GSM数字手机原理.pps

GSM数字手机原理介绍,客服部技能培训室 王冬梅,学习目标,掌握： 1、基带部分主要芯片的名称、作用（如FLASH、CPU、和弦芯片、电源管理芯片等） 2、简单功能电路的工作原理、相关元器件的作用及损坏后引起的故障现象（背景灯、按键、马达、液晶显示、SIM卡等电路） 3、独立分析简单功能电路的方法,学习目标,4、维修手机功能故障的方法 5、手机射频部分的四种接收方式及特点 6、射频部分主要芯片的名称、功能 7、锁相环PLL的工作原理，混频的概念 8、射频部分的接收、发射流程,学习目标,熟悉： 1、充电电路、触摸屏电路、音频电路等复杂电路的原理分析 2、电路中电源供电电路的原理 3、独立分析射频原理框图的方法 4、各个PLL在射频原理框图中起到的作用,学习目标,了解： 1、手机开机方式、开机流程 2、不开机等故障的简单检测方法 3、语音信号在基带部分的处理过程 4、利用仪器及测试软件的维修检测方法 5、手机维修思路，故障判定方法,揭开手机的面纱,GSM手机的结构 第一种划分方法两部分： 基带（逻辑/音频部分）、射频； 第二种划分方法四部分： 无线部分、传输处理部分、接口部分、电源部分；,课程安排,第一部分：基带部分原理介绍 1.1 基带部分主要芯片 1.2 基带部分语音信号流程 1.3 基带部分功能电路 第二部分：射频原理介绍 2.1 频率合成器简单介绍 2.2 接收机及接收信号流程介绍 2.3 发射机及发射信号流程介绍 2.4 射频简单维修,第一部分 基带原理介绍,1.1 主要芯片介绍（1/3）,基带电路包括无线通信呼叫处理、音频处理、数字语音处理、射频逻辑接口电路、射频功能控制、电源管理、人机接口等 核心器件:CPU/MCU 工作条件：时钟、复位、电压,1.1 主要芯片介绍（2/3）,FLASH（闪烁存储器） 容量最大，存放手机的系统程序和大容量的数据，如字库； SRAM（随机存取存储器） 主要用于存放手机当前运行的中间数据，数据在电源切断后都不能保存； EEPROM（电可编程可擦除只读存储器） 容量小，一般存放手机的系统参数和用户信息，如射频参数、IMEI码、电话本等。,1.1 主要芯片介绍（3/3）,*电源芯片: 提供电路中所需的工作电压，具有开机、时钟、充电等模块 *综合芯片: 模数转换、供电、开机、充电、时钟等 和弦音芯片： 产生悦耳动听的铃声 ,1.2 语音信号流程(1/2),信道编码：检测、纠错传输间产生的差错，在数据流中产生冗余 交织：去除差错及其在码字中位置中的相关性,MIC,13kbit/s,码字流,信息块,二进制信息块,1.2 语音信号流程(2/2),突发脉冲格式化：接收信号的同步和均衡 加密：通过仅由MS和BTS知道的加密方式修改信息块的内容,1.3 功能电路原理,1.3.1 麦克风电路(1),电容式、驻极体电容式 动圈式、压电和压阻传声器、光学波导传声器、硅传声器,1.3.1 麦克风电路(2),手机中使用麦克风的类型： 接触式 焊接式 电路功能： 将语音信号转换为电信号，进一步送入CPU内部进行DSP数字化语音处理。有正负极之分，如极性接反，则不能输出信号。,Q1:如何检测麦克风的好与坏？,VR3,1.3.1 麦克风电路(3),Q:,1.3.2 听筒(受话器)电路,电路功能 将经过CPU处理之后的数字化电信号转换成为语音信号输出。,V08音频电路,RECEIVE_ON,SPK+,SPK-,1.3.3 蜂鸣器电路,电路功能： 将电信号转换成声音信号。（对于和弦手机来说，输出的是经过YAMAHA芯片处理之后的铃音信号）,1.3.3 蜂鸣器电路,和弦： 是和声学理论的一个专有名词，指的是一定音程关系的一组声音(大三和弦、小三和弦、主和弦、属和弦 ） 手机中所谓“16和弦”、“32和弦”、“40和弦”、“64和弦”等等，其实就是 “复音数” ，（MIDI乐曲可以同时发出的最大声音数目 ）,1.3.4 背景灯电路(1),包括按键背景灯、显示背景灯、七彩来电指示灯 作用：为手机在弱光条件下使用提供照明、个性指示等。 Q:背景灯的点亮时间如何控制？,1.3.4 按键背景灯电路(2),Q1:元件U615的作用？,Q2:该电路的工作原理,Q:背景灯全部不亮、 个别背景灯不亮、某一背景灯暗故障原因？,按键背景灯电路,Q1:缺红色指示灯故障引起原因,Q2:元件U502的作用,Q3:ON-OFF信号的作用,LED网络灯电路,LED网络灯电路,背光纸电路,辅LCD EL背光纸,背光纸电路,1.3.4 振动马达电路,1.3.5 翻盖检测电路,1.3.6 SIM卡电路(1),Q1:D5是什么元件？ Q2:D5作用是什么？,1.3.6 SIM卡电路(2),1-3-7 显示电路,Q1:显示传输的方式？,并行传输、串行传输,1.3.8 按键电路(1),9.1 开机键,Q1:开机方式有哪几种？,Q2:按键扫描有几种方式？,1.3.8 按键电路(2),三角波,1.3.8 按键电路(3),1.3.9 红外线电路,SC04红外接口电路图,1.3.10 充电电路(1),1.3.10 充电电路(2),1.3.11 电压调节器（LDO）,1.3.12 手机中的晶体(1),32.768KHz晶体,1.3.12 手机中的晶体(2),温度补偿的压控振荡器,温度补偿的晶体振荡器,工作原理及功能,开机流程,1、电池电压VBAT大于3.6v、VINT=2.7V、 32.768KHz晶体起振,2、按开机键、电源管理芯片输出电压、 #9、#11、#30、#44、#49（3v）；#33、#35（2.8v）CLK32K（#52）、复位信号（#56）,3、13MHz晶体起振，经Q1放大送CPU,4、CPU输出读/写使能给FLASH、SRAM 调用程序（地址、数据）,1.3.12 触摸屏电路,触摸屏做为一种特殊的人机交互方式，它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。 衡量触摸屏的参数：清晰度，反光性，透光率，色彩失真，分辨率，寿命，零点漂移。,1.3.12 触摸屏电路(1),触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置两个部分。 触摸屏控制器(卡)的主要作用： 从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标再送给CPU，同时接收CPU发来的命令并加以执行； 触摸检测装置的主要作用： 一般在显示器的前端，检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控制卡,1.3.12 触摸屏电路(2),触摸屏的种类 触摸屏根据所用的介质以及工作原理，可分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式等 。,手机常用：电阻式触摸屏,1.3.12 触摸屏电路(3),电阻式触摸屏结构:,电阻式触摸屏采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压！,1.3.12 触摸屏电路(4),1.3.12 触摸屏电路(5),导通,1.3.12 触摸屏电路(6),触摸中断检测,1.3.12 触摸屏电路(7),中断、X轴数据读取等效电路,Y方向坐标扫描,X方向坐标扫描,第二部分 射频电路原理,预备知识,网络要求,预备知识,GSM 900频段为（欧洲标准）: 890-915MHz (移动台发射,基站接收,上行链路) 935-960MHz (移动台接收,基站发射,下行链路) 双工频率间隔:45MHz 信道总数:124 信道号：1-124,预备知识,中国移动: 上行链路频率: 905-909MHz 下行链路频率: 950-954MHz 信道号为: 76-95,共计20个信道,4M带宽 中国联通: 上行链路频率: 909-915MHz 下行链路频率: 954-960MHz 信道号为: 96-124,共计29个信道,6M带宽. 目前我国只有中国移动拥有DCS1800,信道号：512-562；可申请10M带宽.,预备知识,GSM 900功率等级（519） 最小功率控制级：19 中间功率控制级：12 最大功率控制级：5,第二部分 射频电路原理,GSM 1800功率等级（015） 最小功率控制级：15 中间功率控制级：7 最大功率控制级：0,手机射频四项电气指标,频率误差0.1ppm（106 ） GSM900频率误差（-90HZ +90HZ） DCS1800频率误差（-180HZ +180HZ） 相位误差峰值20deg 相位误差有效值5deg 误码率2.44%,2.1 频率合成器,定义： 把基准频率信号进行变换，输出多种频率的信号，供射频部分调制、解调、混频所用。,2.1.1 锁相环工作原理,锁相环电路是频率合成器的核心电路，主要作用是：由频稳性很强的基准信号得到另一个频率与其同样稳定频率信号,2.1.2 锁相环组成部分作用,鉴相器(PD) “相位-电压”转换装置，把输入信号频率的变化通过相位差的不同表现出来，从而控制输出电压,即将信号相位的变化转换为电压的变化,2.1.2 锁相环组成部分作用,低通滤波器： 滤出鉴相器输出中的高频成分，以防止高频谐波对 VCO 电路造成影响。,2.1.2 锁相环组成部分作用,压控振荡器： “电压-频率”转换装置，它将电压的变化转换为频率变化；VCO输出的信号通常是一路到其它的功能电路，一路回到分频器做取样信号。,2.1.2 锁相环组成部分作用,变频器： 将 VCO 信号进行分频/倍频，得到频率比较低的信号，以提供鉴相器的比较精度。,2.2 接收机原理及接收信号流程,2.2.1 预备知识,何谓超外差变频器？ *1)高频边中频 *2)本地振荡器输出频率大于接收信号频率 *3)取出差频信号,2.2.1 预备知识,调制/解调的概念： 将信号（低频）经过一系列处理后，“加载”到高频载波上,调制电路,2.2.1 预备知识,解调是调制的逆过程，把信号从高频载波上“卸载”下来。,2.2.1 预备知识,混频器：,fl,2.2.2 接收机类型,接收机的类型： 超外差一次变频接收机 超外差二次变频接收机 超外差直接变频接收机 数字低中频接收机 作用： 将935-960MHz或1805-1880MHz的高频信号下变频为67.708KHz的基带信号。,2.2.3 接收机结构,360M/282M,超外差一次变频接收机,2.2.3 接收机结构,（北京 上海 宁波 ）,飞机 （925-960MHZ）,北京,上海,火车 （360MHZ） （282MHZ）,宁波,（67.708KHZ）,超外差一次变频接收机的形象理解,2.2.3 接收机结构,超外差二次变频接收机 （北京 上海 杭州 宁波）,飞机 （925-960MHZ）,北京,上海,火车 （360MHZ） （282MHZ）,杭州,（67.708KHZ）,宁波,汽车 （45MHZ）,2.2.3 接收机结构,直接变频接收机,形象理解,（北京 宁波）,北京,宁波,飞机 925-960MHZ,（67.708KHZ）,直接变频,GC600接收流程图,2.2.3 接收机结构,数字低中频,形象理解,（北京 嘉兴 宁波）,北京,嘉兴,宁波,飞机 925-960MHZ,汽车 （100KHZ）,（67.708KHZ）,数字低中频,S288接收流程图,作用： 将67.708KHz的低频信号上变频为890915MHz或17101785MHz的高频信号，并发射出去。 一般发射机模型：,2.3 发射机结构,二本振,正交 调制,发射VCO,功率 放大,功率 检测,功率 控制,I/Q,中频 滤波,双工器,鉴相器,混频器,一本振,接收VCO,形象理解,（北京 上海 宁波 奉化）,飞机 （890-915MHZ）,北京,上海,火车 （424MHZ）,宁波,奉化,汽车 （67.708KHZ）,2.3 发射机结构,SX88发射流程分析,2.4 射频部分主要芯片介绍,2.4.1 射频主芯片的主要功能： 1、低噪音放大 2、接收下变频 （将接收高频信号下变频成100KHz的低中频信号） 3、发射调制 （将四路I/Q信号调制成中频，以便鉴相） 4、发射锁相环,2.4.1射频主芯片主要信号,2.4.2 发射压控振荡器介绍,2.4.3 本地振荡器介绍,发射,接收,2.4.4 功率放大器介绍,1,2,3,4,5,6,7,8,2.4.5 功放控制器介绍,1,5,6,10,VAPC,RAMP,VCC_RX_TX,VS1 (DCS),VS2 (EGSM),2.4.6 双工器介绍,1,5,6,7,11,12,RX_DCS,VC_DCS,VC_EGSM,RX_EGSM,TX_DCS,TX_EGSM,OUT_ANT,2