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匹配电路, 走线, 与寄生效应对手机射频接收机灵敏度之影响与注意事项

Mismatch/Insertion Loss

由[1-2]可知，接收机越前面的阶级，对于Noise Figure的影响就越大，而一般接收机的方块图如下[1] :

因此，从天线到LNA，包含ASM、SAW Filter、以及接收路径走线，这三者的Loss 总和，对于接收机整体的Noise Figure，有最大影响，因为由[2]可知，若这边的Loss多1 dB，则接收机整体的Noise Figure，就是直接增加1 dB，因此挑选SAW Filter与ASM时，要尽量挑选Insertion Loss较小的[3]。而接收路径走线，也是越短越好，其线宽越宽越好，这样方能降低Insertion Loss。当然，由[5]可知，线宽变宽会使阻抗下降，因此若有多余空间，可将下层的GND作挖空处理，尤其是DCS1800/PCS 1900这些频段较高的RF走线，因为由[9]可知，肌肤深度与频率成反比，换言之，频率越高，Insertion Loss越大。做了挖空处理后，便可在阻抗维持50奥姆/100奥姆的情况下，进一步拓展线宽，以降低Insertion Loss。

另外，LNA输入端的Loss，除了Insertion Loss，也包含了Mismatch Loss，因此之所以做接收路径的匹配，主要也是为了降低Mismatch Loss，以便进一步降低Noise Figure，达到提升灵敏度之效。至于匹配方法，可参照[4]，在此就不赘述。值得注意的是，若匹配电路为串联电感，或落地电容，则需特别注意其Insertion Loss，由下图可知，若串联33nH的电感，或并联33pF的电容，则GSM 四个频带的讯号，都会有所衰减，在这情况下，即便Mismatch Loss很小，但其匹配电路会衰减到主频，导致Insertion Loss很大，因此作匹配时，Mismatch Loss 跟Insertion Loss都要尽可能兼顾到。

由[1]可知，手机内会有许多射频功能，彼此间可能会有所干扰，若两个频率相近的讯号，同时被天线接收，则会产生极低频，近乎直流讯号的IMD2。由[10]可知，直流讯号会使组件饱和，线性度下降，若直流讯号流入ASM，会使ASM 线性度下降，即IIP2/IIP3会下降，那么抑制IMD2/IMD3的能力就会下降，因此需在ASM输入端，摆放串联电容，来抵挡近乎直流讯号的IMD2。同理，若两个频率相近的讯号，同时流入ASM，一样会产生极低频，近乎直流讯号的IMD2，若流入Duplexer，会使Duplexer线性度下降，即IIP2/IIP3会下降，那么抑制IMD2/IMD3的能力就会下降，因此需在Duplexer输入端，摆放串联电容，来抵挡近乎直流讯号的IMD2[11-14]。当然，Duplexer也会因上述的机制，产生近乎直流讯号的IMD2，若流入LNA，会使LNA线性度下降，那么Maximum input power level、Adjacent channel selection、AM Suppression、Blocking有可能会劣化，因此LNA输入端，需摆放串联电容，来抵挡近乎直流讯号的IMD2。

由[4]可知，串联电容本来就是阻抗匹配的方法之一，换言之，原则上我们希望该电容除了能抵挡近乎直流讯号的IMD2，同时又能使Mismatch Loss降到最低。然而，若走线的阻抗控制做得好，不需额外的电容与电感来做匹配[5]，或是调校出来的匹配电路，并不需要串联电容，那么此时若摆放串联电容，虽然抵挡了直流讯号的IMD2，但同时也会使阻抗有所偏移，该如何处理呢?

上式是容抗的公式，由上式可知，串联电容之所以能抵挡近乎直流讯号的IMD2，是因为其频率极低，串联电容会对其产生极大的阻抗，因此可以隔绝。同时也由上式知，当电容值极大时，其阻抗会近乎于零。而由[4]可知，作阻抗匹配前，要先将落地组件拔除，且串联零奥姆电阻，来得知走线的原始阻抗，因此可知串联零奥姆电阻，并不会改变原始阻抗。而前述已知，电容值极大时，其阻抗会近乎于零，相当于零奥姆电阻，故可知若想抵挡近乎直流讯号的IMD2，但又不想使阻抗有所偏移时，可以摆放大电容，来同时兼具这两种需求。然而这边所谓的大电容，并不需要到uF等级，因为由[6-8]可知，uF等级的电容，至少都是0603的尺寸，若摆放在走线，不仅占空间，同时也会因宽度与走线差异过大，产生很大的阻抗不连续，以至于Mismatch Loss增加，如下图[5] :

因此pF等级的电容即可，由下图可知，串联56 pF的电容，其阻抗几乎不变。

由[4]可知，作匹配时，会先着重在Connector到Duplexer这段，因为这段阻抗，会同时影响发射与接收，因此需优先顾虑，确保S11与S22都在50奥姆附近，之后再调后端匹配时，这段匹配就不要再更动，避免顾了接收走线阻抗，却偏了发射走线阻抗，增加来回反复调校时间[19]。

值得注意的是，由[6-8]可知，Duplexer的封装结构特性，会使其成电容性，因此在WCDMA的电路中，常看到Duplexer的Ant Port，会摆放一颗落地电感，来抵消其封装所造成的电容性，以加强其S11与S22的收敛度，亦即Duplexer的Ant Port，看出去需为一个电感性负载。但若未摆放该落地电感，或其落地电感离Duplexer的Ant Port太远，则会因为走线与GND间的寄生效应，导致Duplexer 的的Ant Port，看出去为一个电容性负载，这会使其S11与S22的收敛度变差，同时打件时，也会使每片PCB的S11与S22，有很大差异[15]，因此需特别注意，如下图:

在阻抗的收敛度部分，由[4]可知，一般而言，Mid Channel 已经很接近用下图，在保有L 型的Mat 收敛。

除了Duplexer

的Ant Port ，看出去需为一个电T 型/π型的匹配，其收敛度会比L 型来得好

接近50奥姆，但Low/High Channel

的阻抗却不Matching 效果同时，进一步让Low/High Cha

一个电感性负载，来得好，若L 型在抗却不收敛，可利h Channel 的阻抗

另外，由[11]可知，Connector其实是一个切换开关，当RF Cable接上时，后方应呈现开路状态，如下图:

因此理论上当Connector端接上RF Cable时，此即为最佳的Reference Plane。但若Connector有leakage，此时当Connector端接上RF Cable时，其Connector 后方并无Reference Plane，亦即天线的匹配电路，也包含在量到的阻抗内，换句话说，此时量到的阻抗是不准的。因此为避免该情况，建议将Connector拔掉，以确保阻抗量测的正确性。

前述可知，将走线下层的GND作挖空处理，便可在阻抗维持50奥姆/100奥姆的情况下，进一步拓展线宽，以降低Insertion Loss。而由[6-8]可知，挖空的作法，同时也可避免寄生效应对阻抗的影响，尤其是DCS1800/PCS 1900这些频段较高的RF走线，受寄生效应的影响更大。

另外，Connector到天线弹片间，还会有一组天线的匹配电路，如下图[5] :

以0402匹配组件为例，零件的宽度大约为20mil(0.5mm)，以[5]的迭构计算，若第二层的GND不挖空，则表层50奥姆走线线宽为3.7 mil，换言之，此时走线与0402匹配组件接合处，会有颇大的阻抗不连续，而这块区域，是天线净空区，亦即下方挖空，也不会影响其他走线，因此多半会将线宽弄成跟匹配组件一样，而[5]的例子中，其线宽由3.7 mil拓展为20 mil，下层GND挖空到第五层，其阻抗计算结果为46.45奥姆，还算在可接受范围内。

而有时常出现Shielding Cover盖上去后，其灵敏度变差的现象，可能原因，便是由于Shielding Cover与RF走线，或是匹配组件间的距离过近，其寄生电容影响了阻抗，尤其是0402尺寸的组件，因为体积较大，更容易有这现象，此时可以利用阻抗软件先加以验证，将H1与H2，设为100 mil，来模拟未加Shielding Cover时的阻抗。接着再将实际的H1值带入，0402组件的高度，约20mil，因此H2大约为H1-20。此时去比较阻抗的变化，便可得知Shielding Cover与RF 走线，或是匹配组件间的距离，是否会影响阻抗了[6-8]。

由于差分讯号抵抗干扰的能力，比单端讯号强，所以接收走线多半为差分讯号，由[17]可知，差分讯号的阻抗，与间距会有关系，如下图[17] :

因此差分讯号的间距要维持固定，否则会因阻抗不连续而使灵敏度变差。同时由[17]也知，间距越小，其差分讯号抵抗干扰的能力就越好，因此原则上间距越小越好，但已知间距越小，其阻抗就越小，这会使阻抗无法控制得宜，因此，更精确一点讲，在符合阻抗控制100奥姆的前提下，其间距必须越小越好，这样才可有较佳的抗干扰能力。

然而若匹配电路含串联电感，则间距越小，会使其电感越靠近，可能会引起互感，导致阻抗偏移，灵敏度下降，因此差分走线的串联电感，最好使用多层式电感，不要使用绕线式电感，这样可使互感量降到最低[6-8]。

相较于内层走线，其表层走线可以有较短的走线长度，也可避免因穿层而产生的阻抗不连续效应，也较容易将阻抗控制在50奥姆(单端)或100奥姆(差分)，同时也可拥有较宽的线宽，换句话说，表层走线可以有较小的Mismatch Loss与Insertion Loss，这对Noise Figure的降低，灵敏度的改善，自然是有帮助。然而由[18]可知，表层走线较容易被噪声干扰，若接收讯号有噪声干扰，那么即便LNA 输入端的Loss再怎么小，很有可能某些Channel的灵敏度会非常差。因此当接收路径在表层走线时，与周遭走线的距离要拉大，且GND务必要包好，尤其是单端走线，因为单端走线的抗干扰能力，不如差分讯号[17]。

Reference

[1] GSM射频接收机灵敏度之解析与研究, 百度文库

[2] 噪声系数(Noise Figure)对手机射频接收机灵敏度之影响, 百度文库

[3] 天线开关模块_简介, 百度文库

[4] Passive Impedance Matching___实战大全, 百度文库

[5] 手机射频之阻抗控制, 百度文库

[6] 上集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库

[7] 中集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库

[8] 下集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库

[9] PCB Parameters and Features That Impact Signal Integrity

[10] 直流偏移对于手机零中频接收机之危害, 百度文库

[11] RTR6285A 2High Band – 2 Low Band (2H_2L) Topics Introduction and

Overview, Qualcomm

[12] Duplexers with high linearity, EPCOS

[13] RF Front End Solution for Smartphone, Taiyo Yuden

[14] Triple Beat and IMD for RF Switches

[15] Guidelines and Recommendations for Single-tone Desense, Qualcomm

[16] 发射功率大幅衰减的因应之道, 百度文库

[17] 差分信号之剖析与探讨, 百度文库

[18] Layout Concern about Trace, Ground and Via_简体中文, 百度文库

[19] WCDMA之PA Load-pull 收敛调校, 百度文库

射频电路的设计原理及应用

射频电路的设计原理及应用普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成在中频内部。射频电路方框图一、接收电路的结构和工作原理接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。 1、该电路掌握重点（1）、接收电路结构。（2）、各元件的功能与作用。（3）、接收信号流程。 2、电路分析（1）、电路结构。接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。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)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。 b)、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：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。图一、图二作用：其主要作用有两个： a）、完成接收和发射切换； b）、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，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。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：结构：手机中有高频滤波器、中频滤波器。作用：其主要作用：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。都是三极管共发射极放大电路；后期新型手机把高放管集成在中频内部。

手机电路原理,通俗易懂

第二部分原理篇第一章手机的功能电路 ETACS、GSM蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。一部移动电话包括无线接收机(Receiver)、发射机(Transmitter)、控制模块(Controller)及人机界面部分(Interface)和电源(Power Supply)。数字手机从电路可分为，射频与逻辑音频电路两大部分。其中射频电路包含从天线到接收机的解调输出，与发射的I/Q调制到功率放大器输出的电路；逻辑音频包含从接收解调到，接收音频输出、发射话音拾取(送话器电路)到发射I/Q调制器及逻辑电路部分的中央处理单元、数字语音处理及各种存储器电路等。见图1-1所示从印刷电路板的结构一般分为：逻辑系统、射频系统、电源系统，3个部分。在手机中，这3个部分相互配合，在逻辑控制系统统一指挥下，完成手机的各项功能。图1-1手机的结构框图注：双频手机的电路通常是增加一些DCS1800的电路,但其中相当一部分电路是DCS 与GSM通道公用的。第二章射频系统射频系统由射频接收和射频发射两部分组成。射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路主要完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。手机要得到GSM系统的服务,首先必须有信号强度指示,能够进入GSM网络。手机电路中不管是射频接收系统还是射频发射系统出现故障,都能导致手机不能进入GSM网络。对于目前市场上爱立信、三星系列的手机,当射频接收系统没有故障但射频发射系统有故障时,手机有信号强度值指示但不能入网；对于摩托罗拉、诺基亚等其他系列的手机,不管哪一部分有故障均不能入网,也没有信号强度值指示。当用手动搜索网络的方式搜索网络时,如能搜索到网络,说明射频接收部分是正常的；如果不能搜索到网络,首先可以确定射频接收部分有故障。而射频电路则包含接收机射频处理、发射机射频处理和频率合成单元。第一节接收机的电路结构移动通信设备常采用超外差变频接收机，这是因为天线感应接收到的信号十分微弱,而鉴频器要求的输人信号电平较高,且需稳定。放大器的总增益一般需在120dB以上,这么大的放大量,要用多级调谐放大器且要稳定,实际上是很难办得到的，另外高频选频放大器的通带宽度太宽,当频率改变时,多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐,

射频电路设计理论与应用答案

射频电路设计理论与应用答案【篇一：《射频通信电路设计》习题及解答】书使用的射频概念所指的频率范围是多少？解：本书采用的射频范围是30mhz~4ghz 1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统，根据表1-1判断其工作波段，并估算相应射频信号的波长。解：广播工作在甚高频（vhf）其波长在10~1m等 1.3从成都到上海的距离约为1700km。如果要把50hz的交流电从成都输送到上海，请问两地交流电的相位差是多少？解： 8??f?3?1?0.6???4km 1.4射频通信系统的主要优势是什么？解： 1.射频的频率更高，可以利用更宽的频带和更高的信息容量 2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小，通信设备的体积进一步减小 3.射频通信可以提供更多的可用频谱，解决频率资源紧张的问题 4.通信信道的间隙增大，减小信道的相互干扰等等 1.5 gsm和cdma都是移动通信的标准，请写出gsm和cdma的英文全称和中文含意。（提示：可以在互联网上搜索。）解： gsm是global system for mobile communications的缩写，意为全球移动通信系统。 cdma英文全称是code division multiple address,意为码分多址。???4???2?k?1020k??0.28333 1.6有一个c=10pf的电容器，引脚的分布电感为l=2nh。请问当频率f为多少时，电容器开始呈现感抗。解： ?wl?f??1.125ghz2 既当f=1.125ghz0阻抗，f继续增大时，电容器呈现感抗。

1.7 一个l=10nf的电容器，引脚的分布电容为c=1pf。请问当频率f 为多少时，电感器开始呈现容抗。解：思路同上，当频率f小于1.59 ghz时，电感器呈现感抗。 1.8 1）试证明（1.2）式。2）如果导体横截面为矩形，边长分别为a和b，请给出射频电阻rrf与直流电阻rdc的关系。解： r??l?s ???l,s对于同一个导体是一个常量 2s??a当直流时，横截面积dc 当交流时，横截面积sac?2?a? 2rdc?a??ac?a?? 661.9已知铜的电导率为?cu ?6.45?10s/m，铝的电导率为?al?4.00?10s/m，金的电导率 6为?au?4.85?10s/m。试分别计算在100mhz和1ghz的频率下，三种材料的趋肤深度。解：趋肤深度?定义为：在100mhz时： cu为2 mm al 为 2.539mm au为 2.306mm 在1ghz时： cu为0.633 mm al 为 0.803mm au为 0.729mm 1.10某个元件的引脚直径为d=0.5mm，长度为l=25mm，材料为铜。请计算其直流电阻rdc和在1000mhz频率下的射频电阻rrf。解： r?s 它的射频电阻 adllrrf?rdc????22?4???? d2???d????0?r?4??10?1?????????7zdf?l?0.123???d? 1.11个电阻的标示分别为：“203”、“102”和“220r”。请问三个电阻的阻值分别是多少？（提示：可以在互联网上查找贴片元件标示的规则）解：

射频电路设计的常见问题及五大经验总结

射频电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种“黑色艺术”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波等，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。 RF电路设计的常见问题 1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。显然．如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。微弱的射频信号可能遭到破坏,这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。 2、供电电源的噪声干扰射频电路对于电源噪声相当敏感,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流,这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。因此。假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦．必将引起电源线上的电压毛刺。如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚,严重时可能导致工作失效。 3、不合理的地线如果RF电路的地线处理不当,可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计,即使没有地线层,大多数数字电路功能也表现良好。而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算,每毫米长度的电感量约为l nH,433 MHz时10 toni PCB线路的感抗约27Ω。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电路将无法具有设计的特性。 4、天线对其他模拟电路部分的辐射干扰在PCB电路设计中，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多电路上都有模，数转换(ADC)或数／模转换器(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达ADC的模拟淙攵恕Ｒ蛭魏蔚缏废呗范伎赡苋缣煜咭谎⒊龌蚪邮誖F信号。如果ADC输入端的处理不合理，RF信号可能在ADC输入的ESD二极管内自激。从而引起ADC偏差。一、射频电路布局原则在设计RF布局时,必须优先满足以下几个总原则： (1)尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路； (2)确保PCB板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜箔面积越大越好； (3)电路和电源去耦同样也极为重要；

射频PCB注意

PCB设计流程元器件的布局 PCB布线注意事项随着通信技术的发展，手持无线射频电路技术运用越来越广，如：无线寻呼机、手机、无线PDA等，其中的射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量。这些掌上产品的一个最大特点就是小型化，而小型化意味着元器件的密度很大，这使得元器件（包括SMD、SMC、裸片等）的相互干扰十分突出。电磁干扰信号如果处理不当，可能造成整个电路系统的无法正常工作，因此，如何防止和抑制电磁干扰，提高电磁兼容性，就成为设计射频电路PCB时的一个非常重要的课题。同一电路，不同的PCB设计结构，其性能指标会相差很大。本讨论采用Protel99SE软件进行掌上产品的射频电路PCB设计时，如果最大限度地实现电路的性能指标，以达到电磁兼容要求。板材的选择印刷电路板的基材包括有机类与无机类两大类。基材中最重要的性能是介电常数εr、耗散因子（或称介质损耗）tanδ、热膨胀系数CET和吸湿率。其中εr影响电路阻抗及信号传输速率。对于高频电路，介电常数公差是首要考虑的更关键因素，应选择介电常数公差小的基材。 PCB设计流程由于Protel99SE软件的使用与Protel98等软件不同，因此，首先简要讨论采用Protel99SE 软件进行PCB设计的流程。 ①由于Protel99SE采用的是工程（PROJECT）数据库模式管理，在Windows99下是隐含的，所以应先键立1个数据库文件用于管理所设计的电路原理图与PCB版图。 ②原理图的设计。为了可以实现网络连接，在进行原理设计之间，所用到的元器件都必须在元器件库中存在，否则，应在SCHLIB中做出所需的元器件并存入库文件中。然后，只需从元器件库中调用所需的元器件，并根据所设计的电路图进行连接即可。 ③原理图设计完成后，可形成一个网络表以备进行PCB设计时使用。 ④PCB的设计。

手机各电路原理_射频电路_内容详细,不看后悔

本次培训内容：
手机各级电路原理及故障检修
1，基带电路
发话电路、受话电路、蜂鸣电路、耳机电路、背光电路、马达电路、按键电路、充电电路、开关机电路、摄像电路、蓝牙电路、FM电路、显示电路、SIM卡电路、TF卡电路
2，射频电路
接收电路、发射电路

一、手机通用的接收与发射流程
天线：ANT 声表面滤波器：SAWfilter 低噪声放大器：LNA 功放：PA

手机通用的接收与发射流程
1、信号接收流程：天线接收——天线匹配电路——双工器——滤波（声表面滤波器SAWfilter）——放大（低噪声放大器 LNA）——RX_VCO混频（混频器Mixer）——放大（可编程增益放大器PGA）——滤波——IQ解调（IQ 调制器）——（进入基带部分）GMSK解调——信道均衡——解密——去交织——语音解码——滤波—— DAC——放大——话音输出。

手机通用的接收与发射流程
2、信号发射流程：话音采集——放大——ADC——滤波——语音编
码——交织——加密——信道均衡——GMSK调制—— （进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波—— 鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频（混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器—— 天线匹配电路——天线发射。

手机通用的接收与发射流程
3、射频电路原理框图：

二、射频电路的主要元件及工作原理
天线：ANT 声表面滤波器：SAWfilter 低噪声放大器：LNA 功放：PA

射频电路结构和工作原理

射频电路结构和工作原理一、射频电路组成和特点：普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成在中频内部。 RXI-P RXQ-P RXQ-N （射频电路方框图） 1、接收电路的结构和工作原理：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滤波，

高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。 1、该电路掌握重点: （1）、接收电路结构。（2）、各元件的功能与作用。 (3)、接收信号流程。电路分析: （1）、电路结构。接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。（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。塑料封套螺线管（外置天线）（内置天线）作用： a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。 b)、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：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。 900M收收GSM 900M收控收控 900M发控GSM 900M发入GSM （图一）（图二）作用：其主要作用有两个： a）、完成接收和发射切换； b）、完成900M/1800M信号接收切换。

手机射频接收功能电路分析

一、接收电路的基本组成移动通信设备常采用超外差变频接收机。这是因为天线感应接收到的信号十分微弱，而鉴频器要求的输入信号电平较高而且稳定。放大器的总增益一般需在120dB以上。这么大的放大量，要用多级调谐放大器且要稳定，实际上是很难办得到的。另外高频选频放大器的通带宽度太宽，当频率改变时，多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐，这也是难以做到的。超外差接收机则没有这种问题，它将接收到的射频信号转换成固定的中频，其主要增益来自于稳定的中频放大器。手机接收机有三种基本的框架结构：一种是超外差一次变频接收机，一种是超外差二次变频接收机，第三种是直接变频线性接收机。超外差变频接收机的核心电路就是混频器，可以根据手机接收机电路中混频器的数量来确定该接收机的电路结构。 1.超外差一次变频接收机接收机射频电路中只有一个混频电路的称作超外差一次变频接收机。超外差一次变频接收机的原理方框图如图4-1所示。它包括天线电路(ANT)、低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、中频放大器(IF Amplifier)和解调电路(Demodula tor)等。摩托罗拉手机接收电路基本上都采用以上电路。超外差一次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935,--960MHz或DCSl800频段1805---1880MHz)不断变频，经天线电路和射频滤波器进入接收电路。接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大，放大后的信号再经射频滤波器后，被送到混频器。在混频器中，射频信号与接收VCO信号进行混频，得到接收中频信号。中频信号经中频放大后，在中频处理模块内进行RXI／Q解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO。该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz的RXI／Q信号。2.超外差二次变频接收机若接收机射频电路中有两个混频电路，则该机是超外差二次变频接收机。超外差二次变频接收机的方框图：如图4-2所示。与一次变频接收机相比，二次变频接收机多了一个混频器和一个VCO，这个V CO在一些电路中被叫作IFVCO或VHFVCO。诺基亚手机、爱立信手机、三星、松下和西门子等手机的接收电路大多数属于这种电路结构。在图4—1和图4-2中，解调电路部分也有VCO，应注意的是，该处的VCO 信号是用于解调，作参考信号而且该VCO信号通常来自两种方式：一是来自基准频率信号13MHz，另一种是来自专门的中频VCO。超外差二次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935~960MHz或DCSl800频段1805—1880MHz)经天线电路和射频滤波器进入接收电路。接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大放大后的信号再经射频滤波后被送到第一混频器。在第一混频器中，射频信号接收VCO信号进行混频，得到接收第一中频信号。第一中频信号与接收第二本机振荡信号混频，得到接收第二中频。接收第二本机振荡来自VHFVCO电路。接收第二中频信号经二中频放大后，在中频处理模块内进行RXI／Q解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO。该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67. 707kHz的RXI／Q信号。 3.直接变频线性接收机

射频电路设计原理与应用

本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。第1节频谱及其应用第2节射频电路概述第2章射频电路理论基础本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等第1节品质因数第2节无源器件特性第3章传输线

射频电路结构和工作原理

射频电路结构和工作原理一、射频电路组成和特点：普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX —VCO ）也都集成在中频内部。 RXI-P RXI-N 900M RXQ-P RXQ-N 1800M VCC 频率取样 13M CLK 功 DAT 率 RST 样取发射频率取样信号 TXI-P TXI-N 射频电压 TXQ-P TXQ-N 等级（射频电路方框图） 1、接收电路的结构和工作原理：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滤波，天线开关接收解调频率合成 R X VCO 鉴相调制功率放大器 TX VCO 功控分频发射互感器

高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P 、RXI-N 、RXQ-P 、RXQ-N ）；送到逻辑音频电路进一步处理。 1、该电路掌握重点: （1）、接收电路结构。（2）、各元件的功能与作用。 (3)、接收信号流程。电路分析: （1）、电路结构。接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。 900M 1800M SYN-VCC 频率取样 13M SYN-CLK SYN- DAT SYN- RST （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、塑料封套天线开关接收解调频率合成 R X VCO O CPU （音频）分频数字处理音频放大

基于射频电路中各典型功能模块的详细分析

基于射频电路中各典型功能模块的详细分析随着电路集成技术日新月异的发展，射频电路也趋向于集成化、模块化，这对于小型化移动终端的开发、应用是特别有利的。目前手机的射频电路是以RFIC 为中心结合外围辅助、控制电路构成的。射频电路中各典型功能模块的分析是我们讨论的主要内容。 Outline收发器（Transceiver）锁相环（PLL）功率控制环路（APC）收发双工器（Diplexer）衰减网络（Attenuation）匹配网络（Matching）滤波网络（Filter）平衡网络（Balance）其它 1.收发器（Transceiver）收发器即调制解调器调制：发射时基带信号加载到射频信号解调：接收时射频信号过滤出基带信Transceiver根据其工作频率可分为：单频、双频、三频等Transceiver根据其中频特征可分为有中频、零中频、近零中频等以DB2009为例介绍Transceiver UAA3535的内部结构UAA3535是近零中频收发器，它最多可以作三频收发它内部有：三个PLL（包括一个内置VCO）、正交混频解调器、可控增益低噪放大器、混频调制器等它需外接：13MHz参考基准时钟、RXVCO、TXVCO、基带控制信号等我们需要研究其内部各重要节点的频率、带宽，信号转换的流程等细节 2.锁相环（PLL）锁相环四个基本构成元素：鉴相器（PD）鉴频器（FD）鉴相鉴频（PFD）：PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置，用来检测输入信号与反馈信号之间的相位/频率差环路滤波器Loop Filter（LP）：LP一般为N阶低通滤波器电压控制振荡器（VCO）：VCO 是一个电压--频率变换装置，输出振荡频率应随输入控制电压线性地变化参考信号源（Reference signal source）：参考信号源提供与反馈信号鉴相鉴频用的对比输入信号锁相环路的性能锁相环的基本性能包括捕获过程与同步。（1）捕获过程的性能指捕获带和捕获时间。捕获带指环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许的最大固有频差捕获时间

ADS射频电路设计基础与典型应用

实验报告课程名称：ADS射频电路设计基础与典型应用实验项目名称：交直流仿真分析学院：工学院专业班级：11级信息姓名：学号：1195111016 指导教师：唐加能 2014年12月23 日

预习报告一、实验目的通过本节实验课程进一步熟悉使用ADS 软件，并学会使用ADS 软件进行交直流分析。二、实验仪器电脑，ADS 仿真软件三、实验原理（一）ADS 软件的直流，交流仿真功能 1.直流仿真电路的直流仿真是所有射频有源电路分析的基础，在执行有源电路交流分析、S 参数仿真或谐波平衡仿真等其他仿真前，首先需要进行直流仿真，直流仿真主要用来分析电路的直流工作点。直流仿真元件面板主要包括直流仿真控制器、直流仿真设置控制器、参数扫描计划控制器、参数扫描控制器、节点设置和节点名控件、显示模板控件和仿真测量等式控件，这些面板上的原件经过设置以后既可以提供有源电路单点的直流分析，又可以提供有源电路参数扫描分析。 2.交流仿真交流仿真能获得电路小信号时的多种参数，如电压增益、电流增益、跨导和噪声等。交流仿真执行时，首先对电路进行直流分析，并找到非线性原件的直流工作点，然后将非线性器件在静态工作点附近进行线性化处理，分析小信号在静态工作点附近的输入输出关系。（二）交直流仿真面版与控制原件 1.直流仿真图1中元件面板列出了直流仿真的所有仿真控件。直流仿真控制器（DC ）：直流仿真控制器（DC ）是控制直流仿真的最重要控件，使用直流仿真控制器可以设置仿真的扫描参数和参数的扫描范围等相关参数。直流仿真设置控制器（OPTIONS ）：直流仿真设置控制器主要用

射频电路技术原理及设计电路

全面详解射频技术原理电路及设计电路来源：电子发烧友网作者：bill2016年10月21日21:57 射频（RF）技术—基本介绍 RF（Radio Frequency）技术被广泛应用于多种领域，如：电视、广播、移动电话、雷达、自动识别系统等。专用词RFID（射频识别）即指应用射频识别信号对目标物进行识别。RFID的应用包括： ● ETC（电子收费） ● 铁路机车车辆识别与跟踪 ● 集装箱识别 ● 贵重物品的识别、认证及跟踪 ● 商业零售、医疗保健、后勤服务等的目标物管理 ● 出入门禁管理 ● 动物识别、跟踪 ● 车辆自动锁死（防盗） RF（射频）专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波。电磁波可由其频率表述为：KHz（千赫），MHz（兆赫）及GHz（千兆赫）。其频率范围为VLF（极低频）也即10-30KHz 至EHF（极高频）也即30-300GHz。 RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可自由工作在各种恶劣环境下；可进行高度的数据集成。另外，由于该技术很难被仿冒、侵入，使RFID具备了极高的安全防护能力。从概念上来讲，RFID 类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID单元，利用RF信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。

RFID单元中载有关于目标物的各类相关信息，如：该目标物的名称，目标物运输起始终止地点、中转地点及目标物经过某一地的具体时间等，还可以载入诸如温度等指标。RFID 单元，如标签、卡等可灵活附着于从车辆到载货底盘的各类物品。 RFID技术所使用的电波频率为50KHz-5.8GHz，如图一所示，一个最基本的RFID系统一般包括以下几个部份： ● 一个载有目标物相关信息的RFID单元（应答机或卡、标签等） ● 在读写器及RFID单元间传输RF信号的天线 ● 一个产生RF信号的RF收发器（RF transceiver） ● 一个接收从RFID单元上返回的RF信号并将解码的数据传输到主机系统以供处理的读写器。 ● 天线、读写器、收发器及主机可局部或全部集成为一个整体，或集成为少数的部件。不同制造商有各自不同的集成方法。（在以上基本配置之外，还应包括相应的应用软件）射频技术—典型的射频电路射频电路最主要的应用领域就是无线通信，图1为一个典型的无线通信系统的框图，下面以这个系统为例分析射频电路在整个无线通信系统中的作用。

手机layout和射频电路分析

某机型的layout方案以射频器件面为layer1层射频基带 layer1：器件器件 layer2： signal 大部分地址和数据signal、部分模拟线（对应3层是地） layer3： GND 部分走线（包括键盘面以及2层走不下的线）、GND Layer4：带状线需穿过射频的基带模拟控制线(txramp_rf、afc_rf)、音频线、基带主芯片之间的模拟接口线、主时钟线 Layer5： GND GND Layer6：电源层VBAT、LDO_2V8_RF（150mA）、VMEM（150mA）、VEXT（150mA）、VCORE(80ｍA) 、VABB(50ｍA)、VSIM(20ｍA) 、VVCXO（１０ｍA） Layer7： signal 键盘面的走线 Layer8：器件器件二．具体布线要求 1．总原则：布线顺序：射频带状线及控制线（天线处）――基带射频模拟接口线（txramp_rf、afc_rf）――基带模拟线包括音频线与时钟线――模拟基带和数字基带接口线――电源线――数字线。 2. 射频带状线及控制线布线要求 RFOG、RFOD网络为第四层的带状线，线宽为3mil，其上下两层均用地包住，带状线宽度根据实际板材厚度、以及走线长来确定；由于带状线均需打2～7的孔，注意底层在这些孔附近用地包住，并且其他层走线不要离这些孔太近； RX_GSM、RX_DCS、RX_PCS网络为顶层射频接收信号线，线宽走8mil；RFIGN、RFIGP、RFIDN、RFIDP、RFIPN、RFIPP网络为顶层和第二层射频接收信号线，定层线宽走8mil，第二层线宽走4mil； GSM_OUT、DCS_OUT、TX_GSM、TX_DCS/PCS网络为顶层功放输出发射信号线，线宽走12mil 为宜；天线开关输出到测试座、天线触点的顶层信号线ANT_1、ANT_2、ANT_3、ANT，线宽为12mil 为宜。 3. 与射频接口模拟线（走四层） TXRAMP_RF、AFC_RF网络的走线尽量加粗且两边用地线围住，线宽走6mil； QN_RF、QP_RF；IN_RF、IP_RF为两对差分信号线，请线长尽可能相等，且尽可能间距相等，在第四层的走线宽为6mil。 4. 重要的时钟线（走四层） 13MHz的晶体U108以及石英晶体G300部分为噪声敏感电路，其下面请尽量减少信号走线。石英晶体G300的两个端子OSC32K_IN、OSC32K_OUT步线时注意要平行走线，离D300越近越好。请注意32K时钟的输入和输出线一定不能交叉。 SIN13M_RF、CLK13M_IN、CLK13M_T1、CLK13M_T2、CLK13M_IN_X、CLK13M_OUT网络的走线请尽量短，两边用地线围住，走线的相邻两层要求都是地。

RFID电感耦合方式的射频前端工作原理

IoT的核心技术之一就是RFID，对于RFID的组件RFID读写器和电子标签的工作原理，你了解嘛？其实RFID的两种组件是通过天线进行通信，采用电感耦合的方式进行，接下来我们一起看一看关于RFID 电感耦合方式的射频前端工作原理！总结要点（1）了解线圈的电感和互感的概念。（2）了解串并联谐振电路的概念。（3）RFID读写器的射频前端采用串联谐振电路。（4）RFID电子标签的射频前端采用并联谐振电路。（5）RFID的读写器和电子标签通过电感耦合传输信息。（6）了解负载调制以及功率匹配的概念。概念解析（1）谐振电路，谐振电路能够有选择性的让一部分频率的信号通过，同时衰减通带外的信号。（2）谐振电路参数，我们常用谐振频率、品质因数、输入阻抗和频带宽度等参数进行对谐振电路描述。

（3）谐振频率，也就是外部信号以特定的频率输入谐振电路后使的谐振电路的容抗等于感抗，这个特定的频率就是谐振频率，也称之为工作频率。（4）品质因数，定义为谐振电路的平均储能与功率损耗的比值，我们常用特性阻抗与回路电阻比值表示，故而可知Q因子是一个无量纲参数。串联谐振和并联谐振串联谐振电路并联谐振电路小总结：（1）串联谐振电路和并联谐振电路的谐振频率计算公式一样。（2）串联谐振和并联谐振的电阻R越小，也就是电路损耗越小，那么品质因数就越高，也就是信号的选择性越好，同时频带宽度BW也就越窄。（3）通常实际使用的是有载品质因数，由于外部负载的能量损耗，故而有载品质因数会下降，这是采用计算外部品质因数。

电感耦合电感耦合小总结：（1）RFID读写器和电子标签之间采用电感耦合，读写器通过电感耦合给电子标签提供能量，同时传输信息通信。电感耦合是符合法拉第电磁感应定律。（2）电子标签输出电压的调节，电子标签获取的是交流电压，经过全波整流电路、滤波电路和稳压电路后输出直流温度电压。（3）电子标签通过负载调制的方式向读写器传输数据，也就是负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数根据数据流进行调节，进行编码调制传输数据信息。（4）负载调制有电阻负载调制和电容负载调制两种方式，外部负载要使得功率匹配。 RFID射频前端的结构无论是对于RFID的读写器还是RFID的电子标签，其射频前端的结构需要满足要求：（1）RFID读写器和电子标签的天线上的电流和感应电压最大化，使得读写器线圈产生最大磁通，电子标签线圈的感应输出电压最大。（2）功率匹配，读写器最大程度输出能量给电子标签，电子标签最大程度耦合读写器的能量。（3）需要足够的频带宽度BW，使得读写器或者电子标签的信号无失真的传输。

手机射频电路设计

手机RF电路设计手机功能的增加对PCB板的设计要求更高,伴随着一轮蓝牙设备、蜂窝电话和3G时代来临,使得工程师越来越关注RF电路的设计技巧。射频(RF) 电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种“黑色艺术”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波，所以这些对手机的EMC、EMI影响都很大，下面就对手机PCB板的在设计RF 布局时必须满足的条件加以总结： 1 尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。手机功能比较多、元器件很多，但是PCB空间较小，同时考虑到布线的设计过程限定最高，所有的这一些对设计技巧的要求就比较高。这时候可能需要设计四层到六层PCB了，让它们交替工作，而不是同时工作。高功率电路有时还可包括RF缓冲器和压控制振荡器(VCO)。确保PCB板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜皮越多越好。敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。 2 设计分区可以分解为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等问题；电气分区可以继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。 3.2.1 我们讨论物理分区问题。元器件布局是实现一个优秀RF设计的关键，最有效的技术是首先固定位于RF路径上的元器件，并调整其朝向以将RF路径的长度减到最小，使输入远离输出，并尽可能远地分离高功率电路和低功率电路。最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层，并尽可能将RF线走在表层上。将RF路径上的过孔尺寸减到最小不仅可以减少路径电感，而且还可以减少主地上的虚焊点，并可减少RF能量泄漏到层叠板内其他区域的机会。在物理空间上，像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个RF区之间相互隔离开来，但是双工器、混频器和中频放大器/混频器总是有多个RF/IF 信号相互干扰，因此必须小心地将这一影响减到最小。 3.2.2 RF与IF走线应尽可能走十字交叉，并尽可能在它们之间隔一块地。正确的RF路径对整块PCB板的性能而言非常重要，这也就是为什么元器件布局通常在手机PCB板设计中占大部分时间的原因。在手机PCB板设计上，通常可以将低噪音放大器电路放在PCB板的某一面，而高功率放大器放在另一面，并最终通过双工器把它们在同一面上连接到RF端和基带处理器端的天线上。需要一些技巧来确保直通过孔不会把RF能量从板的一面传递到另一面，常用的技术是在两面都使用盲孔。可以通过将直通过孔安排在PCB板两面都不受RF干扰的区域来将直通过孔的不利影响减到最小。有时不太可能在多个电路块之间保证足够的隔离，在这种情况下就必须考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内，金属屏蔽罩必须焊在地上，必须与元器件保持一个适当距离，因此需要占用宝贵的PCB板空间。尽可能保证屏蔽罩的完整非常重要，进入金属屏蔽罩的数字信号线应该尽可能走内层，而且最好走线层的下面一层PCB是地层。RF信号线可以从金属屏蔽罩底部的小缺口和地缺口处的布线层上走出去，不过缺口处周围要尽可能地多布一些地，不同层上的地可通过多个

匹配电路, 走线, 与寄生效应对手机射频接收机灵敏度之影响与注意事项

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