手机设计概述new

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1、Dept.ofElectronics&CommunicationEngineeringHarbinInstituteofTechnologyHarbin150001,P.R.ChinaE-mail:qwu@hit.edu.cnTel.+864516413502手机设计概述（一）吴群教授，工学博士微波技术课系列讲座March2003目录•数字手机原理框图•手机供电系统框图•GSM手机设计•CDMA手机设计•手机功率放大器设计微波技术课系列讲座March2003手机电路组成Base-BandRFAntennaSubsyst

2、emSubsystem(Digital)(Analog)占1/3占2/3微波技术课系列讲座March2003数字手机原理框图微波技术课系列讲座March2003手机供电系统框图•为保证手机的EMC性能，LNA、IF、Modulator、Demodulator、PA、PLL、TX-VCO应采用独立电源微波技术课系列讲座March2003GSM手机设计微波技术课系列讲座March2003GSM手机设计内容•随着GSM手机用户的不断增大，双频段手机成为将来的发展趋势，因为能从900MHz自动切换到1.8GHz，或者甚至到1.

3、9GHz的网络。•作为手机的制造商，除手机外观设计外，必须寻求实现双频段或三频段接入的技术解决方案，同时还要进一步解决手机体积变小、提高通话和待机时间，提高产品竞争力。微波技术课系列讲座March2003GSM传输方式•众所周知，在900MHz频段，接收(Rx)和发射(Tx)频段之间双工分离，890MHz至915MHz用于移动台到基站的传输，935MHz至960MHz用於基站到移动台的传输，•Rx和Tx频段都包含有124个200kHz带宽的频率载波信道。•在GSM1.8GHz频段，提供374个200kHz带宽的频率载波

4、信道，同900MHz系统保持相同的讯号处理和协议（见下表）。微波技术课系列讲座March2003GSM频带分配表微波技术课系列讲座March2003GSM信号的传输与越区切换过程•GSM使用FDMA和TDMA的组合，使用户共享无线频谱资源。通过TDMA4.6ms帧，每个载波频率提供8个信道("突发"或577μs的"时隙")，一个物理信道一次只用一个时隙(即一个话音连接)。•在每一帧内，移动台在一个时隙发射的同时，监视5个相邻基站及它所对应基站的空闲接收时隙，用于接收信号场强指示RSSI(receivesignalstr

5、engthindication)。此信息在每一秒钟至少传一次给BSC，与BSC切换算法一起确定呼叫转换到下一个基站的时间，基站也应用RSSI确定是否和什么时候改变手机的功率电平(以2dB的间隔)。•“切换”允许手机从一个单元移动到另一个单元，并以新的功率电平在新的时/频位置注册。手机报告6个最强的讯号场强并识别相邻单元(通常16中选6)。移动台和MSC都能启动切换，它可发生在一个信道内(时隙内)、单元内、不同单元之间、从微单元漫游到伞形宏单元。微波技术课系列讲座March2003GSM900MHz/1800双频网络•对

6、于4类手机，GSM900MHz手机功率电平高至33dBm（或2W）。因此，蜂窝式单元的半径可达35km。典型1.8GHzGSM手机功率电平为30dBm（或1W），而1.8GHz无线信号的衰减几乎是900MHz的两倍，因此GSM1800有限的工作距离仅100m至4km。但比GSM900能提供更高的通讯容量。•双频段900/1800网络的优点是网络运营商可以使用双频段，为GSM900用户提供更大的覆盖范围；同时，为GSM1800用户提供更高的通讯容量。微波技术课系列讲座March2003接收信号的动态范围•最小接收讯号为-

7、102dBm，最大接收讯号为-33dBm。到达天线的干扰讯号可达到0dBm，接收机必须对它进行处理。•接收机前端必须具有很大的动态范围，前端IC要求具有高的压缩点和低的噪声系数。微波技术课系列讲座March2003RF前端和PA关系•如接收前端的信号纯度高，就可以减小对PA之前滤波器的高要求，在PA之前减小相位误差，使PA以更高的效率工作(PA进入非线性状态)，而不提高系统的相位误差(小於20pprms)。•可以提供超过50dB线性范围的准确控制。•在GSM1900频带使用1.8GHzPA进行接续或宽带匹配时，则需要一

8、些增加外部电路。对三频带手机电路，滤波器、振荡器、PA和天线的设计就更关键。•双频带应用，天线后面的接收通路必须分成两个，所以可用两个独立的接收滤波器。如果集成镜像消除滤波器，可把传统前端、双带的5个SAW滤波器数量减少到3个。•对于三频带接收机，还需要增加一个前端滤波器，但1.8GHz和1.9GHz频带可以共享。微波技术课系列讲