GSM数字手机原理与接收信号流程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,GSM数字手机原理（RF）,波导客服技术培训室,姜超,学习要求,掌握：,1、手机射频部分的四种接收方式及特点,2、射频部分主要芯片的名称、功能,3、锁相环PLL的工作原理，混频的概念,4、射频部分的接收、发射流程,熟悉：,1、独立分析射频原理框图的方法,2、各个PLL在射频原理框图中起到的作用,了解：,1、利用仪器及测试软件的维修检测方法,2、手机维修思路，故障判定方法,GSM数字手机的常规划分,手机,射频,基带,频率合成部分（PLL）,发射部分,接收部分,超外差一次变频,超外差二次变频,直接变频,数字低中频,逻辑,音频,人机接口,课程设置,频率合成器简单介绍,接收机及接收信号流程介绍,发射机及发射信号流程介绍,射频部分主要芯片介绍,射频简单维修,预备知识,网络要求,GSM 900,频段为（欧洲标准）:,890-915MHz,(移动台发射,基站接收,上行链路),935-960MHz,(移动台接收,基站发射,下行链路),双工频率间隔:45MHz,信道总数:124,信道号：1-124,中国移动:,上行链路频率: 905-909MHz,下行链路频率: 950-954MHz,信道号为: 76-95,共计20个信道,4M带宽,中国联通:,上行链路频率: 909-915MHz,下行链路频率: 954-960MHz,信道号为: 96-124,共计29个信道,6M带宽.,目前我国只有中国移动拥有DCS1800,信道号： 512-562；可申请10M带宽.,手机射频四项电气指标,频率误差,0.1ppm（106 ）,GSM900频率误差（-90HZ,+90HZ）,DCS1800频率误差（-180HZ,+180HZ）,相位误差峰值,20deg,相位误差有效值,5deg,误码率,2.44%,一、频率合成器,定义：,把基准频率信号进行变换，输出多种频率的信号，供射频部分调制、解调、混频所用。,13MHZ,300MHZ,1.8GHZ,45MHZ,1 锁相环工作原理,锁相环电路是频率合成器的核心电路，主要作用是：由频稳性很强的基准信号得到另一个频率与其同样稳定频率信号,鉴相器,低通滤波,压控振荡器,基准频率,f,1,变容二极管,f,out,f,2,电压差,f,1,=,n,*,f,-,out,反馈信号,电压差,变频器,2 锁相环组成部分作用,鉴相器(PD),“相位-电压”转换装置，把输入信号频率的变化通过相位差的不同表现出来，从而控制输出电压,即将信号相位的变化转换为电压的变化,w,1,w,2,低通滤波器：,滤出鉴相器输出中的高频成分，以防止高频谐波对 VCO 电路造成影响。,鉴相器,低通滤波,压控振荡器,基准频率,f,1,变容二极管,f,out,f,2,电压差,f,1,=,n,*,f,-,out,反馈信号,电压差,变频器,压控振荡器：,“电压-频率”转换装置，它将电压的变化转换为频率变化；VCO输出的信号通常是一路到其它的功能电路，一路回到分频器做取样信号。,鉴相器,低通滤波,压控振荡器,基准频率,f,1,变容二极管,f,out,f,2,电压差,f,1,=,n,*,f,-,out,反馈信号,电压差,变频器,变频器：,将 VCO 信号进行分频/倍频，得到频率比较低的信号，以提高鉴相器的比较精度。,鉴相器,低通滤波,压控振荡器,基准频率,f,1,变容二极管,f,out,f,2,电压差,f,1,=,n,*,f,-,out,反馈信号,电压差,变频器,二、接收机原理及接收信号流程,预备知识,混频器,输出差频,与和频,VCO,信号输入,fi,何谓超外差变频器？,*1)高频变中频,*2)本地振荡器输出频率大于接收信号频率,*3)取出差频信号,混频电路,滤波器,f,1,f,1,f,2+,f,2,-,f,1,f,2-,f,f,1,f,2-,调制/解调的概念,：,将信号（低频）经过一系列处理后，,“加载”到高频载波上。,调制电路,低频信号,高频载波,解调是调制的逆过程，把信号从高频载波上“卸载”下来。,高频载波,信号,1 接收机类型,接收机的类型：,超外差一次变频接收机,超外差二次变频接收机,超外差直接变频接收机,数字低中频接收机,作用：,将,935-960MHz,或,1805-1880MHz,的高频信号下变频为,67.708KHz,的基带信号。,2 接收机结构,双工器,带通滤波,低噪音放大,混频,声表面滤波,中频滤波,解调,基带处理,天线,本振频率,360M/282M,PGA,超外差一次变频机模型,（北京 上海 宁波 ）,（925-960MHZ）,北京,上海,（360MHZ）,（282MHZ）,宁波,（67.708KHZ）,超外差一次变频接收机的形象理解,飞机,火车,#33,#34,#8,#36,#10,#1,#38,#39,#43、#44,#5,#3,#45,#41,#13、#14、#15,#8,#9,#10,#11,#20,#22,#23,#21,#16,#17,#25,#28,#29,#27,#42,#31,#32,接收下变频时两次混频,机型：8180、G100,（相应中频,225MHZ、45MHZ,）,超外差二次变频机模型,双工器,Mixer,I,Q,BPF,中频滤波器,中频放大器,LNA,Mixer,中频滤波器,中频放大器,PGA,PGA,Demodulator,超外差二次变频接收机,的形象理解,（北京 上海 杭州 宁波）,（925-960MHZ）,北京,上海,（360MHZ）,（282MHZ）,杭州,（67.708KHZ）,宁波,（45MHZ）,飞机,火车,汽车,双工器,带通滤波,低噪音放大,混频,AGC,基带处理,天线,本振频率,直接,变频机模型,直接变频的形象理解,（北京 宁波）,北京,宁波,925-960MHZ,（67.708KHZ）,飞机,GC600接收流程图,双工器,声表面滤波器,射频压控振荡器,射频主芯片,双工器,带通滤波,低噪音放大,混频,声表面滤波,低通滤波,A/D转换,基带处理,天线,本振频率,100KHz低中频,数字低中频接收,机模型,数字低中频的形象理解,（北京 嘉兴 宁波）,北京,嘉兴,宁波,925-960MHZ,（100KHZ）,（67.708KHZ）,飞机,汽车,GSM：935-960MHZ,100KHZ+67.708KHZ,区别：ADC,数字解调去除中频载波,比较三者之间的关系,传统的超外差结构：,效能很高，却必须使用成本昂贵而体积庞大的中频零件，射频集成度不高。,直接变频结构：,采用直接转换方式，将高频信号转化成低频信号，节省了昂贵的中频器件和中频至基频转换电路，集成度高；但实际应用中可能受“直流位移”的影响，降低接收灵敏度，基频IC软件上多采用直流滤波技术，生产厂家必须在生产时执行额外的生产步骤：进行二阶截取点校准，得到的修正值存储在内存，并在手机开机时用来校准手机。,结构简化了好多哦！,数字低中频：,利用超外差的效能优势意即直接转换技术的低成本和功能整合优势，避免“直流位移”的影响，基频无须进行滤波，提高接收灵敏度！,作用：,将,67.708KH,z,的低频信号上变频为,890915,MHz,或,17101785M,Hz,的高频信号，并发射出去。,一般发射机模型：,三、发射机结构,二本振,正交,调制,发射VCO,功率,放大,功率,检测,功率,控制,I/Q,中频,滤波,双工器,鉴相器,混频器,一本振,接收VCO,形象理解,发射 （北京 上海 宁波 奉化）,人,飞机,（890-915MHZ）,北京,上海,人,火车,发射中频,人,宁波,奉化,自行车,（67.708KHZ）,#33,#34,#8,#36,#10,#1,#38,#39,#43、#44,#5,#3,#45,#41,#13、#14、#15,#8,#9,#10,#11,#20,#22,#23,#21,#16,#17,#25,#28,#29,#27,#42,#31,#32,四、射频部分主要芯片介绍,1、射频主芯片的主要功能：,低噪音放大,接收下变频,（将接收高频信号下变频成100KHz的低中频信号）,发射调制,（将四路I/Q信号调制成中频，以便鉴相）,发射锁相环,射频主芯片主要信号,TXCPO,四路I/Q,RXON,TXON,IFTUNE,DATA/CLK/EN,REFIN,RFCPO,SYNON,RFLOIA,GSMIA/B,DCSIA/B,1,10,20,30,IFCPO,TXRFI,2、发射压控振荡器介绍,作用：,将发射中频上变频到发射频率,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,EGSM,DCS,TXCPO,VCC_TX_BURST,EGSM_OUT,DCS_OUT,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,EGSM,DCS,TXCPO,VCC_TX_BURST,EGSM_OUT,DCS_OUT,发射压控振荡器,主要信号,3、本地振荡器介绍,作用：,本地振荡频率，作为发射和接收过程中所需的混频信号,1,2,3,4,5,6,7,8,CTRL,VCC_RF_VCO,OUT,本地振荡器,主要信号,1,2,3,4,5,6,7,8,CTRL,VCC_RF_VCO,OUT,发射,接收,4、功率放大器介绍,作用：,功率放大,1,2,3,4,5,6,7,8,TX_EGSM,VAPC,VDD1,TX_DCS,VCTL,VDD2,TX_DCS,TX_GSM,功率放大器,主要信号,1,2,3,4,5,6,7,8,TX_EGSM,VAPC,VDD1,TX_DCS,VCTL,VDD2,TX_DCS,TX_GSM,5、功放控制器介绍,作用：,功率调整，使功放输出的发射功率满足基站接收要求。,1,5,6,10,VAPC,RAMP,VCC_RX_TX,VS1,(DCS),VS2,(EGSM),功放控制器,主要信号,1,5,6,10,VAPC,RAMP,VCC_RX_TX,VS1,(DCS),VS2,(EGSM),6、,双工器介绍,作用：,选频、,天线开关,1,5,6,7,11,12,RX_DCS,VC_DCS,VC_EGSM,RX_EGSM,TX_DCS,TX_EGSM,OUT_ANT,双工器,主要信号,1,5,6,7,11,12,RX_DCS,VC_DCS,VC_EGSM,RX_EGSM,TX_DCS,TX_EGSM,OUT_ANT,7 13M晶体振荡器电路,13M,电压转换器7087,13M晶体供电,反向放大器7060,AFC,REFIN,D_REF_13M,REF_ON,VCC_RX_TX,VCC_REF,五、射频故障的简单维修,遵循,逆向测试法,：从,天线,处开始测量，直到找到波形不正常的测试点（对照正常波形，包括幅值、形状等）。分析引起此不正常现象的原因（测量,控制信号,、,供电信号,等）。,工作电压,控制信号,输入信号,输出信号,祝大家学习愉快！,thank you!,