在同一个频道进行通信。
通过使用一系列的增强技术,GSM系统能够提供可靠的语音和数据传输服务。
GSM手机的基本工作原理发射频率:GSM为935-960M,DCS为1805-1880M;接收频率:GSM为890-915M,DCS为1710-1785M;一、GSM手机的基本组成部分射频部分:天线及天线开关接收部分:接收高频处理(滤波、放大、混频)接收中频处理(滤波、放大、解调)发射部分:发射高频处理(功率放大、滤波)发射中频处理(调制、滤波、放大)频率合成部分:接收本振RXVCO发射本振TXVCO时钟逻辑音频部分:CPU存储器(版本、码片、暂存)音频处理(DSP、音乐IC)供电部分:逻辑供电射频供电其他界面部分:显示屏、SIM(UIM)卡、震动器、振铃、指示器等二、GSM手机的基本工作原理1、发射机(上变频)信号流程:送话器将声音转化为模拟电信号,经过PCM编码,再将其转化为数字信号,经过逻辑音频电路中进行数字语音处理即进行:话音编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲形成、TX I/Q 分离。
分离后的四路TX I/Q信号到发射中频TX-IF电路完成I/Q调制,该信号与频率合成器的接收本振RXVCO 和发射本振TXVCO的差频进行比较(即混频后经过鉴相),得到一个包含发射数据的脉动直流信号,去控制发射本振的输出频率,控制发射本振频率的精确性,作为最终的信号,经过功率放大,从天线发射。
GSM 手机发射电路一般采用以下三种类型的发射机:A、带有发射变换电路的发射机B、带发射上变频电路的发射机C、直接变频发射机发射各部分功能电路(一)发射音频通道:MIC将声音信号转换为模拟电信号,并只允许300-3400Hz 通过。
模拟信号经过A/D转换,变为数字信号,经过语音编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲串的形成一系列处理,对带有发射信息、处理好的数字信号进行GMSK编码并分离出4路I/Q信号,送到发射电路。
(二)I/Q调制:经过发射音频通道分离出来的4路I/Q信号在在调制器中被调制在载波上,得到发射中频信号TX-IF。
四路I/Q调制所用的载波,一般由中频IC内振荡电路或由二本振分频得到。
在GSM 数字移动电话中,调制器和解调器有的集成在一个IC内,有的分别集成在两个IC中。
(三)发射变换电路:四路TX I/Q信号经过调制后得到TX-IF信号后,在鉴相器(PD)中与TXVCO和RXVCO混频后得到的差频进行鉴相,得到误差控制信号去控制TXVCO的输出频率的准确性。
该电路一般被继承在中频IC内部或前端IC中,其工作原理如下图所示:(四)发射本振TXVCO:由振荡器和锁相环共同完成发射频率的合成(GSM:890-915MHz,DCS:1710-1785 MHz),发射本振的去向有两个地方:一路经过缓冲放大后,送到前置功放电路,经过功率放大后,从天线发射出去;另一路送回发射变换IC,在其内部与RXVCO经过混频后得到差频作为TX-IF的参考频率。
(五)环路低通滤波器LPF:低通滤波器是从零频率到某一频率范围内的信号能通过,而又衰减超过此频率范围的高频信号的元件。
在此电路中的主要目的是:平滑CP-TX信号,以防止在进行信道切换时出现尖峰电压,防止对发射造成干扰,使CP-TX准确控制TXVCO振荡频率的精确性。
(六)前置放大器:作用有两个,一是进行信号放大到一定的程度,以满足后级电路的需要;二是使发射本振电路有一个稳定的负载,防止后级电路对发射本振造成影响。
(七)功率放大器:作用是放大即将发射的调制信号,使天线获得足够的功率将其发射出去。
它是手机中负担最重、最容易损坏的元件。
引脚主要有:900M输入输出、1800M输入输出、电池供电VCC、频段切换BS、功率控制V APC、GND等。
功控电压V APC一般为1.2-1.5V,空载时约为2V左右。
(八)功率控制:功放的启动和功率控制是由一个功率控制IC来完成的,控制信号来自中频IC。
功放的输出信号经过微带线耦合取回一部分信号送到功控电路,经过高频整流后得到一个反映功放大小的支流电平U,与来自基站的基准功率控制参考电平AOC进行比较,如果U<AOC,功率控制输出脚电压上升,控制功放的输出功率上升,反之控制功放的输出功率下降。
二、接收机(下变频)信号流程:天线感应基站的信号,经过天线匹配电路和接收滤波(RX-FL)电路滤波后经低噪声放大器(LNA)放大,放大后的信号经过接收滤波后被送到混频器(MIX),与来自本机振荡电路压控振荡信号进行混频,得到接收中频信号(RX-IF),经过中频放大(IFA)后在解调器中进行正交解调,得到接收基带(RX I/Q)信号,接收基带信号在逻辑电路中经GMSK解调,进行去交织、解密、信道解码等DSP处理,再进行PCM解码,还原模拟话音信号,推动受话器送入人耳。
GSM手机发射电路一般采用以下三种类型的接收机:A、超外差一次混频接收机;即输入射频信号和一本振混频得到中频信号。
B、超外差二次混频接收机:有两个混频器,称为双超外差接收机;二次变频的第一次混频是射频射频信号RF与一本振信号混频得到二者的差额为一中频信号IF1,第二次混频为一中频信号IF1与二本振信号混频得到二者的差额为二中频IF2。
C、直接变频线性接收机:零中频接收机,直接解调出I/Q信号,所以只有收发共用的调制解调载波信号振荡器(SHFVCO),其振荡频率直接用于发射调制和接受解调(收、发时振荡频率不同)。
接收各部分功能电路(一)天线开关:天线开关属于接收和发射共用,主要完成两个任务:一是完成接收和发射信号的双工切换,为防止相互干扰所以要有控制信号完成接收和发射的分离,控制信号来自CPU的RX-EN(接收启动)、TE-EN(发射启动),或由它们转换而得来的信号;二是完成双频和三频的切换,使手机在某一频段工作时,另外的频段空闲,控制信号主要来自切换电路。
天线开关连接接收滤波和发射滤波。
有的机器采用双工滤波器,将接收信号和发射信号分离,防止强的发射信号对接收机造成影响,双工器包含一个接收滤波器和发射滤波器,他们都是带通滤波器(BPF)。
(二)带通滤波器(BPF):带通滤波器只允许某一频段中的频率通过,而对于高于或低于这一频段的成分衰减。
在高频放大器LNA前后一般都有。
只允许GSM:935-960M或DCS:1805-1880M的频段进入接受机,得到纯净的射频信号进入混频器。
(三)低噪声放大器(LNA):一般位于天线和混频器之间,是第一级放大器,所以叫接收前端放大器或高频放大器。
主要完成两个任务:一是对接收到的高频信号进行第一级放大,以满足混频器对输入的接收信号幅度的要求,提高接收信号的信噪比;二是杂一放大管的集电极上加了由电感(L)与电容(C)组成的并联谐振回路,选出我们所需要的频带,所以叫选频网络或谐振网络。
出现故障则接收性能变差。
一般采用分离元件或前端IC。
(四)混频器(MIX):混频器实际上是一个频谱搬移电路,它将包含接收信息的射频信号(RF)转化为一个固定频率的包含接收信息的中频信号,由于中频信号频率低、而且固定,容易得到比较大而且稳定的增益,提高接收机的灵敏性。
他的主要特点是:它由非线性器件构成,MIX有两个输入端,一个输出端,均为交流信号。
混频后可以产生许多新的频率在多个新的频率中选出我们需要的频率(中频),滤除其他成分后送到中放。
将载波的高频信号不失真的变换为固定中频的已调信号,保持原调制规律不变。
接收机中的MIX位于LNA和IFA之间,是接受机的核心。
(五)中频滤波器:中频滤波器在电路中个头最大,一般为低通滤波器,保证中频信号的纯净。
(六)中频放大器(IFA):接收机的主要增益来源,它一般都是共射极放大器,带有分压电阻和稳定工作点的放大电路。
对工作电压要求高,一般用专门供电;一般集成在中频IC内或独立。
(七)解调器:调制的反过程,多数手机往往都是对零中频进行正交解调,得到四路基带I/Q信号,其中I信号为同相支路信号,Q信号为正交支路信号,两者相位相差90º,所以叫正交。
从天线到I/Q解调,接收机完成全部任务。
测量接收机都是测试I/Q信号,测到I/Q信号,说明前边各部分电路,包括本振电路都没有问题,接收机已经完成其接收任务,是射频电路和逻辑电路的分水岭。
(八)数字信号处理(DSP):接收基带(I/Q)信号在逻辑电路中经GMSK解调,进行去交织、解密、信道解码等DSP处理,再进行PCM解码,还原模拟话音信号,推动受话器送入人耳。
三、频率合成SYN概念:利用一块或少量晶体又采用综合或合成手段,可获得大量的不同的工作频率,而这些频率的稳定度和准确度或接近石英晶体的稳定度和准确度的技术为频率合成技术。
(一)频率合成的基本方法:A.直接频率合成:使用谐波发生器、倍频器、分频器、混频器等部件对基准频率进行加、减、乘、除的基本运算,然后用滤波器滤出所需频率。
一般很少使用。
B.锁相频率合成器:利用锁相环路(PLL)的特性,使VCO输出频率与基准频率保持严格的比例关系,并得到相同的频率稳定度。
定义:锁相环路是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路。
作用:使压控振荡输出振荡频率与规定基准信号的频率和相位都相同(同步)。
构成:由鉴相器(PD),低通滤波器(LPF),压控振荡器(VCO)三部分组成。
鉴相器(PD):是一个相位比较器,VCO输出的振荡频率送回一个取样信号与基准频率进行鉴相。
使鉴相器送出一个与相位误差成比例的误差电压。
C、直接数字频率合成:利用计算机直接生成所需要的频率,在微电脑的控制下自动分频。
(二)手机中的频率合成32.768KHz:手机休眠时的实时时钟和用与提供时间显示的时钟,均为32.768K。
13M晶体振荡电路:在手机中主要有两个方面的作用:一是作为整个系统的主时钟,控制逻辑电路个部件同步工作;二是作为基准参考信号,去接收本振和中频振荡器锁相环的鉴相器与振荡频率进行鉴相,从而产生误差信号去控制振荡频率。
目前主要有两种电路方式:①由一个13M石英晶体、集成电路、外接元件构成晶体振荡电路;②是13M的晶体及变容二极管、三极管、电阻、电容等构成的13M震荡电路及PLL全部集成在一个模块上,组成一个完整的晶体振荡电路,可以直接输出13M时钟信号。
基准时钟VCO 组件一般有4个端口:13M输出端、电源端、AFC控制端、接地端。
还有一些品派的手机的基准时钟是26M进行2分频得到13M;三星A188采用的是19.5M的5分频得到3.9M作为主时钟。
(三)第一本振(摩托罗拉手机叫RXVCO ,诺基亚叫UHFVCO ,三星叫RX-LO)在手机中,一本振和二本振都是收发共用电路,均采用锁相环路。
一本振的震荡频率与射频信号相接近,在逻辑电路的控制下,自动跟踪信道,该信号在手机电路中主要去向两个地方:①去接收电路的第一混频器,与高频放大之后的接收信号进行混频,得到二者的差频——中频信号;②去发射混频;③拿回一个取样信号去PLL 的鉴相电路与基准时钟信号去PLL 的鉴相电路与基准时钟信号13M 鉴相,得到 误差信号去控制接收本振的准确性;PLL 合成有三方面的控制:A 、 控制:当射频信号进入某一信道,一本振必须马上跟踪进入该信道才能得到固定的中频频点。