跟我学修手机系列之七
手机电路识别与分析技巧——接收机功能电路(上)

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天线电路

1. 天线电路原理

在单频GSM手机中,天线电路通常由天线开关电路或双工滤波器组成,而在双频GSM手机和三频GSM手机电路中,多以带天线开关和双工滤波器的组件构成。

若天线电路中只有双工滤波器,则通常不再包含其他电路。若天线电路中有天线开关电路,通常还包含天线开关的控制电路。

在天线电路中,熟悉以下常见的英文缩写可利于我们进行电路的查找分析:ANT、DUPLEXER、DIPLEXER、TX-ON、RXON、TXEN等。

图1所示的器件是一个双工滤波器。从手机的电路结构中我们知道,双工滤波器的RX端口接有接收机的第一级射频滤波器和低噪声放大器LNA。所以,在电路图中找到双工滤波器,就可找到接收机的第一级射频滤波器、LNA。

图1
图1 🔍原图 (567×342)

从图2中我们可以看到还有VC1~VC4几个端口,由此可以确定该电路是一个天线开关电路,VC1~VC4就是天线开关的控制端。从VC1~VC4几个端口就可以找到天线开关的控制电路。

图2
图2 🔍原图 (567×325)

2. 天线电路器件

天线电路有使用双工滤波器的,有使用天线开关电路的。使用双工滤波器的电路比较简单,通常采用图3所示的器件。

图3
图3 🔍原图 (567×204)

双工滤波器是一个滤波器组件,它包含一个发射滤波器和一个接收滤波器。双工滤波器常用作单频GSM手机的天线电路器件。

图4所示的是一个常用集成电路天线开关器件,其内部是一个由高频二极管组成的开关电路。

图4
图4 🔍原图 (302×295)

3. 检查天线电路

若天线电路工作不正常,将会导致手机出现接收差或发射功率低等故障。

检修天线电路时,主要应注意电路对信号的衰减是否过大。对于使用天线开关的,应注意其控制信号是否正常。

可用示波器、频谱分析仪或万用表对天线电路的不同方面进行检查。

用频谱分析仪检查天线电路的接收方面时,将射频信号设置在947MHz,幅度为-70dBm(也可设置其他信道的信号,但频谱分析仪需作相应的设置调整)。将频谱分析仪的中心频率设置为947MHz。

用频谱分析仪检查天线电路的发射方面时,将射频信号设置在902MHz,幅度为-70dBm(也可设置其他信道的信号,但频谱分析仪需作相应的设置调整),将频谱分析仪的中心频率设置为902MHz。

用频谱分析仪检查天线电路可分为两种情况:

一种是检查以双工滤波器为主的天线电路。检查这种天线电路时,可在故障机不加电的状态下进行,如图5所示。

检查接收信号通道时,将信号源输出的信号连接到双工滤波器的天线(ANT)端口,用频谱分析仪在双工滤波器的接收信号输出端口(RX)检测。

检查发射信号通道时,将信号源输出的信号连接到双工滤波器的发射信号输入端口(TX),用频谱分析仪在双工滤波器的天线端口检测。

正常情况下,频谱分析仪检测到的信号幅度比信号源输出的信号幅度小3dBm左右。若频谱分析仪检测到的信号幅度比信号源输出的信号幅度小很多,则为双工滤波器性能不良或损坏。

另一种是用频谱分析仪检查天线开关电路。此时需给故障机加电开机,使故障机处于测试或待机状态(若有条件,最好使故障机处于测试状态)。其测试方法与双工滤波器的检测大致相同。

天线开关对信号的衰减较小,用频谱分析仪检测到的射频信号幅度应与信号源输出的信号幅度相近。否则,就是天线开关有问题。

万用表主要用来检查天线电路的线路是否断线,特别是检查天线开关电路的线路及其部分控制电路元件是否损坏。参照天线开关电路,检查天线开关控制电路的电压。

频谱分析仪只能检查天线电路的交流通道,不能检测天线电路的直流电路。而示波器可检查天线开关电路的直流工作情况。但对于双工滤波器,示波器无法检测。示波器主要用来检查天线电路中的控制信号,这些信号在待机状态或工作状态下通常都是脉冲信号。

需要注意,在检修天线电路时,加给天线电路的射频信号幅度不能太大,信号源与频谱分析仪的电缆都需要有良好的屏蔽性。

一般情况下,手机一开机,天线开关电路就开始工作(当然是接收机通道)。而发射部分的天线开关通道通常是在开机后20~30s内启动。手机进入服务状态后处于待机状态,发射部分的天线通道基本上是关闭的,除非手机从一个蜂窝区域移动到另一个蜂窝区域时,发射天线通道才启动。假若手机接收机工作不正常,手机开机后发射机天线通道是不启动的。

低噪声放大器

1. 低噪声放大器电路

低噪声放大器在电路中主要是对天线感应到的微弱射频信号进行放大,以满足混频器对输入信号幅度的要求。低噪声放大器是接收机的第一级放大电路,位于天线电路之后。在低噪声放大器的前后,通常都接有射频滤波器。在手机电路中,低噪声放大器的英文缩写是LNA——Low Noise Amplifier。

低噪声放大电路比较简单。若是分立元件,则通常是共发射极电路。但如今,除摩托罗拉的部分手机使用分立元件电路外,其他大多数手机的LNA电路都被集成在复合射频模块内。

2. 低噪声放大电路的识别

首先要了解低噪声放大器的电路特点,掌握必要的英文缩写知识,并对接收机电路结构有一定的了解。下面结合实际电路来说明如何查找识别低噪声放大器。

图6所示的是诺基亚双频手机8850低噪声放大电路。

由图可见,可以确定VT903和VT904两管是低噪声放大器的核心器件。而VT905和VT907则是控制器件。

根据VT905和VT907所接到射频处理模块端口所标的字母(见图7),VT905是1800MHz低噪声放大器控制,即VT903电路是1800MHz接收机的低噪声放大器;VT907是900MHz低噪声放大器控制,即VT904电路是900MHz接收机的低噪声放大器。

在图6中,C644线路是VT903的输入信号通道,C640线路是VT903的输出信号通道;R640、VT905的C/E和R614是VT903工作电源路径;VT905基极方向是VT903增益控制信号;R643、R614线路是VT903的基极偏压线路。其中:

● “Vlna”是一个关键,它表示低噪声放大器的电源,所以该电路是一个低噪声放大器。

● VT903和VT904的基极输入信号是经由一个交流通道来自天线电路;集电极有一个交流通道到N505,所以它们应是低噪声放大器的核心器件。

● 而VT905和VT907的基极连接到集成电路N505,而低噪声放大器的输入信号只能是来自天线电路;它们的集电极都连接到电源Vlna上。从手机电路结构来看,可以确定它们是低噪声放大器的电源电子开关。

● 由于这个低噪声放大器是连接到一个集成电路的,这个集成电路的标注也就是一个关键点。如图7中所示的“LNA-G”和“LNA-P”。LNA就是表示低噪声放大器(参见英文缩写);“G”代表“GSM”,“P”代表“PCN”(诺基亚手机中的1800系统通常被标注为PCN,而其他手机通常将1800系统标注为DCS,请参见英文缩写)。所以从这里反推回去,也可以断定VT903、VT904电路是低噪声放大电路。

(张兴伟)