手机射频典型电路讲解及分析

随着电路集成技术日新月异的发展，射频电路也趋向于集成化、模块化，这对于小型化移动终端的开发、应用是特别有利的。

目前手机的射频电路是以 RFIC 为中心结合外围辅助、控制电路构成的。

射频电路中各典型功能模块的分析是我们讨论的主要内容。

 

 

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Outline

收发器(Transceiver)

锁相环(PLL)

功率控制环路(APC)

收发双工器(Diplexer)

衰减网络(Attenuation)

匹配网络(Matching)

滤波网络(Filter)

平衡网络(Balance)

其它

1.收发器(Transceiver)

收发器即调制解调器

调制：发射时基带信号加载到射频信号

解调：接收时射频信号过滤出基带信

Transceiver根据其工作频率可分为：单频、双频、三频等

Transceiver根据其中频特征可分为有中频、零中频、近零中频等

以DB2009为例介绍Transceiver UAA3535的内部结构

UAA3535是近零中频收发器，它最多可以作三频收发

它内部有：

三个PLL(包括一个内置VCO)、正交混频解调器、可控增益低噪放大器、混频调制器等

它需外接：

13MHz参考基准时钟、RXVCO、TXVCO、基带控制信号等

我们需要研究其内部各重要节点的频率、带宽，信号转换的流程等细节

 

 

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2.锁相环(PLL)

锁相环四个基本构成元素：

鉴相器(PD)鉴频器(FD)鉴相鉴频(PFD)：

PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置，用来检测输入信号与反馈信号之间的相位/频率差

环路滤波器Loop Filter(LP)：

LP一般为N阶低通滤波器

电压控制振荡器(VCO)：

VCO是一个电压--频率变换装置 ，输出振荡频率应随输入控制电压线性地变化

参考信号源(Reference signal source)：

参考信号源提供与反馈信号鉴相鉴频用的对比输入信号

 

 

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锁相环路的性能

锁相环的基本性能包括捕获过程与同步

(1)捕获过程的性能指捕获带和捕获时间。

捕获带指环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许的最大固有频差

捕获时间是环路由起始时刻到进入同步状态的时刻之间的时间间隔

Frequency deviation capability 》》 the max. PLL capture range

(2)环路锁定之后稳态频差等于零，进入同步状态。稳态相差通常总是存在的，它是一个固定值。

环路的跟踪性能

输入信号变化越快，跟踪性能就越差。暂态相位误差和稳态相位误差的大小，是衡量环路线性跟踪性能好坏的重要标志。

环路噪声性能

噪声包括输入噪声与谐波干扰和内部噪声与谐波干扰，压控振荡器内部的噪声是主要的噪声源。

环路捕获性能

捕获带越宽越好，捕获时间越短越好，可提高环路的增益K或者增加滤波器的带宽，但加大环路增益或滤波器带宽往往是与提高环路的跟踪性能和滤波性能的要求相矛盾。采用辅助捕获的方法达到目的。包括辅助鉴频和鉴频鉴相，变带宽和变增益等。

基本构成电路分析

鉴相器(Phase Detector)

电荷泵——环路低通滤波器

(Charge Pump——Loop Filter )

压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator)

分频器(DIV)

 

 

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VCO的选择要素

High spectral purity

Linear voltage-frequency transfer characteristic

Good frequency stability to temperature

Frequency deviation capability 》》the max. PLL capture range

Time response

Low power consumption and Output level

Output harmonic level and tuning sensitivity

Phase noise

 

 

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3.功率控制环路(APC)

功率控制环路构成：

功率放大器(Power Amplifier)

功率耦合器(Power Coupler)

功率耦合器(Power Coupler)

为了达到功率控制，我们需要使用到的功率传感器就是功率耦合器，一般为Directional Coupler。

它的主要参数有：详见其LDC Data Sheet

耦合量(Coupling)

插入损耗(Insertion Loss)

隔离度(Isolation)

方向性(Directivity)

[单位(dB)]

 

 

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负包络检波的对二极管要求：

检波二极管D以P极为输入端

检波二极管的极电容要求较小的肖特基二极管，若极电容过大，将会使负包络过多的耦合流失到低，导致检波效果变差

 

 

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功率检波器(Power Detector)

功率比较、控制器(Power Comparator&Controller )

这样构成的环路可以将功率较稳定的控制在我们的设定值上，这个设定值可以随时间根据需要不断变化。

 

 

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功率放大器(Power Amplifier)

目前手机用PA一般是厚膜模拟电路制成，它要求将低功率射频信号线性无失真的放大到一定功率值。

它的主要参数有：

工作频率、带宽;

最大线性输出功率(压缩点);

线性放大对输入功率要求;

输入、输出需要的匹配阻抗;

工作电源及电压、电流的要求;

控制信号的形式及要求;

噪声特性等等。