射频芯片和基带芯片关系及工作原理

射频芯片和基带芯片关系及工作原理

射频部分：一般是信息发送和接收的部分；

基带部分：一般是信息处理的部分；

外设：一般包括LCD，键盘，机壳等；

软件：一般包括系统、驱动、中间件、应用。

射频芯片和基带芯片的关系

先讲一下历史，射频（Radio Frenquency）和基带（Base Band）皆来自英文直译。其中射频最早的应用就是Radio——无线广播（FM/AM），迄今为止这仍是射频技术乃至无线电领域最经典的应用。

基带则是band中心点在0Hz的信号，所以基带就是最基础的信号。有人也把基带叫做“未调制信号”，曾经这个概念是对的。例如AM为调制信号，无需调制，接收后即可通过发声元器件读取内容。

言归正传，基带芯片可以认为是包括调制解调器，但不止于调制解调器，还包括信道编解码、信源编解码，以及一些信令处理。而射频芯片，则可看做是最简单的基带调制信号的上变频和下变频。

射频电路方框图

接收电路的结构和工作原理

该电路掌握重点：

接收电路结构；

各元件的功能与作用；

接收信号流程。

电路结构

接收电路方框图

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：

接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。

发射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：

作用：

完成接收和发射切换；

完成900M/1800M信号接收切换。

由于手机工作时接收和发射不能同时在一个时隙工作(即接收时不发射，发射时不接收)。因此后期新型手机把接收通路的两开关去掉，只留两个发射转换开关;接收切换任务交由高放管完成。

3)、滤波器：

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)：

手机中高放管有两个：900M高放管、1800M高放管。都是三极管共发射极放大电路;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：

5)、中频(射频接囗、射频信号处理器)：

结构：由接收解调器、发射调制器、发射鉴相器等电路组成;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：

内部高放管把天线感应到微弱电流进行放大；

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；

发射时把逻辑电路处理过的发射信息与本振信号调制成发射中频；

根据CPU送来参考信号，产生符合手机工作信道的本振信号。

接收信号流程

手机接收时，天线把基站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。

发射电路的结构和工作原理

发射时，把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中频，用TX-VCO把发射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：

电路结构；

各元件的功能与作用；

发射信号流程。

电路结构

发射电路方框图

各元件的功能与作用

1)、发射调制器：

发射调制器在中频内部，相当于宽带网络中的MOD。

作用：发射时把逻辑电路处理过的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)与本振信号调制成发射中频。

2)、发射压控振荡器(TX-VCO)：

发射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发射中频信号转为基站能接收的890M-915M(GSM)的频率信号。

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，因此该电路也称发射锁相环电路。

3)、功率放大器(功放)：

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。

值得注意的是：功放放大的是发射频率信号的幅值，不能放大他的频率。

功率放大器的工作条件：

工作电压(VCC)：手机功放供电由电池直接提供(3.6V)；

接地端(GND)：使电流形成回路；

双频功换信号(BANDSEL)：控制功放工作于900M或工作于1800M；

功率控制信号(PAC)：控制功放的放大量(工作电流)；

输入信号(IN);输出信号(OUT)。

4)、发射互感器：

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：把功放发射功率电流取样送入功控。

当发射时功放发射功率电流经过发射互感器时，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发射功率(如下表)，手机在工作时，CPU根据接的信号强度来判断手机与基站距离远近，送出适当的发射等级信号，从而来决定功放的放大量。即接收强时，发射就弱。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：把发射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。

发射信号流程

当发射时，逻辑电路处理过的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)，送入中频内部的发射调制器，与本振信号调制成发射中频。而中频信号基站不能接收的，要用TX-VCO把发射中频信号频率上升为890M-915M(GSM)的频率信号基站才能接收。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发射中频相等的发射鉴频信号，送入鉴相器中与发射中频进行较;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，当发射时功率电流经过发射互感器时，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

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。

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