手机射频发射功能电路分析
一、发射电路的基本组成
GSM手机的发射电路大致有三种框架结构：带发射上变频的发射机、带发射变换电路的发射机和直接变频发射机。
1.带发射VCO的发射机电路结构
带发射VCO的发射机电路结构如图4-14所示。
发射流程如下：数字语音处理电路处理后得到的发射I、Q基带信号TXUQ送到解调电路对载波信号进行调制，得到TXUQ发射已调中频信号。用于TXFQ调制器的载波信号来自VCO模块输出的中频VCO信号(一般来自接收二本振信号)。
发射已调中频信号在鉴相器中与发射参考中频信号进行比较，得到一个包含发送数据的脉动直流信号，去控制发射VCO的工作。发射参考中频信号来自发射VCO信号与一本振RXVCO信号的混频。
发射VCO输出最终的发射信号(GSM900频段890---915MHz或DCSl800频段1710～1785MHz)经功率放大器放大后，由天线发送出去。
摩托罗拉、爱立信、三星、西门子和松下等手机的发射电路结构都采用这样结构。这种结构的发射电路稳定性好，但电路稍复杂。
2.带发射二次上变频的发射机电路结构
带发射二次变频的发射机电路结构如图4-15所示。
发射已调信号在一个发：射混频器中，与RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)混频，得到最终发射信号(GSM900频段890,--915MHz或DCSl800频段1710～1785MHz)。
这种结构简单，但稳定性差，只有诺基亚早期手机(如8110、3810、6150、3210、7110等)的发射机电路结构采用了这种结构。
3.直接变频发射机电路结构
随着新型手机的面世，一些新型手机采用于直接变频发射电路。如诺基亚的8210、8850、3310手机。这种接收机的电路结构如图4-16所示。
这种发射机电路中，逻辑音频电路输出的TXI／Q信号直接对SHFVCO信号(这种结构的本振电路一般称之为SHFVCO)进行调制，得到最终发射信号。
二、TXUQ调制电路
1.调制
使一个信号的某种特性参数随另一个信号而变化的过程或处理方法称为调制。按载波参数随调制情号变化的不同，调制可分为两大类：连续调制和脉冲调制。
连续调制又分为三种：
调幅(AM)：载波的振幅随信号波的振幅变化而变化；
调频(FM)：载波的频率随信号波的振幅变化而变化；
调相(PM)：载波的相位随信号波的振幅而变化。
数字手机使用了数字调制技术。数字手机之所以被称为数字手机，就是它采用了数字调制技术。
不论是哪一种发射机电路结构，TXI／Q信号从逻辑音频电路输出后，都是到射频电路中的TXI／Q调制器。在TXI／Q调制器中，67．707kHz的TXI／Q信号对发射中频载波进行调制，得到己调中频信号。TXI／Q调制器通常都是在一个中频处理模块中，少数的发射机则有一个专门的调制器模块。TXI／Q调制所用的载波信号来自一个中频VCO电路。对于大多数手机来说，接收中频VCO与发射中频VCO共用，个别手机的则有一个专门叫发射中频VCO，如摩托罗拉的928手机。
TXI／Q调制示意图如图4-17所示。
需要说明的是：诺基 3310、8210、8850等手机的调制电路比较特殊，调制后的信号就是最终的发射信号(经平衡／不平衡转换器直接加到功放)，而不是发射已调中频信号。
三、发射变换电路
TXI/Q调制后的信号进行发射变频电路进行处理，不同的手机发射变频电路有所不同，但主要有两种方式，
下面分别介绍。
1.发射VCO(TXVCO)电路
在发射变频电路中，TXVCO输出的信号一路到功率放大电路，另一路TXVCO信号与RXVCO信号进行混频，得到发射参考中频信号；发射己调中频信号与发射参考中频信号在发射变换模块中的鉴相器中进行比较，再经一个泵电路(一个双端输入，单端输出的转换电路)，输出一个包含发送数据的脉动直流控制电压信号。去控制TXVCO电路，形成一个闭环回路，这样，由TXVCO电路输出的最终发射信号就十分稳定。方框图如图4-18所示。绝大大多手机的发射变频电路均采用了这种方式。
2.发射上变频器电路
发射上变频器实际上是一个频谱搬移电路，用于带发射上变频器的发射机电路中。在发射上变频器中，发射中频处理电路输出的发射已调中频信号，与RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)信号进行混频，得到最终发射信号。发射上变频器是一个混频电路。
在混频器中讲过，混频器有两个输入信号，一个输出信号。发射上变频器也是一样，它的输入信号是发射己调中频信号与UHFVCO(RXVCO、RFVCO)，输出信号是最终发射信号。目前，只有诺基亚早期生产的部分手机采用了这种方式。
四、功率放大器
根据工作频带的宽窄不同，高频功放可分为窄带型和宽带型两大类。所谓频带的宽窄，指的不是绝对频带，而是相对频带，即通频带与其中心频率的比值。手机电路中的功率放大器都是高频宽带功率放大器。功率放大器通常用PA表示。用于放大高频信号并获得足够大的输出功率。
宽带型高频功放采用工作频带很宽的传输线变压器作为负载，由于采用谐振网络，因此，可以在很宽的范围内变换工作频率而不必调谐。
传输线变压器是由绕在高导磁率磁环上的传输线构成的。在一些手机电路中，广泛使用微带线电路。
调制后的射频信号经功率放大后，就可以进行传输。我们把这个功率放大器称为发射功率放大器。对于射频功率放大器，需能在一给定频率上或频率范围内输出一定的射频功率。射频功率放大器总是工作在大信号状态下。在手机中，常采用硅场效应管和**化镓场效应管为功率放大管，它们的导热率比锗高许多。而且越来越多的手机使用功率放大器组件。一个完整的功率放大电路通常包括驱动放大、功率放大、功率检测及控制、电源电路等。
对功率放大器的主要要求是输出功率、带宽和效率，其次为输入输出电压驻波比等。
图4-19是摩托罗拉P7689手机的功率放大电路。
功率放大电路主要由放大模块U300等元件组成，来自发射前置放大电路的信号由U300的第7脚输入，经U300内两级放大后，由U300的第14脚送出到天线切换开关，其中，TX-DCS是1800MHz频段发射允许信号，TX-GSM是900MHz频段发射允许信号，U300的第8脚是内部功能模块控制信号输入脚。
五、功率控制电路
手机的发射功率是可控的，它在不同的地理位置，根据系统的控制指令工作在不同的发射功率级别上。图4-20是一般手机功率控制的原理方框图。
该控制环路工作原理如下所述：功率放大器放大的发射信号送到天线转化为
高频的电磁波发送出去。在功放的输出端，通过一个取样电路取一部分发射信号，经高频整流得到一个反映发射功率大小的直流电平。这个电平在比较电路中与来自逻辑电路的功率控制参考电平进行比较，输出一个控制信号去控制功放电路的偏压或电源，从而达到控制功率的目的。
摩托罗拉P7689手机的功率控制电路如图4-21所示。
功率控制电路主要由U390构成。U390的第12脚是射频功率检测输人脚，第7脚是功率控制输出脚，第8脚是来自基端的基准功率控制电平，功率检测信号与基准控制电平进行比较后自动调整U390第7脚EXC功率控制电平的大小，以达到功率控制的目的。
GSM手机的发射电路大致有三种框架结构：带发射上变频的发射机、带发射变换电路的发射机和直接变频发射机。
1.带发射VCO的发射机电路结构
带发射VCO的发射机电路结构如图4-14所示。
发射流程如下：数字语音处理电路处理后得到的发射I、Q基带信号TXUQ送到解调电路对载波信号进行调制，得到TXUQ发射已调中频信号。用于TXFQ调制器的载波信号来自VCO模块输出的中频VCO信号(一般来自接收二本振信号)。
发射已调中频信号在鉴相器中与发射参考中频信号进行比较，得到一个包含发送数据的脉动直流信号，去控制发射VCO的工作。发射参考中频信号来自发射VCO信号与一本振RXVCO信号的混频。
发射VCO输出最终的发射信号(GSM900频段890---915MHz或DCSl800频段1710～1785MHz)经功率放大器放大后，由天线发送出去。
摩托罗拉、爱立信、三星、西门子和松下等手机的发射电路结构都采用这样结构。这种结构的发射电路稳定性好，但电路稍复杂。
2.带发射二次上变频的发射机电路结构
带发射二次变频的发射机电路结构如图4-15所示。
发射已调信号在一个发：射混频器中，与RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)混频，得到最终发射信号(GSM900频段890,--915MHz或DCSl800频段1710～1785MHz)。
这种结构简单，但稳定性差，只有诺基亚早期手机(如8110、3810、6150、3210、7110等)的发射机电路结构采用了这种结构。
3.直接变频发射机电路结构
随着新型手机的面世，一些新型手机采用于直接变频发射电路。如诺基亚的8210、8850、3310手机。这种接收机的电路结构如图4-16所示。
这种发射机电路中，逻辑音频电路输出的TXI／Q信号直接对SHFVCO信号(这种结构的本振电路一般称之为SHFVCO)进行调制，得到最终发射信号。
二、TXUQ调制电路
1.调制
使一个信号的某种特性参数随另一个信号而变化的过程或处理方法称为调制。按载波参数随调制情号变化的不同，调制可分为两大类：连续调制和脉冲调制。
连续调制又分为三种：
调幅(AM)：载波的振幅随信号波的振幅变化而变化；
调频(FM)：载波的频率随信号波的振幅变化而变化；
调相(PM)：载波的相位随信号波的振幅而变化。
数字手机使用了数字调制技术。数字手机之所以被称为数字手机，就是它采用了数字调制技术。
不论是哪一种发射机电路结构，TXI／Q信号从逻辑音频电路输出后，都是到射频电路中的TXI／Q调制器。在TXI／Q调制器中，67．707kHz的TXI／Q信号对发射中频载波进行调制，得到己调中频信号。TXI／Q调制器通常都是在一个中频处理模块中，少数的发射机则有一个专门的调制器模块。TXI／Q调制所用的载波信号来自一个中频VCO电路。对于大多数手机来说，接收中频VCO与发射中频VCO共用，个别手机的则有一个专门叫发射中频VCO，如摩托罗拉的928手机。
TXI／Q调制示意图如图4-17所示。
需要说明的是：诺基 3310、8210、8850等手机的调制电路比较特殊，调制后的信号就是最终的发射信号(经平衡／不平衡转换器直接加到功放)，而不是发射已调中频信号。
三、发射变换电路
TXI/Q调制后的信号进行发射变频电路进行处理，不同的手机发射变频电路有所不同，但主要有两种方式，
下面分别介绍。
1.发射VCO(TXVCO)电路
在发射变频电路中，TXVCO输出的信号一路到功率放大电路，另一路TXVCO信号与RXVCO信号进行混频，得到发射参考中频信号；发射己调中频信号与发射参考中频信号在发射变换模块中的鉴相器中进行比较，再经一个泵电路(一个双端输入，单端输出的转换电路)，输出一个包含发送数据的脉动直流控制电压信号。去控制TXVCO电路，形成一个闭环回路，这样，由TXVCO电路输出的最终发射信号就十分稳定。方框图如图4-18所示。绝大大多手机的发射变频电路均采用了这种方式。
2.发射上变频器电路
发射上变频器实际上是一个频谱搬移电路，用于带发射上变频器的发射机电路中。在发射上变频器中，发射中频处理电路输出的发射已调中频信号，与RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)信号进行混频，得到最终发射信号。发射上变频器是一个混频电路。
在混频器中讲过，混频器有两个输入信号，一个输出信号。发射上变频器也是一样，它的输入信号是发射己调中频信号与UHFVCO(RXVCO、RFVCO)，输出信号是最终发射信号。目前，只有诺基亚早期生产的部分手机采用了这种方式。
四、功率放大器
根据工作频带的宽窄不同，高频功放可分为窄带型和宽带型两大类。所谓频带的宽窄，指的不是绝对频带，而是相对频带，即通频带与其中心频率的比值。手机电路中的功率放大器都是高频宽带功率放大器。功率放大器通常用PA表示。用于放大高频信号并获得足够大的输出功率。
宽带型高频功放采用工作频带很宽的传输线变压器作为负载，由于采用谐振网络，因此，可以在很宽的范围内变换工作频率而不必调谐。
传输线变压器是由绕在高导磁率磁环上的传输线构成的。在一些手机电路中，广泛使用微带线电路。
调制后的射频信号经功率放大后，就可以进行传输。我们把这个功率放大器称为发射功率放大器。对于射频功率放大器，需能在一给定频率上或频率范围内输出一定的射频功率。射频功率放大器总是工作在大信号状态下。在手机中，常采用硅场效应管和**化镓场效应管为功率放大管，它们的导热率比锗高许多。而且越来越多的手机使用功率放大器组件。一个完整的功率放大电路通常包括驱动放大、功率放大、功率检测及控制、电源电路等。
对功率放大器的主要要求是输出功率、带宽和效率，其次为输入输出电压驻波比等。
图4-19是摩托罗拉P7689手机的功率放大电路。
功率放大电路主要由放大模块U300等元件组成，来自发射前置放大电路的信号由U300的第7脚输入，经U300内两级放大后，由U300的第14脚送出到天线切换开关，其中，TX-DCS是1800MHz频段发射允许信号，TX-GSM是900MHz频段发射允许信号，U300的第8脚是内部功能模块控制信号输入脚。
五、功率控制电路
手机的发射功率是可控的，它在不同的地理位置，根据系统的控制指令工作在不同的发射功率级别上。图4-20是一般手机功率控制的原理方框图。
该控制环路工作原理如下所述：功率放大器放大的发射信号送到天线转化为
高频的电磁波发送出去。在功放的输出端，通过一个取样电路取一部分发射信号，经高频整流得到一个反映发射功率大小的直流电平。这个电平在比较电路中与来自逻辑电路的功率控制参考电平进行比较，输出一个控制信号去控制功放电路的偏压或电源，从而达到控制功率的目的。
摩托罗拉P7689手机的功率控制电路如图4-21所示。
功率控制电路主要由U390构成。U390的第12脚是射频功率检测输人脚，第7脚是功率控制输出脚，第8脚是来自基端的基准功率控制电平，功率检测信号与基准控制电平进行比较后自动调整U390第7脚EXC功率控制电平的大小，以达到功率控制的目的。
看看百度收录：［ 手机射频发射功能电路分析］
2013-5-7 11:04:23统计：［］
相关新闻
- 上一篇：手机频率合成器电路分析
- 下一篇：手机射频接收功能电路分析
