《GSM数字手机原理》PPT课件.ppt

GSM数字手机原理介绍,客服部技能培训室王冬梅,学习目标,掌握：1、基带部分主要芯片的名称、作用（如FLASH、CPU、和弦芯片、电源管理芯片等）2、简单功能电路的工作原理、相关元器件的作用及损坏后引起的故障现象（背景灯、按键、马达、液晶显示、SIM卡等电路）3、独立分析简单功能电路的方法,学习目标,4、维修手机功能故障的方法5、手机射频部分的四种接收方式及特点6、射频部分主要芯片的名称、功能7、锁相环PLL的工作原理，混频的概念8、射频部分的接收、发射流程,学习目标,熟悉：1、充电电路、触摸屏电路、音频电路等复杂电路的原理分析2、电路中电源供电电路的原理3、独立分析射频原理框图的方法4、各个PLL在射频原理框图中起到的作用,学习目标,了解：1、手机开机方式、开机流程2、不开机等故障的简单检测方法3、语音信号在基带部分的处理过程4、利用仪器及测试软件的维修检测方法5、手机维修思路，故障判定方法,揭开手机的面纱,GSM手机的结构第一种划分方法两部分：基带（逻辑/音频部分）、射频；第二种划分方法四部分：无线部分、传输处理部分、接口部分、电源部分；,课程安排,第一部分：基带部分原理介绍1.1基带部分主要芯片1.2基带部分语音信号流程1.3基带部分功能电路第二部分：射频原理介绍2.1频率合成器简单介绍2.2接收机及接收信号流程介绍2.3发射机及发射信号流程介绍2.4射频简单维修,第一部分基带原理介绍,1.1主要芯片介绍（1/3）,基带电路包括无线通信呼叫处理、音频处理、数字语音处理、射频逻辑接口电路、射频功能控制、电源管理、人机接口等核心器件:CPU/MCU工作条件：时钟、复位、电压,1.1主要芯片介绍（2/3）,FLASH（闪烁存储器）容量最大，存放手机的系统程序和大容量的数据，如字库；SRAM（随机存取存储器）主要用于存放手机当前运行的中间数据，数据在电源切断后都不能保存；EEPROM（电可编程可擦除只读存储器）容量小，一般存放手机的系统参数和用户信息，如射频参数、IMEI码、电话本等。,1.1主要芯片介绍（3/3）,*电源芯片:提供电路中所需的工作电压，具有开机、时钟、充电等模块*综合芯片:模数转换、供电、开机、充电、时钟等和弦音芯片：产生悦耳动听的铃声,1.2语音信号流程(1/2),信道编码：检测、纠错传输间产生的差错，在数据流中产生冗余交织：去除差错及其在码字中位置中的相关性,MIC,13kbit/s,码字流,信息块,二进制信息块,1.2语音信号流程(2/2),突发脉冲格式化：接收信号的同步和均衡加密：通过仅由MS和BTS知道的加密方式修改信息块的内容,1.3功能电路原理,1.3.1麦克风电路(1),电容式、驻极体电容式动圈式、压电和压阻传声器、光学波导传声器、硅传声器,1.3.1麦克风电路(2),手机中使用麦克风的类型：接触式焊接式电路功能：将语音信号转换为电信号，进一步送入CPU内部进行DSP数字化语音处理。有正负极之分，如极性接反，则不能输出信号。,Q1:如何检测麦克风的好与坏？,VR3,1.3.1麦克风电路(3),Q:,1.3.2听筒(受话器)电路,电路功能将经过CPU处理之后的数字化电信号转换成为语音信号输出。,V08音频电路,RECEIVE_ON,SPK+,SPK-,1.3.3蜂鸣器电路,电路功能：将电信号转换成声音信号。（对于和弦手机来说，输出的是经过YAMAHA芯片处理之后的铃音信号）,1.3.3蜂鸣器电路,和弦：是和声学理论的一个专有名词，指的是一定音程关系的一组声音(大三和弦、小三和弦、主和弦、属和弦）手机中所谓“16和弦”、“32和弦”、“40和弦”、“64和弦”等等，其实就是“复音数”，（MIDI乐曲可以同时发出的最大声音数目）,1.3.4背景灯电路(1),包括按键背景灯、显示背景灯、七彩来电指示灯作用：为手机在弱光条件下使用提供照明、个性指示等。Q:背景灯的点亮时间如何控制？,1.3.4按键背景灯电路(2),Q1:元件U615的作用？,Q2:该电路的工作原理,Q:背景灯全部不亮、个别背景灯不亮、某一背景灯暗故障原因？,按键背景灯电路,Q1:缺红色指示灯故障引起原因,Q2:元件U502的作用,Q3:ON-OFF信号的作用,LED网络灯电路,LED网络灯电路,背光纸电路,辅LCDEL背光纸,背光纸电路,1.3.4振动马达电路,1.3.5翻盖检测电路,1.3.6SIM卡电路(1),Q1:D5是什么元件？Q2:D5作用是什么？,1.3.6SIM卡电路(2),1-3-7显示电路,Q1:显示传输的方式？,并行传输、串行传输,1.3.8按键电路(1),9.1开机键,Q1:开机方式有哪几种？,Q2:按键扫描有几种方式？,1.3.8按键电路(2),三角波,1.3.8按键电路(3),1.3.9红外线电路,SC04红外接口电路图,1.3.10充电电路(1),1.3.10充电电路(2),1.3.11电压调节器（LDO）,1.3.12手机中的晶体(1),32.768KHz晶体,1.3.12手机中的晶体(2),温度补偿的压控振荡器,温度补偿的晶体振荡器,工作原理及功能,开机流程,1、电池电压VBAT大于3.6v、VINT=2.7V、32.768KHz晶体起振,2、按开机键、电源管理芯片输出电压、#9、#11、#30、#44、#49（3v）；#33、#35（2.8v）CLK32K（#52）、复位信号（#56）,3、13MHz晶体起振，经Q1放大送CPU,4、CPU输出读/写使能给FLASH、SRAM调用程序（地址、数据）,1.3.12触摸屏电路,触摸屏做为一种特殊的人机交互方式，它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。衡量触摸屏的参数：清晰度，反光性，透光率，色彩失真，分辨率，寿命，零点漂移。,1.3.12触摸屏电路(1),触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置两个部分。触摸屏控制器(卡)的主要作用：从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标再送给CPU，同时接收CPU发来的命令并加以执行；触摸检测装置的主要作用：一般在显示器的前端，检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控制卡,1.3.12触摸屏电路(2),触摸屏的种类触摸屏根据所用的介质以及工作原理，可分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式等。,手机常用：电阻式触摸屏,1.3.12触摸屏电路(3),电阻式触摸屏结构:,电阻式触摸屏采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压！,1.3.12触摸屏电路(4),1.3.12触摸屏电路(5),导通,1.3.12触摸屏电路(6),触摸中断检测,1.3.12触摸屏电路(7),中断、X轴数据读取等效电路,Y方向坐标扫描,X方向坐标扫描,第二部分射频电路原理,预备知识,网络要求,预备知识,GSM900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,预备知识,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.,预备知识,GSM900功率等级（519）最小功率控制级：19中间功率控制级：12最大功率控制级：5,第二部分射频电路原理,GSM1800功率等级（015）最小功率控制级：15中间功率控制级：7最大功率控制级：0,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%,2.1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。,2.1.1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,2.1.2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,2.1.2锁相环组成部分作用,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。,2.1.2锁相环组成部分作用,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。,2.1.2锁相环组成部分作用,变频器：将VCO信号进行分频/倍频，得到频率比较低的信号，以提供鉴相器的比较精度。,2.2接收机原理及接收信号流程,2.2.1预备知识,何谓超外差变频器？*1)高频边中频*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,2.2.1预备知识,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,2.2.1预备知识,解调是调制的逆过程，把信号从高频载波上“卸载”下来。,2.2.1预备知识,混频器：,fl,2.2.2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。,2.2.3接收机结构,360M/282M,超外差一次变频接收机,2.2.3接收机结构,（北京上海宁波）,飞机（925-960MHZ）,北京,上海,火车（360MHZ）（282MHZ）,宁波,（67.708KHZ）,超外差一次变频接收机的形象理解,2.2.3接收机结构,超外差二次变频接收机（北京上海杭州宁波）,飞机（925-960MHZ）,北京,上海,火车（360MHZ）（282MHZ）,杭州,（67.708KHZ）,宁波,汽车（45MHZ）,2.2.3接收机结构,直接变频接收机,形象理解,（北京宁波）,北京,宁波,飞机925-960MHZ,（67.708KHZ）,直接变频,GC600接收流程图,2.2.3接收机结构,数字低中频,形象理解,（北京嘉兴宁波）,北京,嘉兴,宁波,飞机925-960MHZ,汽车（100KHZ）,（67.708KHZ）,数字低中频,S288接收流程图,作用：将67.708KHz的低频信号上变频为890915MHz或17101785MHz的高频信号，并发射出去。一般发射机模型：,2.3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,（北京上海宁波奉化）,飞机（890-915MHZ）,北京,上海,火车（424MHZ）,宁波,奉化,汽车（67.708KHZ）,2.3发射机结构,SX88发射流程分析,2.4射频部分主要芯片介绍,2.4.1射频主芯片的主要功能：1、低噪音放大2、接收下变频（将接收高频信号下变频成100KHz的低中频信号）3、发射调制（将四路I/Q信号调制成中频，以便鉴相）4、发射锁相环,2.4.1射频主芯片主要信号,2.4.2发射压控振荡器介绍,2.4.3本地振荡器介绍,发射,接收,2.4.4功率放大器介绍,1,2,3,4,5,6,7,8,2.4.5功放控制器介绍,1,5,6,10,VAPC,RAMP,VCC_RX_TX,VS1(DCS),VS2(EGSM),2.4.6双工器介绍,1,5,6,7,11,12,RX_DCS,VC_DCS,VC_EGSM,RX_EGSM,TX_DCS,TX_EGSM,OUT_ANT,2.4.713M晶体振荡器电路,13M,电压转换器708713M晶体供电,反向放大器7060,AFC,REFIN,D_REF_13M,REF_ON,VCC_RX_TX,VCC_REF,2.5如何寻找故障点？,1、掌握发射流程图的整体流程。2、对照发射流程图与元器件分布图，分析发射电路原理图，并在原理图上描绘出发射流程，找出重要测试点。3、在元器件分布图上找到测试点的实际位置。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）。,