1. 早期手机混频电路结构
早期的手机接收电路采用了两级混频的设计方案,其中第一级负责将935-960MHz的信号频率降低至第一中频,这一中频通常设定为225MHz;而第二级则在此基础上进一步降低频率至第二中频,例如45MHz。该架构采用了独立的三极管共射放大电路,通过级联的方式对信号进行处理,并且每个放大级都配备了LC选频网络。
2. 高频放大器核心功能
高频放大模块主要承担两项关键任务:首先,它将天线接收到的极微弱信号放大至20-30dB;其次,它通过使用带通滤波器(一般采用介质滤波器)来消除带外干扰。在典型的电路设计中,高放管的工作电流被设定在3-5mA的区间内,电压增益则被控制在15-20dB之间,这样做是为了防止自激现象的发生。
3. 现代手机集成化趋势
这款新型手机将放大器、本振器、分频器等关键模块整合至一颗射频集成电路内,并采用了0.18微米的BiCMOS制造工艺。以高通的QPM2631为例,该芯片将功率放大器、低噪声放大器以及开关功能集成于一体,其体积小巧,仅为3毫米乘以3毫米乘以0.8毫米。此设计显著降低了插入损耗,使其降至0.5分贝以下,同时噪声系数也优于2分贝。
4. 发射链路信号处理
发射链路选用正交调制技术架构,基带I/Q信号(其幅度介于±1V之间)首先经过Gilbert Cell混频器与本振信号进行调制,从而生成135MHz的中频信号。接着,该中频信号通过TX-VCO(压控振荡器)进行上变频处理,最终达到902.5MHz的频率。此过程中,频率步进的精确度达到了0.1ppm,而相位噪声则被有效控制在-145dBc/Hz(在1MHz偏移处)。
5. 功率控制机制
GSM系统设定了八个功率级别,范围从5至33dBm,每个级别以2dB为间隔。功率检测过程通过定向耦合器进行取样,然后利用对数放大器(例如AD8313)将其转换成直流电压,并与DAC输出的参考电压进行对比,以此实现闭环控制。在最大功率输出时,功放效率通常可以达到55%,而在待机状态下,效率则会下降至35%。
6. 5G射频封装技术
5G毫米波射频模组运用了AiP(天线封装)技术,例如高通的QTM525,该技术能在3.5mm厚度的模组内集成16根天线。Flip-Chip封装技术使得互连长度缩短至100μm以下,相比传统键合线,插入损耗减少了60%。在散热设计上,采用了铜柱凸块技术,有效降低了热阻至15℃/W。
7. 射频前端发展趋势
最新射频前端模组集成了超过三十款滤波器和十二个开关,并具备EN-DC双连接功能。以Skyworks的SKY58255型号为例,它能够覆盖n257/n258/n260频段,其带宽扩展至800MHz,ACLR性能指标更是超过了-45dBc。此外,该模组还集成了数字步进衰减器(DSA),能够实现0.25dB的步进精度。
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