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射频电路的工作原理

为了更好地掌握智能手机射频电路的工作原理,本文根据手机的电路结构分析了射频接收电路、射频发射电路和频率合成器电路G、3G、4G、5G手机的射频电路具有重要的指导意义。

射频接收电路

手机射频接收电路主要完成过滤、混频解调、解码等处理,最终恢复声信号。

天线接收无线信号,通过天线匹配电路和接收滤波器电路滤波,然后通过低噪声放大器(LNA)放大后的信号在接收滤波器后被送到混频器(MIX),与本机振荡电路的压控振荡信号混频,获得接收中频信号,中频放大后在解调器中进行正交解调,获得接收基带(RX I/Q)信号。

接收基带信号通过基带电路GMSK解调、交织、解密、信道解码等处理PCM解码,还原为模拟语音信号,推听筒,就能听到对方说话的声音。

手机接收机有三种基本框架结构:超外差接收机、零中频接收机和低中频接收机。

(1)超外差接收机

由于天线接收到的信号非常弱,而鉴频器要求的输入信号电平高且稳定,放大器的总增长率一般为120dB以上,如此大的放大量,使用多级调谐放大器和稳定性,实际上难以实现;此外,高频选择频率放大器的通带宽度太宽。当频率发生变化时,必须改变多级放大器的所有调谐电路,难以实现统一的调谐。

超外差接收器没有这样的问题,它将接收到的射频信号转换为固定的中频,其主要收益来自稳定的中频放大器。

①超外差一次混频接收机

超外差一次混频接收机射频电路中只有一个混频电路,超外差一次混频接收机原理框图如图6-5所示。

图6-5 超外差一次混频接收机原理方框图

②超外差二次混频接收机

超外差二次混频接收机射频电路中有两个混频电路,超外差二次混频接收机原理框图如图6-6所示。

图6-6 外差二次混频接收机原理框图

与一次混频接收机相比,二次混频接收机多了一个混频器和一个混频器VCO,这个VCO在某些电路中被称为IFVCO或VHFVCO。如果在这种接收机电路中RX I/Q解调是相解调,解调的参考信号通常来自基准频率信号。

(2)零中频接收机

零中频接收机可以说是集成度最高的接收机。由于体积小、成本低,是智能手机中应用最广泛的接收机。

零中频接收机的原理框图如图6-7所示。

图6-7 零中频接收机原理框图

零中频接收机无中频电路,直接解调I/Q因此,只收发共用调制调载波信号振荡器(SHF VCO),其振荡频率直接用于发射调制和接收解调(不同时振荡频率不同)。

(3)低中频接收机

低中频接收机又称近零中频接收机,具有类似的优点,避免了零中频接收机直流偏移引起的低频噪声问题。

低中频接收机电路结构有点类似超外差一次混频接收机,低中频接收机原理框图如图6-8所示。

图6-8 低中频接收机原理框图

射频发射电路

手机射频发射电路主要完成发射的射频信号调制、发射变换、功率放大,并通过天线发射。

麦克风将声音转换为模拟电信号PCM编码,然后将其转换为数字信号,通过逻辑音频电路进行数字语音处理,即语音编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲形成TX I/Q分离。

分离后的四条路TX I/Q发射中频电路完成信号I/Q调制信号和频率合成器接收本振动RX VCO和发射本振TX VCO比较差频(即混频后识别),获得含有发射数据的脉动直流信号,控制发射本振的输出频率,作为最终信号,通过功率放大从天线发射。

手机射频发射电路有三个基本框架结构:一是带发射变换电路的射频发射电路;二是带发射变频电路的射频发射电路;三是直接调制射频发射电路。

标签: 放大电路的中频集成电路120

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