射频工程师带你一文了解射频芯片(下)

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射电路的结构和工作原理

发射时,把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中频,用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。经功放放大后由天线转为电磁波辐射出去。

该电路掌握重点:(1)、电路结构;(2)、各元件的功能与作用;(3)、发射信号流程。

1.电路结构

发射电路由中频内部的发射调制器、发射鉴相器;发射压控振荡器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、发射互感器等电路组成。(如下图)

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发射电路方框图


2.各元件的功能与作用

1)、发射调制器:

结构:发射调制器在中频内部,相当于宽带网络中的MOD。

作用:发射时把逻辑电路处理过的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)与本振信号调制成发射中频。

2)、发射压控振荡器(TX-VCO):

结构:发射压控振荡器是由电压控制输出频率的电容三点式振荡电路;在生产制造时集成为一小电路板上,引出五个脚:供电脚、接地脚、输出脚、控制脚、900M/1800M频段切换脚。当有合适工作电压后便振荡产生相应频率信号。

作用:把中频内调制器调制成的发射中频信号转为基站能接收的890M-915M(GSM)的频率信号。

原理:众所周知,基站只能接收890M-915M(GSM)的频率信号,而中频调制器调制的中频信号(如三星发射中频信号135M)基站不能接收的,因此,要用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。

当发射时,电源部分送出3VTX电压使TX-VCO工作,产生890M-915M(GSM)的频率信号分两路走:a)、取样送回中频内部,与本振信号混频产生一个与发射中频相等的发射鉴频信号,送入鉴相器中与发射中频进行较;若TX-VCO振荡出频率不符合手机的工作信道,则鉴相器会产生1-4V跳变电压(带有交流发射信息的直流电压)去控制TX-VCO内部变容二极管的电容量,达到调整频率准确性目的。b)、送入功放经放大后由天线转为电磁波辐射出去。

从上看出:由TX-VCO产生频率到取样送回中频内部,再产生电压去控制TX-VCO工作;刚好形成一个闭合环路,且是控制频率相位的,因此该电路也称发射锁相环电路。

3)、功率放大器(功放):

结构:目前手机的功放为双频功放(900M功放和1800M功放集成一体),分黑胶功放和铁壳功放两种;不同型号功放不能互换。

作用:把TX-VCO振荡出频率信号放大,获得足够功率电流,经天线转化为电磁波辐射出去。

值得注意:功放放大的是发射频率信号的幅值,不能放大他的频率。

功率放大器的工作条件:

a)、工作电压(VCC):手机功放供电由电池直接提供(3.6V);

b)、接地端(GND):使电流形成回路;

c)、双频功换信号(BANDSEL):控制功放工作于900M或工作于1800M;

d)、功率控制信号(PAC):控制功放的放大量(工作电流);

e)、输入信号(IN);输出信号(OUT)。

4)、发射互感器:

结构:两个线径和匝数相等的线圈相互靠近,利用互感原理组成。

作用:把功放发射功率电流取样送入功控。

原理:当发射时功放发射功率电流经过发射互感器时,在其次级感生与功率电流同样大小的电流,经检波(高频整流)后并送入功控。

5)、功率等级信号:

所谓功率等级就是工程师们在手机编程时把接收信号分为八个等级,每个接收等级对应一级发射功率(如下表),手机在工作时,CPU根据接的信号强度来判断手机与基站距离远近,送出适当的发射等级信号,从而来决定功放的放大量(即接收强时,发射就弱)。

附功率等级表:
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6)、功率控制器(功控):

结构:为一个运算比较放大器。

作用:把发射功率电流取样信号和功率等级信号进行比较,得到一个合适电压信号去控制功放的放大量。

原理:当发射时功率电流经过发射互感器时,在其次级感生的电流,经检波(高频整流)后并送入功控;同时编程时预设功率等级信号也送入功控;两个信号在内部比较后产生一个电压信号去控制功放的放大量,使功放工作电流适中,既省电又能长功放使用寿命(功控电压高,功放功率就大)。

3.发射信号流程

当发射时,逻辑电路处理过的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N),送入中频内部的发射调制器,与本振信号调制成发射中频。而中频信号基站不能接收的,要用TX-VCO把发射中频信号频率上升为890M-915M(GSM)的频率信号基站才能接收。当TX-VCO工作后,产生890M-915M(GSM)的频率信号分两路走:

a)、一路取样送回中频内部,与本振信号混频产生一个与发射中频相等的发射鉴频信号,送入鉴相器中与发射中频进行较;若TX-VCO振荡出频率不符合手机的工作信道,则鉴相器会产生一个1-4V跳变电压去控制TX-VCO内部变容二极管的电容量,达到调整频率目的。

b)、二路送入功放经放大后由天线转化为电磁波辐射出去。为了控制功放放大量,当发射时功率电流经过发射互感器时,在其次级感生的电流,经检波(高频整流)后并送入功控;同时编程时预设功率等级信号也送入功控;两个信号在内部比较后产生一个电压信号去控制功放的放大量,使功放工作电流适中,既省电又能长功放使用寿命。

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