手机结构原理幻灯片.ppt
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1、手机结构原理手机结构原理2022/9/29第1页,共53页,编辑于2022年,星期六学习完此课程,您将会:学习完此课程,您将会:p熟悉手机模块的组成结构p熟练手机内部各功能模块的工作原理p对手机结构有全面的认识,能够形成一个基本的、系统的整体手机结构理论框架第2页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 3第第第第1 1 1 1节节节节 手机组成模块整体介绍手机组成模块整体介绍第第2 2节节 手机模块射频模块介绍手机模块射频模块介绍第第3 3节节 手机模块基带模块介绍手机模块基带模块介绍第第4 4节节 手机模块外围电路模块介绍手机模块外围电路模块介绍第3页,共53页,编辑于2022年,星期
2、六Page 4第第1节节 手机组成模块整体介绍手机组成模块整体介绍第4页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 5第第1节节 手机组成模块整体介手机组成模块整体介绍绍l射频部分主要是把基带送过来的低频小功率的信号转变成为适合射频部分主要是把基带送过来的低频小功率的信号转变成为适合在空间传送的高频大功率的信号,以及把从天线接收的高频微弱在空间传送的高频大功率的信号,以及把从天线接收的高频微弱信号转变成为基带能够处理的具有一定幅度的低频信号。信号转变成为基带能够处理的具有一定幅度的低频信号。l基带部分主要把声音信号转变成为电信号,再进行处理,使得信基带部分主要把声音信号转变成为电信号,再进行
3、处理,使得信号适合在信道中传输,并保证在接收端可以正确接收。号适合在信道中传输,并保证在接收端可以正确接收。l外围部分主要完成手机和人之间的接口功能,对手机的外围部分主要完成手机和人之间的接口功能,对手机的使用、操作全部通过此部分完成。使用、操作全部通过此部分完成。整体介绍整体介绍第5页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 6第第第第1 1 1 1节节节节 手机组成模块整体介绍手机组成模块整体介绍第第2 2节节 手机模块射频模块介绍手机模块射频模块介绍第第3 3节节 手机模块基带模块介绍手机模块基带模块介绍第第4 4节节 手机模块外围电路模块介绍手机模块外围电路模块介绍第6页,共53页
4、,编辑于2022年,星期六Page 7射频电路结构组成射频电路结构组成第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍第7页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 8第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍射频模块接收通射频模块接收通路路第8页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 9接收机分类:接收机分类:第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍第9页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 10超外差二次变频和超外差一次变频都属于超外差变频接收机,而超外差变频接收机的核心电路就是混频器,若接收机的混频器出现故障则会导致无信号,不注册等故障。混频电路又叫
5、混频器(MIX)是利用半导体器件的非线性特性,将两个或多个信号混合,取其差频或和频,得到所需要的频率信号。在手机电路中,混频器有两个输入信号(一个为输入信号,另一个为本机振荡),一个输出信号(其输出被称为中频IF)。在接收机电路中的混频器是下变频器,即混频器输出的信号频率比输入信号频率低;在发射机电路中的混频器通常用于发射上变频,它将发射中频信号与UHFVCO(或RXVCO)信号进行混频,得到最终发射信号。混频电路混频电路第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍第10页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 11 超外差变频接收机和直接变频接收机的关系 (1 1)同:两者都是信
6、号是从天线到低噪声放大器两者都是信号是从天线到低噪声放大器,再到频率变换单元再到频率变换单元,最后到语音处理电路。最后到语音处理电路。(2 2)异:超外差变频接收机首先需要将高频信号转换为中频信号然后才传输给解调电路,超外差变频接收机首先需要将高频信号转换为中频信号然后才传输给解调电路,RXI/QRXI/Q信号都是需要解调电路输出的信号都是需要解调电路输出的,而在直接变换线形接收机混频器而在直接变换线形接收机混频器输出的就是输出的就是RXI/QRXI/Q信号。信号。(3 3)优缺点:超外差变频接收机因为通过适当地选择中频和滤波器可以获得极佳的选择性和灵敏度。因为通过适当地选择中频和滤波器可以获
7、得极佳的选择性和灵敏度。但是却必须使用成本昂贵而且体积庞大的中频零件。但是却必须使用成本昂贵而且体积庞大的中频零件。直接变频(零中频)接收机由于在下变频过程中不需要经过中频,直接将高频信号转化成低频信号,而且镜像频率即是射频信号本身,于在下变频过程中不需要经过中频,直接将高频信号转化成低频信号,而且镜像频率即是射频信号本身,不存在镜像频率干扰,这种采用直接转换的方式,节省了昂贵的中频器件及中频至基带转换电路,集成度高。但实际应用中可能受不存在镜像频率干扰,这种采用直接转换的方式,节省了昂贵的中频器件及中频至基带转换电路,集成度高。但实际应用中可能受“直流位移直流位移”的影响,降低接收灵敏度,的
8、影响,降低接收灵敏度,基频基频ICIC软件上多采用直流滤波技术,生产厂家必须在生产时执行额外的生产步骤:进行二阶截取点校准,得到的修正值存储在内存,并在手机开机时软件上多采用直流滤波技术,生产厂家必须在生产时执行额外的生产步骤:进行二阶截取点校准,得到的修正值存储在内存,并在手机开机时用来校准手机。用来校准手机。第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍第11页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 12第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍射频模块发射通射频模块发射通路路第12页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 13第第2节节手机模块射频模块手机模块射频
9、模块介绍介绍发射机分类:发射机分类:第13页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 14发射机分类比较发射机分类比较 相同点相同点 两者都是信号是从语音拾取到语音处理电路在经过频率变换单元,经放大电路从天线发射出去.差异点差异点1.1.最终发射信号的产生方式不同:最终发射信号的产生方式不同:a.a.带发射上变频器发射机:带发射上变频器发射机:TXI/Q信号首先需要通过发射中频电路完成I/Q调制后,在过发射上变频电路产生最终发射信号b.b.带发射变换变换模块发射机带发射变换变换模块发射机:TXI/Q信号同样需要经过发射中频调制,经过发射变换和TXVCO电路成最终发射信号c.c.直接调制发射
10、机直接调制发射机:发射基带信号TXI/Q不再是调制发射中频信号,而是直接调 制在发射机射频信号上。I/Q调制器直接输出最终发射信号 2.2.集成度不同集成度不同 所涉及电路越少,集成度将会越高,不论从成本和外观上都是越适应发展需要的.第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍第14页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 15第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍射频模块锁相环射频模块锁相环部分部分第15页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 16在射频电路中,锁相环电路扮演着非常重要的角色,是频率合成器的核心.主要作用是由频稳性很强的基准信号得到一个同样频率
11、稳定的信号工作原理:工作原理:压控振荡器产生周期性的输出信号,如果其输出频率低于参考信号的频率,鉴相器通过电荷放大器改变控制电压使压控振荡器就的输出频率提高。如果压控振荡器的输出频率高于参考信号的频率,鉴相器通过电荷放大器改变控制电压使压控振荡器就的输出频率降低。低通滤波器的作用是平滑电荷放大器的输出,这样在鉴相器进行微小调整的时候,系统趋向一个稳态。第第2节节手机模块射频模块手机模块射频模块介绍介绍锁相环结构锁相环结构第16页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 17第第第第1 1 1 1节节节节 手机组成模块整体介绍手机组成模块整体介绍第第2 2节节 手机模块射频模块介绍手机模块射
12、频模块介绍第第3 3节节 手机模块基带模块介绍手机模块基带模块介绍第第4 4节节 手机模块外围电路模块介绍手机模块外围电路模块介绍第17页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 18第第3节节手机模块基带模块介手机模块基带模块介绍绍基带模块基带电源管基带模块基带电源管理部分理部分第18页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 19第第3节节手机模块基带模块手机模块基带模块介绍介绍电源管理部分 由于电池电压的不稳定和器件对电压、电流要求的精确性与多样性,由于电池电压的不稳定和器件对电压、电流要求的精确性与多样性,最重要的是出于降低功耗的考虑,手机需要专门的电源管理单元。最重要的是出于
13、降低功耗的考虑,手机需要专门的电源管理单元。对各种电压的要求:对各种电压的要求:内核电压:电压较低,要求精确度高,稳定性好。电压较低,要求精确度高,稳定性好。音频电压:模拟电压,要求电源比较干净,纹波小。模拟电压,要求电源比较干净,纹波小。I/O 电压:要求在不需要时可以关闭或降低电压,以减少功耗。要求在不需要时可以关闭或降低电压,以减少功耗。功放电压:由于电流要求较大,直接由电池供电。由于电流要求较大,直接由电池供电。第19页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 20第第3节节手机模块基带模块介绍手机模块基带模块介绍基带模块基带元件工作基带模块基带元件工作原理原理第20页,共53页,
14、编辑于2022年,星期六Page 21第第3节节手机模块基带模块手机模块基带模块介绍介绍基带元件工作原理lCPU和存储器之间通过数据总线、地址总线和控制总线连接,这三和存储器之间通过数据总线、地址总线和控制总线连接,这三类总线都采用并行方式,类总线都采用并行方式,FLASH和和SDRAM共用这三类总线,通过共用这三类总线,通过片选信号来区分是对哪个进行操作。片选信号来区分是对哪个进行操作。lFLASH存储手机所有的数据,包括软件代码和资料,掉电后不会丢存储手机所有的数据,包括软件代码和资料,掉电后不会丢失。开机后,首先要从失。开机后,首先要从FLASH中把程序和需要的资料调入中把程序和需要的资
15、料调入SDRAM,所有的软件都是在,所有的软件都是在SDRAM中运行,掉电后数据不会被保留。中运行,掉电后数据不会被保留。l外部主时钟的频率一般较低,内核的运行频率一般较高,主时钟进外部主时钟的频率一般较低,内核的运行频率一般较高,主时钟进入基带芯片倍频后提供给入基带芯片倍频后提供给CPU使用。使用。l基带主芯片内部一般有两个处理器:一是基带主芯片内部一般有两个处理器:一是ARM处理器,主要用做控处理器,主要用做控制功能,对手机的运行进行管理,比如时钟控制、电源管理、射频制功能,对手机的运行进行管理,比如时钟控制、电源管理、射频控制、控制、I/O控制等;二是控制等;二是DSP处理器,主要用来处
16、理数据,完成信号处理器,主要用来处理数据,完成信号处理的各种算法,比如音频编解码、信道编解码、交织去交织、加处理的各种算法,比如音频编解码、信道编解码、交织去交织、加解密等。解密等。第21页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 22第第3节节手机模块基带模块介手机模块基带模块介绍绍信号处理部分 这部分完成音频信号的转换和处理,分为两路,一路完成声音信号到射频信号的转这部分完成音频信号的转换和处理,分为两路,一路完成声音信号到射频信号的转换:声音信号经过换:声音信号经过MIC转变成模拟的电信号;经转变成模拟的电信号;经A/D转换变为转换变为64Kbit/s的的PCM数字信号,数字信号,再
17、经压缩编码,去除冗余度,变为再经压缩编码,去除冗余度,变为8Kbit/s的数据流;然后通过信道编码增加冗余度,保证传输的数据流;然后通过信道编码增加冗余度,保证传输的可靠性;加密后送往射频单元处理,最后由天线发射出去。另外一路完成射频信号到声音信号的可靠性;加密后送往射频单元处理,最后由天线发射出去。另外一路完成射频信号到声音信号的转换,处理过程相反。的转换,处理过程相反。声音MICMIC语音编码信道编码加密RF单元声音SPKSPK语音解码信道解码解密RF单元第22页,共53页,编辑于2022年,星期六Page 23第第3节节手机模块基带模块介手机模块基带模块介绍绍基带模块时钟部分基带模块时钟
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