GSM手机射频射频收、发机介绍讲解
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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。
详解GSM的基带跳频和射频跳频跳频技术源于军事通信,目的是为了获得较好的保密性和抗干扰能力。
跳频分为快速和慢速两种,GSM中的跳频属于慢跳频。
跳频方式从时域概念上分为帧跳频和时隙跳频,从载频实现方式上分为射频跳频和基带跳频。
帧跳频:每个TDMA帧频点变换一次,这种方式下,每一个载频可以看做一个信道,在一个小区中帧跳频时BCCH所在的TRX载频上的TCH不能参与跳频,其它不同的载频应有不同MAIO,它是时隙跳频的特例。
时隙跳频:即每个TDMA帧的每个时隙频点变换一次,时隙跳频时BCCH所在的TRX中的TCH可以参加跳频,但目前只在基带跳频时实现。
射频跳频:TRX的发射TX和接收RX都参与跳频。
小区参与跳频频点数可以超过该小区内的TRX数目。
基带跳频:每个发信机工作在固定的频率上,TX不参与跳频,通过基带信号的切换来实现发射的跳频,但其接收必须参与跳频。
因此小区跳频频点数不可能大于该小区的TRX数。
就ERICSSON的设备来说,有X总线的为基带跳频;基带跳频的频点数与载波数是一样的;而综合跳频(射频跳频)的频点数一般比载波数多。
移动一般为基带跳频,联通一般用的是综合跳频。
联通的可用频点少,在满足容量的基础上面,必须采用综合跳频来降低频点干扰咯。
基带跳频的技术难点在于如何实现信息数据的高速交换,满足217跳/秒的跳频速度及271kbits/s的数据传输速率。
考虑以无线接口时隙为基础进行数据的交换,交换方法可以是空分、时分、数据包交换。
基站在设计中采用了先进的总线技术,以时隙交换为基础实现基带跳频,其具体的实现方法为:每个发射机(TRX)调谐在固定频率,有一个固定的ID号。
收发信机的编码器将下行信号编码,形成突发格式数据,编码器根据跳频算法计算本突发应调制的频道(即TRX号),加上有关功率控制等附加信息形成特定的数据包格式,收发信机的编码器在固定的时间(子时隙)内发出数据包。
调制器对每个子时隙的数据包的TRX号进行检查,如和本TRX的ID号不同,则收下一子时隙;如相同,则将本子时隙的数据包接收下来,延时一时隙再发射到空间接口,实现了基带跳频。
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。