“有必要了解它的结构吗?直接砍不就得了?”

“那你分解能得心应手吗?乱砍出来的能卖到好价钱吗?”

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图4.16 了解结构之于庖丁解牛

“黑盒子”学习法可以使初学者快速理解基本的电路特征与要点,有利于快速分析电路,有利于快速分析电路故障。

了解电路结构则有助于维修人员进行快速故障定位。对于电路结构,主要了解它的信号流向,了解电路单元的功能。

整机的结构

不论是GSM还是WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA手机,手机的整机结构基本上可用图4.17所示的方框图来表述。

PMU为电源管理单元,通常提供开关机控制、电池接口、充电控制、复位、各种基带与射频电源。一些PMU还可能集成了音频放大器、时钟缓冲放大器、SIM卡接口电路等。

数字基带在软件的支持下,提供通信协议处理、数字信号处理,提供整机的功能控制,提供各种接口。

模拟基带提供音频信号处理、模拟/数字转换、数字/模拟转换,提供监测接口、DAC 控制接口。

RF部分则为整个接收机、发射机单元。

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图4.17 手机整机结构简述图

接收机射频电路结构

总结手机的接收机射频电路结构,可分为(超)外差式接收机与直接变换接收机两大类。手机的射频电路结构有多种,这里简单介绍最基本的几种。

1.超外差接收机

超外差接收机的关键部件是“下变频器”——通常所讲的“接收混频器”。可根据其混频单元的个数来区分,常见的有超外差一次变频接收机、超外差二次变频接收机。

接收机射频单元中只有一个混频电路的属于超外差一次变频接收机。图4.18所示的是超外差一次变频接收机的原理方框图。

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图4.18 超外差一次变频接收机框图

从图4.18可以看到,该类接收射频单元包括天线电路(ANT)、低噪声放大器(LNA)、混频器(MIX)、中频放大器(IFAMP)及解调(DEMOD)、本机振荡(Lo)等单元电路。

其中,低噪声放大电路(LNA)输入端的接收射频滤波器主要起到选择工作频段、限制输入带宽、减少互调(IM)失真、抑制杂散(Spurious)信号、避免杂散响应、减小本振泄漏的作用,在FDD系统中还可起到频域双工器的作用。

低噪声放大电路输出端的射频滤波器通常起到抑制镜像干扰、进一步抑制其他杂散信号、减小本振泄漏的作用。

低噪声放大器则在不造成接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益,对天线感应接收到的射频信号进行放大,以满足接收混频电路对输入信号幅度的要求。

在混频电路中,低噪声放大电路输出的接收射频信号与本机振荡信号进行混频,得到接收机的中频信号(IF)。

混频电路与本机振荡电路之间的滤波器被称为 Injection Filter,滤除本振的杂散信号。

中频放大器将接收中频信号放大到一定的幅度以供后续电路(如模数转换或解调器)处理。中频放大器通常有较大的增益。

接收中频信号被送到解调电路。数字手机中的解调通常是采用正交混频器,支持正交解调及下变频。第二本振电路产生的信号经分频&移相电路处理后,为解调电路提供正交本机振荡信号,该信号的频率与接收中频信号的中心频率一致。两个信号在解调电路中混频,还原出模拟的接收基带信号(RXIQ信号)。

解调输出的接收基带信号经放大、滤波后被送到基带电路,经一系列的处理后,还原出模拟的话音信号。

2.直接变换的接收机

直接变换的线性接收机(DCR)是一种比较特殊的接收机,接收到的射频信号在混频电路中直接被解调出基带信号,该接收机的电路结构如图4.19所示。该类接收机也被称为“零中频”接收机,是最自然、最直接的实现方法。

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图4.19 直接变换的接收机方框图

在这种接收机中,本振(Lo)电路产生的信号是接收射频载波信号的几倍,Lo电路产生的信号经分频后,为混频电路提供本机振荡信号。

发射机电路结构

1.外差式的发射机

图4.20所示的就是外差式发射机的结构简图。该类发射机也被称为带上变频的发射机。

在图4.20所示的发射机中,需发送的信息首先经基带电路处理后,向射频电路提供原始信息的数据信号。需发送的数据信息被调制到发射中频载波上,得到发射中频信号。发射中频载波由发射中频VCO电路产生。

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图4.20 外差式发射机结构图

发射中频信号经中频滤波器滤波后,被送到发射上变频单元,与发射VCO电路产生的本振信号混频,得到发射射频信号。

发射射频信号经发射射频滤波器滤波后,由功率放大器进行功率提升。功率放大器输出的信号经滤波后,由天线转化成电磁波辐射出去。

2.直接变换的发射机

越来越多的移动通信设备开始使用直接变换的发射机。在直接变换的发射机中,将调制与上变频合二为一,在一个电路中完成。直接变换的发射机电路结构如图4.21所示。

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图4.21 直接变换的发射机

在这种发射机中,基带电路输出的需发送的信息不再是调制到发射中频载波上,而是直接调制在发射机射频载波上。

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