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[经验]简单讲解:射频芯片超详细原理2

工程师
2020-09-13 18:13:21     打赏
接收电路方框图2.各元件的功能与作用1)、手机天线:结构:(如下图)由手机天线分外置和内置天线两种;由天线座、螺线管、塑料封套组成。作用:a)、接收时把****发送来电磁波转为微弱交流电流信号。b)、****时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。2)、天线开关:结构:(如下图)手机天线开关(合路器、双工滤波器)由四个电子开关构成。作用:
  • 完成接收和****切换;

  • 完成900M/1800M信号接收切换。

逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号(GSM-RX-EN;DCS- RX-EN;GSM-TX-EN;DCS- TX-EN),令各自通路导通,使接收和****信号各走其道,互不干扰。由于手机工作时接收和****不能同时在一个时隙工作(即接收时不****,****时不接收)。因此后期新型手机把接收通路的两开关去掉,只留两个****转换开关;接收切换任务交由高放管完成。3)、滤波器:结构:手机中有高频滤波器、中频滤波器。作用:滤除其他无用信号,得到纯正接收信号。后期新型手机都为零中频手机;因此,手机中再没有中频滤波器。4)、高放管(高频放大管、低噪声放大器):结构:手机中高放管有两个:900M高放管、1800M高放管。都是三极管共****极放大电路;后期新型手机把高放管集成在中频内部。高频放大管供电图作用:
  • 对天线感应到微弱电流进行放大,满足后级电路对信号幅度的需求。

  • 完成900M/1800M接收信号切换。

原理:
  • 供电:900M/1800M两个高放管的基极偏压共用一路,由中频同时路提供;而两管的集电极的偏压由中频CPU根据手机的接收状态命令中频分两路送出;其目的完成900M/1800M接收信号切换。

  • 经过滤波器滤除其他杂波得到纯正935M-960M的接收信号由电容器耦合后送入相应的高放管放大后经电容器耦合送入中频进行后一级处理。

5)、中频(射频接囗、射频信号处理器):结构:由接收解调器、****调制器、****鉴相器等电路组成;新型手机还把高放管、频率合成、26M振荡及分频电路也集成在内部(如下图)。作用:a)、内部高放管把天线感应到微弱电流进行放大;b)、接收时把935M-960M(GSM)的接收载频信号(带对方信息)与本振信号(不带信息)进行解调,得到67.707KHZ的接收基带信息;c)、****时把逻辑电路处理过的****信息与本振信号调制成****中频;d)、结合13M/26M晶体产生13M时钟(参考时钟电路);e)、根据CPU送来参考信号,产生符合手机工作信道的本振信号。3.接收信号流程手机接收时,天线把****发送来电磁波转为微弱交流电流信号,经过天线开关接收通路,送高频滤波器滤除其它无用杂波,得到纯正935M-960M(GSM)的接收信号,由电容器耦合送入中频内部相应的高放管放大后,送入解调器与本振信号(不带信息)进行解调,得到67.707KHZ的接收基带信息(RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N);送到逻辑音频电路进一步处理。****电路的结构和工作原理****时,把逻辑电路处理过的****基带信息调制成的****中频,用TX-VCO把****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)、****信号流程。1.电路结构****电路由中频内部的****调制器、****鉴相器;****压控振荡器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、****互感器等电路组成。(如下图)****电路方框图2.各元件的功能与作用1)、****调制器:结构:****调制器在中频内部,相当于宽带网络中的MOD。作用:****时把逻辑电路处理过的****基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)与本振信号调制成****中频。2)、****压控振荡器(TX-VCO):结构:****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****中频信号转为****能接收的890M-915M(GSM)的频率信号。原理:众所周知,****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****中频信号135M)****不能接收的,因此,要用TX-VCO把****中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。当****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****中频相等的****鉴频信号,送入鉴相器中与****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****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****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****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)、****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****功率电流取样送入功控。原理:当****时功放****功率电流经过****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****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****距离远近,送出适当的****等级信号,从而来决定功放的放大量(即接收强时,****就弱)。附功率等级表:6)、功率控制器(功控):结构:为一个运算比较放大器。作用:把****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****时功率电流经过****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.****信号流程当****时,逻辑电路处理过的****基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N),送入中频内部的****调制器,与本振信号调制成****中频。而中频信号****不能接收的,要用TX-VCO把****中频信号频率上升为890M-915M(GSM)的频率信号****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****中频相等的****鉴频信号,送入鉴相器中与****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****时功率电流经过****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。国产射频芯片产业链现状在射频芯片领域,市场主要被海外巨头所垄断,国内射频芯片方面,没有公司能够独立支撑IDM的运营模式,主要为Fabless设计类公司;国内企业通过设计、代工、封装环节的协同,形成了“软IDM“”的运营模式。射频芯片设计方面,国内公司在5G芯片已经有所成绩,具有一定的出货能力。射频芯片设计具有较高的门槛,具备射频开发经验后,可以加速后续高级品类射频芯片的开发。射频芯片封装方面,5G射频芯片一方面频率升高导致电路中连接线的对电路性能影响更大,封装时需要减小信号连接线的长度;另一方面需要把功率放大器、低噪声放大器、开关和滤波器封装成为一个模块,一方面减小体积另一方面方便下游终端厂商使用。为了减小射频参数的寄生需要采用Flip-Chip、Fan-In和Fan-Out封装技术。Flip-Chip和Fan-In、Fan-Out工艺封装时,不需要通过金丝键合线进行信号连接,减少了由于金丝键合线带来的寄生电效应,提高芯片射频性能;到5G时代,高性能的Flip-Chip/Fan-In/Fan-Out结合Sip封装技术会是未来封装的趋势。Flip-Chip/Fan-In/Fan-Out和Sip封装属于高级封装,其盈利能力远高于传统封装。国内上市公司,形成了完整的FlipChip+Sip技术的封装能力。





关键词: 射频     芯片     详细     原理    

工程师
2020-09-13 23:32:20     打赏
2楼

总结的不错


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