射頻工程師帶你一文了解射頻芯片(下)
射電路的結(jié)構(gòu)和工作原理
發(fā)射時,把邏輯電路處理過的發(fā)射基帶信息調(diào)制成的發(fā)射中頻,用TX-VCO把發(fā)射中頻信號頻率上變?yōu)?90M-915M(GSM)的頻率信號。經(jīng)功放放大后由天線轉(zhuǎn)為電磁波輻射出去。
該電路掌握重點 :(1)、電路結(jié)構(gòu);(2)、各元件的功能與作用;(3)、發(fā)射信號流程。
1.電路結(jié)構(gòu)
發(fā)射電路由中頻內(nèi)部的發(fā)射調(diào)制器、發(fā)射鑒相器;發(fā)射壓控振蕩器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、發(fā)射互感器等電路組成。(如下圖)。
發(fā)射電路方框圖
2.各元件的功能與作用
1)、發(fā)射調(diào)制器:
結(jié)構(gòu) :發(fā)射調(diào)制器在中頻內(nèi)部,相當于寬帶網(wǎng)絡中的MOD。
作用 :發(fā)射時把邏輯電路處理過的發(fā)射基帶信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)與本振信號調(diào)制成發(fā)射中頻。
2)、發(fā)射壓控振蕩器(TX-VCO):
結(jié)構(gòu) :發(fā)射壓控振蕩器是由電壓控制輸出頻率的電容三點式振蕩電路;在生產(chǎn)制造時集成為一小電路板上,引出五個腳:供電腳、接地腳、輸出腳、控制腳、900M/1800M頻段切換腳。當有合適工作電壓后便振蕩產(chǎn)生相應頻率信號。
作用 :把中頻內(nèi)調(diào)制器調(diào)制成的發(fā)射中頻信號轉(zhuǎn)為基站能接收的890M-915M(GSM)的頻率信號。
原理 :眾所周知,基站只能接收890M-915M(GSM)的頻率信號,而中頻調(diào)制器調(diào)制的中頻信號(如三星發(fā)射中頻信號135M)基站不能接收的,因此,要用TX-VCO把發(fā)射中頻信號頻率上變?yōu)?90M-915M(GSM)的頻率信號。
當發(fā)射時,電源部分送出3VTX電壓使TX-VCO工作,產(chǎn)生890M-915M(GSM)的頻率信號分兩路走:a)、取樣送回中頻內(nèi)部,與本振信號混頻產(chǎn)生一個與發(fā)射中頻相等的發(fā)射鑒頻信號,送入鑒相器中與發(fā)射中頻進行較;若TX-VCO振蕩出頻率不符合手機的工作信道,則鑒相器會產(chǎn)生1-4V跳變電壓(帶有交流發(fā)射信息的直流電壓)去控制TX-VCO內(nèi)部變?nèi)荻O管的電容量,達到調(diào)整頻率準確性目的。b)、送入功放經(jīng)放大后由天線轉(zhuǎn)為電磁波輻射出去。
從上看出 :由TX-VCO產(chǎn)生頻率到取樣送回中頻內(nèi)部,再產(chǎn)生電壓去控制TX-VCO工作;剛好形成一個閉合環(huán)路,且是控制頻率相位的,因此該電路也稱發(fā)射鎖相環(huán)電路。
3)、功率放大器(功放):
結(jié)構(gòu) :目前手機的功放為雙頻功放(900M功放和1800M功放集成一體),分黑膠功放和鐵殼功放兩種;不同型號功放不能互換。
作用 :把TX-VCO振蕩出頻率信號放大,獲得足夠功率電流,經(jīng)天線轉(zhuǎn)化為電磁波輻射出去。
值得注意 :功放放大的是發(fā)射頻率信號的幅值,不能放大他的頻率。
功率放大器的工作條件:
a)、工作電壓(VCC):手機功放供電由電池直接提供(3.6V);
b)、接地端(GND):使電流形成回路;
c)、雙頻功換信號(BANDSEL):控制功放工作于900M或工作于1800M;
d)、功率控制信號(PAC):控制功放的放大量(工作電流);
e)、輸入信號(IN);輸出信號(OUT)。
4)、發(fā)射互感器:
結(jié)構(gòu) :兩個線徑和匝數(shù)相等的線圈相互靠近,利用互感原理組成。
作用 :把功放發(fā)射功率電流取樣送入功控。
原理 :當發(fā)射時功放發(fā)射功率電流經(jīng)過發(fā)射互感器時,在其次級感生與功率電流同樣大小的電流,經(jīng)檢波(高頻整流)后并送入功控。
5)、功率等級信號:
所謂功率等級就是工程師們在手機編程時把接收信號分為八個等級,每個接收等級對應一級發(fā)射功率(如下表),手機在工作時,CPU根據(jù)接的信號強度來判斷手機與基站距離遠近,送出適當?shù)陌l(fā)射等級信號,從而來決定功放的放大量(即接收強時,發(fā)射就弱)。
附功率等級表:
6)、功率控制器(功控):
結(jié)構(gòu) :為一個運算比較放大器。
作用 :把發(fā)射功率電流取樣信號和功率等級信號進行比較,得到一個合適電壓信號去控制功放的放大量。
原理 :當發(fā)射時功率電流經(jīng)過發(fā)射互感器時,在其次級感生的電流,經(jīng)檢波(高頻整流)后并送入功控;同時編程時預設功率等級信號也送入功控;兩個信號在內(nèi)部比較后產(chǎn)生一個電壓信號去控制功放的放大量,使功放工作電流適中,既省電又能長功放使用壽命(功控電壓高,功放功率就大)。
3.發(fā)射信號流程
當發(fā)射時,邏輯電路處理過的發(fā)射基帶信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N),送入中頻內(nèi)部的發(fā)射調(diào)制器,與本振信號調(diào)制成發(fā)射中頻。而中頻信號基站不能接收的,要用TX-VCO把發(fā)射中頻信號頻率上升為890M-915M(GSM)的頻率信號基站才能接收。當TX-VCO工作后,產(chǎn)生890M-915M(GSM)的頻率信號分兩路走:
a)、一路取樣送回中頻內(nèi)部,與本振信號混頻產(chǎn)生一個與發(fā)射中頻相等的發(fā)射鑒頻信號,送入鑒相器中與發(fā)射中頻進行較;若TX-VCO振蕩出頻率不符合手機的工作信道,則鑒相器會產(chǎn)生一個1-4V跳變電壓去控制TX-VCO內(nèi)部變?nèi)荻O管的電容量,達到調(diào)整頻率目的。
b)、二路送入功放經(jīng)放大后由天線轉(zhuǎn)化為電磁波輻射出去。為了控制功放放大量,當發(fā)射時功率電流經(jīng)過發(fā)射互感器時,在其次級感生的電流,經(jīng)檢波(高頻整流)后并送入功控;同時編程時預設功率等級信號也送入功控;兩個信號在內(nèi)部比較后產(chǎn)生一個電壓信號去控制功放的放大量,使功放工作電流適中,既省電又能長功放使用壽命。