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手机的基本知识和维修基础
发布时间：2007-10-22 11:56:00 浏览次数: 2394
多址方式
在蜂窝移动通信系统中，有许多用户要同时通过一个基站和其它用户进行通信。因此存在这样的问题：怎样从众多用户中区分出是哪一个用户发出的信号，以及用户怎样识别出基站发出的信号中哪一个是给自己的。这个问题的解决方法就是多址技术。
我们设想，不论是用户发出的信号，还是基站发出的信号，若每个信号都具有不同的特征，则根据不同的特征我们就能区分出不同的信号来。
信号的特征表现在这样几个方面：信号的工作频率、信号出现的时间、信号具有的波形。根据这三种特征，相对应的有三种多址方式，即：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）。
在实际应用中，还包括这三种基本多址方式的混合方式，如GSM系统采用的就是FDMA／TDMA多址方式。
1．频分多址
频分多址，始是用信号的不同频率来区分信号。对一个通信系统，对给定的一个总的频段，划分成若干个等间隔的频道（又叫信道），每个不同频道分配给不同的用户使用。信道的划分要注意几点：相邻频道之间无明显串扰、每个频道宽度能传输一路信息、收发信息之间要留一段保护频带，防止收发频率干扰。
一般情况下，将高频段作为移动台的接收频段，因为信号方向是从基站到移动台，接收信道又称前向信道。将低频段作为移动台的发射频段，信号方向是从移动台到基站，所以发射信道又称反向信道。
2．时分多址
时分多址是基于时间分割信道。即把时间分割成周期性的时间段（时帧），对一个时帧再分割成更小的时间段（间隙），然后根据一定的分配原则，使每个用户在每个时帧内只能按指定的时隙收发信号。以一个8小时隙的时分多址系统为例。
比如，有8个用户都处于相同的工作频率，按频分多址系统来看，他们不能同时工作，只能是一个用户工作后，别一个用户才能工作，否则会造成同频干扰。但若按图的时分多址方式，把T0时隙分配给第一个用户，或者说第一个用户在时帧1到T0工作后隔T1－T7时隙，又在时帧2的T0时隙工作。以此类推，把T1时隙分配第二个用户工作……把T7时隙分配给第八个用户。用这种"分时复用"的方式，可以使同频率的用户"同时"工作，有效地利用频率资源，提高了系统的容量。
例如，一个系统的总频段划分成124个频道，若只能按FDMA方式，则只有124个信道。若在FDMA基础上，再采用时分多址，每个频道容纳8个时隙，则系统信道总的容量为124×8＝992个信道。
时分多址系统中有一个关键的问题是系统的"定时"问题。要保证整个时分多址系统有条不紊地工作，包括信号的传输、处理、交换等，必须要有一个统一的时间基准。
要解决上述问题，大家很容易想到的方法是系统中的各个设备内部设置一个高精度时钟，在通信开始时，进行一次时钟校正，只要时钟不发生明显漂移，系统都能准确定时。但真正的情况不是这样，因为要使系统的时钟很精确，无论从技术还是价格方面考虑都不适合。
GSM系统的定时采用的是主从同步法。即系统所有的时钟均直接或间接从属于某一个主时钟信息。主时钟有很高的精度，其时钟信息以广播的方式传送到系统的许多设备，或以分层方式逐层传送给系统的其他设备。各设备收到上层的时钟信号后，提取出定时信息，与上层时钟保持一致，这个过程又称之为时钟锁定。
（1）GSM的信道
在GSM系统规范中，对总的频谱划分成200kHz为单位的一个个频段，称为频段，而对每一个频隙，允许8个用户使用，即从时分多址方式来看，每个时帧有8个时隙（Time Slot），每个时隙的长度为BP＝15/26＝0.577ms，而每一个时帧长度为15/26×8＝4.615ms。
上面所讲的时隙长度是GSM规范定义的，而移动台在无线路径上的传输的实际情况又是怎样的呢？
前面讲到的经交织加密后的数据块为114位，这些位加上其它一些信息位元共组成156.25位，以脉冲串的形成调制到某一个频率上，并限定在一个时隙范围内进行传输，这些脉冲串称为"Burst"（突发）。
根据用途不同，Burst有许多格式，如接入Burst、Fburst、Sburst、常规Burst等。我们仅介绍常规Burst的内容。
在Burst之间，即每个时隙之间要有一定的保护间隔，即147位有用信息的前后有一段保护时间，一般取信号小于-59dB的部分为保护时间，约30μs。
（2）GSM的时帧结构
GSM的时帧结构有5个层次，分别是高帧、超帧、复帧、TDMA时帧和时隙。
时隙是构成物理信道的基本单元，8个时隙构成一个TDMA时帧。TDMA时帧构成复帧，复帧是业务信道和控制信道进行组合的基本单元。由复帧构成超帧，超帧构成高帧，高帧是TDMA帧编号的基本单元，即在高帧内对TDMA帧顺序进行编号。
1高帧＝2048个超帧＝2715648个TDMA帧，高帧的时长为3小时28分53秒760毫秒。高帧周期与加密及跳频有关，每经过一个高帧时长会重新启动密码与跳频算法。
1个超帧＝1326个TDMA帧，超帧时长为6.12秒。
复帧有两种结构，一种用于业务信道，其结构形式是由26个TDMA帧构成的复帧；另一种用于控制信道，其结构为51个TDMA帧构成的复帧。
1个TDMA帧＝8个时隙，其时帧长度为4.615毫秒，1个时隙长度为0.577ms，在时隙内传送数据脉冲串，称为突发（Burst），一个突发包含156.25位数据。
（3）数字调制技术
我们前面讨论过的话音信息（控制信息也一样）是经模／数转换、语音编码、信道编码、交织、加密、时帧形成等过程形成的脉冲数据流。这些基带数据信号含有丰富的低频成分，不能在无线信道中传输，必须将数字基带信号的频谱变为适合信道转输的频谱，才能进行传输，这一过程称为数字调制。
数字调制是用正弦高频信号为载波，用基带信号控制载波的三个基本参量（幅度、相位、频率），使载波的幅度、相位、频率随基带信号的变化而变化，从而携带基带信号的信息。相对应的三种调制方式是最基本的数字调制方式，称为幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）、和相位键控（PSK）。
我们知道，对相同频率的基带数据，采用不同的调制方式可以使调制后的频谱的有效带宽不同，而无线系统的频谱资源非常有限（如GSM系统每个信道频谱宽度为200kHz），所以采用何种调制技术使得调制后的频谱适合无线信道的有限带宽要求是非常重要的，在泛欧的GSM系统规范中，采用的是GMSK（最小高斯滤波频移键控）调制技术，这种调制方式使得调制后的频谱的主瓣宽度窄、旁瓣衰落快，对相邻信道的干扰小，其调制的速率为270.833kbit/s。
基带部分
基带部分包括模拟话音的数字化、语音编／解码、加／解密、TDMA时帧形成／分解、键盘／显示接口电路。
从送话器的模拟话音信号经8kHz抽样及A／D转换后，变为13位均匀量化的104kbit/s数据流，在语音编码器内进行规则脉冲激励－－长期预测编码。编码输入为每20ms的数据段，经话音编码压缩后变为260bit，即编码后的速率为13kbis／s。
13kbis/s话音信号进入信道编码器进行信道编码，对20ms数据段的260bit分类，对重要性不同的数据进行不同的保护（即信道编码），信道编码后的数据速率为22.8kbit/s。
编码后的话音和信令信息进入交织及加密单元，在交织单元形成114bit数据块，加密后再加入训练序列及头、尾比特组成156.25bit（包括8.25保护比特）的突发（Burst）。这些突发按信息类型组合到不同的TDMA帧，形成复帧、超帧及高帧，最后形成270.833kbit/s数据流送入射频部分去调制。
接收电路为上述相反的过程。
手机采用单片机系统，完成整机的逻辑控制，包括对信道的编／译码，TDMA帧形成、无线信道的频率合成等控制。
此外，还具有键盘／显示器、SIM卡接口等控制。
6．GSM手机主要技术指标
6．1．手机的技术性能
1．工作频率：发射频率为890MHz－915MHz，接收频率为935MHz－960MHz，收发间隔为45MHz。
2．载波间隔：200kHz
3．调制方式：高斯滤波最小频移键控（GMSK），BT＝0.3，调制速率为270.833kbit/s。
4．信道编码：循环冗余编码，1/2卷积码以及交积编码。
6．2．发射机的技术指标
1．手机的功率控制级
对于GSM900MHz系统的移动台，规定了五个功率等级，分别用于手持机，便携台和车载台。对手持机，使用第四功率等级
6．3．发射载频包络
发射载频包络是指发射载频功率相对于时间的关系。发射载频包络在一个时隙间要严格满足GSM规定的TDMA时隙幅度上升沿、下降沿及幅度平坦度要求。
常规突发的功率包括应该限定在框罩之内，特别是对在147比特其间的幅度平坦度要求在±1dB之内。
6．4．发射机的输出射频频谱
在TDMA体制的数字蜂窝系统中，发射机射频功率输出采用突发（Burst）形式。一个突发对应于无线信道的一个时隙，手机只有在所分配的时隙才输出射频功率。因此突发的频谱形成受两种因素影响：调制和射频功率电平切换。
图中给出了一个突发的时间波形。可以看出，波形在突发的开始和结束处有冲激，这就是切换瞬态，蹭有一段保持电平，其频谱特性主要由调制特性决定。
6．5．频率误差和相位误差
在任何条件下，移动台载频的绝对误差应小于0.1ppm（即1×10-7），或相对于从基站接收 的信号的频率误差小于0.1ppm。
相位误差均方根值（RMS）对每个突发小于5度。
每个突发的最大峰值相位误差应不超过20度。
6．6．接收机的技术指标
作为数字无线系统，接收机的主要性能指标有：灵敏度、环帧指示、同频干扰抑制、邻道干扰抑制、互调干扰抑制、接收机杂散辐射等。
我们来了解一下灵敏度的要求。
接收机灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端输入的最小信号电平。
测量接收机灵敏度是为了检验收信机模拟射频电路、中频电路、解调及解码电路的性能。
衡量接收机误码性能主要有三个参数：
1．帧删除率（FER）：当接收机中的误码检测功能指示一个帧中有错位时，该帧就被定义为删除。帧删除率定义为被删除的帧数占接收帧总数之比。
2．残余误比特率（RBER）：定义为"好"帧中错误比特的数目与"好"帧中传输的总比特之比。
3．误比特率（BER）：定义为接收到的错误比特与所有发送的数据比特之比。
对于全速率话音信道（TCH／FS），接收机输入电平为-102dBm时，帧删除率（FER）小于0.1％，Ib类数据的RBER小于0.4％，II类数据的RBER小于2％。
[td]滤波器
滤波器是由集总参数R、L、C构成或其等效电路构成。具有分离信号、抑制干扰、阻抗变换与阻抗匹配和延迟信号等作用。在移动通信终端如手机、BP机中，往往需要衰减特性很陡的带通滤波器。如采用普通电容、电感来构成的滤波电路来代替滤波器，必然使用的元件很多，电路复杂。并且在高频运用时，电感和电容的Q值降低，导致性能变差。而采用滤波器不仅能使整机电路简单、紧凑，而且性能稳定，给维护带来方便。
1.滤波器的分类
滤波器按所采用的材料分有声表面滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器。
声表面滤波器是在单晶材料上采用半导体平面工艺制作，具有良好的一致性和重复性，极高的温度稳定性。还具抗辐射能力强，动态范围大，不涉及电子迁移等特点。这种滤波器常用在手机或无线寻呼机的第一中频电路作为一中频滤波器对信号进行滤波。晶体滤波器具有品质因数高、衰减特性好、损耗小、选择性高等优点。摩托罗拉系列寻呼机常用作第一中频滤波器。陶瓷滤波器是一种固体电路，具有滤波特性好，不需调谐，不受磁场干扰的特点，且造价低，在移动通讯终端如手机中常用作为中频滤波器器件。使中频信号稳定，不易受外部磁场干扰。
滤波器按其所起的作用来分，有双工滤波器、射频滤波器、中频滤波器及低通滤波器等。
滤波器按通过信号的频率分为高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器等。滤波器在手机电路中起的作用，简单地说就是允许或不允许某部分信号经过。高通滤波器只允许比某个频率高的信号通过；低通滤波器则只允许比某个频率低的信号通过；带通滤波器只允许某个频率范围的信号通过。
由于移动通信终端(如手机、寻呼机)元器件均采用贴片封装，这些滤波器相对表面积较大，容易出现虚焊或接触不良，影响正常使用。特别是经摔过的手机或寻呼机出现不能正常接收信号或信号变差。常是这些滤波器虚焊或性能变差造成的。此外，对于陶瓷滤波器还有因受潮而出现信号衰减过大的故障。所以在维修手机过程中，对于接收信号不稳定或信号弱的手机；用热风枪吹焊一下接收电路的滤波器，故障就能排除；原甲就在这里了。
2.常用滤波器
(1)双工滤波器
手机是一个双工收发信机，它有接收、发射信号。GSM手机既可用双工滤波器来分离发射接收信号，又可以由天线开关电路来分离发射接收信号。
双工滤波器在其表面上一般有“TX”(发射)“RX”(接收)及“ANT”(天线)字样。双工滤波器有时也称“收发合成器” “合路器”等。现在一些手机的天线开关电路采用了双讯器，实际上是一种带开关功能的双工滤波器。
双工滤波器是介质谐振腔滤波器，它由一个介质谐振腔构成，在更换这种双工滤波器时应注意焊接技巧，否则，可能将双工滤波器损坏。
(2)射频滤波器
射频滤波器通常用在手机接收电路的低噪声放大器、天线输入电路及发射机输出电路部分。它是一个带通滤波器，如接收电路GSM射频滤波器只允许GSM接收频段的信号(935~960MHz)通过；发射GM、DCS射滤波器允许GSM、DCS发射频段的信号通过等。当然，射频滤波器还有很多，但不管其形状或材料如何，所
起的作用大都如此。
(3)中频滤波器
中频滤波器在手机电路中很重要，它对接收机的性能影响很大。不同的手机，中频滤波器可能不一样。但通常来说，接收电路的第一混频器后面的一中频滤波器较大，第二中频滤波器则较小。如一部一部手机的接收电路，有两个中频，则第二中频滤波器通常对接收电路的性能影响更大，其损坏会造成手机无接收、接收差等故障。
在手机电路中，滤波器的引脚是在元件的下面，与阻容元件的相似，只不过是其引脚较多罢了。该种元件称为SON封装模块。
3.滤波器的结构
下面简要介绍手机中常见的射频、中频滤波器的结构。按输入、输出方式来分主要有以下几种形式。
(1)单脚脚输入单脚输出结构：如摩托罗拉V998的GSM接收射频滤波器FLA60、DSC接收射频滤波器FLA50等都是这种结构。这种滤波器管脚虽然较多，但只有一个输入脚、一个输出脚，其余脚均接地。
(2)单脚输入双脚输出结构：如爱立信T28手机的接收GSM射频滤波器Z200、接收DCS射频滤波器N201等都是这种结构。这种滤波器除具有滤波作用外，还具有平衡／不平衡转换的作用，也就是说，它可以将一路不平衡信号转换为两路平衡信号输出。此类滤波器除一个输入脚、两个输出脚之外，其余脚均接地。
(3)双路输入双路输出结构：如诺基亚3310手机的接收GSM、DCS射频滤波器Z620、Z600等就采用了这种站构，实际上，这种滤波器是一种双工滤波器，也就是说，滤波器内部有两个滤波器，一个工作于GSM频段，另一个工作于DCS频段，只不过是把这两个滤波器组合在一起而已。滤波器的两个输入端中，一个为云如频段输入端，另一个为DCs频段输入端，两个输出端中，一个为GSM频段输出端，另一个为DCS输出端，其余脚均接地。
晶振和VCO组件
1.13MHz晶振和13MHzVCO
手机基准时钟振荡电路，是手机的二个十分重要的电路，产生的13MHz时钟，一方面为手机逻辑电路提供了必要条件，另一方面为频率合成电路提供基准时钟。
手机的13MHz基准时钟电路，主要有两种电路：一是专用的13MHzVCO组件，它将13MHz的晶体及变容二极管、三极管、电阻电容等构成的13MHz振荡电路封装在一个屏蔽盒内，组件本身就是一个完整的晶振振荡电路，可以直接输出13MHz时钟信号。现在一些机型，如诺基亚3310、8210、8850手机等，使用的基准时钟VCO组件是26MHz，26MHzVCO电路产生的26MHz信号再进行2分频，来产生13MHz信号供其它电路使用。基准时钟VCO组件一般有4个端口：输出端、电源端、AFC控制端及接地端。如图2-11所示。
另一种是由一个13MHz石英晶体、集成电路和外接元件构成晶振振荡电路，13MHz晶振在其上面一般标有”13”的字样，电路符号如图2—12所示。
现在一些新式机型，如摩托罗拉V998、L2000等，使用的是26MHz晶振，三星A188手机使用的是19.5MHz晶振，电路产生的26MHz或19.5MHz信号再进行2或1.5倍分频，来产生13MHz信号供其它电路使用。单独的一个石英晶振是不能产生振荡信号的，它必须在有关电路的配合下才能产生振荡。
从以上可以看出，13MHz晶振和13MHzVCO是两种不同的元件，也就是说，13MHz晶振是一个元件，必须配合外电路才能产生13MHz信号。而13MHzVCO是一个振荡组件，本身就可以产生13MHz的信号。
2.VCO组件
在手机射频电路中，除13MHzVCO外，还有一本振VCO(UHFVCO、RXVCO、RFVCO)、二本振VCO(1FVCO、VHFVCO)、发射VCO(TXVCO)等。VCO电路通常各采用一个组件，组成VCO电路的元件包含电阻、电容、晶体管、变容二极管等。VCO组件将这些电路元件封装在一个屏蔽罩内，既简化了电路，也减小了外界因素对VCO电路的干扰。VCO组件一般有4个引脚--输出端、电源端、控制端及接地端。如图2-13所示。
VCO组件有规律可循，接地端的对地电阻为”O”；电源端的电压与该机的射频电压很接近；控制端接有电阻或电感，在待机状态下或按“112”启动发射时，该端口有脉冲控制信号；余下的便是输出端。
五、天线和地线
1. 天线
手机天线既是接收机天线又是发射机天线。由于手机工作在900MHz或1800MHz的高频段上，所以其天线体积可以很小。天线分为接收天线与发射天线。把高频电磁波转化为高频信号电流的导体就是接收天线。把高频信号电流转化为高频电磁波辐射出去的导体就是发射天线。在电路图上天线通常用字母“ANT”表示。
随着手机小型化的发展，一些手机的天线通过巧妙的设计，变得与传统观念上天线大不一样。比如像诺基亚双频手机3310的天线，我们看起来它只不过是机壳上的一些金属镀膜而已。在手机维修过程中，若发现天线损坏，应尽量选用原装天线，不可随意用其它手机的天线进行代换，这并不是说其它天线增益低，引起手机信号差；更主要的原因是，天线是手机高频电路的匹配负载，如果代换不合适，将会造成电路不匹配，增大电路的功率损耗，烧坏高频元件，如功放、滤波器等，而且还会造成手机耗电快、发热等故障。
2.地线
电路中的地线是一个特定的概念，它不同于其他的器件，实际上找不出“地线”这么一个器件，它只是一个电压参考点。在电路图中经常用到的地线电路符号有两种，如图2—14所示。
按国标来说，图2-14a所示一般是和大地相连的地线的电路符号；而图b所示的则是上面所说作为参考点的地线的电路符号。但目前所看到的手机电路图中，这两种地线符号都有，以图a使用的较多。在实际的电路板上，一般情况下，大片的铜皮都是“地”。
六、电致发光板
电致发光板是一种发光器件，主要用于爱立信T28、三星A188、三星A288手机的显示屏背景灯电路，发光的原理是：荧光粉在交变电场的作用下被激发而发出光来，电致发光可发出红色、蓝色或绿色的光，T28手机发出的光是绿色。从外表看，T28手机的按键又厚又硬，而且还多出一块垫在LCD下面，其实，多出的这块长方形就为为LCD照明的，按键板上的白色的部分正好把按键包围起来，是照明按键的。之所以厚，是因为下面是按键板，上面是发光板，发光板的夹层中就是荧光粉，维修时决不能切开它，因为一旦切开，将失去发光功能。T28手机较为省电，很大程度上取决于该机采用了“电致发光”技术，一般手机的发光二极管有几个，一亮起来要耗电50mA左右，而T28手机只耗电10mA左右。电致发光需要的驱动电压较高(T28手机采用了170V峰-峰值的双向三角波)，一般需要专门的电路来产生。
七、液晶显示器
1.液晶显示器的分类
手机上的显示器分为两种：一种是LED(Light，-EmittingGiode，发光二极管显示器)，这种显示器耗电大，不能显示图形，目前的手机已不使用；另一种是LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示器)。LCD显示器耗电小，能显示图形符号，目前的手机都使用这种显示器来提供显示。显示器通常是一个模组，用专用的芯片来驱动。
在手机电路中，常使用两种方法来将LCD连接到相应的电路：一是使用软导电排线；一是使用导电橡胶。如摩托罗拉V998手机使用软排线，而爱立信T28手机则使用导电橡胶。
2、液晶显示器的工作原理
手机液晶模块都是一种高度集成化的产物，其驱动方式主要有并口型(如摩托罗拉L200的显示器)和串口型(如爱立信T28手机的显示器)，如图2-15所示。
并口型液晶中的D0~D7、ADR-LCD、RJW等信号和串口型液晶中的SCL、 SDA功能一致，这些都是由主板上CPU输出的，控制手机的开屏、关屏、显示汉字等。在串口型液晶中，显示器接口一般还有一个VLCD端，用于调节液晶的显示对比度，根据具体模块有不同的控制电压，显示器接口的VCC(VDD)为供电端，GND(VSS)为接地端。
工作原理是：液晶控制器接收CPU发过来的显示指令和数据，经分析判断、存储，按一定的时钟速度将显示的点阵信息输出至行和列驱动器进行扫描，以大于75Hz每帧的速率更新一次屏幕，则人眼在外界光的反射下，就感觉到液晶的屏幕上出现显示内容。如图2-16所示。
八、SIM卡座
卡座在手机中提供手机与SIM卡通信的接口。通过卡座上的弹簧片与SIM卡接触，不论什么机型的SIM卡，卡座都有几个基本的SIM卡接口端：即卡时钟(SIMCLK)、卡复位(SIMRST)、卡电源(SIMVCC)、地(SIMGND)和卡数据(SIMI／O或SIMDAT)。SIM卡时钟是3.25MHz；I／O端是SIM卡的数据输入输出端口。
SIM卡卡座在手机机板上的脚位功能如图2-17所示。
第三节手机电路中的集成电路
1、稳压块
稳压块主要用于手机的各种供电电路，为手机正常工作提供稳定的、大小合适的电压。应用较多的主要有5脚和6脚稳压块。爱立信T18、T28，三星A188等手机较多地使用了这种稳压块。
1.5脚稳压块
5脚稳压块管脚排列如图2—18所示。
其中第1脚为电源输入，第2脚为接地，第3脚为控制端，第4脚悬空，第5脚为稳压输出。
2.6脚稳压块
6脚稳压块管脚排列如图2-19所示。
其中第6脚为输入，第5脚接地，第4脚为输出，重脚为控制，当第1脚为高电平时，第4脚有稳压输出，该类稳压管最大的特点是表面电压输出有标称值，例如，标记为P48，其稳压输出则为4.8V，又如，标称为18P，则其稳压输出为1.8V。
二、集成电路
集成电路用字母IC表示，它是英文IntegratedCircuit的缩写。手机电路中使用的集成电路多种多样，有电源IC、CPU、中频IC、锁相环IC等o IC的封装形式多种多样，用得较多的集成电路表面安装的封装有：小外型封装、四方扁平封装和栅格阵列引脚封装等。
1、外型封装
小外型封装又称SOP封装，其引脚数目在28之下，引脚分布在两边，手机电路中的码片、字库、电子开关、频率合成器、功放等集成电路常采用这种SOP封装。
2.四方扁平封装
四方扁平封装适用于高频电路和引脚较多的模块，简单QFP封装，四边都有引脚，其引脚数目一般为20以上。如许多中频模块、数据处理器、音频模块、微处理器、电源模块等都采用QFP封装。
判断管脚的方法是：IC的一角有一个黑点标记的，按逆时针方向数。若IC上没有标记点，将IC上的文字的方向放正，从左下角开始逆时针方向数。
3.栅格阵列引脚封装。
栅格阵列引脚封装又称BGA封装，是一个多层的芯片载体封装，这类封装的引脚在集成电路的“肚皮”底部，引线是以阵列的形式排列的，所以引脚的数目远远超过引脚分布在封装外围的封装。利用阵列式封装，可以省去电路板多达70％的位置。BGA封装充分利用封装的整个底部来与电路板互连，而且用的不是引脚而是焊锡球，因此还缩短了互连的距离，因此，BGA集成电路在目前手机电路中得到了广泛的应用。
三、手机常用功能电路
功率放大器在发射机的末级，它是很多GSM手机检修的重点。早期的手机多使用分离元件的功率放大器，目前，越来越多的手机发射功率放大器使用功率放大器组件或集成电路。功率放大器组件一般有两大类封装形式，一种是SON封装的功放器件。另一种是双列扁平封装的功率放大器组件。手机功放由于功耗较大，故较易损坏，应作为检修的重点，为便于检修时需要，表2-2列出了手机中常用的功放电路，供维修时参考。
功放模块 采用机型 主要管脚功能
PF01420B 诺基亚3210 900M 1：信号输入2：功率控制3：电源6：信号输出
PF04110B 诺基亚3210 1800M 1：信号输入2：功率控制3：电源6：信号输出
PF0412A 诺基亚3810 1：信号输入2：功率控制3：电源6：信号输出
PF0410A 诺基亚3810 1：信号输入2：功率控制3：电源6：信号输出
第四节手机电路图中的常用元器件符号
在无线电电路图中，各种电子元器件都有它们特定的表示方式，即元器件电路符号，认识这些元器件电路
符号对日常看图和维修具有十分重要的意义。表2-3给出了手机电路中常见的一些元器件的图形符号。手机基本电子线路
本章精要介绍了手机常用的一些基本概念和基本电子线路，掌握这些知识，是分析手机各功能电路和整机电路的基础，因此，本章是一名合格手机维修人员必备的基础知识。
第一节 三极管放大和开关电路
在手机中，较多地采用了三极管放大和开关电路，下面作一简要分析。
一、三极管放大电路
1.放大电路的基本形式
放大器是一种三端电路，其中必有一个端是输入和输出的共同“地”端，如果这个共“地”端接于发射极的，称为共射电路，接于集电极的，称为共集电路，接于基极的，称为共基电路。三种放大电路的基本电路见图3-1、3-2、3-3所示。
这三种放大器主要性能见下表所示。
2.三极管放大电路的偏置电路
(1)分压式偏置电路
图3-4分压式偏置电路。
电源通过电阻R丑、R2分压，给三极管V1的发射极提供合适的正向偏置，又给基极提供一个合适的基极电流。基极回路电阻既和电源配合，使电路有合适的基极电流，又保证在输入信号作用下，基极电流能作相应的变化。若基极分压电阻R1=0，则基极电压恒定等于电源电压，基极电流就不会发生变化，电路就没有放大作用。R丑与R2构成一个固定的分压电路，达到稳定放大器工作点的作用。在电路中，Rl被称为上偏置电阻，R2被称为下偏置电阻。
电源通过集电极电阻R3给集电极加上反向偏压，使三极管工作在放大区(只有当三极管的集电极处于反向偏置，发射极处于正向偏置，三极管才能工作在放大区)，同时电源也给输出信号提供能量。集电极电阻R3的作用是把放大了的集电极电流的变化转化为集电极电压的变化，然后输出(实际上就是把三极管的电流放大转化为电压放大，从而使三极管放大电路具有电压放大能力)。若集电极电阻R3=0，则输出电压恒定等于电源电压，电路失去电压放大作用。
电容C1和C3分别为输入与输出隔直电容，又称耦合电容。C1、C3使放大器与前后级电路互不影响，同时又起交流耦合作用，让交流信号顺利通过。为避免交流信号电压在发射极电阻R4上产生压降，造成放大电路电压放大倍数下降，常在R4的两端并联一个电容(C2)。只要C2的容量足够大，对交流分量就可视作短路。C2称为发射极交流旁路电容。
(2)固定式偏置电路
图3-5固定式偏置电路。
图中，R1为偏置电阻，为V1管基极提供基极电流，R3为集电极负载电阻，R4为发射极负反馈电阻。C3为发射极旁路电容。
3.三极管放大电路的分析
当没有信号输入到放大电路时，放大电路中各处的电压、电流是不变的直流，这时称电路的状态为直流状态或静止工作状态，简称静态。静态时，三极管具有固定的基极电流、偏压、集电极电流和集电极电压，称为直流工作点或静态工作点。
当输入交流信号后(注意：控制信号通常是直流控制电压)，电路中各处的电压、电流是变动的，这时电路处于交流状态或动态工作状态，放大电路中各处的电压、电流是随输入信号的变化而变化的。
对于共发射极放大电路，当放大电路无信号输入时，三极管电路各处的电压电流不变，当有输入信号进入，且在信号的正半周时，信号电压叠加在基极电压上，基极电压上升，基极电流上升，使三极管的集电极电流以一定的倍数增长。集电极电流的增大使集电极电阻上的电压降增大，导致集电极电压下降。当信号处于负半周时，信号电压使基极电压下降，基极电流下降，使三极管的集电极电流也急剧下降。集电极电流的减小使集电极电阻上的电压降减小，导致集电极电压增大。由于集电极电流的变化量比基极电流的变化量大，所以集电极电压的变化量也比基极电压的变化量大，从而使基极信号被放大输出。对于共集电极和共基极电路的分析，这里不再介绍。
在进行三极管放大电路分析时，要注意三极管的偏压(硅材料的三极管的基极偏压在0.65V左右，锗材料的三极管的基极偏压在0.2V左右)。而集电极电压通常接近相应的电源电压。通过测量这些电压，就基本上可以判断三极管是否能比较正常地工作。
二、三极管开关电路
在手机电路中，除了使用三极管的放大电路，还经常用到三极管的开关电路。三极管开关电路在手机电路中通常用作某一个单元电路的电源电子开关。工作在开关状态下的三极管处于两种状态，即饱和状态和截止状态。以NPN型三极管来说，当三极管的基极有一个高电平时(一个远远大于三极管偏置电压的电压)，则三极管饱和导通，这时的三极管集电极与发射极之间的电阻很小，发射极电压基本上等于集电极电压，就像开关闭合一样：当三极管的基极有一个低电平时(一个远远低于三极管偏置电压的电压)，三极管截止，这时的三极管集电极与发射极之间的电阻很大，集电极电压近似等于电源电压，发射极电压近似等于0V。
例如，在图3-6所示的电路中，当三极管基极加一个2V的脉冲信号时，其集电极将输出一个5V的反相脉冲。
第二节 振荡电路
在手机电路中，用以产生一本振、二本振和基准频率的振荡电路有多种，应用较多的是LC电容三点式的振荡电路和石英振荡电路，下面简要分析。
一、电容三点式振荡电路
电容三点式的振荡电路由于高频性能好，在手机的频率合成器电路中得到了广泛的应用，振荡电路与变容二极管一起构成一个压控振荡电路(VCO电路)，用以产生稳定的一本振或二本振信号。
1.电容三点式基本电路
电容三点式振荡器基本电路如图3-7所示。
该电路实质上是一个放大器，只不过它没有输入而产生输出，在满足振荡条件的情况下，即电路具备正反馈条件的情况下可以产生振荡。
2.考毕兹振荡电路
以上电路是一种性能优良的振荡屯路，但是，它有两个缺点：一是不能作为频率可调的振荡器；二是振荡器的频率稳定性较差。为了克服这两个缺点，提出了改进型的电容三点式振荡电路，如图3-8所示。这种电路又叫考毕兹振荡电路。
从图可以看出，改进的方法很简单，只是在振荡回路的电感支路上串联了一支小电容C3，C1、C2对振荡频率的影响大大减小，振荡频率主要由C3决定，可以通过调整C3来改变振荡频率而不影响反馈。
3.压控振荡电路(VCO)
在上图中，若将C3换成一个变容二极管，就变成了图3—9所示的电路。
这种电路是通过改变变容二极管的反偏压VD来使变容二极管的结电容发生变化，从而改变了振荡频率。由手是用电压来控制频率的变化，从这个意义上说，这样的电路称为压控振荡电路。压控振荡电路在手机一本振、二本振等振荡电路中得到了广泛的应用，如摩托罗拉V998手机的一本振和二本振电路就采用了这种形式的压控振荡电路，不过，对于大多数手机，本振电路则是将整个压控振荡电路全部给合在一起封装起来，组成一个VCO组件，只有几引脚(一般有供电脚、接地脚、输出脚和控制脚)和外电路相连，但不管如何组合，内部工作原理却是不变的，仍是一个压控振荡电路。
二、石英晶体振荡电路
1.石英晶体的特性
石英晶体是一种天然结晶体，具有稳定的物理化学性能，石英晶体之所以能成为电的谐振器，是利用了它特有，的压电效应，当机械力作用于晶片时，晶片的两面将产生电荷，呈现出电压，这称为正压电效应，当晶片两面加上电压时，晶片又会发生形变，这称为反压电效应。因此，若在晶片两端加上交变电压时，晶片将随交流信号的变化而产生机械振动，晶片本身有一固有的振动频率，频率的高低取决于晶片的几何尺寸和结构。当外加交流信号的频率与晶片固有的机械振荡频率相等时，就会发生谐振现象。它既表现为晶片的机械共振，又表现为电谐振，这时有很大的电流流过晶片，产生电能和机械能的转换。
2.石英晶体的等效电路
石英晶片的谐振特性可以用一个串并联谐振回路来等效，等效电路和电路符号如图3-10所示。
石英晶体的谐振曲线如图3-11所示。
当ffq时，等效回路又呈容性。
石英晶体的谐振频率fq、fq非常稳定，因为Lq、Cq、C0由晶片尺寸决定，它们受外界因素影响极小，且石英晶体有很高的品质因素。
石英晶体作回路元件时，应工作在感性区，等效为一个电感元件，从谐振曲线可以看出，石英晶体在一个很窄的范围内(fq-fq)才呈现感性，且在这个狭窄的频率范围内感性曲线非常陡峭，因此，对频率的补偿能力极强。
需要说明的是：石英晶体不应工作在容性区，这是因为即使晶体的压电效应失效，晶体仍有静电容,它仍呈容性状态，因此，晶体如果作为电容元件接在回路中，一旦压电效应失效，晶体仍能工作，振荡器仍可维持振荡，但石英晶体已完全失去了稳频作用，这就违背了使用石英晶体的本意。
3.石英晶体振荡电路
石英晶体振荡电路形式有很多种，常用的有两类：一类是石英晶体接在振荡回路中，作为电感元件使用，这类振荡器称为并联晶体振荡器；另一类是把晶体作为串联短路元件使用，使其工作于串联谐振频率上，称为串联晶体振荡器。
(1)并联晶体振荡器
这类晶体振荡器的原理和一般LC振荡器相同，只是把晶体接在振荡回路中作为电感元件使用，并与其它回路元件一起，按照三点式电路的组成原则与晶体管相连。图3-12(a)是一种用晶体构成的考毕兹电容三点式振荡电路。图3—12(b)为交流等效电路。
石英晶体的振荡频率由石英谐振器和负载电容CL共同决定。所谓“负载电容”是指从晶振的插脚两端向振荡电路的方向看进去的等效电容，晶振在振荡电路中起振时等效为感性，负载电容与晶振的等效电感形成谐振，决定振荡器的振荡频率。对于上图所示电路，负载电容cI由c、c2、c3共同组成，由于C3远远小于C1和C2，可见石英晶体确定后，Lq、C0、Cq也就确定了，振荡频率主要由C3决定，实际电路中，C3一般用一个变容二极管代替，通过改变变容二极管的反偏压Ⅷ来使变容二极管的结电容发生变化，从而改变了振荡频率。使振荡频率符合要求。
(2)串联晶体振荡电路
串联晶体振荡电路是把晶体接在正反馈支路中，当晶体工作在串联谐振频率上时，其总电抗为零，等效为短路元件，这时反馈作用最强，满足振幅起振条件。图3-13(a)给出了一种串联晶体振荡电路的实际电路，图3-13(b)为其交流等效电路。
由图可知，该电路与电容三点式振荡电路十分相似，所不同的只是反馈信号不是直接接到晶体管的输入端，而是经过石英晶体接到振荡的发射极，从而实现正反馈。当石英晶体工作在串联谐振频率时，石英晶体呈现极低的阻抗，可以近似地认为是短路的，则在这个频率上，该电路与三点式振荡器没有什么区别。基于这种原理，我们可以调谐振荡回路，使振荡频率正好等于晶体的谐振频率，这时，正反馈最强，正好满足起振条件。对于其它频率，石英谐振器不可能发生串联谐振，它在反馈支路中呈现一个较大的电阻，使振荡电路不能满足起振；条件，故不能振荡。可见，串联石英晶体振荡器的振荡频率及频率稳定度都是由石英谐振器的串联振荡频率决定的，而不是由振荡回路决定的。显然，由振荡回路元件决定的固有频率，必须与石英谐振器的串联谐振频率相一致。
由于串联晶振电路中振荡频率等于晶体串联谐振频率，因此它不需要外加负载电容CL，通常这种晶体标明其负载电容为无穷大。在实际应用中，若有小的误差，则可以通过回路电容C3来微调频率。
实际电路中，C3一般用一个变容二极管代替，通过改变变容二极管的反偏压Ⅷ来使变容二极管的结电容发生变化，使串联晶振电路中振荡频率等于晶体串联谐振频率。
4.使用石英晶体时应注意的事项
为了正确地使用石英谐振器，充分利用其优点，有必要指出使用石英谐振器时应注意的事项。
(1)石英晶体谐振器成品上标有一个标称频率，当电路工作在这个标称频率时，频率稳定度最高。这个标称频率通常是在成品出厂前，在石英晶体上并接一定的负载电容条件下测定的。在实际组成石英晶体振荡器时必须在石英晶体两端并接负载电容，且负载电容必须符合石英晶体技术条件中所规定的数值，这个电容大都采用微调电容，以便调整。规定的负载电容值载于厂家的产品说明书中，通常为30pF(高频晶体)，或为100pF (低频晶体)，或标示为田(这是指无需外接负载电容，通常用在串联晶体振荡器中)。
(2)石英晶体谐振器的激励电平应在规定范围内。石英晶体谐振器在振荡器中被激励时，要通过激励电流，要消耗一定的激励功率。在实际应用时，应使输入石英晶体的激励功率不超过额定值。过高的激励功率会使石英谐振器内部温度升高，使石英晶片的老化效应和频率漂移增大；极强的激励功率会使石英晶片的机械振动过于剧烈而损坏。
(3)在并联石英晶体振荡器中，石英晶体只能工作在感性区，而不能工作在容性区。因为若把晶体当作容性元件使用，一旦压电效应失效，它仍呈容性，此时振荡器仍可能维持振荡，但石英晶体已失去稳频作用。
(4)由于石英谐振器在一定的温度范围内才具有很高的频率稳定度，当对频率稳定度要求很高时，可以考虑采用恒温设备或温度补偿措施。
(5)晶振在振荡电路中起振时等效为感性，负载电容与晶振的等效电感形成谐振，决定振荡器的振荡频率。负载电容值不同，振荡器的振荡频率也不一样，改变负载电容的大小，就可以改变振荡频率。因此，通过适度调整负载电容，一般可以将振荡器的振荡频率精确地调整到标准值。在晶振资料主要参数中提供的负载电容是一个测试条件，也是一个不容忽视的使用条件，忽略这个负载电容参数，会使振荡频率偏离标准值，偏离过大时会使振荡器起振困难造成停振。
(6)晶振的负载电容有高、低两类之别。低者一般仅为十几至几百PF，而高者则为无穷大，两者相差悬殊，决不能混用，否则会使振荡频率偏离。两类不同负载电容的晶振使用方式绝然不同。低负载电容晶振都串联几十pF容量的电容器；而高负载电容晶振不但不能串联电容器，还须并联数pF小容量电容器(外电路的分布电容有时也能取代这个并联小电容)。
第三 RC和LC电路
在手机电路中，由电阻、电容和电感网络构成的电路应用十分广泛，RC、LC电路可以构成许多用途的电路，理解和领会RC、LC电路对分析手机电路图十分重要。下面简要介绍o
一、RC电路
1.RC串联电路
图3-14是RC串联电路及该网络的阻抗特性曲线。图(a)中，R1、C1串联，由于C1对各种频率信号的容抗是不同的，这样整个RC网络的阻抗特性便如图(b)所示。
这一RC网络对各频率信号呈现不同的阻抗。当信号频率大于转折频率f01后，整个网络的阻抗Z=R1。这是因为当信号频率大到一定程度后， Rc串联网络的总阻抗便有R1大小来决定。
当信号频率低于f01时，由于信号频率已较低了，C1的容抗已较大而不能忽视，此时RC串联网络的总阻抗为R1和c1容抗之和。又因为c1的容抗随频率降低而增大，所以特性曲线中频率f小于f01的一段是上升的，这样，频率愈低，阻抗愈大。当R重不变时，C1大，转折频率小；反之，C1小，转折频率大。同样，通过改变R1的大小也可以改变f01。
2.RC并联电路
图3-15所示是RC并联电路及该网络的阻抗特性曲线。
这一网络的阻抗特性曲线也有一个转折频率f01，f01由下式决定：
当信号频率低于转折频率f01时，频率愈低，C1容抗愈大于R10此时C1相当于开路，RC并联网络阻抗由R1决定，小于f01部分为平直线，大小为R1阻值。
当信号频率大于转折频率f01时，c1的容抗可以与R1阻值比较，此时总的阻抗是R1和C1容抗的并联值由于频率升高后c1容抗下降，所以RC并联网络总的阻抗斜率下降，且频率愈高，网络的阻抗愈小。改变C1或R1大小时，转折频率也要作相应改变。
3.RC串并联电路
RC串并联电路及阻抗特性曲线如图3-16所示。这里不再分析。
LC电路
1.LC串联谐振网络
图3-17为LC串联谐振网络。
LC串联谐振网络有一个固有谐振频率f0.
从上式可以看出，仍只与11、C1大小有关，而与R1的大小无关。L1、C1大，谐振频率反而低。当送人LC串联谐振网络的信号频率等于该网络固有谐振频率扔时，网络便发生串联谐振现象。
串联谐振具有如下特性：
(1)谐振时网络的阻抗为最小，且为纯阻性，在仍处的阻抗达最小，为回路中的直流电阻R1。当信号频率大于或小于f0时，该网络的阻抗均大于f0时的阻抗。信号频率愈是偏离仍，网络的阻抗愈大。
(2)谐振时L1上的电压等于C1上的电压，并且等于信号电压的Q倍(Q为品质因素)，所以，串联谐振又称电压谐振。
2.LC并联诣振网络
图3-18是LC并联谐振网络及阻抗特性曲线。R1是L1的直流电阻。
LC并联谐振网络的谐振频率f0由下式决定：
从上式中可以看出，LC并联谐振网络的谐振频率与R1无关，只与11、C1有关。当信号频率等于该网络的固有谐振频率时，该LC网络发生并联谐振现象。
LC并联谐振具有如下特性：
(1)并联谐振时网络的阻抗达到最大，并为纯阻性，阻抗大小为Q2R1。
(2)回路电压达到最大值，即L1、Cl上的信号电压达到最大值。
(3)回路总电流很小，而电容、电感支路的电流达到最大值，为回路总电流的Q倍。但电容、电感支路的电流方向相反、大小相差不多，其差值为回路的总电流。由于并联谐振时电容、电感支路中的电流达到最大值，所以并联谐振又称电流谐振。
(4)不同的Q值有不同的曲线，Q值大的曲线尖锐。在谐振频率扔处，网络阻抗为最大。当信号频率f高于或低于扔时，网络的阻值均下降，且信号频率f偏差f0愈多，网络阻抗愈小。
三、滤波器
滤波器是一种让某一频带内信号通过，同时又阻止这一频带外信号通过的电路，滤波器分为无源滤波器和有源滤波器。
无源滤波器又分为：RC滤波器和LC滤波器，RC滤波器又分为：低通RC滤波器、高通RC滤波器和带通RC滤波器。LC滤波器又分为低通LC滤波器、高通LC滤波器和带通LC滤波器。
有源滤波器分为有源高通滤波器、有源低通滤波器和有源带通滤波器等。
下面简要分析RC和LC无源滤波器。
1. RC无源滤波器
2. (1)低通滤波器
图3—19是一种RC无源低通滤波器。图(a)是低通滤波器电路，图(b)是它的幅频特性曲线。可以看出，低通滤波器的作用是让低于转折频率f0的低频段信号通过，而将高于转折频率f0的信号去掉。
这二低通滤波器的工作原理是，当输入信号Ⅵ中频率低于转折频率f0的信号加到电路中时，由于C1的容抗很大而无分流作用，所以这一低频信号经Rl输出。当Vi中频率高于转折频率f0时，因C1的容抗已很小，故通过R1的高频信号由C1分流到地而无输出，达到低通的目的。这一RC低通滤波器的转折频率仍由下式决定：
(2)高通滤波器
图3-20是RC元件构成的高通滤波器。图(a)是电路，图(b)是这一高通滤波器的幅频特性曲线。从这一曲线可以看出，当输入信号Ⅵ中频率低于转折频率仍时，输出受到明显的衰减。高于转折频率f0的信号输出大。
这一电路的工作原理是，当频率低于f0的信号输入这一滤波器时，由于C1的容抗很大而受到阻止，输出减小，且频率愈低输出愈小。当频率高于f0的信号输入这一滤波器时，由于C1的容抗很小，故对信号无衰减作用，这样该滤波器具有让高频信号通过，阻止低频信号的作用，这一电路的转折频率扔由下式决定：
(3)带迪滤汲器
带通滤波器可以让一定频带的信号通过，而阻止频带以外的信号。将高通滤波器和低通滤器组合在一起，适当设计电路参数，就可以构成所需要的带通滤波器。
2.LC无源滤波器
LC滤波器适用于高频信号的滤波，它由电感L和电容C所组成，由于感抗随频率增加而增加，而容抗随频率增加而减小，因此，LC低通滤波器的串臂接电感，并臂接电容，高通滤波器的L、C位置，则与它相反。带通滤波器则是二者的组合。
需要说明的是，手机中的很多滤波器，如射频滤波器、一中频滤波器、二中频滤波器、发射滤波器等均已模块化。而不再是由简单的分立元件组成。
RC、LC还可以组合成许多电路，如选频放大电路、低频补偿电路、高频补偿电路、积分电路、微分电路、移相电路、陷波器等，这里不再一一分析。
第四节场效应管电路
手机电路中较多地采用了场效应管，场效应管与晶体管不同，它是一种电压控制器件(晶体管是电流控制器件)，其特性更象电子管，它具有很高的输入阻抗，较大的功率增益，由于是电压控制器件所以噪声小。
一、场效应管的分类
根据电场对导电沟道控制方式的不同，场效应管可分为结型和绝缘栅型两种。
结型场效应管是利用加在PN结上的反向电压的大小控制PN结的厚度，从而改变导电沟道的宽窄，实现对漏极电流的控制作用。
绝缘栅场效应管是利用绝缘栅在外电压的作用下，产生的感应电荷控制导电沟道的宽窄，绝缘栅场效应管又称为金金属氧化物场效应管简称MOS管。
绝缘栅型场效应管又分为增强型和耗尽型两种，我们称在正常情况下导通的为耗尽型场效应管，在正常情况下断开的称增强型效应管。增强型场效应管特点是：当Vgs=0时，Id(漏极电流)=0，只有当Vgs增加到某一个值时才开始导通，有漏极电流产生。并称开始出现漏极电流时的栅源电压Vgs为开启电压。耗尽型场效应管的特点是：漏、源极间一开始就有一个原始导通沟道，即使Vgs=0，在漏极电压的作用下也有较大的漏极电流。根据半导体材料的不同，每一种又可分为N沟道和P沟道两类。这样，总共有六种场效应管。即：N沟道结型
场效应管、P沟道结型场效应管、N沟道增强型场效应管、N沟道耗尽型场效应管、P沟道增强型场效应管和P沟道耗尽型场效应管。
场效应管分为三个极，分别是控制栅极G(相当于三极管的基极B)、源极S(相当于三极管的发射极E)和漏极D(相当于三极管的集电极C)。
场效应管的分类、符号及特性曲线见上图3-21所示。
二、场效应管的偏置电路
与三极管一样，场效应管必须加上适当的偏置，才能正常工作，这里介绍常用的几种偏置电路。
1.N沟道结型场效应管的偏置电路
(1)自偏置电路
如图3-22所示。
它是利用漏极电路①流过源极电阻RS，使得源极被提高了一个小的正电位。而栅极则保持零电位，栅极相对于源极呈现负电压，即：Vgs=-IsRs=-IDRDo，满足了它的反向偏置要求。RD是漏极电阻，起负载作用。
(2)分压式偏置电路，
如图3-23所示。
分压器式偏置电路类似三极管的分压式偏置电路。栅极电压VG由电阻R1和R2构成的分压器提供。这偏置稳定性比自偏置电路好。
由于N沟道结型场效应管的Vgs<0，因此，2.MOS场效应管的偏置电路
(1)耗尽型MOS场效应管的偏置电路耗尽型MOS场效应管可采用自偏置和分压器式偏置。对于N沟道耗尽型MOS场效应管来说，栅源为负、零或。正偏置，漏源为正。对于P沟道耗尽型MOS场效应管来说，栅源为正、零或负偏置，漏源为负。
(2)增强型MOS场效应管的偏置电路
增强型MOS场效应管要求栅极保持为正向偏置，而不能采用自偏置电路。N沟道MOS场效应管栅源为正偏置，漏源为正偏置，P沟道MOS场效应管栅源为负偏置，漏源为负偏置。
第五节 手机常用电路图介绍
电路图就是为了人们方便，使用约定的电路符号在纸上绘制的一种图形，是一种用来表示相应的实际电路的一种图纸。人们根据图纸来进行工程分析或进行其他技术作业，大大地提高了工作效率。
手机电路图主要有方框图(包括集成电路内部方框图)、单元电路图、等效电路图、整机电路图、印刷线路图等多种。手机图纸的虽然种类很多，但对于维修人员来说，通常了解方框图、电路原理图、元件分布图就可以了。
一、手机方框图
手机方框图是一种用各种方框和连线来表示手机电路工作原理和构成概况的电路图。在这种图纸中，除了方框和连线，几乎就没有别的符号了。它与手机原理图的区别，就在于手机原理图详细地绘制了手机电路的全部元器件与它们的连接方式，而手机方框图只是简单地将电路按照功能划分为几个部分，将每一个部分描绘成一个方框，在方框中标注上简单的文字说明，在方框之间用连线来说明各方框之间的关系。
1.手机方框图的特点
手机方框图简明、清楚，可方便地看出电路的组成和信号的传输方向、途径以及信号在传输过程中经历了什么处理过程等(如是放大还是衰减)。由于手机方框图简洁、逻辑性强，所以便于记忆，同时它包含的信息量也较大。
在手机方框图中往往会标出信号传输的方向(用箭头表示)，它形象地表示了信号在电路中的传输过程，这一点对识图是非常有用的，尤其是集成电路内部电路方框图，可以帮助了解某引脚是输入引脚还是输出引脚。
在分析一个具体电路工作原理之前，或者在阅读集成电路的应用电路之前，先阅读该电路的方框图是十分必要的，有助于了解具体电路的工作原理。
2.手机方框图的种类
方框图种类较多，具体说明如下：
(1)整机电路方框图
这是表达整机电路图的方框图，从这张方框图中可以了解到整机电路组成和各部分单元电路之间的相互关系，通过图中的箭头还可以了解到信号的传输途径等。
(2)系统电路方框图
一个整机电路是许多系统电路构成的，系统电路方框图用来表示该系统电路组成情况，它是整机电路方框图的下一级方框图，往往系统方框图比整机电路方框图更加详细。
(3)集成电路内部电路方框图
集成电路内部电路组成情况可以用内部电路或内部电路方框图来表示。由于集成电路内部电路十分复杂，所以在许多情况下采用方框图采表示更有益于读图。从集成电路的内部电路方框图中可以了解到集成电路的组成、有关引脚的作用等，这对阅读该集成电路的应用电路十分有用。集成电路一般引脚比较多，内部电路功能比较复杂，所以在进行电路分析时给出集成电路内部电路方框图是最为方便的。
二、手机电路原理图
手机电路原理图是用来体现电子电路工作原理的一种电路图。这种图直接体现了电子电路的结构与工作原理。在维修工作中，通过识别图纸上所画的各种电路元件符号，以及它们之间的连接方式，就可以了解手机电路的实际工作情况，从而使我们在进行手机维修时对手机线路情况比较清楚。
电路原理图能够完整表达某一级电路或整机的结构和工作原理，有时图中还全部标出了电路各元器件的参数，如阻值、容量和三极管型号等，这为维修和代换提供了方便。
三、手机元件分布图
手机元件分布图表明了手机各个元件在手机线路板中实际位置，同时，由于分布图中一般标注了各个元倒的标号，对照元件分布图、电路原理图和手机彩图，可以很方便地找到手机各个元件在手机线路板中的具体位置，因此，手机元件分布图在手机维修过程中起着非常重要的作用。
手机功能电路介绍
本章系统分析了手机射频部分、逻辑音频部分和电源部分常用的一些功能电路，灵活应用和掌握这些知识，是快速判断和分析故障的前提。因此，无论是初学者还是有一定基础的手机维修人员，理解和掌握本章内容都十分必要。
第一节 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。超外差二次变频接收机的方框图：如图4-2所示。
与一次变频接收机相比，二次变频接收机多了一个混频器和一个VCO，这个VCO在一些电路中被叫作IFVCO或VHFVCO。诺基亚手机、爱立信手机、三星、松下和西门子等手机的接收电路大多数属于这种电路结构。
在图4—1和图4-2中，解调电路部分也有VCO，应注意的是，该处的VCO信号是用于解调，作参考信号而且该VCO信号通常来自两种方式：一是来自基准频率信号13MHz，另一种是来自专门的中频VCO。
超外差二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)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后被送到第一混频器。在第一混频器中，射频信号接收VCO信号进行混频，得到
接收第一中频信号。第一中频信号与接收第二本机振荡信号混频，得到接收第二中频。接收第二本机振荡来自VHFVCO电路。接收第二中频信号经二中频放大后，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。
3.直接变频线性接收机
随着新型手机的面世，一些新型手机采用了直接变频线性接收电路。如诺基亚的8210、8250、3310手机等。这种接收机的电路结构如图4-3所示。
从前面的一次变频接收机和二次变频接收机的方框图可以看到，RXI／Q信号都是从解调电路输出的，但直接变频线性接收机中，混频器输出的就是RXVQ信号了。
但不管电路结构怎样变，它们总有相似之处：信号是从天线到低噪声放大器，经过频率变换单元，再到语音处理电路。
二、天线电路
天线电路是手机接收电路的第一级电路，也是发射电路的最后一级电路。主要作用有以下几点：一是将天线将空中的电磁波转化为高频电流并将其输送到接收电路中。二是分离发发射和接收信号，避免二者相互干扰。由于GSM手机使用了TDMA技术，接收机与发射机间歇工作，天线开关在逻辑电路的控制下，在适当的时隙内接向接收机或发射机通道。三是用于切换内接和外接天线电路。四是对于双频或三频手机，天线电路还可以将GSM900MHz、GSMl800MHz或PCNl900MHz信号分开。
目前，手机的天线电路主要采用了以下三种形式，下面分别介绍。
1.天线开关电路
天线开关电路一般由集成电路和外接元件组成，如摩托罗拉P7689手机就采用了这种方式，主要由U150、U151及相关外围元件组成，如图4-4所示。
该天线开关电路主要有以下三点作用：
(1) 用于内置天线ANTl与外接收天线EXT-ANT切换；
(2)用于收发信切换；
(3)用于收信1800MHz、900MHz、1900MHz切换。
外接天线由底部接插座J600的第2脚提供，其中，INT-2是收信1800MHz频段信号输出，1NT-3是收信900MHz和1900MHz频段信号输出，RX275-DCS是DCS频段控制信号，RX275-GSM-PCS是GSM、PCN频段控制信号，均来自于CPU；TXIN为发射信号输入，RF-V1为收发切换器正电源，TXON为发射允许信号，RX-
0N为接收允许信号，FILTERED为负电源。
该天线开关电路有四路控制信号：
(1)U151的2脚输出的ANTl信号控制U150内的内天线开关是转向接收电路还是转向发射电路。
(2) U151的3脚输出的ANT2信号控制U150内的外天线开关是转向接收电路还是转向发射电路。
(3) RX275-DCS信号控制U150内的DCS频段信号是否和内置或外接天线接通。
(4)RX275-GSM-PCS信号控制U150内的GSM、PCN频段信号是否和内置或外接天线接通。
2、双工滤波器
有些手机的天线电路采用了双工滤波器（双工器）。双工器是一种无源器件。内部包括发射滤波器和接收滤波器，它们都是带通滤波器。双工器有三个端口，即公共端天线接口、发射输出端及接收输入端。诺基亚5110手机就采用发这种形式的天线电路，有关电路见图4-5所示。
双工器的ANT端接天线，RX端为接收信号的输出端，TX端为发射信号的输入端。
3.双讯器
在有的手机中，天线电路采用了双讯器(Diplexer)。双讯器实际上和双工滤波器差不多，所不同的是，双讯器除将发射信号和接收信号分开外，还将GSM900MHz与GSMl800MHz信号分开。诺基 3310手机的天电路就采用了双讯器，有关电路见图4-6所示。
图中所示的是一个带开关电路的双讯器的组件，TXVGSM与TXVDCS是控制端，GSM-TX、GSM-RX 别代表GSM的发射、接收端口，DCS-TX、DCS-RX分别代表1800MHz收发信机的发射、接收端口。双讯器GSM射频信号与DCS射频信号进行分离，而开关电路则将发射射频信号与接收射频信号分离。
诺基亚3310手机使用内置天线。天线感应接收到的无线蜂窝信号被转化成高频电信号，这些信号包含GSM900接收射频信号。DCSl800接收射频信号和其他一些无用信号。
天线接收到的射频信号首先到达Z502。Z502是一个包含射频开关的双讯器。它对GSM射频信号和DCS射频信号通道进行切换，同时也对接收与发射射频信号进行分离。Z502的控制信号来自N500模块。当TXVGSM信号有效时，Z502将天线连接至GSM接收机和发射机电路；当TXVDCS信号有效时，Z502将天线连接至DCS接收机和发射机电路。
从上面分析中可以看出，双讯器和天线开关在电路结构和功能上十分相似，不同的是，天线开关集成电路内部只是一组开关而没有滤波器，而双讯器内部不但有双工滤波器，而且还包含开关电路。
三、低噪声放大电路
低噪声放大器在电路中主要是对天线感应到的微弱的射频信号进行放大，以满足混频器对输入信号的幅度的要求。在手机电路图中，低噪声放大器的英文缩写是LNA(LowNoiseAmplifier)。
低噪声放大器是接收机的第一级放大电路，位于天线电路之后。在低噪声放大器的前后，通常都有射频滤波器。
低噪声放大器是一个高频小信号放大器，这个放大器中的三极管要求截止频率高，放大倍数大，噪声系数小。第一级信号很小，工作点通常设得比较低，同时加电流负反馈，减小噪声。
高频放大电路采用低噪声放大器可以改善接收机的总噪声系数。同时高频放大器还防止RXVCO信号从天线路径辐射出去。分立元件的低噪声放大器通常都采用共发射极电路，用以将微弱的射频信号进行放大并弥补射频滤波器带来的插入损耗。在低噪声射频晶体管放大器中，从低噪声性能出发，其偏压或偏流的供给都是通过电抗滤波器供给的，这样做可以避免电源噪声和偏置电阻的热噪声引入到射频通道中，影响放大器的噪声性能。图4-7是摩托罗拉P7689手机中的GSM900低噪声放大器电路。
在电路中，三极管Q400是低噪声放大器的核心器件。Q400与周边元件一起构成了GSM900低噪声放大器。其中C402是输入电容，C405是集电极输出电容。LA02、R401、C403等一起构成一个电抗滤波供电电路，将RX-275-GSM电源进行滤波，然后给Q400的集电极供电；I_A01、R403、C403等也构成一个电抗滤波电路，对RX-275-GSM电源滤波后给Q400的基极供电。
R401是交流负载电阻，Q400的放大作用就是通过该电阻表现出采。L402则是集电极的直流通道。在基极电路中，电阻R403构成一个固定式偏置电路。
在以Q400为核心的低噪声放大器电路的前一级和后一级，都有一个射频滤波器。这两个射频滤波器都是带通滤波器，只允许GSM接收频段内的射频信号通过。
在电路中，RX-275-GSM给Q400的集电极和基极提供工作屯压，当该信号为高电平时，启动低噪声放大器。
需要注意的是：有些手机并没有设置以上分立元件组成的低噪声放大器，其低噪声放大电路已集成在集成电路中。
四、混频电路
对于超外差一次变频接收机和直接变频线性接收机，接收机需对高频信号变频一次，对于超外差二次变频电路，接收机需对高频信号变频两次。这项工作由混频电路来完成。
混频就是将两个不同的信号——本机振荡信号和信号频率加到非线形器件上，进行频率组合后取其差频或和频，从而满足电路的需要。而这个差频或和频是固定不变的，我们也把这种变化称为频谱搬移。混频的英文缩写是MIX。
超外差接收机的频率变换单元一般有自激式变换器和它激式变换器。如果本机振荡与混频由同一电路完成，则为自激式变频器；如果频率变换和本机振荡信号的产生分别由不同的器件构成则称其为它激式变频器。所有的手机均采用它激式变频电路。在这种变频电路中，我们称其频率变换单元为混频器。所以变频器与混频器是两个不同的概念。
自激式变频器和它激式变频器电路框图如图4-8和4-9所示。
手机的混频器有两个输入端和一个输出端，即：一个信号输入端、一个本机振荡输入端和一个信号输出端。
1.混频器的上变频和下变频
(1)上变频电路
当变频器的输出为信号频率与本振信号之和，且比信号频率高时，所用的变频器被称为上边带上变频。当变频器的输出信号为信号频率与本振信号之差，且比信号频率高时，所用的变频器被称为下边带上变频。上变频器主要用于发射电路中。
(2)下变频电路
当变频器的输出为信号频率与本振信号之差，且比信号频率低，则此变频器为下变频器。手机接收机电路中的混频器都是下变频器。
2.混频电路的基本形式
(1)二极管混频电路
用二极管做非线性混频元件的混频电路叫做二极管混频电路。这种混频器的最大优点是电路简单、噪声系数小，但是，因为二极管没有放大能力，所以混频增益低。采用二极管混频电路的手机不多，只有早期的诺基亚8110、3810等少数几种手机采用。
(2)晶体管混频电路
晶体管混频器有多种电路形式。其中双极型晶体管混频器可在共发射极电路基础上构成。摩托罗拉手机的混频器多采用此种电路。信号和本振信号由基极输入，或信号由基极输入、本振信号由发射极输入。下面以摩托罗拉P7689手机的混频电路为例进行说明，有关电路见图4—10所示。
电路中，三极管Q450不是工作在放大区，而是工作在三极管的非线形区域。该电路是一个固定式偏置的共发射电路，R450、R45l、R452、C450、L450构成了电路的偏置电路，R450、R451、R452、C450、L450也构成一个去耦电路(滤波电路)，防止电源中的噪声对混频器造成干扰。
(4) 集成电路混频电路
集成电路混频电路在手机混频电路中应用的最多，在早期的手机中，有的混频器单独使用一个集成组件，如今手机中的混频器多被集成在一个复合的射频处理或中频处理模块中。
五、中频放大器
1.中频放大器的作用
手机的接收机均要使用中频放大器。中频放大器最主要的作用是：
(1)获取高增益：与射频放大部分相比，由于中频频率固定，并且频率较低，可以很容易地得到较高的增益，因而可以为下一级提供足够大的输入。
(2)提高选择性：接收机的邻近频率选择性一般由中频放大器的通频带宽度决定。
2.中频放大器的要求
对于中频放大器，不仅需要得到高的增益、好的选择性，还要有足够的通频带和好的频率响应、大的动态范围等。而接收机的邻近信道选择性一般由中频放大器的通频带宽度决定，由于中频信号为单一的固定频率，其通频带可最大限度地做得很小，以提高相邻信道选择性。在实际应用中，一般采用多级放大器，并使每级实现某一技术要求。不论接收机采用一次或二次变频技术，中频放大器总是位居于变频之后。
为避免镜频干扰，提高镜频选择性，接收机通常采用降低第一本机振荡频率提高第一中频频率和多次变频的方法，使信号频谱逐渐由射频搬移到较低频率上。
3.手机常见中频放大电路
手机电路中使用的大多是各厂家自己的专用芯片。分离元件的中频放大器电路形式与低噪声放大器的电路形式很相似，也是一个共发射极电路，只是它们工作的频点不一样。
在目前大多数手机电路中，摩托罗拉手机中的中频放大器通常使用分离元件的中频放大器，其他手机中的中频放大器通常都是在一个集成电路中。如上图4-11是摩托罗拉P7689手机的中频放大器电路。
中频放大器的电路形式与低噪声放大器的电路形式相差无几，但它们工作的频罩不同。低噪声放大器是一个宽带放大器，而中频放大器是一个窄带放大器。
在上图所示的电路中，混频后的信号经C460送人FL457，由FL457选出400MHz中频信号，中频信号经Q480放大后送到中频ICU200解调，Q480的偏置电压由U200的C7脚送来的SW-VCC提供。
需要说明的是：在超外差一次变频接收机电路中，有一个中频放大器；在超外差二次变频接收机中，则通常有第一、第二中频放大器；在直接变频线性接收机中，没有中频放大器。
六、解调电路
在移动通信和手机电路中，常用的解调技术有锁相解调器、正交鉴频解调器等。
锁相环路(PLL)可以跟踪输入信号，也可以用做解调。图4—12为一个锁相解调器的方框图。摩托罗拉928手机采用的就是锁相解调器。锁相解调器的参考信号则来自一个430MHz的振荡器。鉴相器通过对输入的两个信号的相位比较，输出一个跟踪调制信号的低频信号，通过低通滤波器滤出高频噪声后即得到解调输出。摩托罗拉手机、诺基亚手机与三星手机等电路使用的都是锁相解调。
图4—13为正交鉴频器的原理框图。
在正交鉴频器中，相移网络将频率的变化变换为相位的变化，乘法器将相位的变化变换为电压的变化。将调频信号与其移相信号相乘，通过低通滤波器将乘法器的输出信号中的高频成分滤出，就得到解调信号。通常，在现代通信设备的电路中，除正交线圈外，鉴频器的其他电路均被集成在芯片内。需注意的一点是：这里说的解调是指接收射频电路中将包含信息的射频或中频信号还原出67.707kHz的基带信号的解调(针对GSM手机而言)。在逻辑音频电路中还有一个GMSK解调，它是将67.707kHz的信号还原出数码信号。
接收机射频部分的解调电路输出的是接收机基带信号，该信号的中心频率为67.707kHz。摩托罗拉、诺基亚、爱立信早期手机的RXI／Q信号都是两条信号线(RXI、RXQ)，而GD90有四条信号线(DQ、DQX、DI、DIX)，爱立信T28手机也有四条线(RXIA、RXIB、RXQA、RXQB)。摩托罗拉，V998、A6188、L2000、P7689等手机的RXI／Q信号在集成电路电路内部，没有外接引脚，所以，无法用示波器测出其波形图。射频发射功能电路分析
一、发射电路的基本组成
GSM手机的发射电路大致有三种框架结构：带发射上变频的发射机、带发射变换电路的发射机和直接变频发射机。
1.带发射VCO的发射机电路结构
带发射VCO的发射机电路结构如图4-14所示。
发射流程如下：数字语音处理电路处理后得到的发射I、Q基带信号TXUQ送到解调电路对载波信号进行调制，得到TXUQ发射已调中频信号。用于TXFQ调制器的载波信号来自VCO模块输出的中频VCO信号(一般来自接收二本振信号)。
发射已调中频信号在鉴相器中与发射参考中频信号进行比较，得到一个包含发送数据的脉动直流信号，去控制发射VCO的工作。发射参考中频信号来自发射VCO信号与一本振RXVCO信号的混频。
发射VCO输出最终的发射信号(GSM900频段890---915MHz或DCSl800频段1710～1785MHz)经功率放大器放大后，由天线发送出去。
摩托罗拉、爱立信、三星、西门子和松下等手机的发射电路结构都采用这样结构。这种结构的发射电路稳定性好，但电路稍复杂。
2.带发射二次上变频的发射机电路结构
带发射二次变频的发射机电路结构如图4-15所示。
发射已调信号在一个发：射混频器中，与RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)混频，得到最终发射信号(GSM900频段890,--915MHz或DCSl800频段1710～1785MHz)。
这种结构简单，但稳定性差，只有诺基亚早期手机(如8110、3810、6150、3210、7110等)的发射机电路结构采用了这种结构。
3.直接变频发射机电路结构
随着新型手机的面世，一些新型手机采用于直接变频发射电路。如诺基亚的8210、8850、3310手机。这种接收机的电路结构如图4-16所示。
这种发射机电路中，逻辑音频电路输出的TXI／Q信号直接对SHFVCO信号(这种结构的本振电路一般称之为SHFVCO)进行调制，得到最终发射信号。
二、TXUQ调制电路
1.调制
使一个信号的某种特性参数随另一个信号而变化的过程或处理方法称为调制。按载波参数随调制情号变化的不同，调制可分为两大类：连续调制和脉冲调制。
连续调制又分为三种：
调幅(AM)：载波的振幅随信号波的振幅变化而变化；
调频(FM)：载波的频率随信号波的振幅变化而变化；
调相(PM)：载波的相位随信号波的振幅而变化。
数字手机使用了数字调制技术。数字手机之所以被称为数字手机，就是它采用了数字调制技术。
不论是哪一种发射机电路结构，TXI／Q信号从逻辑音频电路输出后，都是到射频电路中的TXI／Q调制器。在TXI／Q调制器中，67．707kHz的TXI／Q信号对发射中频载波进行调制，得到己调中频信号。TXI／Q调制器通常都是在一个中频处理模块中，少数的发射机则有一个专门的调制器模块。TXI／Q调制所用的载波信号来自一个中频VCO电路。对于大多数手机来说，接收中频VCO与发射中频VCO共用，个别手机的则有一个专门叫发射中频VCO，如摩托罗拉的928手机。
TXI／Q调制示意图如图4-17所示。
需要说明的是：诺基 3310、8210、8850等手机的调制电路比较特殊，调制后的信号就是最终的发射信号(经平衡／不平衡转换器直接加到功放)，而不是发射已调中频信号。
三、发射变换电路
TXI/Q调制后的信号进行发射变频电路进行处理，不同的手机发射变频电路有所不同，但主要有两种方式，
下面分别介绍。
1.发射VCO(TXVCO)电路
在发射变频电路中，TXVCO输出的信号一路到功率放大电路，另一路TXVCO信号与RXVCO信号进行混频，得到发射参考中频信号；发射己调中频信号与发射参考中频信号在发射变换模块中的鉴相器中进行比较，再经一个泵电路(一个双端输入，单端输出的转换电路)，输出一个包含发送数据的脉动直流控制电压信号。去控制TXVCO电路，形成一个闭环回路，这样，由TXVCO电路输出的最终发射信号就十分稳定。方框图如图4-18所示。绝大大多手机的发射变频电路均采用了这种方式。
2.发射上变频器电路
发射上变频器实际上是一个频谱搬移电路，用于带发射上变频器的发射机电路中。在发射上变频器中，发射中频处理电路输出的发射已调中频信号，与RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)信号进行混频，得到最终发射信号。发射上变频器是一个混频电路。
在混频器中讲过，混频器有两个输入信号，一个输出信号。发射上变频器也是一样，它的输入信号是发射己调中频信号与UHFVCO(RXVCO、RFVCO)，输出信号是最终发射信号。目前，只有诺基亚早期生产的部分手机采用了这种方式。
四、功率放大器
根据工作频带的宽窄不同，高频功放可分为窄带型和宽带型两大类。所谓频带的宽窄，指的不是绝对频带，而是相对频带，即通频带与其中心频率的比值。手机电路中的功率放大器都是高频宽带功率放大器。功率放大器通常用PA表示。用于放大高频信号并获得足够大的输出功率。
宽带型高频功放采用工作频带很宽的传输线变压器作为负载，由于采用谐振网络，因此，可以在很宽的范围内变换工作频率而不必调谐。
传输线变压器是由绕在高导磁率磁环上的传输线构成的。在一些手机电路中，广泛使用微带线电路。
调制后的射频信号经功率放大后，就可以进行传输。我们把这个功率放大器称为发射功率放大器。对于射频功率放大器，需能在一给定频率上或频率范围内输出一定的射频功率。射频功率放大器总是工作在大信号状态下。在手机中，常采用硅场效应管和砷化镓场效应管为功率放大管，它们的导热率比锗高许多。而且越来越多的手机使用功率放大器组件。一个完整的功率放大电路通常包括驱动放大、功率放大、功率检测及控制、电源电路等。
对功率放大器的主要要求是输出功率、带宽和效率，其次为输入输出电压驻波比等。
图4-19是摩托罗拉P7689手机的功率放大电路。
功率放大电路主要由放大模块U300等元件组成，来自发射前置放大电路的信号由U300的第7脚输入，经U300内两级放大后，由U300的第14脚送出到天线切换开关，其中，TX-DCS是1800MHz频段发射允许信号，TX-GSM是900MHz频段发射允许信号，U300的第8脚是内部功能模块控制信号输入脚。
五、功率控制电路
手机的发射功率是可控的，它在不同的地理位置，根据系统的控制指令工作在不同的发射功率级别上。图4-20是一般手机功率控制的原理方框图。
该控制环路工作原理如下所述：功率放大器放大的发射信号送到天线转化为
高频的电磁波发送出去。在功放的输出端，通过一个取样电路取一部分发射信号，经高频整流得到一个反映发射功率大小的直流电平。这个电平在比较电路中与来自逻辑电路的功率控制参考电平进行比较，输出一个控制信号去控制功放电路的偏压或电源，从而达到控制功率的目的。
摩托罗拉P7689手机的功率控制电路如图4-21所示。
功率控制电路主要由U390构成。U390的第12脚是射频功率检测输人脚，第7脚是功率控制输出脚，第8脚是来自基端的基准功率控制电平，功率检测信号与基准控制电平进行比较后自动调整U390第7脚EXC功率控制电平的大小，以达到功率控制的目的。
第三节 手机频率合成器电路分析
在现代的移动通信中，常要求系统能够提供足够的信道，移动台也需能根据系统的控制变换自己的工作频率。这就需提供多个信道的频率信号，使用多个振荡器是不现实的。在实际电路中，通常使用频率合成器来提供有足够精度、稳定性好的工作频率。
将一个或多个基准频率信号变换为另一个或多个所需频率信号的技术即为频率合成，或称为频率综合技术。
一、频率合成器的基本组成
手机通常使用的为带锁相环的频率合成器。每个频率合成环路都包括5个基本的功能电路：基准时钟振荡器、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和分频器。如图4-22所示。
设基准振荡信号为f1，设VCO输出信号为f2。分频器输出的信号为f2／N。整个环路的控制目的就是要使f1=f2／N
1. 基准时钟振荡电路
手机基准时钟振荡电路，是手机的一个十分重要的电路，产生的13MHz时钟，一方面为手机逻辑电路提供了必要条件，另一方面为频率合成电路提供基准时钟。
手机的13MHz基准时钟电路，主要有两种电路：
一是专用的13MHzVCO组件，VCO组件一般有4个端El：输出端、电源端、AFC控制端及接地端。
图4-23是西门子2588手机的13MHzVCO电路。
图4-24是诺基 3310手机的26MHzVCO电路。
另一种是由一个13MHz(26MHz、19．5MHz)石英晶体、集成电路和外接元件构成晶振振荡电路。
图4-25是爱立信T28手机的13MHz晶振振荡电路。由N234和13MHz晶体B320、变容二极管V322、V321等构成，该电路产生13MHz的信号，经N234模块处理后输出两路：一路经电容C300、C302到D300模块的15脚，给频率合成电路提供参考信号；另一路从N234的52脚输出，给逻辑电路提供逻辑时钟信号；
13MHz电路的控制信号VCXOCONT来自N800模块。
图4-26是摩托罗拉V998手机的26MHz振荡电路。由26MHz石英晶体Y230、变容二极管CR230及中频模块U913内部的振荡电路所组成。电路中，Y230是4脚晶体，其中三只脚是连在一起作为接地端，而另外一脚则作为输出， 自动频率控制电压AFC从U913的J7端输出，U913的J8脚为供电端，U913振荡器产生
13MHz基准频率一路作为基准频率信号源去合成各种载频，另外一路则从U913的J6端输出送到中央处理器，作为手机的逻辑时钟。
图4-27是三星A188手机19.5MHz振荡电路。
由U101和石英晶体Y101等元件组成，石英晶体Y101的谐振频率(基准频率)为19.5MHz，在U101模块内进行1.5倍分频处理，得到频率合成的参考信号和逻辑电路的13MHz时钟信号。频率合成的参考信号从U101的C10脚输出；逻辑时钟信号从U101的H7脚输出。 U101的D10脚为供电端。
不管是VCO组件还是晶振组成的振荡电路，都需要AFC控制信号，AFC信号由逻辑电路中的DSP(数字语音处理器)输出。由于GSM手机采用时分多址(TDMA)技术，以不同的时间段(时隙)采区分用户，手机与系统保持时间同步就显得非常重要。如手机时钟与系统时钟不同步，则会导致手机不能与系统进行正常的通信。
在GSM系统中，公共广播控制信道(BCCH)包含频率校正信息与同步信息等。手机一开机，就会在逻辑电路的控制下扫描这个信道，从中获取同步与频率校正信息。如手机系统检测到手机的时钟与系统不同步，手机逻辑电路就会输出AFC信号。AFC信号改变13MHz电路中VCO两端的反偏压，使该VCO电路输出频率发
生变化。从而保证手机与系统同步。
常见手机所采用的基准时钟电路对比见下表。
2.鉴相器
鉴相器简称PD、PH或PHD(PhaseDetector)。是一个相位比较器，它将VCO振荡信号的相位变化变换为电压的变化，鉴相器输出的是一个脉动直流信号，这个脉动直流信号经低通滤波器(LPF)滤除高频成分后去控制VCO电路。
鉴相器是相位比较器，它对基准信号输入与VCO产生的信号输入进行相位比较，输出反映两信号相位误差的误差电压。鉴相器多种多样，有数字的，也有模拟的。如双口鉴相器、鉴频鉴相器等。
当采用数字鉴相器时，由于其输出为双端口输出，：在与环路滤波器的连接上就成问题。通常在两者之间加人一个双端输人单端输出的，而且能将鉴相器输出的相位误差信号正确地反映出来的电路，这个电路被称为电荷泵或泵电路。在摩托罗拉的GSM手机中，其发射频率合成器中基本上都使用了泵电路。
在频率合成器中，为了作精确的相位比较，鉴相器是在低频状态工作的。
在手机电路中，鉴相器通常与分频器被集成在一个专用的芯片中，这个芯片通常被称为PLL(锁相环)，或被集成在一个复合芯片中（即该芯片包含多种功能电路）。
3.低通滤波器
低通滤波器简称LPF(LowPassFilter)。低通滤波器在频率合成环路中又被称为环路滤波器。它是一个RC电路。位于鉴相器与VCO电路之间，低通滤波器电路基本形式如图4-28所示。
低通滤波器通过对电阻电容进行适当的参数设置，使高频成分被滤除。由于鉴相器PD输出的不但包含直流控制信号，还有一些高频谐波成分。这些谐波会影响VCO电路的工作。低通滤波器就是要把这些高频成分滤除，以防止对VCO电路造成干扰。
4.压控振荡器
压控振荡器简称VCO(VoltageControlOscillator)。压控振荡器是一个“电压—频率”转换装置。它将鉴相器PD输出的相差电压信号的变化转化成频率的变化。
顾名思义，VCO电路是一个电压控制电路。电压控制功能的完成是通过一个特殊的器件来完成的，这个器件就是变容二极管。
鉴相器输出的相差电压实际上是加在变容二极管两端的。当鉴相器输出发生变化时，变容二极管两端的反偏发生变化，导致变容二极管的结电容改变，VCO振荡回路改变，VCO输出频率也随之改变。在实际应用中，变容二极管为反向偏置使用，其线性好，可控范围大。
在手机电路中，VCO从电路形式上来说，有分离元件电路与VCO组件。但VCO组件采用的电路也基本与分立元件的VCO电路相似。相比较采说，摩托罗拉手机常使用分立元件的VCO电路，而其它手机则较多地采用了VCO组件。无论是分立元件还是VCO组件，一般都是一个电容三点式振荡电路。
VCO在锁相环中比较重要，是频率合成及锁相环路的核心电路。它应满足这样一些特性：输出幅度稳定性要好，在整个VCO工作频带内均应满足此要求，否则会影响鉴相灵敏度；频率覆盖范围要满足要求且有余量；电压一频率变换特性的线性范围要宽。
5.分频器
鉴相器是将VCO输出信号与基准信号进行比较。在频率合成中，为了提高控制精度，鉴相器在低频下工作。而VCO输出频率是比较高的，为了提高整个环路的控制精度，就离不开分频技术。
手机中的频率合成环路多，不同的频率合成环路使用的分频器不同：
接收机的第一本机振荡(RXVCO、UHFVCO、RFVCO)信号是随信道的变化而变化的，该频率合成环路中的分频器是一个程控分频器，其分频比受控于频率合成数据信号(SYNDAT＼SYNCLK、SYNSTR)。
二本振VCO，也称中频VCO(1FVCO、VHFVCO)，信号是固定的，中频VCO频率合成环路中的分频器的分频比也是固定的。
分频器输出的信号送到鉴相器，和基准时钟信号进行相位比较。
二、频率合成器的基本工作过程
1.VCO频率的稳定过程
当VCO处于正常工作状态时，VCO输出一个固定的频率。若某种外界因素如电压、温度导致VCO频率升高，则分频输出的信号为f2／N比基准信号n高，鉴相器检测到这个变化后，其输出电压减小，使变容二极管两端的反偏压减小。这使得变容二极管的结电容增大，振荡回路改变，VCO输出频率降低。若外界因素导致VCO频率下降，整个控制环路则执行相反的过程。
2.VCO频率的变频过程
上面是说明的是怎样使VCO输出的频率稳定。那怎样使VCO的频率能改变呢?在说明这个问题前，先解释一下为什么VCO的频率要改变这个问题。因为手机是移动的，移动到了另一个地方，为手机服务的小区(CELL)就变成了另一对频率，所以手机就必须改变自己的接收和发射频率。
VCO改变频率过程如下：手机在收到新小区的改变频率的信令以后，将信令解调、解码，手机的CPU就通过三条线(即CPU的SYNDAT、SYNCLK、SYNSTR脚)对锁相环电路发出改变频率的指令，去改变程控分频器的分频比，并且在极短的时间内完成。在这三条线的控制下，锁相环输出的电压就改变了，用这个己变大或变小了的电压去控制压控振荡器内的变容二极管，则VCO输出的频率就改变到新小区使用的频率上了。
三、手机常用频率合成器电路
在手机电路中，通常包含几个频率合成环路：一本振VCO频率合成环路(UHFVCO、RFVCO、RXVCO)、二本振VCO频率合成环路(1FVCO、VHFVCO等)、发射中频VCO频率合成环路等。不管是哪一个频率合成环路，其电路结构都基本一样，且它们的参考信号都来自基准频率时钟电路。
1.一本振VCO频率合成器
对于带发射VCO电路的手机，一本振VCO频率合成器产生一本振信号，一方面送到接收一混频电路，和接收信号进行混频，从混频器输出一中频信号。另一方面，产生一本振信号与发射VCO(TXVCO)输出的信号进行混频，输出发射中频参考信号，发射中频参考信号和发射己调中频信号在发射变换模块鉴相器中进行比较，输出包含发送数据的脉动直流信号，再去控制发射VCO电路。
对于带发射上变频电路的手机(较少，如诺基亚6110手机)，一本振VCO频率合成器产生一本振信号，一方面送到接收一混频电路，和接收信号进行混频，从混频器输出一中频信号。另一方面，产生的一本振信号直接与发射已调中频信号进行混频(因为没有发射VCO电路)，得到最终的发射信号。
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