HydnjnGSM手机工作原理Word文档下载推荐.docx
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混频后的信号滤波后进入具有自动增益控制的中频放大器AGCIF放大器中放大,尔后滤波后的IF信号送到0.3GMSK调制解调器芯片中解调出I和Q二路信号,I,Q信号可进一步送到DSP芯片中进行自适应均衡等处理,以消除传送过程中的各种衰落与干扰。
有的手机把信道检验,纠错解码等功能也放到DSP芯片中。
当手机开机登录时,它将与当前小区发出的BCH广播控制信道中的同步信号SCH,FCH锁相,以使手机的基础本振锁定在基站的频率基准上。
手机通常有一个基础本振信号,其频率通常为13MHz或其整数倍,手机的接由与发射本振通常由基础本振变频得到,因此一旦基础本振锁定之后Tx/Rx本振也就锁定了。
在射频的发射回路上,从DSP过来的基带信号在0.3GMSK调制解调器中进行调制,其输出为一中频调制信号,一般在几十MHz~一百多MHz,经过适当的放大,滤波后即与发射本振混频,上变频到发射频点上去,经过滤波后进入功放电路,功放电路一般由多级放大器组成,可以是普通三级管的功放,也可以是专用功放芯片。
多级功放中一般有一到二级功放增益可调,其余为固定增益放大器。
功放增益控制一般会根据输出功率等级,输出频点来决定其输出的增益控制电压。
由于手机功放电路其幅频特性并不是理想的线性,因此在手机生产和维修后常要对其功放增益控制电路进行校准,功放控制电路同时也会通过RF输出耦合回来一部分输出信号作反馈控制。
功放以后的信号经滤波器、双工器后就进入天线发射出去了。
逻辑部分主要有主处理器MCU、话音编解码器,外设控制驱动等电路。
主处理器实际上是GSM手机的大脑,它控制手机的各部分电路协调起来工作,除此以外,一般主处理器还负责通信过程中呼叫接续控制等信令的操作。
从DSP过来的数据,如果是信令,就由MCU处理,如果是话音,则送到话音Codec去处理,MCU通常还带有EEPROM,FlashRAM、RAMROM等存贮体作为其程序、数据的存放处。
一般软件升级,只需在EEPROM和FlashRAM中重写程序与数据即可。
话音Codec主要是对话音信号,依据GSM话音信号RELP-LTP编解码方案,进行语音信号的编解码,同时也包含一部分信道编码,如交织,CRC处理等。
话音Codec一般通过话音控制驱动芯片与麦克风、扬声器等外设相连,一方面是驱动外设,另一方面是保护Codec芯片。
手机上的其它一些外设,如电池、充电器、键盘、显示面板等一般也有专用的接口电路接到MCU上,接口电路同样也起着保护MCU的功能。
第二章射频部分
2.1RF公共电路
由于GSM是一个TDMA系统,接收和发射是时分复用的,即接收时不能发射,发射时不能接收。
因此,手机中应有相应的电路支持收、发的转换。
另外,手机中接收机和发射机共用一幅天线,以及为了方便手机的调试和测试,也需要设置负载选择电路。
以上电路构成了手机的RF公共部分的电路。
由于天线阻抗往往不是50Ω纯阻,而手机在设计、调试和测试时是以50Ω纯阻作为负载的。
因此,天线与手机的输入输出阻抗需要一个匹配网络,使之达到要求的驻波比,使射频功率能够有效辐射。
如果天线匹配电路有问题,将会造成发射机射频信号的反射过大,辐射效率下降,给PA造成较大的负担,这时PA的直流损耗会很大(即发射电流大),严重时会烧坏PA。
由于TDMA系统的接收和发射在时间上不能同时进行,手机必须设置收发转换电路,以实现接收发射的转换。
V8088的天线电路采用一个开关电路,使用开关电路来进行接收机信号通道及发射机信号通道的转换。
该电路由开关电路U101和控制电路Q101、Q102及其外围电路构成。
天线开关U101是一个复合开关,它不但进行接收发射的切换,还进行GSM、DCS信号的分离。
GSM系统有三个工作频段:
GSM900、DCS1800和PCS1900。
V8088手机工作在两个频段:
GSM800和DCS1800,通过GSM-SEL和DCS-SEL信号的控制,使信号经天线开关U101选择进入GSM或DCS通道。
2.2RX电路
V8088接收机是一个超外差一次变频接收机,射频电路方框图如下:
GSM射频信号经过天线开关切换,进入GSM通道的声表面带通滤波器FL460滤波,然后到Q461进行放大,再经过第二级声表面滤波器FL470滤波,与接收VCO信号一起进入混频器。
DCS射频信号经天线开关切换,进入DCS通道的声表面带通滤波器FL450滤波,然后到Q451进行放大,再经过第二级声表面滤波器FL465滤波,与接收VCO信号一起进入混频。
混频使用的本机振荡信号来自接收VCO频率合成环路。
对GSM,RXVCO振荡在1335.2~1359.8MHz;
对DCS,RXVCO振荡在1405.2~1479.8MHz。
由复合中频模块(U913)产生SF-OUT电压为RXVCO电路提供工作电压,控制信号RVCO-250控制RXVCO信号进入混频器。
DCS-VCO信号经CR251,使CR251导通或断开,由此控制RXVCO振荡在GSM/DCS频段上。
射频信号和RXVCO信号由Q1254混频,得到400MHz的中频信号,经中频滤波器FL457滤波,Q490放大器放大(Q490的供电来自U913提供的SW-Vcc),输出中频信号到U913模块。
400MHz的接收中频信号进入U913后,在芯片内与接收中频VCO信号的2分频信号(400MHz)进行第二次混频,然后产生基带I/Q信号。
这两个分别进行滤波、放大,得到RXI和RXQ信号,然后再在U913内进行解调,串行数据经过RXSPI总线将这数字信号送到U700电路。
串行数据总线包括SDFS、SDRX和SCLK-OUT,当RX-ACQ信号电平变高后,U913开始通过串行数据总线发送数据到U700。
U700对接收信号进行解码、纠错,并从中读取控制数据。
U700通过AUDIOSPI总线把话音信号送到U900模块,在U900内进行D/A转换(PCM解码),并对其放大后送到受话器或蜂鸣器,使之发出声音。
2.3TX电路
1.发射机电路结构
发射机射频电路,通常是指逻辑电路的TXI/Q信号输出到功率放大器输出之间的电路。
V8088发射机是一个带发射变换电路的发射机。
应当注意,V8088电路及新推出的摩托罗拉GSM手机对这种模糊起来。
由于手机电路中芯片的集成度越来越高,射频电路与逻辑电路之间的接口电路被集成在复合中频处理电路中,RXI/Q直接在这个芯片中(U913)被还原成数字的语音信号。
而TXI/Q信号的形成与发射的变换功能也在这里完成。
V8088发射机电路方框图如图33所示。
话音信号经J910送入发射机电路。
话音信号首先进入U900模块,在U900内,经PCM编码,将模拟的话音电信号转换为数字的话音信号从U900的AUDIOSPI接口输出。
数字语音信号通过AUDIOSPI总线输送到U700模块,在U700内,对这个数字语音进行处理(信道编码、加密、分间插入等),得到数码的语音信号,并且手机所有的控制bit被加入其中,从U700的串行接口输出BDX和BCLKX。
U700输出的信号到U913电路,数据信号在U913内完成GMSK调制,同时这个数据被并行输入到一个合成器,由这个频率合成器输出TXVCO信号。
然后到U913模块内的TIC中的鉴相器,与发射已调中频进行处理,产生一个控制电压由CP-TX线输出。
U913模块输出的CP-TX信号经LPF电路后,控制TXVCO电路输出最终发射信号,该信号经Q455缓冲放大,进入功率放大器。
当手机工作在GSM模式下时,信号经CR301、Q400,输入到GSM功率放大器U400的7脚;
当手机工作在DCS模式下时,信号通过CR300、Q300,输入到DCS功率放大器U300的2脚,经功率放大器放大,由天线发射出去。
2.发射音频通道
进行对话的话音信号只有被变换成话音电信号,才能够经处理加到高频载波上,通过天线发送出去。
送话器电路提供声-电转换。
图34所示的就是V8088的送话器电路。
送话器的偏压由U900的K3端口提供。
手机使用者的话音经送话器转换成模拟的电信号。
送话器转换的模拟话音电信号的频率成分非常丰富,在20Hz~20KHz之间。
通信中,若采用如此宽的话音频带,则技术实现与制造上非常困难。
实际上,只需取这个频率范围中(300~3400HZ)的信号进行通信,就可得到比较满意的效果,且技术设备简单。
在送话器的输出端,有一个RC话音频带形成电路,它只允许300~3400HZ的信号进入发射机电路。
由于送话器转换的声音电信号比较微弱,故话音信号从U900的K1、J2输入到话音前置放大器,将其放大到一定的幅度,以满足后级电路的需要。
U900模块内包含了发射路径中的A/D转换(PCM编码器),它将模拟的话音信号转换成数字式的话音信号。
转换得到的数字话音信号从U900的AUIDOSPI总线输出(VDR、VFSRX、VCLK),送到U700模块。
在U700模块电路中,数字语音信号经DSP等处理(信道编码、加密、分间插入等),得到数码信号。
数码信号从U700的BDX和BCLKX(TXCLK)信号线输出,到复合中频处理电路U913模块。
若发射音频电路工作不正常,则会导致手机能打电话,但对方听不到声音故障。
第三章逻辑部分
3.1主要芯片功能简介
998系列、8088手机均采用了以GCAPII、WHITECAP为核心的芯片组,射频部分采用MAGIC与逻辑部分进行联系,下面以V8088为例,分别对这几部分的功能进行介绍。
它们分别是:
(1)GCAPII(U900)电源模块
(2)WHITECAP(CPU)模块
(3)MAGIC复合中频处理芯片
GCAPII(U900)电源模块
V8088手机主电源电路以音频模块GCAPII(U900)为基础。
U900模块是一个复合电源管理模块,主要完成音频处理及电源调节等功能。
(1)电源管理模块
电源管理模块产生5个电压:
V1、V2、V3、VERF和VSIM1。
V1电压为5V,给MAGIC供电。
V2电压为2.75V,给整个逻辑电路供电。
V3电压为2V,给WhiteCap(U700)电路模块供电。
VREF电压为2.75V,给MAGIC(U913)供电。
VSIM1电压为5V,给SIM卡供电。
(2)A/D和D/A电路
A/D电路:
将送话器
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