手機(jī)射頻接收功能電路分析

1、一、接收電路的基本組成移動通信設(shè)備常采用超外差變頻接收機(jī)。這是因為天線感應(yīng)接收到的信號十分微弱，而鑒頻器要求的輸入信號電平較高而且穩(wěn)定。放大器的總增益一般需在120dB以上。這么大的放大量，要用多級調(diào)諧放大器且要穩(wěn)定，實際上是很難辦得到的。另外高頻選頻放大器的通帶寬度太寬，當(dāng)頻率改變時，多級放大器的所有調(diào)諧回路必須跟著改變，而且要做到統(tǒng)一調(diào)諧，這也是難以做到的。超外差接收機(jī)則沒有這種問題，它將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換成固定的中頻，其主要增益

2、來自于穩(wěn)定的中頻放大器。手機(jī)接收機(jī)有三種基本的框架結(jié)構(gòu)：一種是超外差一次變頻接收機(jī)，一種是超外差二次變頻接收機(jī)，第三種是直接變頻線性接收機(jī)。超外差變頻接收機(jī)的核心電路就是混頻器，可以根據(jù)手機(jī)接收機(jī)電路中混頻器的數(shù)量來確定該接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。1.超外差一次變頻接收機(jī)接收機(jī)射頻電路中只有一個混頻電路的稱作超外差一次變頻接收機(jī)。超外差一次變頻接收機(jī)的原理方框圖如圖41所示。它包括天線電路(ANT)、低噪聲放大器(LNA)、混頻器(Mixer)

3、、中頻放大器(IFAmplifier)和解調(diào)電路(Demodulat)等。摩托羅拉手機(jī)接收電路基本上都采用以上電路。超外差一次變頻接收機(jī)工作過程是：天線感應(yīng)到的無線蜂窩信號(GSM900頻段935960MHz或DCSl800頻段18051880MHz)不斷變頻，經(jīng)天線電路和射頻濾波器進(jìn)入接收電路。接收到的信號首先由低噪聲放大器進(jìn)行放大，放大后的信號再經(jīng)射頻濾波器后，被送到混頻器。在混頻器中，射頻信號與接收VCO信號進(jìn)行混頻，得到接收中頻

4、信號。中頻信號經(jīng)中頻放大后，在中頻處理模塊內(nèi)進(jìn)行RXI／Q解調(diào)，解調(diào)所用的參考信號來自接收中頻VCO。該信號首先在中頻處理電路中被分頻，然后與接收中頻信號進(jìn)行混頻，得到67.707kHz的RXI／Q信號。2.超外差二次變頻接收機(jī)若接收機(jī)射頻電路中有兩個混頻電路，則該機(jī)是超外差二次變頻接收機(jī)。超外差二次變頻接收機(jī)的方框圖：如圖42所示。與一次變頻接收機(jī)相比，二次變頻接收機(jī)多了一個混頻器和一個VCO，這個VCO在一些電路中被叫作IFVCO或

5、VHFVCO。諾基亞手機(jī)、愛立信手機(jī)、三星、松下和西門子等手機(jī)的接收電路大多數(shù)屬于這種電路結(jié)構(gòu)。在圖4—1和圖42中，解調(diào)電路部分也有VCO，應(yīng)注意的是，該處的VCO信號是用于解調(diào)，作參考信號而且該VCO信號通常來自兩種方式：一是來自基準(zhǔn)頻率信號13MHz，另一種是來自專門的中頻VCO。超外差二次變頻接收機(jī)工作過程是：天線感應(yīng)到的無線蜂窩信號(GSM900頻段935~960MHz或DCSl800頻段1805—1880MHz)經(jīng)天線電路和

6、射頻濾波器進(jìn)入接收電路。接收到的信號首先由低噪聲放大器進(jìn)行放大放大后的信號再經(jīng)射頻濾波后被送到第一混頻器。在第一混頻器中，射頻信號接收VCO信號進(jìn)行混頻，得到接收第一中頻信號。第一中頻信號與接收第二本機(jī)振蕩信號混頻，得到接收第二中頻。接收第二本機(jī)振蕩來自VHFVCO電路。接收第二中頻信號經(jīng)二中頻放大后，在中頻處理模塊內(nèi)進(jìn)行RXI／Q解調(diào)，解調(diào)所用的參考信號來自接收中頻VCO。該信號首先在中頻處理電路中被分頻，然后與接收中頻信號進(jìn)行混頻，

7、得到67.707kHz的RXI／Q信號。入端。3.雙訊器在有的手機(jī)中，天線電路采用了雙訊器(Diplexer)。雙訊器實際上和雙工濾波器差不多，所不同的是，雙訊器除將發(fā)射信號和接收信號分開外，還將GSM900MHz與GSMl800MHz信號分開。諾基3310手機(jī)的天電路就采用了雙訊器，有關(guān)電路見圖46所示。圖中所示的是一個帶開關(guān)電路的雙訊器的組件，TXVGSM與TXVDCS是控制端，GSMTX、GSMRX別代表GSM的發(fā)射、接收端口，D

8、CSTX、DCSRX分別代表1800MHz收發(fā)信機(jī)的發(fā)射、接收端口。雙訊器GSM射頻信號與DCS射頻信號進(jìn)行分離，而開關(guān)電路則將發(fā)射射頻信號與接收射頻信號分離。諾基亞3310手機(jī)使用內(nèi)置天線。天線感應(yīng)接收到的無線蜂窩信號被轉(zhuǎn)化成高頻電信號，這些信號包含GSM900接收射頻信號。DCSl800接收射頻信號和其他一些無用信號。天線接收到的射頻信號首先到達(dá)Z502。Z502是一個包含射頻開關(guān)的雙訊器。它對GSM射頻信號和DCS射頻信號通道進(jìn)行

9、切換，同時也對接收與發(fā)射射頻信號進(jìn)行分離。Z502的控制信號來自N500模塊。當(dāng)TXVGSM信號有效時，Z502將天線連接至GSM接收機(jī)和發(fā)射機(jī)電路；當(dāng)TXVDCS信號有效時，Z502將天線連接至DCS接收機(jī)和發(fā)射機(jī)電路。從上面分析中可以看出，雙訊器和天線開關(guān)在電路結(jié)構(gòu)和功能上十分相似，不同的是，天線開關(guān)集成電路內(nèi)部只是一組開關(guān)而沒有濾波器，而雙訊器內(nèi)部不但有雙工濾波器，而且還包含開關(guān)電路。三、低噪聲放大電路低噪聲放大器在電路中主要是對

10、天線感應(yīng)到的微弱的射頻信號進(jìn)行放大，以滿足混頻器對輸入信號的幅度的要求。在手機(jī)電路圖中，低噪聲放大器的英文縮寫是LNA(LowNoiseAmplifier)。低噪聲放大器是接收機(jī)的第一級放大電路，位于天線電路之后。在低噪聲放大器的前后，通常都有射頻濾波器。低噪聲放大器是一個高頻小信號放大器，這個放大器中的三極管要求截止頻率高，放大倍數(shù)大，噪聲系數(shù)小。第一級信號很小，工作點通常設(shè)得比較低，同時加電流負(fù)反饋，減小噪聲。高頻放大電路采用低噪聲

11、放大器可以改善接收機(jī)的總噪聲系數(shù)。同時高頻放大器還防止RXVCO信號從天線路徑輻射出去。分立元件的低噪聲放大器通常都采用共發(fā)射極電路，用以將微弱的射頻信號進(jìn)行放大并彌補(bǔ)射頻濾波器帶來的插入損耗。在低噪聲射頻晶體管放大器中，從低噪聲性能出發(fā)，其偏壓或偏流的供給都是通過電抗濾波器供給的，這樣做可以避免電源噪聲和偏置電阻的熱噪聲引入到射頻通道中，影響放大器的噪聲性能。圖47是摩托羅拉P7689手機(jī)中的GSM900低噪聲放大器電路。在電路中，三

12、極管Q400是低噪聲放大器的核心器件。Q400與周邊元件一起構(gòu)成了GSM900低噪聲放大器。其中C402是輸入電容，C405是集電極輸出電容。LA02、R401、C403等一起構(gòu)成一個電抗濾波供電電路，將RX275GSM電源進(jìn)行濾波，然后給Q400的集電極供電；I_A01、R403、C403等也構(gòu)成一個電抗濾波電路，對RX275GSM電源濾波后給Q400的基極供電。R401是交流負(fù)載電阻，Q400的放大作用就是通過該電阻表現(xiàn)出采。L40