Transcript 第四章接收机射频电路
移动电话测试与维修 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 接收机天线到接收I/Q信号输出之间的电路是接收机射频电路 接收I/Q信号输入到接收话音信号输出之间的电路是接收机的逻 辑音频电路 接收机射频电路是由许多单元电路所组成 掌握电路结构可以帮助进行“宏观”指导，掌握理解单元电路 才能深入细致分析 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 天线电路 低噪声放大器 混频电路 接收第二混频 中频放大器 解调电路 接收机 射 频 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 滤波器 双讯器 滤波器的种类 复合的天线电路 双工滤波器 复合的射频滤波器 天线开关 检修天线电路 天线电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 滤波器的概念 滤波器对于信号而言就像一个筛子 将无用信号和有用信号进行分离,把完成这种具有 信号分离功能的电路称为滤波器 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 滤波器的种类 滤波器有高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器之分 高通滤波器是指只允许某一频点以上信号通过的滤波电路 低通滤波器是指只允许某一频点以下的信号通过的滤波电路 带通滤波器是指只允许某一段频率范围内信号通过的滤波器电路 带阻滤波器则是指只是不允许某一段频率范围内信号通过的滤波电路 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 滤波器的种类 在移动电话电路中，还有其他的一些叫法，如接收射频滤波器、发射射 频滤波器、接收中频滤波器，等等 接收射频滤波器只允许接收射频信号通过 发射射频滤波器只允许发射射频信号通过 接收中频滤波器只允许接收中频信号通过 无线电接收机发射机中的射频滤波器、中频滤波器都属于带通滤波器 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 双工滤波器 在采用频分双工（FDD） 技术的模拟的移动通信设备 （如ETACS手机、对讲机）和 CDMA手机、FDD WCDMA手机中 ，天线电路部分通常采用双 工器（DUP、DUPLEX）来分离 接收、发射射频信号 天线电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 双工滤波器 几乎所有的双工滤波器都 有这样3个端口： 天线端（ANT） 接收射频信号输出端口 （RX） 发射射频信号输入端口 （TX） 发射端 天线端 接收端 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 双工滤波器 发射信号路径 接收信号路径 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 天线开关 天线开关（ANT SW）是一种比较特殊的天线电路 天线开关电路通常只出现在使用TDD与TDMA技术的电路中,比如 GSM手机、TDD-WCDMA手机、TD-SCDMA手机 接收机、发射机是间断工作的：接收机工作时发射机不工作，发 射机工作时接收机不工作 可以利用一个开关电路来提供接收信号通道和发射信号通道，利 用一个或几个控制信号控制来控制天线开关的信号通道的切换 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 天线开关 图4-7 发射机工作时的天线开关信号通道 图4-8 接收机工作时的天线开关信号通道 发射机工作时，控制信号控制开关电路连接天线到发射机 接收机工作时，控制信号控制开关电路将天线连接到接收机 接收与发射信号的分离 当发射机工作时，即使发射信号串入接收机电路，由于接收机不工 作，对接收机不会造成什么大的影响 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 天线开关 两个天线开关控制信号的波形图 对于任何类型的天线开关来说，控制信号端口都是必须的，通 常被标注为VC、Ctr等 这些控制信号通常都是脉冲信号，可用示波器检测 在不同的机器中，天线开关控制信号的波形可能不同 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 天线开关 高频二极管 天线开关电路是由一些高频二极管与电阻电容组成的 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 双频手机中的天线开关 控制信号 天线电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 复合的天线开关模组 包含射频开关 与发射滤波器 天线电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 复合的天线开关模组 复合天线开关模组FL700内集成了2个射频开关、一个双讯器、 两个发射射频滤波器、三个接收射频滤波器。 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 双讯器 工作在GSM900与DCS1800 的双频GSM手机使用双工器 与双讯器 双工器只是被用来分离 GSM接收与发射射频信号， 或分离DCS接收与发射射频 信号 双讯器则被用来分离GSM Z503，双讯器 Z500，双工器 Z504，天线开关模组 天线电路 与DCS射频信号 第四章 接收机射频电路 复合的天线电路 天线电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 第四章 接收机射频电路 复合的射频滤波器 U1001中集成了射频滤波与移相电路 天线电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 检修天线电路 检查天线电路的接收信号通道 设置射频信号源输出接收频段内中间信道的接收射频信号，并将射频信号连 接到故障机的天线处（A处） 然后用频谱分析仪在天线电路的接收信号输出端口（B处）检测 比较A与B点处的接收射频信号的幅度来判断接收射频信号通道是否正常？ 正常情况下，B点的接收射频信号幅度比A点的信号幅度小 天线电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 检修天线电路 检修接收信号通道示意图 天线电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 检修天线电路 检修发射信号通道示意图 天线电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 低噪声放大器 低噪声放大器（LNA──Low Noise Amplifier）是接收机前端的 主要部分，是接收机的第一级放大电路，位于天线电路之后，连接到 天线电路的RX输出端口 低噪声放大器是一个高频小信号放大器 放大管要求截止频率高，放大倍数大，噪声系数小 作用：在第一节高频放大电路采用低噪声放大器可以改善接收机的总 噪声系数，同时低噪声放大器还防止RXVCO信号从天线路径辐射出去 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LNA基本电路 低噪声放大电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA的控制 LNA的控制一般都是通过控制放大电路的偏压来控制LNA电路的增益 基带电路输出一个AGC控制电压，通过LNA的偏压电路输出的LNA的偏 压来控制LNA的增益 对于三极管放大电路来说，通过改变三极管的基极电压实现 在双频或三频移动电话射频电路中，通常有两个或三个独立的低噪声放 大器，还需注意的是低噪声放大器的切换控制电路 各种机型的低噪声放大电路形式可能有所不同，但只要是单独的放大电 路，都可以从其输入端去找该放大器的启动控制信号（直流信号） 一些新型的复合射频信号处理器电路中，基带电路通过射频串行总线来 控制射频信号处理器中各类放大电路的频段切换及增益等 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA的控制 LNA控制端口 LNA电源端口 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA的输入阻抗匹配 低噪声放大器的输入阻抗匹配 在信号传输中获得最大的功率或效率 保证系统具有正确的传输特性 提高信噪比 减小由于反射引起的信号失真 确保电路稳定，为各单元电路提供方便可靠的连接 在实际的电路中，天线电路与LNA输入端之前的射频滤波器都起到了阻 抗匹配的作用 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 差分结构的LNA 单端LNA的优点是噪声小、功耗低、三次失真小，但一个很 大的缺点是输入阻抗受发射极（源极）寄生电感影响很大 差分结构可以有效地解决这个问题，同时可以起到对共模噪 声的抑制作用 低噪声放大电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 差分结构的LNA 两个输入端口 射频滤波与信号分离，相当于下图中的BPF601、BPF600 低噪声放大电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 差分结构的LNA 低噪声放大电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 集成的LNA 有低噪声放大器的输入输出端口 低噪声放大电路 日立的复合射频信号 处理器HD155128TF 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 集成的LNA 在芯片内直接 输出到混频器 没有低噪声放大器的输出端口 低噪声放大电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA的输入/输出 如果低噪声放大电路是单端输入，低噪声放大电路输入端前通常就 是接收射频滤波器 如果低噪声放大电路是双端输入，低噪声放大电路输入端前肯定会 有移相电路，以获得正交射频信号 移相电路可能是分立元件的RLC电路（在早期的GSM移动电路电路中 可以见到），或被集成在复合的射频滤波器中 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA的输入/输出 如果低噪声放大电路是双端输入，其输出肯定也是双端口输 出 如果低噪声放大电路是单端口输入，低噪声放大器输出的射 频信号是否被分离成正交射频信号则取决于接收机的混频电路 如果接收机的混频电路采用的是正交下变频电路，低噪声放 大器输出的接收射频信号通常需要进行移相处理，以得到正交 射频信号 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 LNA的输入/输出 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 图中的Z802是一个射频耦合器，通常将其称为平衡-不平 衡变换器（Balun），该器件所起的作用相当于正交移相 电路，同时起到阻抗匹配的作用。 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA电路中的射频信号 GSM接收机低噪声放大器中的射频信号在935～960MHz频段 双频GSM手机中的1800MHz通道的低噪声放大电路则是对1805～ 1880MHz范围内的信号进行放大 CDMA接收机低噪声放大器中的射频信号在869～894MHz或1930～ 1990MHz WCDMA接收机低噪声放大器中的射频信号在2110～2170MHz范围内 通常情况下，低噪声放大器输出端的信号幅度比输入端的信号 幅度大，其差值约15dB左右 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA电路中的射频信号 在检测低噪声放大电路中时，主要应考虑信号的频率与信号的幅度 考虑信号的频率主要是为了设置频谱分析仪的中心频率 考虑信号的幅度主要是为了对放大电路的工作状态进行快速判断 如果在检修接收机故障时，利用射频信号给故障机输入了射频信号，频 谱分析仪的中心频率就应该是射频信号源输出信号的频率 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA电路中的射频信号 （a） （b） 图4-31 一个GSM低噪声放大器输入输出端的射频信号 需注意的是，在用频谱分析仪检测低噪声放大器输入输出端的信号时， 频谱分析仪所显示出的射频信号的频谱外观可能是不一样的。图4-31（a）所 示的是一个GSM手机中低噪声放大电路输入端的射频信号，图4-31（b）所示 的是在GSM手机低噪声放大电路输出端的射频信号。 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LNA电路中的射频信号 低噪声放大电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO LNA电路中的射频信号 同时应注意的是，不同技术的接收机中射频信号的频谱是不一样的。上 图所示的是CDMA手机LNA电路中的射频信号。 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 检修LNA电路 若低噪声放大器工作不正常，会使接收机出现接收差的故障 根据射频单元电路的检修原则，要判断LNA电路是否工作正常，首先应 该是检测交流信号（输出输入的交流信号） 频谱分析仪是检查LNA电路中射频信号的首先设备,不论LNA电路是集成 电路的，还是分立元件的，其检测方法都一样 用频谱分析仪检修低噪声放大器时，不论被检查的是分立元件的还是集 成电路的，都需要射频信号源的配合 频谱法快速判断LNA电路是否正常？ 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 检修LNA电路 正常情况下，低噪声放大器（GSM手机为例）的输出端信号幅度比输入端信号 幅度大，约为15dB 如果低噪声放大电路输出端的射频信号幅度比输入端的射频信号幅度小，说明 该电路的工作不正常 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 检修LNA电路 一旦确定故障在低噪声放大电路，就需要先确定低噪声放大电路的 工作条件——工作电源、偏压（或控制信号）是否正常？ 若工作条件不正常，检查其他相应的电路；若工作条件基本正常，检 查更换电路元件 示波法快速判断LNA的工作条件是否正常？ 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 检修LNA电路 LNA输入端所检测到的直流脉冲信号 （示波器设置为DC输入，0.5V档，调节好扫描参数） LNA输出端的直流信号 （示波器设置为DC输入，1V档，调节好扫描参数） 低噪声放大电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 检修LNA电路 第一步，设置检测条件 第二步，检查LNA输入、输出端的射频信号幅度 第三步，判断与分析 低噪声放大电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 混频电路 将信号频段内某一个频率变换成另一个频率，以满足电路的需 要，——混频 混频就是将两个不同的信号──本机振荡信号和信号频率加到 非线形器件上，进行频率组合后，取其差频或和频用于混频之后 的电路 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 混频电路 混频器的一个显著的特点是：混频器有两个信号输入端口（射频 口与本振口），一个信号输出端口（中频口）。射频口输入的信号是 射频信号；本振口输入的是本振信号，图中的VCO单元输出的就是本振 信号；中频口输出信号是中频信号（或是基带信号）。 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 混频电路 混频电路：接收第一混频、接收第二混频、I/Q解调、I/Q调制、 发射上变频等 为什么会将这些电路归纳在同一类中呢？ 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 混频电路 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 接收第一混频 在超外差二次变频接收机中，接收低噪声放大器输出端所接的混 频电路被称为接收第一混频电路 在超外差一次变频接收机中，接收低噪声放大器输出端所接的混 频电路直接被称为接收混频电路 在直接变换的线性接收机中，接收低噪声放大电路输出端的混频 电路被称为正交下变频电路、RXI/Q解调电路 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 接收第一混频 接收第一混频在接收机 低噪声放大器（高放）的 输出端 将低噪声放大电路输出 的射频信号与接收本机振 荡信号进行差频，输出接 收机的中频信号（或接收 第一中频信号） 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 接收第一混频 摩托罗拉WCDMA手机A925 的LNA及混频电路方框图 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 混频电路中的关键元件 第一中频滤波器 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 混频电路中的关键元件 第二中频滤波器 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www GSM接收中频信号频谱 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www CDMA接收中频信号频谱 频谱分析的扫频宽度设置相同 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www CDMA接收中频信号频谱 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 混频电路中的信号 GSM接收机中的接收第一中频信号常见的频点是71MHz、225MHz、 400MHz CDMA手机的接收中频信号常见的频点是85.38MHz、183.6MHz WCDMA手机的接收中频信号常见的频点是190MHz CDMA手机中GPS接收中频信号常见的频点是85.38MHz、183.6MHz 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 混频电路中的信号 混频电路输出的中频信号的幅度与输入的射频信号幅度成正比 检修接收机混频电路时，最好通过射频信号源给故障机输出一个40dBm的接收机工作频段内的射频信号（频率点不限），那么，在 混频输出端的中频信号幅度应该是在-40dBm或以上的 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 混频电路中的信号 测试状态下VCO信号频率稳定 1018-935 1018-947 1018-960 测试状态下混频电路信号说明示意图 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 混频电路中的信号 开机之初，VCO信号频率不断变化 1006～1031-935 1006～1031-947 1006～1031-960 开机之初混频电路信号说明示意图 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 开机之初MIXER输出的信号 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 使用了信号源，MIXER输出的信号 中频滤波器输出的信号 混频器输出的信号 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 中频滤波器输入/输出端的信号（视频） 中频滤波器输出的信号 混频器输出的信号 混频电路 LOGO 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 快速检修混频电路 1. 设置信号源输出-40dBm的接收频段内的射频信号，通过射频电缆连 接到故障机的天线处。 2. 设置频谱分析仪的中心频率与接收机的中频信号频率一致。 3. 使手机开机，用频谱分析仪检测混频电路输出端的信号。 4. 如果混频电路有-40dBm以上的信号输出，说明混频电路工作正常。 5. 如果混频电路有信号输出，但信号的幅度小于-40dBm，应注意检查 RXVCO信号的幅度是否正常，检查低噪声放大电路是否正常，检查射 频滤波器及天线开关是否正常。 6. 如果混频电路没有输出，进行第七步操作。 7. 检查：检查VCO信号——正常——检查混频电源及电路元件 检查VCO信号——不正常——检查RXVCO电路 混频电路 第四章 接收机射频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 快速检修混频电路 如果确定混频电路有输出，可继续检查中频滤波器输出端的信号 。中频滤波器输出端的信号很纯净。信号频谱的最顶点应该在频谱分析 仪显示屏的垂直中心线上。 如果中频滤波器输出端没有信号，更换中频滤波器。如果中频滤波 器输出端的信号幅度比输入端的信号幅度小很多，也更换中频滤波器。 混频电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www