一部可支持打電話、發短信、網絡服務、APP 應用的手機,通常包含五個部分:射頻、基帶、電源管理、外設、軟件。
射頻:一般是信息發送和接收的部分;
基帶:一般是信息處理的部分;
電源管理:一般是節電的部分,由于手機是能源有限的設備,所以電源管理十分重要;
外設:一般包括 LCD,鍵盤,機殼等;
軟件:一般包括系統、驅動、中間件、應用。
在手機終端中,最重要的核心就是射頻芯片和基帶芯片。射頻芯片負責射頻收發、頻率合成、功率放大;基帶芯片負責信號處理和協議處理。那么射頻芯片和基帶芯片是什么關系?
射頻芯片和基帶芯片的關系
射頻(Radio Frenquency)和基帶(Base Band)皆來自英文直譯。其中射頻最早的應用就是 Radio——無線廣播(FM/AM),迄今為止這仍是射頻技術乃至無線電領域最經典的應用。
基帶則是 band 中心點在 0Hz 的信號,所以基帶就是最基礎的信號。有人也把基帶叫做“未調制信號”,曾經這個概念是對的,例如 AM 為調制信號(無需調制,接收后即可通過發聲元器件讀取內容)。
但對于現代通信領域而言,基帶信號通常都是指經過數字調制的,頻譜中心點在 0Hz 的信號。而且沒有明確的概念表明基帶必須是模擬或者數字的,這完全看具體的實現機制。
言歸正傳,基帶芯片可以認為是包括調制解調器,但不止于調制解調器,還包括信道編解碼、信源編解碼,以及一些信令處理。而射頻芯片,則可看做是最簡單的基帶調制信號的上變頻和下變頻。
所謂調制,就是把需要傳輸的信號,通過一定的規則調制到載波上面讓后通過無線收發器(RF Transceiver)發送出去的工程,解調就是相反的過程。
工作原理與電路分析
射頻簡稱 RF 射頻就是射頻電流,是一種高頻交流變化電磁波,為是 Radio Frequency 的縮寫,表示可以輻射到空間的電磁頻率,頻率范圍在 300KHz~300GHz 之間。每秒變化小于 1000 次的交流電稱為低頻電流,大于 10000 次的稱為高頻電流,而射頻就是這樣一種高頻電流。高頻(大于 10K);射頻(300K-300G)是高頻的較高頻段;微波頻段(300M-300G)又是射頻的較高頻段。射頻技術在無線通信領域中被廣泛使用,有線電視系統就是采用射頻傳輸方式。
射頻芯片指的就是將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形, 并通過天線諧振發送出去的一個電子元器件,它包括功率放大器、低噪聲放大器和天線開關。射頻芯片架構包括接收通道和發射通道兩大部分。
射頻電路方框圖
接收電路的結構和工作原理
接收時,天線把基站發送來電磁波轉為微弱交流電流信號經濾波,高頻放大后,送入中頻內進行解調,得到接收基帶信息(RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N);送到邏輯音頻電路進一步處理。
該電路掌握重點:1、接收電路結構;2、各元件的功能與作用;3、接收信號流程。
1、電路結構
接收電路由天線、天線開關、濾波器、高放管(低噪聲放大器)、中頻集成塊(接收解調器)等電路組成。早期手機有一級、二級混頻電路,其目的把接收頻率降低后再解調(如下圖)。
接收電路方框圖
2、各元件的功能與作用
1)手機天線:
結構:(如下圖)
由手機天線分外置和內置天線兩種;由天線座、螺線管、塑料封套組成。
作用:
a)接收時把基站發送來電磁波轉為微弱交流電流信號。
b)、發射時把功放放大后的交流電流轉化為電磁波信號。
2)天線開關:
結構:(如下圖)
手機天線開關(合路器、雙工濾波器)由四個電子開關構成。
作用:
完成接收和發射切換;
完成 900M/1800M 信號接收切換。
邏輯電路根據手機工作狀態分別送出控制信號(GSM-RX-EN;DCS- RX-EN;GSM-TX-EN;DCS- TX-EN),令各自通路導通,使接收和發射信號各走其道,互不干擾。
由于手機工作時接收和發射不能同時在一個時隙工作(即接收時不發射,發射時不接收)。因此后期新型手機把接收通路的兩開關去掉,只留兩個發射轉換開關;接收切換任務交由高放管完成。
3)濾波器:
結構:手機中有高頻濾波器、中頻濾波器。
作用:濾除其他無用信號,得到純正接收信號。后期新型手機都為零中頻手機;因此,手機中再沒有中頻濾波器。
4)高放管(高頻放大管、低噪聲放大器):
結構:手機中高放管有兩個:900M 高放管、1800M 高放管。都是三極管共發射極放大電路;后期新型手機把高放管集成在中頻內部。
高頻放大管供電圖
作用:
a. 對天線感應到微弱電流進行放大,滿足后級電路對信號幅度的需求。
b. 完成 900M/1800M 接收信號切換。