“黑盒子”方法

手機(jī)電路是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它們由一個個單元電路組成的。任何一個功能單元都可看作是一個電路的“積木”，通過不同的組合，組成各種不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。

我們可以將任何功能單元看作是一個“黑盒子”，如圖4.7所示。而且，無論是哪一種，都一定有輸出。

簡單地講，“黑盒子”法關(guān)注的是單元電路的輸入(信號、電源、控制信號)與輸出(信號)，而不去關(guān)注電路是如何構(gòu)成的。如何構(gòu)成的問題是開發(fā)人員考慮的事。

從維修的角度看，對輸入、輸出關(guān)注的重點(diǎn)是：有沒有，幅度正常否。

圖4.7 射頻“黑盒子”

如果圖4.7所示的這樣一個“黑盒子”所表示的電路需要直流電源才能正常工作，那么，這個電路是有源電路，如功率放大器、音頻放大器，等等(參見圖4.8)。對于有源射頻單元來說，不論是分析電路還是檢修電路，輸入的直流電壓源、控制信號都是關(guān)注的重點(diǎn)。

如果圖4.7所示的這樣一個“黑盒子”所表示的電路無需直流電源都能正常工作，那么，這個電路是無源射頻電路，如SAW濾波器、RC濾波器、EMI濾波器，等等。

在直流輸入方面，有兩種情況，如圖4.9所示。

一種情況是，電路僅有電源輸入(輸入的電源可能是一個，也可能是多個)。

另一種情況是，除輸入電源外，還有控制信號輸入。這個控制信號其實(shí)就是電路單元的開啟(開關(guān))控制信號。

圖4.8 有源與無源射頻電路的區(qū)別

圖4.9 射頻電路單元直流供給的兩種情況

電路“積木”

在如今手機(jī)電路平臺日益成熟的今天，手機(jī)電路的設(shè)計(jì)更像是在搭建電路“積木”——設(shè)計(jì)人員通常是選擇合適的，所設(shè)定手機(jī)功能所需的電路器件模塊，將它們有機(jī)地結(jié)合起來。

對于維修人員來說，就是檢查發(fā)現(xiàn)哪個“積木”出現(xiàn)問題，或是哪些“積木”之間的連接出現(xiàn)問題，更換損壞的電路“積木”，或修復(fù)它們之間的連接。

圖4.10 電路積木的概念比較實(shí)用

對于電路“積木”，可以有兩個層面的概念：

① 從電路平臺的角度看;

② 從電路系統(tǒng)的角度看。

1.從電路平臺的角度看

從電路平臺的角度看，每一個大的電路器件(模塊)就是一個“積木”。

其中的平臺芯片相當(dāng)于房屋的主框架結(jié)構(gòu)。其他的人機(jī)接口則相當(dāng)于房屋的外墻、內(nèi)飾，可以根據(jù)需要搭建。

例如圖4.4所示的方框圖中，PNX4850是主框架“積木”。SIM、EARSPK、SPK、MIC、鍵盤、LCD等是附屬“積木”。

在這個平臺中，PNX4850是不可或缺的。

而AR1211則可有可無：有它，則手機(jī)有FM收音功能;無它，則手機(jī)無FM收音功能。

LCD可根據(jù)定位需要選擇不同尺寸、不同分辨率的顯示模組。

存儲器可根據(jù)定位選擇合適容量的存儲器。

RF Block 中的 RF7185 僅是一個可用的選項(xiàng)，也可選擇其他型號的 RF Block。

SIM卡卡座直接或經(jīng)EMI濾波器連接到PNX4850。

鍵盤可以是觸摸，也可以是按鍵……

通過以上的敘述，你應(yīng)該可以對電路平臺角度的電路“積木”有一個基本的概念，它就那么簡單。

2.從電路系統(tǒng)的角度看

從電路系統(tǒng)的角度看，每一個電路“積木”會更純粹些，它可能是一個功能部件，也可能僅僅是一個電路單元，屬于電路基礎(chǔ)理論的范疇。一個芯片可能集成了無數(shù)多個這樣的電路“積木”。

圖4.11所示的是用于組建手機(jī)射頻電路的有源電路“積木”的分類示意圖，在早期的一些手機(jī)中，基本上可見到所有的這些獨(dú)立的電路單元。

除見于手機(jī)電路系統(tǒng)外，這些電路“積木”也見于其他電子設(shè)備。例如，收音機(jī)中就肯定有放大器、振蕩器、混頻器。這些電路“積木”不論是用于什么電子設(shè)備，它們的工作原理并沒有本質(zhì)的變化，所不同的是具體的電路組成、電路參數(shù)等有很大的不同。

除圖4.11所示的類別外，射頻電路還會用到濾波器、電子開關(guān)兩大類電路單元。

圖4.11 用于組建手機(jī)射頻系統(tǒng)的單元電路

濾波器有多種不同的分類方法。對于手機(jī)而言，通?？煞譃榘l(fā)射射頻濾波器、接收射頻濾波器、接收中頻濾波器、發(fā)射中頻濾波器。在一些手機(jī)中，還可能見到頻率合成單元的RC低通濾波器。

電子開關(guān)則通常為天線開關(guān)與供電電子開關(guān)、音頻信號電子開關(guān)，簡單地理解，它們就是提供合適的信號通道。

對于手機(jī)的基帶電路，比較難以給出類似圖4.11這類的電路“積木”分類圖。通?？衫?.2.1的方法來理解基帶部分的功能單元。

3.放大器

放大器是電子設(shè)備中最基本的單元電路之一。

放大器(放大電路)最基本的目的就是使輸入到放大器的信號變得更大?？捶糯笃鞯妮斎肱c輸出信號，最明顯的一個特點(diǎn)是，放大器輸出的信號在某一參數(shù)(如電壓、電流)上有明顯的變化(總的來說，是信號的功率發(fā)生了變化)。

對于手機(jī)來說，通常有低噪聲放大器(LNA)、中頻放大器、緩沖放大器(Buffer)、驅(qū)動放大器(Driver)、功率放大器(PA)等。

放大器對輸入的信號進(jìn)行放大。輸入的射頻信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅度得到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變，如圖4.12所示，即放大器并不改變射頻信號的頻率。放大器電路可由分立元件的晶體管電路組成，也可由集成電路(IC)組成。

圖4.12 放大器不會改變射頻信號的頻率

4.振蕩器

在沒有激勵信號的情況下，能輸出一定波形、參數(shù)的交流信號的電子電路被稱為振蕩電路或振蕩器(OSC)。振蕩器將直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量。

與放大器所不同的是，振蕩器不需要外加信號的激勵，其輸出信號的頻率、幅度和波形僅僅由電路本身的參數(shù)決定。

圖4.13 振蕩器將直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量

在大多數(shù)無線通信應(yīng)用中，系統(tǒng)需要能控制射頻振蕩器輸出信號的頻率。如果是通過電壓來控制振蕩器的輸出信號，該類振蕩器被稱為壓控振蕩器(VCO)。

振蕩器電路可由分立元件的晶體管電路組成，也可由集成電路(IC)組成。在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員通常會采用一些已經(jīng)封裝好的振蕩器模組，如手機(jī)電路中的VCO模組(參見圖4.14)。將圖4.14(a)所示的VCO模組拆開，可以看到其內(nèi)部仍然是分立元件的振蕩電路。在許多新型的手機(jī)中，射頻部分的VCO電路全部在集成芯片內(nèi)。

圖4.14 VCO 模組

5.混頻器

混頻類的電路都被集成在芯片內(nèi)，這里了解一些簡單的概念即可。

混頻器是用來對輸入信號進(jìn)行處理、以產(chǎn)生新的頻率信號的電路或部件，如圖 4.15 所示。具體地講，混頻就是將兩個不同的信號─本機(jī)振蕩信號(LO)和射頻信號(RF)加到非線性電路(或器件)上，進(jìn)行頻率組合后，取其差頻或和頻作為有用信號，用于混頻之后的電路。

混頻器的一個顯著的特點(diǎn)是：

混頻器有兩個信號輸入端口(射頻口與本振口)，一個信號輸出端口。

手機(jī)電路中的接收混頻、IQ解調(diào)、IQ調(diào)制、發(fā)射變頻都屬于圖4.15這類的電路單元。

圖4.15 表示混頻器的射頻“黑盒子”