手机基本原理（三）
第三节 发射机的电路结构
所谓通信(Communication),是指如通讯结构示意图所示那样通过传输媒介将发送方的信
息传递到接收方。
但声音信号不能直接作为电波在空中发射,为了把需要传送的信号发送出去,就需使用某
种方法将声音信号搬移到频率比声音信号高、适合在空中发射的信号上去。如图 1-42 所示,
用信号去调制载波(Carrier),再通过射频电路将信号发送出去。
图 1-42
每一部移动电话都有一个发射机,它包括 VCO、发射驱动(TX driver)、功放(PA)及电源
调节器(PWR regulator)、功率控制(PA control)等电路。一个完整的移动电话发射机还包括发
射音频电路、数字语音处理电路等。
GSM 手机的发射电路大致有三种框架结构,常见的有两种,如图 1-43 所示.
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图 1-43
一、带发射变换模块的发射机电路
在发射机电路结构图一所示的发射机结构中,其发射流程如下：
送话器将话音信号转化为模拟的话音电信号,转化后的信号经 PCM 编码模块将其变为
数字语音信号,然后在逻辑电路中进行数字语音处理,如信道编码、均衡、加密以及 TXI/Q 分
离等,分离后的 TXI/Q 信号到发射机中频电路完成 I/Q 调制,该信号再在发射变换模块里与发
射参考中频(RXVCO 与 TXVCO 的差频)进行比较,得到一个包含发送数据的脉动直流信号,
该信号去控制 VCO 的工作,得到最终发射信号经功率放大器放大后,由天线发送出去。
发射变换模块输出的信号是发射 VCO 电路的控制信号,这个直流电压信号控制 VCO 电
路中的变容二极管的反偏压,使变容二极管的结电容发生变化,从而控制发射 VCO 的输出信
号频率。
二、带发射上变频器的发射机电路
发射机结构图二所示的发射机在 TXI/Q 调制之前是一样的,其不同之处在于 TXI/Q 调制
后的发射已调信号在一个发射混频器中与 RXVCO(或 UHFVCO、RFVCO)混频,得到最终发
射信号。
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无线通信是借助于元线电波的辐射进行通信的,而人们通常能听到的声音频率很低,需借
助于高频电波从某一处传到另外的地方,这就需要振荡电路来产生高频信号,图 1-43 中的
VCO 即起这样的作用。
在电子电路中,振荡电路多种多样。随着通信技术的发展,对振荡信号频率的稳定度和精
确度的要求越来越高,目前移动通信设备中常用的便是以晶体振荡器为基准频率,采用ⅤCO
电路的锁相环频率合成器,这在前面曾涉及,不再赘述。
以诺基亚 8810 的发射机电路结构来对带发射上变频器的发射机电路结构进行说明.
送话器转换得到的模拟话音信号在逻辑音频电路中经 PCM 编码、DSP
三、直接变换的发射机电路
早期的手机发射机电路结构基本上都是上述两种电路结构形式。但随着新型手机的面世,
我们可以看到一种型号的发射机电路结构——直接变换的发射机。如诺基亚的 8210 手机这
种接收机的电路结构如图 1-44 所示。
图 1-44
不管电路结构怎样变,都可以看到它们的一些相似之处，所以在手机接收机电路中,主要
有以下几个不同的功能电路组合而成：
● 话音拾取：为送话器电路,该电路将模拟的声音信号转换为模拟的话音电信号，并通
过一个话音频带形成电路,取 3000~3400KHz 的信号送到音频处理模块；
● PCM 编码：是 GSM 手机中发射机电路的第一级信号处理,它将模拟的话音电信号转
换为数字语音信号,是一级 A/D 转换电珞；
● GMSK 调制：经逻辑电路对数字信号进行一系列处理后。将数码信号调制在
67.707kHz 的信号上；
● TXI/Q∶逻辑音频电路输出的发射基带信号,所有 GSM 手机的 TXI/Q 信号线都是 4
条,该信号发送到射频电路中的 I/Q 调制器去；
● TXI/Q 调制：在该电路中,TXI/Q 信号调制在一个发射中频信号上,所有 GSM 手机发
射机电路中从话音拾取到 TXI/Q 调制部分的电路结构都基本相似；
● 发射交换：在这种发射机电路结构中,TXVCO 电路产生一个工作在相应信道上的发
射射频信号,该信号在一个混频电路中与 RXVCO 信号混频,得到发射参考中频信号。发射参
考中频信号与 I/Q 调制后的发射已调中频信号进行鉴相,得到一个包含发送数据的脉冲直流
信号,该信号对 TXVCO 信号进行调制,得到最终发射信号；
● 功率放大器：该电路将发射最终信号进行功率放大,以使射频信号有足够的能量从天
线辐射出去；
● 发射上变频器：有发射上变频器的发射机电路中就无发射交换电路
,反之亦然。在发
射上变频器中,TXI/Q 调制器输出的发射巳调中频信号与 RXVCO 信号进行混频,得到最终发
射信号。
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第四节 发射机的功能电路
一个频率信号的某种特性参数随另一个信号而变化的过程或处理方法称为调制。按载波
参数随调制信号变化的不同,调制可分为两大类：连续调制和脉冲调制。
连续调制又分为三种：
调幅(AM,Amplitude Modulation)、调频(FM,Frequency Modulation)、调相(PM,Phase
Modulation)。
调频电路种类很多,但可分为两大类：
(l)直接调频：用调制信号直接控制载波的瞬时频率。
(2)间接调频：先将调制信号积分,然后再对载波调相,以间接方法实现调频。
在直接调频电路中,常利用变容二极管来实现直接调频。这种电路简单,性能也较好,但其
对中心频率的稳定度有一定的影响,而锁相环技术的运用与温度补偿压控晶振的结合减小了
这些影响。在相当多的无绳电话电路中,由于没有 PLL 电路,常采用晶体与变容了极管相结合
直接调频。
间接调频不在主振级进行调制,中心频率可获得较高的稳定度,但不容易获得较大的频偏,
电路也比较复杂。在蜂窝手机中,常采用锁相调制器，手机中的发射 VCO 既起到了压控振荡
的作用,又起到了调制器的作用。调相分为直接调相和间接调相，在频率调制电路前加一个
微分器可实现间接调相。
模拟手机采用的调制技术基本土是调频,数字手机使用了数字调制技术。数字手机之所
以被称为数字手机,就是它采用了数字调制技术(GMSK,高斯最小移频键控)。
需注意的是,GSM 手机电路中的调制实际上包含几个方面：脉冲编码调制(实际上是一个
模拟一数字转换)；GMSK 调制(实际上是一个数字—模拟信号的转换)；射频电路中的调制。
我们在讲手机电路时,通常指的是射频电路中的调制。
在射频电路中,不同发射机电路结构的调制有所不同：
带发射变换模块的发射机电路结构中
,67.707kHz 的信号首先调制发射中频,得到发射已
调中频信号。这是一级调制,我们把它称为 TXI/Q 调制。
发射已调中频信号在发射变换模块中经处理得到包含发送数据的脉动直流信号。该信号
被送到 TXVCO 电路变容二极管的负极,控制 TXVCO 输出信号的频率。这实际上又是一级
调制。
在带发射上变频的发射机电路结构中,只有一个 67.707 KHz 信号调制发射中频的 TXI/Q
调制级。发射射频信号则来自 RXVCO(或 UHFVCO)和发射已调中频信号的差频。（参见发
射机电路结构）
GSM 手机发射信号经上述功能电路,都会发生一些变化。在图 1-45 中,信号 1 是送话器
拾取的模拟话音电信号,图 1-46 所示的波形是用示波器在 cd928 话音放大器输出端所测得的
波形。
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图 1-45
图 1-46
信号 2 是 PCM 编码后的数字话音信号,如图 1-47 所示测量时,可以明显看到有话音输人
和没话音输入时 PCM 编码器输出波形的变化(该信号是将 GSM328 设置在测试状态下,在
PCM 编码器测得的)。
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