数字手机原理与维修课件
教育部高等职业教育示范专业规划教材 （通信类专业）数字手机原理与维修电子教案宋悦孝主编机械工业出版社2009年9月目录第1章 移动通信和手机基础知识 第2章 数字手机电路组成 第3章 GSM数字手机功能电路 第4章 摩托罗拉V998型手机的电路原理分析 第5章 手机常用元器件与电路图识读 第6章 手机维修器具与有关信号的测试 第7章 手机维修基本知识与典型故障的分析排除 第8章 手机软件、新增功能与3G手机简介第1章 移动通信和手机基础知识?本章要点：手机的分类、基本工作过程、主要技术指标， 移动通信系统组成，SIM卡功能与触点分布等。?学习参考：要求通过学习熟悉移动通信系统组成与手机分 类、手机基本工作过程，掌握SIM卡与UIM卡的功能与触点分布，了解数字手机主要技术指标、移动通信系统信道分类与功能。1.1 蜂窝移动通信系统1.1.1 蜂窝移动通信系统的分类蜂窝移动通信系统模拟式模拟手机―大哥大数字式数字手机GSMGPRSCDMA（窄带）3GGSM900DCS1800 PCS1900CDMA2000WCDMATDCSCDMA1. GSM系统 ? GSM数字蜂窝移动通信系统即全球移动通信系统，俗称全 球通。? 分类：GSM900、DCS1800和PCS1900系统，三种系 统的功能相同，但频率范围不同。? 在GSM系统中，分别由上行频率和下行频率负责发送和接 收移动台信息。 ? 上行频率是由移动台发射、基站接收的频率。 ? 下行频率是由基站发射、移动台接收的频率。 ? 双工间隔指的是下行频率和上行频率之差。 ? 邻道间隔指的是GSM系统相邻信道之间的频率间隔。2. CDMA系统 ? CDMA系统即窄带CDMA数字蜂窝移动通信系统，又称为 CDMA One或ISC95 CDMA系统。采用窄带CDMA技术。 CDMA技术即码分多址技术，是在数字扩频基础上发展起来的 一种无线通信技术。 3. GPRS系统 ? GPRS是通用分组无线业务的简称。采用与GSM相同的频 段、频带宽度、突发脉冲结构、无线调制标准、跳频规则以及 相同的TDMA（时分多址）帧结构，但能提供比GSM系统更 高的数据速率。 4. 3G系统与3G手机的内容参见8.10节。1.1.2 数字蜂窝移动通信系统的组成1. 移动台（MS）? 分类：车载台、便携台和手机等用户设备。? 组成：收发信机、SIM卡? SIM卡即用户识别卡，用于储存移动用户的有关信息、识别 移动用户。 ? 移动用户就是SIM卡的持有人。 ? SIM卡可以在任何一部手机上使用。 2. 基站子系统（BSS）? 功能：为网络固定部分和无线部分提供信号传输中继? 组成：一个或多个基站收发信台（BTS）和一个基站控制器 （BSC）? BTS功能：负责无线传输，BSC负责控制与管理 ? BSC区定义：每个BSC所覆盖的通信区域 ? 小区（蜂窝区）定义：每个BTS所覆盖的通信区域 3. 网络交换子系统（NSS） ? 功能：具有GSM系统交换功能和用于用户的资料与移动性 管理、安全性管理所需要的数据库功能。（1）移动业务交换中心 （MSC）? 功能：提供网络交换功能，完成移动用户寻呼接入、信道 分配、呼叫接续、计费、基站管理等，并提供面向系统其他 功能实体和面向固定网的接口功能。? 移动交换控制区（MSC区）定义： MSC覆盖的通信区域 ? 多个MSC区构成公用陆地移动网（PLMN）服务区，联网 的PLMN服务区构成GSM服务区。（2）归属位置寄存器 （HLR） ? 功能：储存它所控制的所有移动用户的相关资料，包括移 动用户的静态资料和漫游时的动态资料。（3）拜访位置寄存器 （VLR） ? 功能：储存进入其覆盖区的移动用户的全部有关信息，使 得MSC能够建立呼入/呼出。（4）鉴权中心 （AUC）? 用于鉴别用户身份的合法性。（5）移动设备识别寄存器 （EIR） ? 储存移动设备的国际移动设备识别（IMEI）码。 ? IMEI码别称：手机机身码或手机串号。 4. 运营支持系统 （OSS） ? 功能：在网络运行和维护、注册管理和计费以及移动设备 管理方面起作用 1.1.3 数字蜂窝移动通信系统的主要技术指标 1. 频率范围中国移动、中国联通部分蜂窝移动通信系统占用的频段 单位 系统 GSM 900中国移动上行频率/MHz 885～909下行频率/MHz 930～954DCS1800GSM 900中国联通 DCS1800909～915
824.64～848.37954～960
869.64～893.37CDMA2. 双工方式? 定义：移动通信设备发送和接收的方式。 ? 分类：频分双工（FDD）和时分双工（TDD）1）FDD方式利用两个对应的频率信道进行信号发射和信 号接收，两个信道之间存在着一定的频段保护间隔（即双工 间隔。2）TDD方式的信号发射和信号接收是在同一频率信道的 不同时隙进行的，彼此之间采用一定的保证时间予以分离。3. 多址方式 ? 分类：频分多址、时分多址、码分多址 （1）在频分多址（FDMA）系统中，把总频段划分为若干 个占用较小带宽的、在频域上互不重叠的信道，每个频道就是 一个通信信道，手机通信均在临时指定的通信信道上进行；通 信结束后，先前被占用的信道被重新分配给其他用户使用。 （2）在时分多址（TDMA）系统中，把时间分成周期性的 帧，每一帧再分割成若干时隙，每一个时隙就是一个通信信道。 根据一定的时隙分配原则，使每个手机只能在指定的时隙内发 射或接收信息。 （3）在码分多址（CDMA）系统中，不同用户的传输信息 用各自不同的编码序列来区分。4. 调制方式 ? GSM手机采用高斯滤波器参数BT为0.3的高斯滤波最小频 移键控（GMSK）调制。使67.707kHz载波频率随数码语 音信号的变化而变化，得到包含发送信息的低频模拟发射基 带信号（TXI/Q），实现信号的D/A转换。? CDMA手机采用偏移四相相移键控（OQPSK）调制方式， 使615kHz载波频率随数码语音信号的变化而变化。5. 最大发射功率? GSM手机最大发射功率为2W（33dBmW）和1W （30dBmW），最小发射功率为5dBmW和0dBmW。? CDMA手机最大发射功率为0.2W（23dBmW），对最 小发射功率没有要求。6. 接收灵敏度? 接收灵敏度是指接收机在满足一定的误码率性能条件下， 接收机输入端需输入的最小信号电平。 ? GSM手机接收灵敏度为C102dBmW，CDMA手机接收 灵敏度为C104dBmW。 7. 语音编码 ? GSM系统是将人的声音模型化，利用规则脉冲激励长期预 测编码（RPECLTP）技术将语音数据压缩为13kbit/s。 ? CDMA系统采用QCELP编码算法，该算法是美国高通公司 专利，是一种8kbit/s语音数据压缩的语音编码算法。1.2 数字手机的分类、功能与用户识别卡 1.2.1 数字手机的分类与功能 1. 数字手机的分类 （1）按照采用技术分类 ? 分为GSM手机、GPRS手机、CDMA（窄带）手机和第 三代（3G）手机。1）GSM手机按照工作频段分类：单频手机、双频手机和 三频手机。2）CDMA手机即窄带CDMA手机，它与GSM手机的工 作原理相似，主要区别在射频部分和音频处理部分。（2）按照手机外形结构分类 ? 有直板式、翻盖式（折叠式）、滑盖式、直板旋转式等， 比较常见的是前三种。 1）直板式手机主板正面最上方为受话器（受话器）、最下 方为送话器（话筒、送话器），显示屏在受话器下方、键盘上 方。 手机主板背面是芯片和元件比较集中的地方，一般情况下， 其上方是与天线有密切关系的射频部分；中下方主要有逻辑 电路、SIM卡和电源电路；最下方是用于充电和数据通信的 尾部插口。2）翻盖式手机与直板式手机的区别： ? 在机械结构上，翻盖式手机的受话器和显示屏一般设计 在上翻盖内，手机体正面只有键盘和送话器。 ? 在电路结构上，翻盖式手机在上翻盖内有磁铁或触头， 主板上有磁控元件（霍尔元件或干簧管）或触碰开关，直 板式手机无上述元件。 3）滑盖式手机将显示屏、功能键设置在滑盖上，通过推 拉滑盖才能见到手机底板（主板），底板与滑盖之间通过 滑轨连接，显示屏通过排线与手机底板（主板）相连接。? 滑盖式手机分类：上推滑盖和下拉滑盖（3）按照生产厂家的不同分类。2. 数字手机的功能? 功能：通话、收发短信、来电显示等。 ? 新功能：上网、炒股、全球定位系统（GPS）导航、拍照、 翻译、个人数字助理（PDA）、游戏、MP3播放、录音、摄 像、收听广播（收音）等。 1.2.2 用户识别卡 1. SIM卡 （1）SIM卡存储的内容 1）固定存放数据：国际移动用户识别码、鉴权密钥Ki等。 2）暂时存放有关网络的数据：位置区识别码、移动用户临 时识别码、禁止接入的公共电话网代码等。3）相关的业务代码：个人识别码（PIN）、解锁码 （PUK）、计费费率等 ? PIN码分为PIN1码和PIN2码。 PIN1码用于保护SIM卡的安全，防止未经授权使用SIM 卡。PIN1码是一个由用户自己设定4～8位数字的个人密码， 它的初始值为。 PIN2码与网络计费和SIM卡内部资料的修改有关，一般 不予公开。 ? PUK用于解开被锁住的SIM卡，每个SIM卡都存有一个 由数字0～9构成的共8位数字的PUK码。 4）电话号码簿（2）SIM卡的结构 ? 组成：CPU、工作存储器（RAM）、程序存储器 （ROM）、数据存储器（EEROM）和串行通信单元 1）SIM卡存储器的功能： ? 只读存储器ROM存储SIM卡A3和A8算法。 ? 电擦除可编程只读存储器EEPROM存储与手机使用有关的 电话号码和系统参数等。? 随机存储器RAM存储手机使用过程中的中间数据。2）常见SIM卡的触点分布 ? 电源（VCC）：有5V、3V和1.8V，常用3V或1.8V。? 时钟（CLK）：一般采用两种时钟信号，对13MHz基准 时钟信号4分频得到的3.25MHz，以及1.083MHz。 ? 数据I/O（或DATA）：数据I/O用于手机与SIM卡之间 的信息传输，该部分电路出现故障率较高。 ? 复位（RST）：复位（RST）提供对SIM卡内部处理器复 位用的复位信号。 ? 接地（GND）：接地（GND）是SIM卡电源地。 ? 编程供电端（VPP）：它在手机中一般为空脚，不为空脚 的与SIM卡电源相连。（3）电源开关时SIM卡的电气性能? 当开启电源期间，按以下次序激活各触点：RST低电平复 位状态，VCC加电，I/O处于接收状态，VPP加电，提供稳 定的CLK时钟信号。 ? 当关闭电源时，按如下次序工作：RST低电平复位状态， CLK低电平状态，VPP去电，I/O低电平状态，VCC掉电。2. UIM （User Identity Model）卡? UIM卡功能类似于GSM系统中的SIM卡。 ? UIM卡中存储的信息：一类是用户识别信息和签权信息， 主要是IMSI码和CDMA系统专有的签权信息；二类是业务 信息，如短消息状态等；三类是与手机工作有关的信息，包 括优选的系统和频段、归属区标示等参数。1.3 GSM系统信道的分类与功能 ? 移动通信系统信道：物理信道和逻辑信道。物理信道定义：移动通信系统用来运载各种逻辑和业务的 实际的无线电信道逻辑信道定义：一个源自物理信道的通信信道，不同的 逻辑信道用于在系统和用户之间传送不同的信息。GSM系统逻辑信道的分类与功能 分类 功能频率校正信道FCCH广播信 道BCH 同步信道SCH 广播控制信道BCCH 寻呼信道PCH 公共控 控 制信道 制 CCCH 信 道 随机接入信道RACH 允许接入信道AGCH向MS传送频率校正信息，使之与基站基准频率同步MS通过侦听SCH得到基站识别码等有关信息 向MS发送包括位置区编号、允许MS发射最大功率等 通用信息。 MS通过侦听PCH得知是否有对它的呼叫或短消息 MS通过RACH申请信令信道和独立专用控制信道 SDCCH 系统通过AGCH向MS分配SDCCHCCH独立专用控制信道SDCCH用于建立呼叫或在空闲模式下收发文本 MS通过SACCH向系统报告其所测量服务小区的信号 专用控 慢速随机控制信道SACCH 强度和信号质量等信息；系统通过SACCH向MS发送 制信道 定时提前量等信息。 DCCH 快速随机控制信道FACCH实现切换 小区广播信道CBCH 向MS播放小区广播 传送用户的话音和数据业务话务信道TCH1.4 手机的基本工作过程 1.4.1 GSM手机的基本工作过程1. 移动用户打开手机电源? 手机软件初始化过程： 1）开机后，手机搜索BCH，当搜索到最强BCH对应的载 频后，读取FCCH的信息，使手机频率与之同步。 2）手机读取SCH信息、基站识别码等信息，使手机与系 统保持时间同步。 3）在BCCH上读取系统信息，如临近小区情况、现在所 处小区的使用频率，移动系统的国家号码和网络号码等。2. 移动用户进行登记 ? 移动用户进行登记的过程： 1）手机在RACH上发出接入请求，申请分配一个 SDCCH。 2）系统通过AGCH分配给手机一个SDCCH。 3）手机在SDCCH上完成登记，在SACCH上发控制指令。 ? 结束信息交换后，手机进入待机状态，并监听BCCH和 CCCH。GSM手机待机前的工作流程3. 移动用户被呼? 移动用户被呼过程如下：1）系统通过PCH呼叫移动用户。 2）手机在RACH上发寻呼响应，申请分配一个SDCCH。 3）系统通过AGCH为手机分配一个SDCCH。 4）系统与手机通过SDCCH交换必要的信息，如鉴权、加 密模式等，以便识别手机身份；在SACCH上发送测试报告和 功率控制。最后在SDCCH上给手机分配一个TCH。 5）手机转入TCH，开始通话。4. 移动用户主呼 ? 移动用户主呼的过程如下：1）手机在RACH上发送呼叫请求信息，申请分配一个 SDCCH。2）系统通过AGCH为手机分配一个SDCCH。 3）在SDCCH上建立交换所需的必要信息（同被呼过程）， 在SACCH上交换控制信息。 4）手机转入所分配的TCH上开始通话。 1.4.2 CDMA手机的基本工作过程 1. 初始化状态? 手机接通电源后首先扫描基本信道，如不成功，再扫描辅 助信道，以选择CDMA系统。 ? 选择了CDMA系统后，手机不断检测周围基站发来的导频 信号，并比较导频信号的强度，以判定手机所处的小区。 ? 确定所处小区后，手机在同步信道检测出并记录CDMA系 统的相应参数和时间信息等同步信息。? 最后，手机对自身相应的时间参数等进行调整使之与小区 所在的基站同步。2. 空闲状态 ? 在空闲状态，手机通过监视寻呼信道完成外来寻呼的接收， 以及发起呼叫或位置登记等。 ? 若手机判定寻呼信道失败，则返回初始化状态。3. 接入状态 ? 接入状态时，按以下子状态运行： 1）系统参数证实子状态。在随机接入信道随机接入，基 站在接入参数消息中向手机提供随机接入程序参数，确保手 机和基站之间可靠的信息交换，以确定为最新参数消息。 2）接入尝试子状态。手机主呼时，运行接入尝试程序。3）寻呼相应子状态。手机在收到基站寻呼后，发出寻呼 相应消息。4）指令/响应子状态。手机接收到基站指令后，发出相应 消息，如对于基站鉴权请求、独特查询等的响应消息。 5）登记子状态。手机向网络发送登记消息。 6）消息发送子状态。手机向基站发送短消息数据。4. 业务信道控制状态 ? 业务信道控制状态按以下子状态运行： 1）业务信道初始化子状态。手机证实已能接收下行业务信 道的信号，并开始在上行业务信道上发射信号。2）等待指令子状态。在此子状态中，手机等待基站的提示 消息，手机按相应方式向用户发出提示或振铃音等其他信号。3）等待回答子状态。手机等待用户接听、响应呼叫，之后 进入通话子状态。 4）通话子状态。手机进行通话控制，包括功率控制、服务 选择、监视用户挂机等键盘指令。 5）释放子状态。手机切断通话链路、释放信道、各种参数 复位，然后转入初始化状态。第2章 数字手机电路组成?本章要点：数字手机整机的组成，接收射频电路、发射射频电路的结构形式，频率合成器、电源电路、逻辑时钟信号及其功能，手机射频电路与基带电路组成实例。?学习参考：要求通过学习熟悉数字手机整机组成、接收射 频电路和发射射频电路的结构形式；掌握基带电路的组成及各部分功能、频率合成器、电源电路；了解数字手机电源开关键的开机方式、逻辑时钟信号的种类与功能。2.1 数字手机整机组成概述2.1.1 射频电路概述? 组成：接收射频电路、发射射频电路、频率合成器1. 接收射频电路 ? 组成：天线电路、射频滤波器、低噪声放大器、混频器、 中频滤波器、中频放大器、中频解调器（RXI/Q解调器）等。 天线电路由天线和天线开关组成。? 功能：把天线接收到的射频信号变为67.707kHz的模拟 接收基带信号。? 接收基带信号（RXI/Q）定义：即接收同相/正交信号， 分为模拟接收基带信号和数字接收基带信号。2. 发射射频电路 ? 组成：发射基带信号带通滤波器、TXI/Q调制器、功率放 大器和天线电路等 ? 功能：把67.707kHz的模拟发射基带信号变为射频信号， 并经天线辐射出去。 ? 发射基带信号（TXI/Q）定义：发射同相/正交信号，分为 模拟发射基带信号和数字发射基带信号。 3. 频率合成器 ? 功能：提供振荡信号以实现接收信号和发射信号的频率变换。 ? 组成：参考振荡器、发射鉴相器（PD）、低通滤波器 （LPF）、分频器和压控振荡器（VCO）2.1.2 电源电路概述 ? 分类：电源模块、锂电池和后备电池等? 功能：完成对锂电池电源（或外接电源）进行变换，以得 到手机所需的各种不同电压电源，并在手机开机时为CPU提 供总复位信号等。2.1.3 人机界面电路概述 ? 功能：实现手机与用户的信息交换与控制。 ? 分类：按键电路、显示电路、振铃电路、受话器电路、话 音拾取电路、SIM卡座电路等。 ? 话音拾取电路功能：将语音信号变换为模拟信号2.1.4 基带电路概述数字手机基带电路的组成组成 逻辑控制系统 功能 对手机整个工作过程和信号处理进 行管理控制与协调接收 模拟基带电路PCM解码、GMSK解调等 基带 电路 数字基带电路 语音解码、信道解码、去交织、解 音频 密等 处理 电路 发射 模拟基带电路PCM编码、GMSK调制等 基带 电路 数字基带电路语音编码、信道编码、交织、加密1. 逻辑控制系统（微控制器单元，MCU） ? 组成：中央处理器、存储器、串行并行I/O、存储器中断 控制电路和看门狗定时器等。 ? 功能：用于对手机工作过程进行管理控制，包括开机操作、 射频部分控制以及外部接口、键盘、显示器、SIM卡的管理 和控制等。 ? 1）中央处理器（CPU）：完成微控制器单元的功能。 ? 2）只读存储器：在正常工作状态下只能从中读取数据， 不能修改或重新写入数据。只适用于存储固定数据的场合。 ? 手机工作时，一般先由ROM中的引导程序启动系统，再 从闪存中读取系统程序和应用程序。3）随机读取存储器用于存储手机运行过程中需要暂时保留 的信息数据。 4）电擦除存储器又称为码片。主要存放手机系统参数和一 些可修改的数据，以及一些检测程序，如电池检测程序、显示 电压检测程序等。 5）闪烁存储器俗称版本或字库，以代码形式装载手机的基 本程序、功能程序、监控程序、中文字库和固定参数。 2. 音频处理电路? 分类：接收音频信号处理电路和发射音频信号处理电路。? 前者用于将接收基带信号还原为音频信号，后者将发射音 频信号变换为发射基带信号。 ? 通常将接收音频信号处理电路和发射音频信号处理电路分 别称为接收基带电路和发射基带电路。（1）接收基带电路? 功能：对接收基带信号进行PCM解码、信道解码、去交织、 自适应均衡、解密、语音解码等处理。 ? 组成：GMSK解调器、数字信号处理器（DSP）、PCM解 码器等。 ? GMSK解调器将接收基带信号变换为数字接收信号。 ? DSP对GMSK解调器得到的数字接收信号进行信道解码、 去交织、解密、语音解码等处理。 ? PCM解码器将DSP输出的数字信号进行D/A转换，得到模 拟音频信号。（2）发射基带电路? 功能：对话音拾取电路得到的模拟信号进行PCM编码、语 音编码、信道编码、交织、加密等处理。 ? 组成：PCM编码器、数字信号处理器、GMSK调制器等。? 信号处理过程：话音拾取电路得到的模拟音频信号经PCM 编码器进行A/D转换得到数字信号。? 数字信号处理器（DSP）对PCM编码器输出的发射数字信 号进行语音编码、交织、信道编码、加密等处理，以及 GMSK调制、TXI/Q分离等，得到模拟发射基带TXI/Q信 号。（3）模拟基带电路与数字基带电路? 根据基带电路处理的信号是模拟基带信号还是数字基带信 号，音频处理电路又分为模拟基带电路（ABB）和数字基带 电路（DBB）两部分。 1）模拟基带电路? 负责完成对音频信号和数字基带信号的A/D、D/A转换， 完成射频电路的自动频率控制（AFC）、自动增益控制 （AGC）、自动功率控制（APC）等。 ? 组成：PCM编解码器、GMSK调制解调器、音频放大电路 等? PCM编码对声音等模拟信号的幅度按一定周期进行取样、 量化和编码实现模拟信号的A/D转换，得到的脉冲编码调制数 字信号送至语音编码器。PCM解码为PCM编码的逆过程。 ? GMSK调制对数字基带电路输出的数字发射基带信号 （TXI/Q）进行D/A转换，得到67.707kHz的模拟发射基 带信号（TXI/Q）。GMSK解调是GMSK调制的逆过程。? 模拟基带电路通过数字基带串行接口、数字音频串行接口与 数字基带电路进行数字基带、数字音频信号的传输。数字基带 电路通过控制串行接口来控制模拟基带电路的工作。? 模拟基带电路通常还提供音频终端接口与辅助的ADC单元， 用于对电池、附件等进行必要的监测。2）数字基带电路 ? 组成：数字信号处理器（DSP）等，或将逻辑控制系统 （微处理器等）包含其中。? 作用：在微处理器控制下，DSP用于对PCM编码器输出的 PCM数字信号进行语音编码、信道编码、交织、加密、突发 脉冲串形成等处理，得到数字发射基带信号送至GMSK调制器； 以及对GMSK解调输出的数字接收基带信号进行均衡、解密、 去交织、信道解码、语音解码等处理，得到数字信号送给 PCM解码器。 ? 语音编码功能：提高信息传输效率、减小所需传输带宽，对 语音数据按某一特征参数进行压缩，以尽可能地降低语音码的 比特率。? 信道编码：在数字信息发送之前，在每组信息码中插入若 干个校验码，供接收端校验或纠正信息传输过程中出现的随 机性错码，以提高信号传输的抗干扰能力。 ? 交织：在发送端将信息码排列顺序打乱，重新排列组合， 使不同帧的信息码相互穿插交错后再发送到信道中去。在信 道中即使产生成串的突发性错码，由于相邻码字已化整为零 分散在不同的信息帧中，所以只引起随机差错。 ? 加密：通过仅由移动台和基站知道的方式修改信息块内容。 ? 均衡：在接收端均衡器中产生与传输信道特性相反的特性， 抵消信道产生的延时干扰信号，以正确判断恢复信号。2.2 射频电路的结构 2.2.1 接收射频电路的结构? GSM手机接收电路结构形式：超外差一次变频、超外差二 次变频、直接变频线性和低中频（近零中频）。①是由电磁波经天线感应得到的射频（RF）信号，含有各 种不同频率成分的信号。 ②是由天线感应得到、经天线开关输出的射频信号，包括 接收射频信号内多种频率成分的信号。③是由天线开关输出经射频滤波器滤波、低噪声放大器放 大后得到的射频信号，频带宽度与手机工作频段一致。④是由低噪声放大器放大后的射频信号经混频器混频得到 的中频信号。若有两级混频器，第一级混频器的输出称为一中 频信号；第二级混频器的输出称为二中频信号。 ⑤是对混频器输出的中频信号进行放大得到的中频信号。 ⑥是对中频信号进行中频解调（I/Q解调）得到的模拟接 收基带信号（RXI/Q）。1. 超外差一次变频接收电路1）天线用于将空中传播的电磁波感应为接收射频信号传送 至天线开关。 2）天线开关用于将天线送来的射频信号送至接收电路，或 将发射电路发送的射频信号送至天线。 3）射频滤波器用于滤除接收频带外的信号得到相应频段的 射频信号，提高低噪声放大器输入信号的信噪比。 4）低噪声放大器（LNA）用于对射频滤波器输入的接收射 频信号进行放大，以满足混频器对输入信号幅度的要求。 5）射频本振（即接收本振（RXVCO或LO1）用于为混频 器提供本振信号，以实现射频信号与本振信号的混频。 6）混频器（MIX）用于将低噪声放大器输出的接收射频信 号与射频本振信号进行混频，得到接收中频（IF）信号。7）中频滤波器用于滤除接收中频外的其他信号，提高输出 信号的信噪比。 8）中频放大器用于对由中频滤波器输入的接收中频信号进 行放大，并送中频解调电路（RXI/Q解调）处理。 9）中频本振（IFVCO或LO2）产生的信号经过分频、移 相处理后，为中频解调电路提供正交本振信号。分频、移相电 路通常与中频解调电路集成在一个芯片中。 10）中频解调电路用于对接收中频信号与正交本振信号进 行混频，还原出模拟接收基带信号（RXI/Q）。接收基带信 号经放大、滤波后被送至基带电路，在基带电路中，经一系列 的处理后还原出模拟语音信号，并推动扬声器发声。2. 超外差二次变频接收电路与超外差一次变频接收电路的区别：（1）增加一级混频器（2）本振电路 ? 本振电路（VCO）为中频解调电路提供解调用的参考信号， 该信号有两种产生方式，通常采用第二种方式。 1）对频率为13MHz或26MHz的基准时钟信号进行处理 得到。 2）由二本振信号经分频、移相电路处理得到。3. 直接变频线性接收电路（DCR）? DCR简称为直接变频接收电路。 ? 别称：因直接变频接收电路混频器（中频解调）输出为零中 频接收基带信号（RXI/Q），故又称为“零中频”接收电路。 ? 直接变频接收电路接收到的射频信号在混频器中直接被还原 出接收基带信号，该混频器又被称为正交下变频器或RXI/Q 解调器。2.2.2 发射射频电路的结构? GSM手机发射电路的电路结构形式：带偏移锁相环、带发 射上变频器和直接调制。①是由基带电路对语音信号进行一系列处理后得到的模拟发 射基带信号（TXI/Q）。 ②是由发射基带信号在TXI/Q调制电路利用TXI/Q信号对 发射中频载波进行调制得到的已调发射中频信号。 ③是已调发射中频信号经发射变频电路频率变换得到的已调 发射射频信号。 ④是由已调发射射频信号经发射滤波器滤波得到的发射射频 信号。 ⑤是发射射频信号经功率放大器放大得到的已调发射射频信 号。 ⑥是由已调发射射频信号经过天线开关送至天线的已调发射 射频信号。1. 带偏移锁相环（OPLL）的发射电路结构 ? 带偏移锁相环发射电路又称为带发射变频模块的发射电路 或带发射VCO发射电路。（1）TXI/Q调制器? 无论发射电路采用哪种结构形式，从基带电路输出 67.707kHz的发射基带信号均被输入到TXI/Q调制器。? 在TXI/Q调制器中，TXI/Q信号对发射中频载波进行脉冲 调制得到已调发射中频信号。 ? 已调发射中频信号经发射中频放大器放大后被送到鉴相器。（2）发射偏移锁相环? 由偏移混频器、鉴相器、环路滤波器组成，与发射本振组 成发射偏移锁相环。 ? 在发射鉴相器内，发射参考中频信号与已调发射中频信号 进行比较，得到相位误差信号。 ? 相位误差信号经低通滤波器滤波后，得到一个包含发送数 据的脉动直流电压控制信号，去控制发射本振电路使发射本振 电路输出信号的频率发生变化，直到发射参考中频信号的频率 与已调发射中频信号的频率一致，从而完成发射本振电路的信 道锁定。（3）功率放大器? 二极管起到隔离作用。 ? 在功放输出端，由取样电路采样取得的信号送至高频整流电 路整流，得到反映发射功率大小的直流电平，该电平与来自逻 辑控制电路的功率控制参考信号在比较电路中进行比较，输出 功率控制信号去控制功放电路的偏压或电源实现功率控制。2. 带发射上变频器（带发射二次上变频器）的发射电路结构? 在发射上变频器中，已调发射中频信号与射频本振信号进行 混频，得到最终发射信号. ? 特点：发射电路结构简单，但稳定性差3. 直接调制(直接变频)的发射电路结构 ? 不同于其他两种结构形式的发射电路，直接调制发射电路 将调制器与上变频器合为一体，在一个电路中完成调制与上 变频。发射基带信号直接对射频本振信号进行调制，得到最 终发射信号。2.2.3 频率合成器1. 基准时钟电路（基准频率振荡器） ? 功能：产生13MHz（或26MHz、19.5MHz）基准时钟 信号 ? 功能：为逻辑控制电路提供时钟脉冲，称之为主时钟信号 或系统时钟信号；为频率合成器提供基准频率信号。基准时钟信号的产生电路主要两种方式：1）由专用的13MHz基准时钟组件产生 时钟信号，该组件 一般有输出端、电源端、AFC控制端和接地端共四个端口。2）由一个13MHz（或26MHz、19.5MHz）石英晶振、 集成电路和外接元件构成的振荡电路产生。振荡频率为 26MHz或19.5MHz振荡电路输出的基准时钟信号需要在内 部分频后再输出。 ? CDMA手机的基准时钟信号频率为19.68MHz。 ? 32.768kHz的实时时钟（RTC）信号，负责为显示屏提供 正确的时间显示和使手机进入睡眠状态。早期机型无此电路， 故无时间显示和睡眠功能。2. 鉴相器 ? 功能：将压控振荡器输出信号的相位变化变换为脉冲直流 电压信号，该信号经低通滤波器滤波后控制压控振荡器输出信 号的频率。 3. 压控振荡器 ? 压控振荡器利用鉴相器输出相位差电压信号的变化，通过 改变压控振荡器内部变容二极管两端的反向偏压，而使压控振 荡器输出信号频率得以调整。 4. 分频器 ? 利用分频器对VCO输出信号进行取样分频后送到鉴相器， 以和基准时钟信号进行相位比较。 ? 分频器分频比分类：程控、固定2.3 电源电路的原理及组成? 只有电池供电时，电池供电电路导通，将电源送到电源电路； 外接电源时，经切换控制电路检测，控制电池供电电路关闭， 外接电源经外接电源供电电路送至电源电路。 ? 分类：电池供电电路、开机信号电路、升压电路、非受控电 压输出电路、受控电压输出电路和机内充电电路等。2.3.1 电池供电电路? 电池电源通常用VBATT、VBAT、BATT表示。 ? 电池通过四条线和手机相连，即电池正极（BATT）、电池 信息（BSI、BATTDAT或BATT ID等）、电池温度 （BTEMP）、电池地（GND）。? 电池信息端用于防止用户使用非手机厂家电池，还用于对 电池信息进行检测以确定合适的充电方式。 ? 电池温度用于防止电池温度过高而损坏手机电池或手机。 2.3.2 开机信号电路 ? 电源开关键开机方式：高电平开机，低电平开机? 开机维持信号（看门狗信号）用于维持手机正常开机。 ? 按下电源开关键后，电源电路对CPU供电，并对CPU提 供复位信号，同时，电源电路还输出13MHz基准时钟电路 所需的供电电压，使13MHz基准时钟电路输出13MHz基准 时钟至CPU；CPU在具备电源、复位信号、时钟信号后，手 机进行自检，自检通过后，输出开机维持信号送到电源集成 电路以取代开机触发信号，维持手机正常开机。2.3.3 升压电路 ? 利用升压电路为手机电路提供稳定且符合要求的电压。? 升压方式：振荡升压、开关稳压升压方式，一般升压为5～ 5.6V。2.3.4 非受控电压输出电路? 非受控电压输出电路用于输出非受控电压，非受控电压就是 只要按下电源开关键就有输出的电压。 ? 非受控电压大部分供给逻辑控制电路和基准时钟电路，使逻 辑控制电路具备工作条件（供电、时钟、复位），并输出开机 维持信号。? 非受控电压一般是稳定的直流电压，可以用万用表测量。2.3.5 受控电压输出电路 ? 受控电压输出电路的输出大多供给手机射频电路中的压控 振荡器、功放和发射本振等电路。 ? 输出受控电压主要是因为：一是该电压只能在需要时出现， 否则，手机功能会发生混乱；二是为了省电，使部分电压在不 需要时不输出。受控电压一般受CPU输出的接收使能 （RXON）、发射使能（TXON）等信号控制。 ? 因为RXON、TXON信号为脉冲信号，所以受控电压亦为脉 冲电压，可以用示波器进行测量。 2.3.6 机内充电 电路（待机充电 器）2.4 逻辑时钟信号及其功能 ? 手机中的逻辑时钟信号除了基准时钟信号和实时时钟信号外， 还有SIM卡时钟信号等。1）VCXO（即VCTCXO）为温度补偿压控振荡器，由 VCXO产生的13MHz基准时钟信号送至专用集成芯片D300 处理得到13MHz复合音频模块时钟信号，该信号送至复合音 频处理单元处理得到自动频率控制信号AFC反馈至VCXO，使 VCXO输出信号频率更加稳定。 2）VCXO输出的13MHz信号在D300内经过锁相环处理 得到52MHz、3.25MHz、1.083MHz的信号。52MHz信 号被送至数字信号处理单元；3.25MHz信号被送至中频模块 N700作频率合成时钟信号SCLK，并经复合电源模块给SIM 卡电路作SIM卡时钟信号；1.083MHz信号被送至液晶显示 屏驱动电路和复合音频单元作显示屏数据时钟信号 GENSIO_0。 ? SIM卡时钟信号功能：用于SIM卡与D300之间数据传输3）复合音频处理单元得到8kHz脉冲编码同步时钟信号 PCM SYNC和520kHz脉冲编码传输时钟信号PCMCLK，这 两个信号被送至D300，它们用于数字信号处理单元与复合音 频处理单元之间的数据传输。 4）当手机处于睡眠模式时，实时时钟电路输出 32.768kHz信号，用作逻辑控制电路的睡眠时钟信号。 2.5 手机射频电路与基带电路组成实例――图2-24 ? 手机射频电路由发射射频和接收射频组成；基带电路由数字 基带、模拟基带和电源电路等组成。1. 摩托罗拉GSM328手机 （1）接收信号传输路径 ? 天线感应接收到的射频信号经天线开关U400的5脚输出到 接收电路。接收信号首先经射频滤波器FL451滤波，然后到 低噪声放大器VT418进行放大。VT418放大后的射频信号再 经射频滤波器FL452滤波后，被送到混频器VT420。 ? VT251、VT252、VD250等组成射频VCO电路。 ? 射频VCO电路输出射频本振（即接收本振）信号，经 FL453到混频VT420电路。在VT420电路中，本振信号与 射频信号进行混频，得到153MHz的接收中频信号。FL420 是中频滤波器。滤波后的中频信号经VT421进行中频放大后， 到复合中频模块U201内的RXI/Q解调电路。? 在复合中频模块U201内，接收中频VCO信号被2分频，在 解调电路中与接收中频信号进行处理，得到接收基带信号 （RXI/Q）。 ? 接收基带信号从U201的46、48脚输出到射频逻辑接口模 块U501。U501将模拟的接收基带信号变换成为数字信号， 经串行数据线送到逻辑控制电路。 ? 射频逻辑接口模块U501输出的信号经SPI DATA BUS信 号线到中央处理器U701。U701也是一个复合的呼叫处理单 元，经U701处理后的信号再经DATA BUS线到数字语音处 理器U801，经U801信道解码等处理，得到数字语音信号， 从U801的78脚输出。 ? 数字语音处理器U801输出的信号送到PCM编译码器 U803、双工器U802。U801输出的信号在该电路中经D/A 转换，得到模拟的音频信号从U803的4脚输出。? U803输出模拟的音频信号在U900内进行音频功率放大， 然后从U900的19、20脚输出到受话器，或从U900的5脚 输出到蜂鸣器。 （2）发射信号传输路径? 送话器输出的模拟语音电信号在U900内进行放大，放大后 的语音信号经U900的16脚输出到PCM编译码器U803的18、 19脚。在U803内进行A/D转换得到数字语音信号，从 U803的13脚输出到U801的83脚。? 由U801的83脚输入的数字语音信号在PCM编译码器 U803内进行处理，得到的数字语音信号经SPI DATA BUS 线到U701。U701处理后得到的信号再经SPI DATA BUS 信号线送到U501。U501对数码信号进行D/A转换，得到 模拟发射基带信号输出到复合中频模块U201的61～64脚。? 模拟发射基带信号被送到U201内的TXI/Q调制器。发射 中频VCO产生的信号在U201内被2分频，得到I/Q调制器的 载波信号。I/Q调制器输出108MHz的已调发射中频信号， 从U201的4脚输出到偏移锁相环U300的4脚。 ? 复合中频模块U201输出的已调发射中频信号被送到偏移锁 相环U300内的鉴相器。射频本振信号到U300的1脚；发射 本振信号进入U300的14脚。两个本振信号在U300内进行混 频，得到发射反馈中频信号。 ? U201输出的已调发射中频信号与U300内的发射反馈中频 信号在U300内的鉴相器和泵电路中进行处理，得到一个脉动 的直流信号，从U300的7脚输出到发射本振电路作控制信号。 该信号控制发射本振电路中的VD300。发射本振电路在 U300输出的控制信号的控制下，产生最终发射信号。? 发射本振电路输出的最终发射信号由驱动放大器VT303、 功率放大器U301进行功率放大，然后经天线开关U400到天 线，由天线将高频信号变换成为高频电磁波辐射出去。 2.5.2 基带电路组成实例――图2-26 ? 数字基带信号处理器AD6525集成了微控制器和数字信号 处理器，提供整机功能控制和数字信号处理功能。 ? 模拟基带信号处理器AD6537集成了模拟基带与电源管理 电路。 ? 在模拟基带方面，AD6537对接收、发射基带信号和对接 收、发射音频信号进行处理，提供自动频率控制、发射功率斜 坡控制和用于各种监测功能的A/D转换等。 ? 在电源管理方面，AD6537提供数字基带电源、存储器电 源、时钟电源，以及开关机控制逻辑控制电路和复位电路等。第3章 GSM数字手机功能电路?本章要点：数字手机的接收射频电路、发射射频电路、频率合成器、电源电路、基带电路、人机界面电路等的功能与工 作原理；数字手机中的调制解调种类与功能；数字手机的关 机程序；复位信号、射频控制信号的种类与功能。?学习参考：要求通过学习熟悉数字手机天线电路、功率控制 电路、充电控制电路、电池检测电路、SIM卡检测电路、频率合成器等的功能与工作原理；掌握开机方式，复位信号、射频控制信号的类型；了解CPU、DSP等的功能，部分功 能电路工作不正常时出现的故障，以及部分功能电路的构成实物。3.1 GSM数字手机的接收射频电路? 接收射频电路包括：天线电路、射频滤波器、低噪声放大 器、混频器、射频本振、中频滤波器、中频放大器、中频解 调电路、中频本振等。 3.1.1 天线电路 ? 天线电路组成：天线、天线开关、双工滤波器、双讯器。 ? 天线开关、双工滤波器和双讯器又被统称为射频开关。 1. 天线 ? 天线（ANT）分类：内置和外置。2. 天线开关、双工滤波器与双讯器 （1）天线开关 ? 天线开关（ANT SW） 用于分离发射射频信号和接 收射频信号。 （2）双工滤波器 ? 双工滤波器（DUP）即双工器，用于分离发射射频信号和 接收射频信号。（3）双讯器? 双讯器（DIP）由双工滤波器和开关电路组成。? 功能：利用开关电路分离GSM、DCS射频信号；利用双工 滤波器分离发射射频信号和接收射频信号。3.1.2 射频滤波器 ? 射频滤波器（Filter） 用于滤除接收频段外的噪 声和杂波等其他信号，使 得只有接收频段内的射频 （RF）信号才能进入接收 电路。摩托罗拉V998型手机中射频滤波器的应用电路射频滤波器 射频滤波器3.1.3 低噪声放大器? 低噪声放大器（LNA）用于对射频滤波器输出的射频信号 进行第一级放大，以满足混频器对输入信号幅度的要求。? LNA常由分立元器件构成或被集成在复合射频电路中。1. 分立元器件构 成的LNA放大管2. 集成电路构成的LNA? 被集成到复合射频电路中的LNA一般没有外接的输出信号 端，经LNA放大后的信号被直接送到接收混频电路。3.1.4 混频器 ? 混频器（MIX） 是超外差变频接收 电路的核心电路， 它将低噪声放大器 送来的射频信号与 接收射频本振信号 差频，得到固定频 率的接收中频信号 输出。 集成混频器实物图混频管分立元器件构成的混频器电路3.1.5 射频本振 ? 射频本振又称为RXVCO、RFVCO、UHFVCO、 MAINVCO或SHFVCO。 ? RXVCO为混频器提 供基准时钟信号，使之 与射频信号进行混频以 产生中频信号；或者在 发射电路中，用于发射 电路最终信号的产生。 ? 双频手机、三频手机 的射频本振电路工作频段 的切换由频段切换信号控 制，其工作原理相似。V988型手 机中双频射 频本振电路3.1.6 中频滤波器? 功能：滤除中频（IF）以外的其他信号，使得只有中频信 号进入后级电路，并抑制邻近信道干扰的产生，提高邻道选 择性。中频滤波器输入、输出信号的频谱图 中频滤波器实物图3.1.7 中频放大器（IF AMP） ? 功能：对混频电路输出的接收中频信号进行放大，为下一 级电路提供足够大的输入，并提高接收机邻道选择性。 ? 中频放大器输出的中频信号被送到解调电路，其增益决定 了接收机的主要增益。 摩托罗拉CD928型手机中频放大器电路3.1.8 中频解调电路 ? 解调电路分类：一种是在接收射频电路中的RXI/Q解调， 它将中频信号还原为67.707kHz模拟接收基带信号 （RXI/Q）；另一种是在基带电路中的GMSK解调，它将 RXI/Q信号还原为数字信号。RXI/Q解调电路（DEMOD） 通常被集成在中频处理模块中。 ? 手机电路中，RXI/Q解调有锁相解调、正交解调等。锁相解调? 锁相解调原理: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，再经低通滤波器滤除高频噪 声后得到中心频率为67.707kHz的RXI/Q。? 正交解调原理:中频本振（IFVCO）信号经分频电路的分 频和移相电路处理后得到频率与接收中频信号中心频率相同、 相位差90? 的正交本振信号。? 正交本振信号与接收中频信号经混频器混频得到中心频率 为0Hz的接收基带信号（RXI/Q），称之为零中频RXI/Q 信号。正交解调3.1.9 中频本振 ? 中频本振即IFVCO、VHFVCO，中频本振信号的频率固 定不变，其电路结构形式与射频本振的相似。? 在超外差一次变频接收电路中，中频本振信号用于接收电 路的解调。在超外差二次变频接收电路中，中频本振信号用于 接收第二混频电路，以及解调电路和TXI/Q调制电路。3.2 GSM数字手机的发射射频电路 ? GSM数字手机发射电路包括话音拾取电路、发射射频电路 与发射基带电路。发射射频电路包括调制电路、发射中频载波 电路、发射变频模块、发射本振电路、功率放大器等。3.2.1 话音拾取电路 ? 组成：送话器及其外围电路。 ? 功能：将声音变为模拟音频信号，并送至音频处理电路。 ? 话音拾取得到模拟信号经发射基带电路变换得到数字信号。? N800的13脚输出2.0～2.5V电压经电阻R812、 R814对送话器供电。N800的14脚、15脚与送话器之间 的电阻和电容构成音频频带形成电路（带通滤波器），它将 最有用的270～3400Hz音频信号送入N800内进行音频放 大、低通滤波及PCM编码等处理，而将270～3400Hz以 外的信号滤除。3.2.2 发射射频电路 1. 调制电路 ? 功能：用于发射信号的A/D转换与频率变换等。 ? 分类：PCM调制、GMSK调制以及TXI/Q调制。1）PCM调制即PCM编码，用于将模拟音频信号A/D转 换，得到数字信号。 2）GMSK调制用于将数字信号D/A转换，得到 67.707kHz模拟发射基带信号（TXI/Q）。 3）TXI/Q调制时，将TXI/Q信号调制到发射中频载波 上，得到已调发射中频信号。2. 发射中频载波电路? 功能：产生发射中频载波信号，该电路通常为专门电路或 二分频器，其中二分频器用来对中频本振信号二分频以得到 发射中频载波。? 一般情况下，对于超外差二次变频接收电路，发射电路和 接收电路所用的中频本振信号是相同的；对于超外差一次变 频接收电路，发射中频本振信号由发射电路专用。诺基亚6110型手机中频本振电路3．发射变频模块? 来自TXI/Q调制电路的108MHz已调发射中频信号经发射 变频模块U300的4脚被送到鉴相器。射频本振信号与发射本 振信号在U300内混频得到108MHz的发射参考中频信号， 两个108MHz的信号经鉴相器相位比较得到调谐信号。 ? 调谐信号经泵电路变换后，送至发射本振电路中VD300的 负极控制VD300的反向偏压，使TXVCO工作在相应的信道 上，即调谐信号起到发射本振电路的信道控制作用。摩托罗拉328型手 机发射变频模块4．发射本振电路 ? 发射本振（TXVCO）电路在调谐信号的控制下进行频率 调制，得到最终已调发射射频信号。双频或三频发射本振电 路的工作频段由频段切换控制信号控制。爱立信T18型手机发射本振电路5. 功率放大器 （1）功率放大器概述（PA）? 分类：单频功放和双频功放。 ? 单频功放只能工作在GSM频段。? 双频功放可以工作在GSM或DCS频段上。 ? 双频功放一般有GSM和DCS两个射频输入端、两个射频 输出端，以及两个电源端、两个功率控制端和一个频段切换 控制端。双频功放的实 际电路? GSM频段和DCS频段的射频信号首先经双讯器分离和滤 波送至N800的8脚，经N800功率放大后，由N800的4脚 （或5脚）输出GSM频段（或DCS频段）射频信号至功率分 配器或微带线耦合器，最后经天线发送出去。N800工作频 段的切换由1脚（GSM）、2脚（DCS）输入的频段切换控 制信号控制，功率控制信号由7脚输入对N800的功率放大 进行控制。N800的3脚和6脚为电源供电端。? 功放电路的供电分为电子开关供电型、长供电型两种，前者 只有在手机处于发射状态时，电子开关闭合，功放得电工作， 而在待机状态下，电子开关断开，功放无工作电压而停止工作。 后者工作于丙类状态，在待机状态虽有供电，但功放管截止， 不消耗电能；有信号发射时，功放进入放大状态。丙类工作状 态的功放控制信号通常为负偏压。（2）功率放大器的控制原理? 已调发射射频信号的取样通常由微带线耦合器或功率分配 器完成。 ? 微带线耦合器属于定向耦合器，由印制电路板上宽窄不同 的两块铜皮构成。微带线耦合器相当于变压器，宽窄不同的 铜皮为其一次侧和二次侧，窄铜皮检测到的信号送至高频整 流电路。诺基亚 6110型手 机功率控制 原理图? 功率控制参考信号与由定向耦合器采样取得的信号经误差 放大器（也是比较放大器）N620放大，输出功率控制信号 （偏压）改变功放电路的输出，使之输出功率大小合适的射 频信号。3.3 GSM数字手机的频率合成器 3.3.1 基准时钟电路13MHz基准时钟电路实例? Y702、VD221和U220构成振荡电路。AFC信号为数字信 号处理器U500提供的自动频率控制信号。AFC信号经C242、 C249滤波后，通过改变VD221两端电压实现对振荡频率的自 动控制。3.3.2 实时时钟电路 1. 实时时钟电路的功能 ? 实时时钟（RTC）电路用于手机日历功能、提供睡眠时钟 信号和产生中断信号。 ? 在有的手机中，在开机之初，实时时钟电路还用作提供启 动逻辑时钟信号和电源电路的振荡信号，以使电源电路能够 正常工作。 2. 实时时钟电路的原理3.3.3 低通滤波器 ? 低通滤波器在频率合成器中被称为环路滤波器，改变滤波电 阻、电容参数，可以改变其滤波性能。在频率合成器中，低通 滤波器可以滤除鉴相器输出中的高频谐波成分，以避免高频谐 波成分对振荡电路造成干扰。 3.3.4 压控振荡器 ? 以VT253为核心构成电容三点式振荡器，RXVCO控制信 号通过改变变容二极管VD251两端的电压实现频率控制。 VT255为RXVCO电路的恒流源。摩托罗拉V998型手机 射频本振电路3.4 GSM数字手机的电源电路 3.4.1 供电电路 1. 电池供电 ? 手机供电多由电池供电，电池电源正极通常用VBATT、 VBAT、BATT、BATT+、VB、B+等表示、电池电源地用 GND表示。 ? 摩托罗拉手机还可由外接电源供电，电池电源正极用 BATT+表示，外接电源正极用EXT_B+表示，经外接电源 和电池供电后的电压一般用B+表示。 ? 有的手机中还有电池信息检测或电池温度检测电路。 VBATT为电池正极；BSI为电池信息检测端；BTEMP为电 池温度检测端；集成电路N100为电源管理单元（PMU）， 负责对手机各部分供电，并在开机时为CPU提供复位信号。? 由于电池内阻RS不同，所以由RS和R120对电源VBB分压 得到的电压不同。该电压送入N100，经A/D转换得到的数据 信号被送至逻辑电路判断电池类型。 ? 电池温度检测与电池信息检测过程相似，电池温度分压器由 安装在电池内部或手机主板上靠近电池位置的一个温度敏感电 阻RT与上拉电阻、参考电压VREF构成。2. 供电切换电路（供电电路） ? 功能：用于变换手机供电方式，使之在仅有电池供电时才将 电池供电电源送至电源电路，其他情况下则由外接电源供电。? 当有电池供电而无外接电源时，VT905、VT906的4脚为 低电平，VT906内部导通，电池经VT906向手机供电。 ? 当通过底部接口J600接入外接电源EXT_B+时，VT905 的1脚、4脚变为高电平，VT906内部断开切断电池供电；外 接电源EXT_B+经由单向二极管VD605向手机供电。 3.4.2 开机、关机与带机充电控制1. 开机方式? 开机方式：电源开关键开机、充电开机和定时开机。 ? 按电源开关键开机是指通过按下电源开关键使手机开机。 ? 充电开机是指检测到充电器插入时的自动开机。? 定时开机是利用实时时钟电路的中断信号开机，若手机设置 了闹钟功能，且手机处于关闭状态，则当闹铃时间到时，实时 时钟电路将产生一个中断信号送给电源IC作为开机脉冲信号而 使手机开机。 （1）电源开关键开机 ? 分类：高电平开机和低电平开机 ? 1）在高电平开机方式中，电源开关键的一端连接到电池电 源，另一端连接到电压调节器的启动控制端或复合集成电源电 路的开机触发端。 ? 2）在低电平开机方式中，电源开关键的一端连接到地，另 一端连接到电源电路的开机触发端。（2）充电开机? LED_3V3是由电压调节器输出的供电电源。当充电电源 DCVOLT经R105加至开关管U106的2脚时，U106的3脚、 4脚导通，LED_3V3送到VD110的4脚，D110的2脚输出 高电平，启动逻辑电压调节器使手机开机。2. 复位信号 ? 功能：使相关电路处于指定的初始状态，以防止因逻辑程序 出现混乱而使手机不能正常工作。 ? 分类：总复位信号、系统复位信号、复合数字音频处理复位 信号、SIM卡复位信号、LCD驱动复位信号。3. 关机程序 ? 当出现以下几种情况时，逻辑电路启动关机程序关机。 1）逻辑电路检测到电源开关键关机操作时。 2）逻辑电路检测到电池电压低于工作电压下限或取走电池 时。 3）开机维持信号（看门狗信号）消失时，因为电源IC停止 供电而关机。 4）通过设置实时时钟功能，计时器控制逻辑电路启动关机 程序。当设置时间到时，实时时钟电路产生中断请求信号，并 经开机信号线路送给电源IC一个关机脉冲信号而关机。? 当电源开关键被按下足够长的时间或电池电压低于手机工作 电压的下限时，低电平的关机脉冲被送至逻辑电路，逻辑电路 启动关机程序关闭SIM卡电源，并输出复位信号至数字信号处 理器使之复位。如果无充电器连接在手机上，逻辑电路将控制 电源电路提供一个短时间的开机维持信号，并对逻辑电路本身 复位。在延迟一段时间后，开机维持信号消失，关闭所有的电 压调节器，手机经电源电路关机。4. 带机充电控制 ? 手机电池充电方式分类：座充和带机充电 ? 座充指的是把手机电池从手机上取下来，放置在充电器座内 进行充电。 ? 带机充电指的是将手机电池留在手机内进行充电。 ? 带机充电分类：关机充电和待机充电。? 带机充电电路一般有三部分电路组成： 1）充电检测电路用于检测充电器是否插入手机充电座端。 2）充电控制电路用于控制外接电源向手机电池进行充电。 3）电池电量检测电路用于检测充电电量的多少。当电池充 满电量时，电池电量检测电路输出信号给逻辑电路控制充电电 路断开，停止充电。? 当充电器插入时，充电电源经F101和L104送至充电控制 模块N101的A2脚，并经R103、R104分压送至N100的 A3脚，N100检测到该信息后通过B7脚通知D200运行带机 充电程序。在D200的控制下，N100从B5脚送出1Hz的充电 控制信号到N101的F2脚。当F2脚为高电平时，N101内部 充电开关合上，充电电源对电池充电；当F2脚为低电平时，开 关断开，停止充电。 ? 在充电过程中，R131为充电检测取样电阻，N100通过B1 脚对R131两端电压取样，并将检测结果送D200，D200由 此判断电池电量是否充满。当电池电量充满时，由D200送出 控制信号至N100，使之停止送出PWM充电控制信号， SWITCH断开，停止对电池进行充电。? 为了防止在充电过程中出现意外事故，有的手机设有充电电 压过高保护电路。? 当充电电压出现过高等情况时，N101的F4脚输出电平由高 变低，称之为充电电压高低检测信号，该信号送至D200的 G10脚，经CPU内部的比较、识别、检测后，由D200的A1 脚输出一个充电中断信号给控制管VT101，使N100内部开关 断开，强行停止充电，实现带机充电保护。 3.4.3 电压调节器与电源电路的联系 ? 电压调节器用于将输入电压进行变换以提供各种不同需要的 电源电压。数字手机中具有多个电压调节器，输出不同的电源 电压给不同的电路。电压调节器的输出电源通常有4.75V、 3.8V、3.3V、2.75V、1.8V、1.5V等。1. 电压调节器的种类? 电压调节器的种类： 1）逻辑电压调节器用于对逻辑电路供电，通常有2.75V、 1.8V等。2）射频电压调节器用于对射频电路供电，例如，接收射频 电路和发射前级电路。3）时钟电压调节器用于对时钟电路供电，例如，实时时钟 电路和基准时钟电路等。2. 实时时钟电压调节器? 当接入手机电池时，电池电源加到电压调节器U100，使之 由5脚输出电压对手机供电，并经D100对实时时钟电路供电。3. 电源电路各部分的联系3.5 GSM数字手机的基带电路3.5.1 微处理单元（MCU）? 组成：CPU、FLASH ROM和EEPROM等。 ? 功能：进行系统控制、通信控制、身份验证、射频检测、工 作模式控制、附件监测、电池监测等，并提供某些用户界面、 与PC通信的接口。 ? 中央处理器（CPU）的部分功能如下：1）对工作信道进行控制。2）对寻呼信号进行用户码的识别。 3）对发射功率进行检测和控制。 4）对接收信号电平、噪声电平进行检测，若信号过弱发出 指令切换工作信道。5）手机的有关数据信号由CPU编码成为数字化指令发射给 基站。接收信令则由CPU译码后对整机实现智能化控制。 6）对直流电源进行电压检测和工作状态的控制。 7）读取键盘输入信息。 8）控制显示器。 9）静噪控制。3.5.2 数字信号处理单元 ? 数字信号处理单元（DSP）的主要功能如下： 1）在发射时，DSP首先对音频编译码单元送入的数字语音 信号进行信道编码，然后对其进行交织、加密等处理，得到数码 语音信号。在接收时，则基本上是发射时的逆过程。 2）DSP还用于进行射频控制、自动增益控制、自动频率控 制等。3.5.3 复合数字音频处理单元 ? 复合数字音频处理（COBBA_GJP）即音频编译码模块， 主要用于完成语音信号的A/D、D/A转换、PCM编解码、 GMSK调制解调、音频路径变换、发射话音前置放大、接收话 音的驱动放大和双音多频（DTMF）信号发生。 3.5.4 专用集成电路（ASIC） ? 专用芯片即专用集成电路。ASIC通常包括中央处理器、存 储器、电源IC、显示驱动、键盘矩阵和基准时钟电路等。 ? 与接口有关的专用应用集成电路的主要功能如下： 1）提供MCU与用户模组之间的接口。 2）提供MCU与DSP之间的接口。 3）提供MCU、DSP与射频逻辑接口电路之间的接口。 4）产生时钟。5）提供用户接口。 6）为GSM手机提供SIM卡接口，或为CDMA手机提供 UIM卡接口。 7）提供时间管理及外接通信接口等。 3.5.5 音频编译码单元 音频编译码单元主要用来完成语音信号的A/D转换、D/A 转换、PCM编译码、音频路径变换、发射话音前置放大、接收 话音驱动放大和双音多频（DTMF）信号的产生 3.6 GSM数字手机的射频控制信号 ? 手机射频电路中，除参考振荡电路的AFC信号、功率放大电 路的自动功率控制信号（APC）外，其他的射频控制信号基本 上均由逻辑电路输出。? 射频控制信号分为接收电路控制信号、发射电路控制信号和 射频控制总线等。 3.6.1 接收电路控制信号 ? 分类：启动控制信号和自动增益控制信号等。 ? 接收电路的启动控制信号又称为接收使能信号。在待机状态 下，该信号是一个逻辑电路控制下的随机的脉冲信号；在测试 状态或通话状态下，该信号是一个周期固定的脉冲信号。一般 来说，手机开机后，逻辑电路就输出该信号，启动接收电路开 始工作。3.6.2 发射电路控制信号? 发射电路控制信号即发射使能信号。手机开机后，RXON 信号是经常出现的。与RXON不同，TXON信号只在开机或 关机时启动发射电路，将手机用户资料传送出去，然后一直处 于“静默”状态，直到呼叫建立时才由逻辑电路输出。3.6.3 频段切换控制信号 ? 频段切换控制信号用在双频或三频手机中，以使手机能在 多个频段工作。 ? 频段切换控制信号只有高电平或低电平两种状态，通常用 于控制天线开关电路进行频段切换、控制射频或发射本振电路 进行工作频段切换、控制发射功率放大电路进行频段切换，以 及控制复合射频信号处理器内的射频电路进行频段切换。3.6.4 射频控制总线 ? 频率合成时所需的控制信号即频率合成控制信号，通常有 频率合成时钟信号、频率合成使能信号、频率合成数据信号等。1. 频率合成时钟信号? 频率合成时钟信号是频率合成电路中的基准时钟。GSM手 机中的频率合成时钟信号的频率为3.25MHz的信号，由 13MHz信号4分频得到。 2. 频率合成使能信号 ? 频率合成使能信号用于启动频率合成电路。3. 频率合成数据信号 ? 频率合成数据信号用于控制频率合成电路中分频器的分频 比，以改变频率合成器输出信号的频率，完成信道变换。3.7 GSM数字手机的人机界面电路 ? 除上述电路外，与人机对话操作有关的人机界面电路包括 铃声电路、背景灯电路、振动器电路、按键电路、显示电路、 用户识别模组（SIM卡）电路等。3.7.1 铃声电路? 铃声电路即铃声驱动电路，用于将铃声信号进行功率放大， 驱动蜂鸣器发出声音，以示有呼叫接入。? 当中央处理器D200的97脚输出铃声信号时，两个晶体管 将铃声信号进行功率放大，推动蜂鸣器发出声音。VT28用于 防止铃声电路工作时，蜂鸣器产生反峰电压损坏电路。3.7.2 背景灯电路? 分类：显示背景灯 与按键背景灯。 ? 当中央处理器 D600的65脚（背景 灯启动）输出高电平 信号到VT613、 VT614基极时， VT613、VT614导 通使二极管发光。3.7.3 振动器电路（振子）? 振动器以振动形式提醒手机用户有呼叫接入。振动器的振 动由振动器电路控制。 ? 当中央处理器D600 的45脚（振子启动）为 低电平时，VT622导通， 使VT621因1脚为高电 平而导通，VT620则因 1脚变为低电平而导通， 电池电源经电阻R685、 VT620的2脚和3脚对 振动器供电，振动器振 动。3.7.4 按键电路 ? 按键分类：数字按键和功能按 键。 ? 按键电路由与同一个专用集成 电路连接的列地址线COL和行地 址线ROW构成，二者构成很多 交叉点，每个交叉点对应一个按 键，列地址线和行地址线的逻辑 电平状态相反。3.7.5 显示电路 ? 显示电路主要由显示模块以及CPU局部电路组成，包括显 示电路电源、显示时钟与显示数据线。? 由集成电源N100提供2.8V的VBB电压；显示屏的控制信 号和数据传输信号包括LCDEN、LCDRST、GENSIO。 LCDEN用于启动显示；LCDRSTX用于显示复位；GENSIO 用于传输显示数据和时钟信号，并控制显示屏内的振荡器，以 控制LCD的对比度。3.7.6 SIM卡电路 ? 由中央处理器、电源IC组成，以实现移动设备与SIM卡的 信息交换与控制。? 诺基亚3310型手机的SIM卡电路? D200为中央处理器、N100为电源IC、VD104为稳压器。 N100不仅为整机供电，还支持3V、5VSIM卡接口电路。? 在开机瞬间，D200从SIM_CLK、SIM_RST和 SIM_DATA等引脚送出脉冲信号到N100，令N100从VSIM、 SIMDAT、SIMRST、SIMCLK等引脚送出幅度为5V的脉冲 信号到SIM卡座，以检测是否已插入SIM卡。如果检测到已插 入SIM卡，这些脉冲信号还用于检测SIM卡是3V的还是5V的。 N100把检测结果送至D200。D200对检测结果进行分析后， 从SIM_PWR脚送出控制信号，令N100根据实际情况给SIM 卡提供VSIM电源。同时SIM卡、N100、D200之间还通过 DAT、RST、CLK建立通信。稳压器VD104内部4个稳压管为 SIM卡与N100之间的信号进行稳压。第4章 摩托罗拉V998型手机的电路原理分析?本章要点：V998型手机整机工作原理、组成及各部分的联系，电源电路、射频电路、基带电路的工作原理与信号 控制。?学习参考：要求通过学习熟悉数字手机整机电路组成及各部分的联系，了解数字手机信号处理过程，掌握各功能电路的控制信号与工作原理。4.1 V998型手机整机工作原理简介 4.1.1 V998型手机射频电路简介 ? 射频电路主要由接收电路、发射电路、频率合成电路和功率 控制电路构成，用于完成对射频信号的处理。
1. 接收电路接收电路原理框图? VT1254内部有GSM混频管和DCS混频管。? 高频信号送入天线开关U101，在GSM或DCS频段选择信号 的控制下分成GSM和DCS两路信号。? GSM信号接收信号由U101的5脚经带通滤波器FL460滤波 后被低噪声放大器VT461放大，以提高接收灵敏度；放大后的 信号再经带通滤波器FL470滤波后送入混频器VT1254的一个 基极。同时，从RXVCO（VT253）产生的本振信号经缓冲放 大后加至VT1254发射极，由VT1254完成GSM混频，产生 400MHz中频信号。? DCS信号由U101的6脚输出经FL450、VT451、 FL465的一系列处理送入VT1254的另一个基极，而 RXVCO产生的本振信号经缓冲放大后送至VT1254，与接收 信号混频输出400MHz的中频信号。 ? VT1254混频输出的400MHz中频信号首先经滤波器 FL457滤波，然后经隔离放大器VT490放大送入调制解调器 （在中频模块U913内），由U913对信号进行I/Q解调后， 将U913解调得到的RXI/Q基带信号送往CPU作进一步处理。 2. 发射电路 ? V998型手机发射电路是带偏移锁相环的发射电路。V998型手机发射电 路原理框图? U900得到的发射音频信号经U700处理后以数字形式送至 U913进行I/Q调制，并由U913内部鉴相器、低通滤波器和 发射压控模块U250构成的偏移锁相环对U250产生的发射载 波进行调制。? 因为U250在GSM、DCS频段选择信号的控制下可产生 GSM或DCS发射载波，所以U250输出的已调载波被激励级 VT455放大后自动分为GSM、DCS两路发射信号。 ? GSM发射信号经VD300送入预放VT400进行预放大，并 由U400进行功率放大后，送入FL300；DCS发射信号经 VD301、VT300、U300被送入FL300。 ? 发射信号经FL300滤波后一路送往天线开关U101送入天线； 另一路经FL300耦合至功率控制模块U340的射频输入脚，以 检测发射信号的强弱实现功率控制的目的。3. 频率合成电路 ? 频率合成电路由RXVCO、TXVCO、接收二本振VT1255、 U913与Y230构成，用于产生接收一本振信号、发射载波和 接收二本振信号。 ? U700通过串行外设接口总线向U913发送控制数据，控 制U913在与基站对应的工作信道上进行发射和接收。 ? U913还根据U700送来的信息调整内部分频器分频次数， 使各振荡器的振荡频率锁定在相应的频率上。4. 功率控制电路? 功率控制电路由FL300、匹配电路、U340及U913内部 的功率控制电路构成。U340用于控制功放及预放的放大倍数， 以调整发射信号的大小。 ? 发射信号经U340内部的射频检测器与U913内部的功率控 制信号比较，输出功率控制电压EXC。 ? EXC通过调整功放及预放的偏置实现功率控制。4.1.2 V998型手机电源电路简介（图4-5） ? BATT+经电子开关管VT942产生电压B+，B+加入 U900中产生电压LS_V1、V2、V3和VREF。 ? LS_V1用于射频电路锁相环CHARGE PUMP电源，产生 控制VCO振荡频率的电压。 ? V2用作U700、版本U701、暂存器U702的工作电压。 ? V3用作CPU的工作电压。 ? VREF用作U913的参考电压输入。 ? B+与VREF加入U913内产生射频电压RF_V1和RF_V2， 用于时钟和射频电路。4.1.3 V998型手机基带电路简介? 基带电路由逻辑控制系统、时钟电路和逻辑音频电路等组成， 逻辑音频电路包括发射音频电路、接收音频电路等。1. 逻辑控制系统 ? 逻辑控制系统由U700、FLASH ROM和RAM构成， FLASH ROM、RAM由CPU根据需要予以选通。 ? CPU通过21位地址总线（A0~A20）对FLASH ROM和 RAM取址，通过16位数据总线（D0~D15）交换数据。2. 时钟电路? 时钟信号分为基准时钟和实时时钟信号。? V998型手机由26MHz的晶振和中频模块U913内的部分 电路构成振荡器产生26MHz的参考振荡信号。26MHz信号除 了在U913内部被分频为13MHz送入CPU作为系统时钟外， 还被送入U913内部的锁相环产生准确的13MHz基准时钟。 上述13MHz的两个信号均被送入U913内的选择器，由CPU 输出的时钟选择信号CLK_SEL确定其中的哪个信号作为系统 时钟。? 实时时钟（RTC）由手机内的32.768kHz晶振与U900一 起产生，用作手机计时和日历功能等。3. 发射音频电路? 发射音频电路用于完成对基带信号的处理，包括对话音信号 的编码、信道编码等。? 来自送话器的话音信号经J610加到U900的MICIN+、 MICINC脚，在U900内部经运算放大器放大，并对模拟话音 信号进行取样、量化和编码使之成为数字话音信号，然后送至 话音编码器（在U900内部）进行语音编码。 4. 接收音频电路 ? 由调制解调器（在U913内部）输入到CPU的接收数字信号 在CPU内完成信道解码后，送入U900进行语音解码，再经 U900内部完成D/A转换，然后由内部放大器放大，从J700 送至手机翻盖内的扬声器，驱动扬声器发声。4.2 V998型手机的电源电路 4.2.1 供电电路分析 ? V998型手机电源电路以内含接收音频通道及逻辑模拟电 源调节器的复合音频电源模块U900为核心，包括电源供电 切换电路、升压电路、尾插接口开机电路、稳压输出及开关 机电路、LS_V1（5V）产生电路及其他供电电路。 1. 电源供电切换电路（图4-6） ? V998型手机利用电池（BATT+）或外部接口电源（带 机充电插座）供电? 当使用电池供电时，电池电压BATT+从VT942的5~8脚 输入，从VT942的1~3脚输出供电电压B+。当外部接口电 源EXT_B+供电时，U900的F10脚输出3.6V的高电平使 VT942截止，电池BATT+不再向手机供电，而由EXT_B+ 通过单向二极管VD940向手机供电。2. 升压电路（图4-7）V998型手机升压电路? 当B+变低或输出电压降低时，U900对输出电压进行取 样、比较和放大产生控制U900内开关动作的控制信号，控 制开关闭合的时间和开关周期延长，使输出电压升高；反之， 使输出电压降低。3. 尾插接口开机电路 ? 当外接电源接入J600 时，J600的14脚有外 接电源输入，J600的9 脚电压为0V。因J600 的9脚经R921使U900 的G5脚变为低电平，故 被触发调用尾插接口开 机程序实现开机。 ? 当电池供电时，U900的G5脚输出为高电平，经R921、 VD920、R804使U900的C8脚为高电平。按下开机键时， U900的C8脚被按键开机低电平信号拉低为低电平，手机运行 电池供电开机程序而开机。4. 稳压输出及开关机电路（图4-9、图4-10） ? 当持续按下开机键时，U900的C8脚电压由高电平变为低 电平，使U900内部稳压器触发电路工作产生触发电压。触 发电压为U900内部各路稳压器的触发端供电，并为U900 内部升压控制电路供电，在U900的B10脚产生升压脉冲。 升压脉冲经VD901、C934整流滤波后在U900的A10脚得 到升压电压，并通过U900的C5、C10、B6、A10脚为 U900内部的各稳压器供电，使各稳压器工作并产生相应的 电压为整机供电。1）LS_V1电压用于产生V1电压、对接口电路供电。 LS_V1由升压电压经U900控制和稳压，由U900的A6脚输 出。V1电压由LS_V1经待机电路控制得到，用于对C5V电压产 生电路、发射滤波电路、复合中频模块供电。 2）V2电压从U900的J5、E2脚输出，为逻辑电路供电。 3）V3电压从U900的B5脚输出，经R732为U700的 B10、K14、L11、L12、B5、N8、K7、B9供电。 4）VSIM1电压是3V或5V的SIM卡供电电压。当手机插 入SIM卡后，U900首先输出3V电压，若手机与SIM卡不能 通信，则关闭SIM卡电路，U900迅速改变为输出5V电压，并 测试手机是否能与SIM卡通信。5）VREF电压从U900的G9脚输出对U913的G1脚供电以 启动U913内部的再生电源电路，使之分别从H2、F1脚输出 2.8V左右的驱动电压，使VF240、VF242导通，并对电池电 压B+进行稳压调整，产生稳定的2.75V的RF_V1、RF_V2 电压。 当得到RF_V1、RF_V2工作电压时，由U913、Y230、 C236、C237、R238等产生26MHz参考时钟信号。参考时 钟信号经U913内部二分频后，由U913的J6脚输出13MHz 逻辑钟信号。13MHz逻辑时钟信号经R225、C704送入 U700的G14脚进行整形处理后，由U700的D7脚输出时钟 认可信号GCAP_CLK。GCAP_CLK信号送入复合音频电源 模块U900的F5脚作为基准的13MHz逻辑时钟信号。6）VAG电压从U900的K4脚输出，对射频及音频IC供电。7）SR_VCC电压。在瞬间撞击时，若出现电池与触点脱离， SR_VCC在0.5s内从U900的E2脚输出，经R720继续对 U702的E1、D6脚供电，保证手机仍能正常开机工作。表4-1 复合音频电源模块U900输出部分电压及其主要功能 电压名 称 电压值 电压用途与测试点V1V2 V3 VREF5V2.75V 1.8V 2.75V对中频模块U913等供电对CPU、版本、暂存器等逻辑电路供电 对CPU供电 用于中频IC的启动，并产生RF_V1 RF_V2，进而产生开机时钟VSIM1 3V或5V 对SIM卡供电 VAG VRST LS_V1 1.8V 对射频及音频IC供电2.5VPP 从复合音频电源模块U900的C4脚送给CPU，使逻辑电路复位 5V 对数字信号控制电路、负压电路及中频模块等供电5. LS_V1（5V）产生电路（图4-11） ? U900输出的LS_V1电压用于对数字信号控制电路、负压 电路及中频模块等供电。 ? 当按下开机键时，U900开始工作，并于瞬间输出各组供电 电压。U900工作后，延时约300ms后输出RESET给U700 使之开始工作。U700在13MHz基准时钟的配合下，首先通 过四条高速串行接口总线控制U900与U700通信，然后再对 U702进行检查。在RESET信号送给U700的同时，13MHz 逻辑时钟信号由G14脚送给U700使之工作，然后U900将 LS_V1由开始输出的2.75V变为5V输出，此时中央处理器单 元开始运行软件而开机。6. 其他供电电路 （1）中频模块供电电路（图4-12） ? 加电不开机时，U913的H1、H2、F1脚及VF240和 VF242的栅极和源极有3.6V的B+电压，其他脚无电压；否则， 会出现漏电故障引起不开机。 ? 当U900供电正常时，U913有V1和VREF的供电，U913 开始工作。U913的H2脚由3.6V的B+电压拉低为2.75V， 从VF240的漏极输出RF_V1对U913内部基准时钟电路及锁 相环分频电路供电。当开机正常之后，U913的F1脚由3.6V的 B+电压拉低为2.75V，从VF242漏极输出RF_V2。 ? U913的C1脚产生本振供电电压为本振电路及发射压控振荡 模块供电；由U913的C7脚产生开关电压为VT490提供直流 偏置；由U913的C2脚产生滤波电压为发射末级电路供电。（2）TXVCO_250产生电路? VT343的3脚输入是来自于U913的C1脚的SF_OUT电 压；4脚为只在发射时为0~2.75V、待机状态时为0V的发 射启动控制端（TXON）；2脚输出TXVCO_250电压对 VT333的2脚供电。（3）GSM_TXVCO和DCS_TXVCO产生电路? 当VT333的1脚（DCS_SEL）为高电平、3脚 （GSM_SEL）为低电平时，VT333的4脚输出2.5V的 DCS_TXVCO脉冲电压加到U250的6脚，手机处于 1800MHz接收模式。当VT333的1脚为低电平、3脚为高电 平时，VT333的5脚输出2.5V的GSM_TXVCO脉冲电压加 到U250的10脚，手机处于900MHz接收模式。（4）RXVCO_250产生电路? 在由U913的F8、F9脚送给VT344的4脚的控制信号的作 用下，VT344对3脚输入的SF_OUT进行变换，并从2脚输出 RXVCO_250为本振电路供电。在开机时，RXVCO_250是 在0~2.5V之间的脉冲电压。（5）DCS_VCO产生电路? 当手机工作于900MHz接收模式时，因为GSM_SEL为高 电平，VT345截止，由VT345集电极输出的DCS_VCO为 0V。当手机工作于1800MHz接收模式时，GSM_SEL为低 电平，VT345导通，由VT345集电极输出1.5V左右的 DCS_VCO控制电压给本振电路，实现双频切换。（6）负压电路? U901的2脚由U900的A6脚（LS_V1）提供工作电源； 在U700启动信号（C5V）送入U901的5脚（使能控制端）时， U901工作，从U901的1脚输出C5V的电压对天线开关控制电 路及发射控制电路供电。（7）PAC_275产生电路? 发射时，发射启动信号（TXON）为高电平，VT321导通， 从VT320集电极输出0~2.75V的PAC_275电压对发射预 放管和功率控制电路供电。当DCS频段选择信号（启动信号） DCS_SEL为低电平时，手机工作于900MHz频段，GSM控 制信号GSM_PINOIODE从VT322集电极输出，使FL300 外围二极管电容量得以改变，实现对900MHz发射信号的滤 波。（8）V1_SW产生电路? VT346的4脚为控制端，当手机发射时TXON信号有效 （0~2.75V），VT346将3脚来自于U913的C2脚的5V滤 波电压V1_FILT变换为5V的V1_SW电压，由2脚输出（9）功放供电电路? 在手机不发射时，功放供电电路不工作，来自VT942的 1~3脚的3.6V的B+直接加至VT330的1~3脚，由于R331 的作用，VT330的4脚控制端保持为3.6V左右的高电平。 ? 当处于发射状态时，从逻辑电路送来的发射控制信号 DM_CS使VT331导通，VT330的4脚电平变低，VT330的 5~8脚输出3.6V的功放供电电压PA_B+对功放电路供电。4.2.2 充电电路分析? 当U900的F7脚（BATT+）检测到电池电量不足，且有 EXT_B+时，U700控制U900的E8脚输出低电平信号，控 制VT932启动充电电路工作， EXT_B+经R932、VT932 和VD932对电池充电。 ? 当U900的F7脚检测到电池电压足够高时，充电控制端输出 高电平信号关闭VT932，EXT_B+停止对手机电池充电。4.3 V998型手机的射频电路 4.3.1 接收电路分析 1. 天线开关电路（图4-22） （1）天线开关U101的功能表4-2 天线开关U101各引脚的名称与功能引脚号 引脚名称 1 2 3 4 5 TX V2 ANT2 V3 引脚功能 发射射频信号输入 控制电压V2 射频线连接脚 控制电压V1 引脚号 引脚名称 6 7 8 9 10 RX-DCS V4 GND V1 ANT1 引脚功能 DCS接收信号输出脚 控制电压V4 接地脚 控制电压V1 天线连接脚RX-GSM GSM接收信号输出脚（2）天线开关电路的工作原理1）检修手机时，SW_RF为低电平使VT101、VT102的 1脚为低电平，使VT106导通，所以VT101、VT102的3脚 为高电平。如果处于接收状态，因为MIX_275在RX_EN控 制下为高电平，即VT102的2脚为高电平，所以VT102上下 两边的晶体管分别导通、截止，使VT102的6脚和4脚分别为 高电平、低电平，即U101的2脚、9脚为高电平和低电平，手 机选择由SW_RF输入的射频信号。? 射频信号进入U101后，在GSM_LNA275、 DCS_LNA275控制下，分别从RX-GSM、RX-DCS输出。2）使用手机天线接收时，因为U101的3脚未接射频线，所 以SW_RF为高电平，即VT101、VT102的1脚和VT106的 基极为高电平，VT101、VT102的3脚为低电平。又因为 MIX_275为高电平，所以VT102上边晶体管截止、下边晶体 管导通，使VT102的6脚和U101的2脚为低电平、VT102的 4脚和U101的9脚为高电平，手机选择天线输入的射频信号。 3）当手机处于发射状态时，逻辑电路提供的PAC_275为高 电平，VT104导通，通过VT101、VT102控制天线开关接向 发射电路。功放输出的发射信号从天线开关U101的1脚输入， 经U101的10脚送至天线。2. 900MHz和1800MHz低噪声放大器（图3-6、图4-24）1）当接收天线送来的GSM接收射频信号时，天线开关 U101的5脚输出的射频信号，首先由C453耦合至FL460进 行初步滤波，然后送至VT461放大，并由VT461集电极送至 FL470进一步滤波，得到幅度和纯净度符合要求的GSM接收 射频信号，最后送至混频电路进行混频。 2）当接收天线送来的DCS接收射频信号时，与GSM接收射 频信号的处理过程相似。信号传输路径为：U101的6脚、 C459、FL450、VT451、FL465。3. 混频电路（图4-25） 1）当手机接收GSM射频信号时， GSM_LNA275=2.75V，DCS_LNA275=0V，VT1254 内只有GSM混频管工作。FL470输出的射频信号经C1262耦 合至VT1254的5脚；由本振电路产生的MHz 本振信号经放大和滤波后由VT1254的4脚输入，两个信号在 VT1254内部混频后由VT1254的3脚输出中心频率为 400MHz的接收中频信号。 2）当手机接收DCS射频信号时，GSM_LNA275=0V， DCS_LNA275=2.75V，VT1254内只有DCS混频管工作。 FL465输出的射频信号经C482耦合至VT1254的6脚； MHz的本振信号从VT1254的2脚输入，两个 信号在VT1254内部混频后由VT1254的1脚输出400MHz 接收中频信号。4. 中频滤波及放大电路（图4-26）? VT1254的1脚或3脚输出的接收中频信号，首先经FL457 滤波，然后经C494耦合至VT490进行放大，并由VT490 集 电极送至中频模块U913的A7脚。由U913对经滤波放大后的 中频信号进行中频解调（I/Q解调）。 ? U913的C7脚输出的SW_VCC为VT490提供直流偏置， 并控制VT490的增益。当接收中频信号较强时，SW_VCC降 低，VT490集电极的电压为1.2V左右；当接收中频信号较弱 时，SW_VCC升高；如果无接收中频信号，VT490集电极的 电压升高为2.5V。5. 接收中频解调电路（图4-1、图4-2）? 经U913的A7脚送来的接收中频信号被送至U913内部的步 进衰减器。为了保证接收机能够正常工作，当接收信号较强时， 步进衰减器对信号进行衰减；当接收信号太弱时，衰减器不对 信号进行衰减。经调整后的中频信号送到U913内部的解调器 与二本振（中频本振）电路产生的400MHz载波信号进行 RXI/Q解调，得到67.707kHz的模拟接收基带信号。模拟 基带信号再在U913内部完成A/D转换、均衡及解密处理后， 由U913的G8、G9脚输出数字接收基带信号，并被送至 U700作进一步处理。6. 接收控制信号（图4-2）1）接收使能信号RX_EN。由CPU产生，接收时为2.75V。2）波段选择信号GSM_SEL、DCS_SEL。接收时，由 CPU控制U913产生DCS_SEL，由反相器对DCS_SEL反相 得到GSM_SEL。当选择GSM频段时，GSM_SEL为高电平、 DCS_SEL为低电平；当选择DCS频段时，DCS_SEL为高电 平）、GSM_SEL为低电平。 3）混频电压MIX_275。MIX_275由RX_EN通过 VT340产生，用于天线开关、低噪声放大器和混频电路。当 RX_EN变高时，NPN晶体管导通，集电极为0V，PNP晶体 管导通，RF_V2通过PNP晶体管产生MIX_275（高电平）。4）低噪声放大电压GSM_LNA275、DCS_LNA275。用 于天线开关、低噪声放大器和混频电路。在DCS频段， DCS_SEL为高电平，上边的PNP晶体管截止使 GSM_LNA275为低电平；GSM_SEL为低电平，下边的晶体 管导通使DCS_LNA275为高电平；在GSM频段时，上述晶体 管状态和信号电平相反。 5）接收供电电压RXVCO_250、本振电压SF_OUT。 SF_OUT是由U913产生的2.75V的控制信号。在接收时， RXVCO_250由SF_OUT利用VT344产生。 6）DCS压控电压DCS_VCO。当选择GSM频段时， GSM_SEL为高电平，VT345截止，DCS_VCO为低电平；当 选择DCS频段时，GSM_SEL为低电平，VT345导通， DCS_VCO为高电平。4.3.2 发射电路分析 1. 发射基带信号处理电路（图4-28） ? 由U700的C6（BDX）、A2（BCLKX）脚输出的数字信 号经U913的G8、F7脚送入U913，在U913内部进行 GMSK调制并得到模拟TXI/Q，TXI/Q再在U913内对载波 信号进行TXI/Q调制得到发射已调中频信号。TXI/Q调制所 使用的载波信号来自于U913内部的频率合成器。 ? 发射已调中频信号在U913内与发射参考信号在鉴相器中比 较，得到一个包含发送数据的发射压控输入信号CP_TX，由 U913的B1脚输出。CP_TX信号由有源环路滤波器滤除其中 的高频成分，以防止对TXVCO造成干扰。? 发射压控输入CP_TX经R203、R202送至U200的3脚， 经电压放大后从U200的1脚输出，U200的4脚为其反馈取样 端。在发射时，发射控制启动信号DM_CS、TX_EN分别控 制开关管VT202C1、VT202C2的导通，使VT201的1脚、 3脚电平由5V变为低电平，从VT201的4脚输出相应的信号 电平，给发射压控输入CP_TX一个预偏置电压。图4-28 发射 基带信号处理 电路原理图2. 发射压控振荡电路1）SF_OUT（4脚）为本振电路供电。 2）PAC_275（12脚）是U250的使能信号。 3）CP_TX（8脚）由U913产生，是频率为217Hz、Upp =1.5~3.2V的脉冲信号。4）DCS-TXVCO（6脚）和GSM-TXVCO （10脚）由 DCS_SEL、GSM_SEL 产生。GSM频段时，DCSTXVCO为0V，GSM-TXVCO是频率为217Hz、Up-p =2.75V的脉冲信号；DCS频段时，GSM-TXVCO为0V， DCS-TXVCO是频率为217Hz、Up-p =2.75V的脉冲信号。 5）发射取样信号TX SAMPLE（2脚）由U250产生的发 射射频信号（TX）经2脚送至功放电路，并经R268取样（TX SAMPLE）反馈到中频模块U913的A3脚。TX SAMPLE信 号经U913内部分频器分频后，送入鉴相器与参考振荡 26MHz信号鉴相，产生误差电压（即CP_TX）控制U250振 荡频率。由U250和U913内部电路共同构成频率合成器。3. 发射预放电路? U250的2脚输出发射信号经C265耦合至VT455基极，经 VT455放大由集电极输出。GSM_TX经VD301送至U400 的7脚。为防止发射信号突然增大造成对功放的冲击，利用 EXC_GSM改变VD301导通程度确定发射信号通过率，起到 保护作用。DCS_TX经VT455放大、VD300保护、VT300 放大后，送至DCS功率放大器。4. 功率放大电路? U300的2脚和U400的7脚为发射信号输入；U300的7脚 和U400的2脚为功率控制端。U300和U400的10~15脚为 发射信号输出端，分别送至FL300的1、4脚进行滤波，由 FL300的3脚输出的实际发射功率被取样送至U340的2脚；经 FL300滤波的发射信号从其5脚送至U101的1脚，再从天线发 送给基站。 ? GSM频段时，GSM_TXVCO信号经VT301输出 EXC_GSM为VD301和VT400提供偏置；而DCS_TXVCO 为0V，VD300和VT300因无偏置而处于截止状态。 ? DCS频段时，DCS_TXVCO信号经VT301输出EXC_DCS 为VD300和VT300提供偏置电压；而GSM_TXVCO为0V， VD301和VT400因无偏置电压而处于截止状态。5. 功率控制电路? 当手机发射时，实际功率一路经取样送至U340的2脚，另 一路经发射回路送至基站。当基站收到手机发射信号后，与 其内部功率表进行比较，再通过手机接收电路，将基准功率 电平送至U700进行信道解码。信道解码后的控制信号经总 线送至U913内部进行D/A转换后，基准功率电平由U913 的B6脚送至U340的9脚，在U340内部集成了检测器和比 较器，U340的2脚的实际电平与9脚的基准功率电平进行比 较得到的功率控制电压信号由其7脚输出。4.3.3 频率合成器电路分析? 频率合成器包括13MHz基准时钟电路、接收射频频率合 成器、接收中频频率合成器、发射中频频率合成器、鉴相器、 环路滤波器、分频器和压控振荡器等功能电路。V998型手机 中的鉴相器、分频器已被集成在了U913中。 1. 13MHz基准时钟电路 ? 13MHz基准时钟信号分类：由26MHz分频得到的分频 13MHz信号；由VD230、L230等元件配合中频模块 U913产生的振荡13MHz信号。? 由VD230、C226、C227、C232、C231、C230、 L230、R226、R231、R230和U913内部电路组成的振 荡电路用于产生振荡13MHz时钟信号。U913的J7脚输出的 锁相环电压PLL_CP通过改变VD230的电容量控制振荡 13MHz时钟信号的频率、相位与基站的一致。2. 接收射频频率合成器? 接收射频频率合成器主要由13MHz基准时钟电路、鉴相器、 环路滤波器、一本振电路和分频器组成。 ? 接收射频频率合成器主要用于产生稳定的一本振信号。一 本振电路由VT253、VD250、C252、C254等组成，用于 产生一本振信号。
? 一本振信号经VT255电压放大、C267耦合至中频模块 U913的A3脚，在U913内部分频、并与13MHz信号鉴相后， 由U913的A1脚输出0~2.5V的鉴相电压。鉴相电压经环路 滤波器滤波后改变VD250的电容量实现本振频率的微调，以 保证本振信号的频率准确无误。本振信号经VT255电压放大、 VT252电流放大后，送至VT脚。 ? 本振电路的直流供电电压分别由接收供电和本振供电电压提 供。1800MHz压控信号用于改变手机本振电路的工作频段。 ? SPI_DAT用于改变U913内输出频率的可变分频器的分频 次数，由于13MHz基准频率不变，U913的A1脚输出电压将 产生变化。改变频率时，由CPU的时钟信号SPI_CLK控制 CPU与U913的同步。CPU片选信号SPI_CE用于选择 U913是否改变分频次数。3. 接收中频频率合成器? 二本振电路由VT1255及其外围元件等组成，它输出的 800MHz的接收二本振信号送至U913的E9脚，经U913内 部电路二分频后得到400MHz本振信号。400MHz本振信 号用于对400MHz的接收中频信号进行RXI/Q解调。4. 发射中频频率合成器 ? 发射中频频率合成器中，除13MHz基准时钟电路外，鉴 相器、环路滤波器、发射中频VCO电路和分频器集成在 U913内部，用于产生发射中频载波信号。由U913得到的 模拟基带信号对发射中频载波信号进行正交调制，得到发射 已调中频信号。4.4 V998型手机的基带电路和人机界面电路? 基带电路由U700、U701和U702等组成。 ? 开机，系统复位后，U700从U701内取出指令，在U700 内运算译码并输出各部分协调工作的命令，完成各自功能。 ? U700与U701之间通过D0~D15进行数据交换，地址线 为A0~A19。OE脚为数据输出控制端，CE脚为片选端，WE 脚为写允许端，分别由U700的A9、D9、D11脚进行控制。 ? U702与U700之间通过D0~D15进行数据交换，地址线 是A0~A15。U702的CE、OE为SRAM选通控制端，WE 为数据写入控制端，分别由U700的C9、E9、D11脚进行控 制。OE为数据允许输出控制端，直接接地时，暂存器始终允 许数据输出。 ? 人机界面电路