(2)鉴相器 鉴相器简称PD,是英文 Phase Detector的缩写。它是一个相位比较器,是一个相差一电压 转换装置,可将VCO振荡信号的相位变化变换为电压的变化。鉴相器输出的是脉动直流信号, 这一脉动直流信号经LPF滤除高频成分后去控制ⅤCO电路 鉴相器是相位比较装置,它对基准信号fi与VCO产生的信号丘进行相位比较输出反映 两信号相位误差的误差电压。鉴相器多种多样有模拟的,也有数字的。如双D鉴相器、鉴颁 鉴相器等。 当采用数字鉴相器时,由于其输出为双端口输出,故在与环路滤波器的连接上很成问题。 通常在两者之间加入一个双端输人单端输岀,且能将鉴相器输出的相位误差信号正确地反映 出来的电路这一电路被称为电荷泵或泵电路。在摩托罗拉的GSM手机中,其发射频率合成 中基本上都使用了泵电路 在频率合成器中,为了作精确的相位比较,鉴相器均在低频下工作 在手机电路中,鉴相器通常与分频器被集成在一个专用的芯片中(这个芯片通常被称为 PLLC或被集成在一个复合芯片内(即该芯片包含多种功能电路)。 V670-C R845 PD端口 C821 C820 5PLL N820 C825 C822 诺基亚8110鉴相器输出查找示意图 C235取样 C207 R209 U220 R219 R211 工 R23+C214C212 CR202 C214 工 R212 C213 R234 C251 cd928鉴相器查找示意图
1 （2）鉴相器 鉴相器简称 PD,是英文 Phase Detector 的缩写。它是一个相位比较器,是一个相差—电压 转换装置,可将 VCO 振荡信号的相位变化变换为电压的变化。鉴相器输出的是脉动直流信号, 这一脉动直流信号经 LPF 滤除高频成分后去控制 VCO 电路。 鉴相器是相位比较装置,它对基准信号 f1与 VCO 产生的信号 f2 进行相位比较,输出反映 两信号相位误差的误差电压。鉴相器多种多样,有模拟的,也有数字的。如双 D 鉴相器、鉴颁 鉴相器等。 当采用数字鉴相器时,由于其输出为双端口输出,故在与环路滤波器的连接上很成问题。 通常在两者之间加入一个双端输人单端输出,且能将鉴相器输出的相位误差信号正确地反映 出来的电路,这一电路被称为电荷泵或泵电路。在摩托罗拉的 GSM 手机中,其发射频率合成 中基本上都使用了泵电路。 在频率合成器中,为了作精确的相位比较,鉴相器均在低频下工作。 在手机电路中,鉴相器通常与分频器被集成在一个专用的芯片中(这个芯片通常被称为 PLLIC)或被集成在一个复合芯片内(即该芯片包含多种功能电路)。 图 1-37
要査找鉴相器PD在什么地方就需要先找出CO电路和低通滤波器电路。参见变容二 极管部分内容及“手机电路的识别 在诺基亚8810图中N820的3脚是PD输出端口。通过“1006~1031MHz”的标识可 断定该信号是一个VCO信号:电阻R834、R820、R821及电容C821、C820等构成一低通 滤波器:从 SDATA等可以断定它所接的是频率合成电路中的程控分频器。参照频率合成的 方框图,就可找到PD的输出端口(重要的是找出电阻电容构成的低通滤波器与VCO电路)。 在cd928图中,U220的23脚是PD输出端口。 (3).低通滤波器 低通滤波器简称LPE是英文 Low Pass filter的缩写。低通滤波器又被称为环路滤波器 它是一个RC电路,位于鉴相器与CO电路之间。低通滤波器电路基本形式如图所示 RC低通滤波器 图747中R834、R820~R822及C820~C822组成的电路是诺基亚8110手机的 UHFVCO 频率合成环路中的低通滤波器(参见RC电路部分)。 V670C 低通滤波器 out R820 R821 G800 R831 主821 C820 PLL 1006~1031MHz N820 工「8|c863 工 诺基亚8110 UHFVCO频率合成中的低通滤波器 图1-38 鉴相器的输出不仅有控制信号,还有一些高频谐波成分这些谐波将影响ⅤCO电路的工 作,低通滤波器就是要把这些高频成分滤除 (4).压控振荡器 压控振荡器简称VCO,是英文 oltage Control Oscillator的缩写。压控振荡器是一个电压 频率转换装置,可将鉴相器PD输出的相差电压信号的变化转化成频率的变化 VCO电路为电压控制电路。其电压控制功能的完成是通过一个特殊的器件来完成的这 个器件就是变容二极管 鉴相器输出的相差电压实际上是加在变容二极管两端的,当鉴相器输出发生变化时,变 容二极管两端的反偏发生变化导致变容二极管的结电容改变,VCO振荡回路改变,VCO输出 频率也随之改变。在实际应用中,变容二极管为反向偏置使用,其线性好,可控范围大
2 要查找鉴相器 PD 在什么地方,就需要先找出 VCO 电路和低通滤波器电路。参见变容二 极管部分内容及“手机电路的识别”。 在诺基亚 8810 图中,N820 的 3 脚是 PD 输出端口。通过“1006～1 031 MHz”的标识可 断定该信号是一个 VCO 信号；电阻 R834、R820、R821 及电容 C821、C820 等构成一低通 滤波器；从 SDATA 等可以断定它所接的是频率合成电路中的程控分频器。参照频率合成的 方框图,就可找到 PD 的输出端口(重要的是找出电阻电容构成的低通滤波器与 VCO 电路)。 在 cd928 图中,U220 的 23 脚是 PD 输出端口。 （3）．低通滤波器 低通滤波器简称 LPF,是英文 Low Pass Filter 的缩写。低通滤波器又被称为环路滤波器， 它是一个 RC 电路,位于鉴相器与 VCO 电路之间。低通滤波器电路基本形式如图所示。 图747中,R834、R820～R822及 C820～C822组成的电路是诺基亚8110手机的 UHFVCO 频率合成环路中的低通滤波器(参见 RC 电路部分)。 图 1-38 鉴相器的输出不仅有控制信号,还有一些高频谐波成分,这些谐波将影响 VCO 电路的工 作，低通滤波器就是要把这些高频成分滤除。 （4）．压控振荡器 压控振荡器简称 VCO,是英文 Voltage Control Oscillator 的缩写。压控振荡器是一个电压 —频率转换装置,可将鉴相器 PD 输出的相差电压信号的变化转化成频率的变化。 VCO 电路为电压控制电路。其电压控制功能的完成是通过一个特殊的器件来完成的,这 个器件就是变容二极管。 鉴相器输出的相差电压实际上是加在变容二极管两端的，当鉴相器输出发生变化时,变 容二极管两端的反偏发生变化,导致变容二极管的结电容改变,VCO 振荡回路改变,VCO 输出 频率也随之改变。在实际应用中,变容二极管为反向偏置使用,其线性好,可控范围大
在手机电路中VCO多种多样。有接收机VCO有发射机VCO等。从电路形式上来 说VCO有分离元件电路与VCO组件(参见VCO组件的识别) 早期的手机电路中的UHFⅤCO(或 RFVCO、 RXVCO等)通常是使用ⅤCO组件,FVCO或 Ⅴ HFVCO等)使用的是分离元件的VCO电路;现在手机电路中的CO基本土都使用了CO 组件 R206 C235u220 取样 Q201 CR203 C212 C214 CR202 R214 cd928的RXVO电路 图 图1-39是摩托罗拉cd928的接收ⅤCO电路( RXVCO;图1-40是诺基亚8110的接收 vco( UHFVCO电路。在査找VCO电路时,应抓住VCO电路的一些特点(参见变容二极管、 三极管和“手机电路识别”)。 图1-39为摩托罗拉cd928手机的接收VCO电路,其他摩托罗拉87、328的 TXVCO与 RXVCO基本与它相似:诺基亚6110的232MHz电路等都是这种基本电路形式。而三星 SGH600、爱立信788、诺基亚8810等的接收VCO结构均如图1-40所示。随着手机小型化 的发展,越来越多的手机使用CO组件 V670-C R845 PD端口 R832 R820 R821 G800 C821 PLL 1006-103IMIL C822 诺基亚8110的 UHFVCO电路
3 在手机电路中,VCO 多种多样。有接收机 VCO,有发射机 VCO 等。从电路形式上来 说,VCO 有分离元件电路与 VCO 组件(参见 VCO 组件的识别)。 早期的手机电路中的UHFVCO(或RFVCO、RXVCO等)通常是使用VCO组件,IFVCO(或 VHFVCO 等)使用的是分离元件的ⅤCO 电路；现在手机电路中的 VCO 基本土都使用了 VCO 组件。 图 1-39 图 1-39 是摩托罗拉 cd928 的接收 VCO 电路(RXVCO)；图 1-40 是诺基亚 8110 的接收 VCO(UHFVCO)电路。在查找 VCO 电路时,应抓住 VCO 电路的一些特点(参见变容二极管、 三极管和“手机电路识别”)。 图 1-39 为摩托罗拉 cd928 手机的接收 VCO 电路,其他摩托罗拉 87、328 的 TXVCO 与 RXVCO 基本与它相似；诺基亚 6110 的 232MHz 电路等都是这种基本电路形式。而三星 SGH600、爱立信 788、诺基亚 8810 等的接收 VCO 结构均如图 1-40 所示。随着手机小型化 的发展,越来越多的手机使用 VCO 组件。 图 1-40
vCO在频率合成中相当重要。为了减小负载效应对CO的影响通常在CO的输出端 加人缓冲放大器 压控振荡器在锁相环中比较重要,是频率合成及锁相环路的核心电路。它应满足这样的 特性:输出幅度稳定性要好在整个ⅤCO工作频带内均应满足此要求,否则会影响鉴相灵敏 度:频率覆盖范围要有余量:电压一频率变换特性的线性范围要宽。 (5).分频器 鉴相器是将ⅤCO输出信号与参考信号进行比较。在频率合成中,为了提高控制精度,鉴 相器在低频下工作。而CO输出频率比较高,这就离不开分频技术。 手机中的频率合成环路多,不同的频率合成环路使用的分频器不同:接收机的第一本机 振荡( RXVCO、 UHFVCO、 RHVCO)信号是随信道的变化而变化的,该频率合成环路中的分频 器是一个程控分频器,其分频比受控于手机的逻辑电路;中频ⅤCO信号是固定的,中频VCO 频率合成环路中的分频器的分频比也是固定的。 程控分频器受控于频率合成数据信号( SYNDAT、 SYNDATA或SDAD。 分频器通常被集成在PLL电路或一个复合中频模块中。在电路图中查找分频器可从两 个方面着手;一是从ⅤCO的输出端去找;二是根据频率合成控制信号去找(参见手机电路的 识别)。 注!综述 频率合成环路包含5个基本的功能电路:参考振荡:鉴相器;低通滤波器:压控振荡器 分频器。 参考振荡给频率合成环路提供基准信号,使手机的工作频率与系统保持一致鉴相器是 个相位一电压转换装置,它将信号相位的变化变为电压的变化。显然这是一个比较器 低通滤波器滤掉鉴相器输出的高频成分,以防止高频谐波对CO电路的影响。在鍳相器 中,参考信号与VCO分频后的信号进行比较。 VCO是一个电压一频率转换装置,它将电压的变化(鉴相器输出电压的变化)转化为频率 的变化。VCO输出的信号通常是一路到其他功能电路:另一路回到分频器作取样信号。 分频器包含程控分频器和一般分频器。程控分频器的分频比是可变的,手机电路中 UHFVCO(RXVC0频率合成环路中的分频器就是一个程控分频器;一般分频器的分频比是 固定的手机电路中ⅤHFVC频率合成中分频器是固定的。分频器将VCO信号进行分频, 得到频率比较低的信号以提供鉴相器的比较精度(提高频率合成环路的控制精度) 当VCO处于正常工作状态时,VCO输出一个固定的频率,若某种外界因素如电压、温 度导致CO频率升高,则分频输出的信号f/N比参考信号f高,鉴相器检测到这一变化后,其 输岀电压减小使变容二极管两端的反偏压减小。这使得变容二极管的结电容增大振荡回路 改变VCO输出频率降低。若外界因素导致VO频率下降,则整个控制环路执行相反的过程 在频率合成器中,基准频率f是由晶体振荡器产生的信号分频而得。另一方面,程控分频 器则将ⅤCO产生的f分成fN。这两个信号被送到鉴相器(PD, Phase Detector,当信号iN与 基准信号的频率、相位出现误差时,鉴频器输出对应于相位差的信号差电压。该信号经低通 滤波器滤除高次谐波成分,去控制VCO的振荡频率。当fN与基准频率的频率相位相同时, 鉴相器的输出为0,vCO以原来的频率f=Nf继续振荡。只要电路工作正常VCO的输出频率 为Nf1,通常把这时的状态称为锁定状态 程控分频器可以设定分频比,因此如果改变N,则PLL可以在跟踪范围内改变VCO的输 出频率。移动电话的信道切换控制就是逻辑电路通过控制程控分频器的分频比来实现的 当VCO信号工作在一个信道上并锁定时,f1=fN,鉴相器PD输出保持不变。若逻辑电路 改变N,则fN发生变化鉴相器检测到这种变化后,就会改变其输出,直到使fN=f 以摩托罗拉cd928手机为例:
4 VCO 在频率合成中相当重要。为了减小负载效应对 VCO 的影响,通常在 VCO 的输出端 加人缓冲放大器。 压控振荡器在锁相环中比较重要,是频率合成及锁相环路的核心电路。它应满足这样的 特性：输出幅度稳定性要好,在整个 VCO 工作频带内均应满足此要求,否则会影响鉴相灵敏 度；频率覆盖范围要有余量；电压—频率变换特性的线性范围要宽。 （5）．分频器 鉴相器是将 VCO 输出信号与参考信号进行比较。在频率合成中,为了提高控制精度,鉴 相器在低频下工作。而 VCO 输出频率比较高,这就离不开分频技术。 手机中的频率合成环路多,不同的频率合成环路使用的分频器不同：接收机的第一本机 振荡(RXVCO、UHFVCO、RHVCO)信号是随信道的变化而变化的,该频率合成环路中的分频 器是一个程控分频器,其分频比受控于手机的逻辑电路；中频 VCO 信号是固定的,中频 VCO 频率合成环路中的分频器的分频比也是固定的。 程控分频器受控于频率合成数据信号(SYNDAT、SYNDATA 或 SDAT)。 分频器通常被集成在 PLL 电路或一个复合中频模块中。在电路图中查找分频器可从两 个方面着手；一是从ⅤCO 的输出端去找；二是根据频率合成控制信号去找(参见手机电路的 识别)。 注！综述 频率合成环路包含 5 个基本的功能电路：参考振荡；鉴相器；低通滤波器；压控振荡器； 分频器。 参考振荡给频率合成环路提供基准信号,使手机的工作频率与系统保持一致鉴相器是一 个相位—电压转换装置,它将信号相位的变化变为电压的变化。显然,这是一个比较器。 低通滤波器滤掉鉴相器输出的高频成分,以防止高频谐波对 VCO 电路的影响。在鉴相器 中,参考信号与 VCO 分频后的信号进行比较。 VCO 是一个电压一频率转换装置,它将电压的变化(鉴相器输出电压的变化)转化为频率 的变化。VCO 输出的信号通常是一路到其他功能电路；另一路回到分频器作取样信号。 分频器包含程控分频器和一般分频器。程控分频器的分频比是可变的,手机电路中 UHFVCO(RXVC0)频率合成环路中的分频器就是一个程控分频器；一般分频器的分频比是 固定的,手机电路中 VHFVCO 频率合成中分频器是固定的。分频器将 VCO 信号进行分频, 得到频率比较低的信号,以提供鉴相器的比较精度(提高频率合成环路的控制精度)。 当 VCO 处于正常工作状态时,VCO 输出一个固定的频率，若某种外界因素如电压、温 度导致 VCO 频率升高,则分频输出的信号 f2/N 比参考信号 f1 高,鉴相器检测到这一变化后,其 输出电压减小,使变容二极管两端的反偏压减小。这使得变容二极管的结电容增大,振荡回路 改变,VCO 输出频率降低。若外界因素导致 VCO 频率下降,则整个控制环路执行相反的过程。 在频率合成器中,基准频率 f1 是由晶体振荡器产生的信号分频而得。另一方面,程控分频 器则将 VCO 产生的 f 分成 f/N。这两个信号被送到鉴相器(PD，Phase Detector),当信号 f/N 与 基准信号的频率、相位出现误差时,鉴频器输出对应于相位差的信号差电压。该信号经低通 滤波器滤除高次谐波成分,去控制 VCO 的振荡频率。当 f/N 与基准频率的频率相位相同时, 鉴相器的输出为 0,VCO 以原来的频率 f=Nf 继续振荡。只要电路工作正常,VCO 的输出频率 为 Nf1,通常把这时的状态称为锁定状态。 程控分频器可以设定分频比,因此如果改变 N,则 PLL 可以在跟踪范围内改变 VCO 的输 出频率。移动电话的信道切换控制就是逻辑电路通过控制程控分频器的分频比来实现的。 当 VCO 信号工作在一个信道上并锁定时,f1=f/N,鉴相器 PD 输出保持不变。若逻辑电路 改变 N,则 f/N 发生变化,鉴相器检测到这种变化后,就会改变其输出,直到使 f/N= f1。 以摩托罗拉 cd928 手机为例：
当接收机工作在GSM60信道时(使用摩托罗拉GSM手机测试指令设置。GSM60信道 时手机接收频率为947MHz)VCO电路中变容二极管CR202负极电压为223VVCO输出频 率为731.996MHz 当设置手机工作于GSM的001信道时,逻辑电路控制程控分频器的N减小。这时, 大于f,PD检测到这个变化后,要控制使fN=,其输出电压减小。VCO电路中变容二极管的 反偏压也随之减小,变容二极管的结电容增大,从而使CO的输出频率下降。这时变容二极 管负极电压为1,81VVCO输出频率为720.16MHz:当手机要工作在高于60信道的信道上 工作时,例如124信道,整个环路则发生相反的变化(N增大)。变容二极管负极电压为 2.59VVCO输出频率为744765MHz 在移动电话的频率合成器中,其控制信号 SYNDAT(频率合成器数据信号)、 SYNCLK(频 率合成器时钟信号)及 SYNEN(频率合成器允许禁止)均来自于逻辑电路 2.锁相环PLL 锁相环的种类很多,它包括3个最基本的部件:鉴相器PD、环路滤波器( Loop Filter)和压 控振荡器VCO。如图1-41所示。虽然锁相环看起来与频率合成器的框图很相似,但它是不同 的两个概念,应注意区分 鉴相器是相位比较装置,它对基准信号f与ⅤCO产生的信号f进行相位比较,产生反映 两信号相位误差的误差电压。鉴相器多种多样,有模拟的,也有数字的。如双D鉴相器、鉴频 鉴相器等 当采用数字鉴相器时,由于其输出为双端口输出,故在与环路滤波器的连接上很成问题。 通常在两者之间加入一个双端输人单端输出,且能将鉴相器输出的相位误差信号正确地反映 出来的电路这个电路被称为电荷泵或泵电路。在摩托罗拉的GSM手机中,其发射频率合成 中基本上都使用了泵电路 鉴相器 泵电路低通滤波器 LPF 参考振荡 程控分频器 频率合成数据 PLL环路 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。 信号 接收机 信号 发射机 传输媒∫ 电缆、空间 发信者 收信者
5 当接收机工作在 GSM60 信道时(使用摩托罗拉 GSM 手机测试指令设置。GSM60 信道 时手机接收频率为 947MHz),VCO 电路中变容二极管 CR202 负极电压为 2.23V,VCO 输出频 率为 731.996 MHz。 当设置手机工作于 GSM 的 001 信道时,逻辑电路控制程控分频器的 N 减小。这时, f/N 大于 fl,PD 检测到这个变化后,要控制使 f/N =fl,其输出电压减小。VCO 电路中变容二极管的 反偏压也随之减小,变容二极管的结电容增大,从而使 VCO 的输出频率下降。这时变容二极 管负极电压为 1,81V,VCO 输出频率为 720.166MHz；当手机要工作在高于 60 信道的信道上 工作时,例如 124 信道,整个环路则发生相反的变化(N 增大)。变容二极管负极电压为 2.59V,VCO 输出频率为 744.765 MHz。 在移动电话的频率合成器中,其控制信号 SYNDAT(频率合成器数据信号)、SYNCLK(频 率合成器时钟信号)及 SYN EN(频率合成器允许/禁止)均来自于逻辑电路。 2．锁相环 PLL 锁相环的种类很多,它包括 3 个最基本的部件：鉴相器 PD、环路滤波器(Loop Filter)和压 控振荡器 VCO。如图 1-41 所示。虽然锁相环看起来与频率合成器的框图很相似,但它是不同 的两个概念,应注意区分。 鉴相器是相位比较装置,它对基准信号 fl 与 VCO 产生的信号 f2 进行相位比较,产生反映 两信号相位误差的误差电压。鉴相器多种多样,有模拟的,也有数字的。如双 D 鉴相器、鉴频 鉴相器等。 当采用数字鉴相器时,由于其输出为双端口输出,故在与环路滤波器的连接上很成问题。 通常在两者之间加入一个双端输人单端输出,且能将鉴相器输出的相位误差信号正确地反映 出来的电路,这个电路被称为电荷泵或泵电路。在摩托罗拉的 GSM 手机中,其发射频率合成 中基本上都使用了泵电路。 图 1-41 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