淺談高通芯片手機射頻電路的分析及故障維修

【摘要】隨著電路集成技術(shù)日新月異的發(fā)展，射頻電路也趨向于集成化、模塊化，這對于小型化移動終端的開發(fā)、應(yīng)用是特別有利的。本文將以高通芯片手機射頻電路為出發(fā)點，來分析各典型模塊電路的特點及射頻部分常見故障的維修。

【關(guān)鍵詞】手機;高通芯片;射頻電路

隨著社會的快速發(fā)展，通信技術(shù)也在不斷的提高，手機已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚耐ㄓ嵐ぞ?。雖其型號較多，結(jié)構(gòu)不同，出現(xiàn)故障的現(xiàn)象多種多樣，但檢修方法大致相同。而手機射頻電路歷來被人們認(rèn)為是比較難分析和維修的。那么接下來我們就以高通芯片手機射頻電路為例來分析手機射頻電路的原理及常見故障引起的原因及維修的方法。

一、射頻電路結(jié)構(gòu)圖（如圖1所示）

MSM7227A芯片手機的射頻部分，主要由射頻處理模塊U2501（RTR6285A），GSM功放U2101（RF3232集成天線開關(guān)）、WCDMA功放U2201、U2301及其相關(guān)頻段的濾波器組成;可以兼容的頻段有，GSM850/900/1800/1900，WCDMA850/2100，以及GPS接收。

圖1 射頻電路結(jié)構(gòu)圖

二、射頻電路收發(fā)過程

1.天線開關(guān)工作原理

從天線接收到的射頻信號，經(jīng)過U2101天線開關(guān)的調(diào)整和切換，分別進(jìn)行著不同的狀態(tài)，切換這些不同工作狀態(tài)的控制信號是ANT-SEL0，ANT-SEL1，ANT-SEL2，PA-EN共4條，以下是幾個控制線的不同電平值對應(yīng)的切換關(guān)系。

表1 天線開關(guān)控制信號

Mode TXEN

（GSM PA-EN） GPCTRL2

ANT-SEL2 GPCTRL1

ANT-SEL1 GPCTRL0

ANT-SEL0

Standby L L L L

TX_GSM_LB H L H L

TX_GSM_HB H L H H

RX_GSM_LB L H L L

RX_GSM_HB L L H L

TRX_WCDMA_LB L L L H

TRX_WCDMA_IMT L L H H

2.GSM通道收發(fā)過程

1）GSM通道接收過程，如圖2和圖3所示（以900M為例）

GSM從天線接收到的高頻信號，從天線感應(yīng)下來后，分別經(jīng)過射頻傳輸線接口CN201和射頻頭CN600;以及由經(jīng)過天線開關(guān)U2101，傳輸?shù)綖V波器FL2401或FL2403進(jìn)行濾波，選出符合頻段需要的頻率，經(jīng)過頻段濾波器內(nèi)經(jīng)不平衡-平衡變換，輸出兩路差分信號進(jìn)入Transceiver芯片RTR6285，GSM信號進(jìn)入RTR6285后首先由低噪聲放大器（LNA）進(jìn)行放大，然后做正交下變頻和低通濾波，將輸入射頻信號變換成中心頻率為0的模擬信號，經(jīng)DC Offset（由直接變頻接收機的2階互調(diào)引起）矯正和低頻放大后從PRX_IP、PRX_IN、PRX_QP和PRX_QN輸出給MSM7227A進(jìn)行數(shù)字解調(diào)、音頻信號處理等數(shù)字信號處理。RTR6285中四個GSM LNA的增益是可調(diào)的，都有5種不同的增益狀態(tài)，由單線串行總線SSBI（Single-line Serial BusInterface）控制，解調(diào)出4路PRX-I/Q信號，給到CPU進(jìn)行GMSK解調(diào)，解碼、去交織、PCM解碼等處理最終得到模擬的原始信息。

圖2 GSM前端接收電路

圖3 GSM接收信號處理電路

2）GSM通道發(fā)射過程，如圖4所示（以900M為例）

從送話器拾取的語音信號，經(jīng)過CPU的編碼，調(diào)制等處理，轉(zhuǎn)換成TX-I/Q信號后，傳輸給U2501射頻處理芯片，再由U2501進(jìn)行上變頻調(diào)制成高頻信號，經(jīng)過L2102，R2107，C2109耦合給U2101GSM功放，在功放內(nèi)部放大后，，再由其內(nèi)部的天線開關(guān)切換發(fā)射出去。

圖4 GSM通道發(fā)射過程

3.3G通道收發(fā)過程（以WCDMA2100MHz通道為例）

1）WCDMA2100MHz接收通道，如圖5和圖6所示

W2100頻段接收分為主接收和Diversity接收兩路，主接收信號來自主天線，通過U2101分配的信號，經(jīng)過L2101，C2214傳輸給雙工濾波器FL2202進(jìn)行選頻濾波，選擇出需要的頻率，從濾波器的第3#輸出，經(jīng)C2415，C2416耦合給射頻處理模塊進(jìn)行進(jìn)一步處理。雙工器FL2202的作用是分離W2100的接收和發(fā)射信號，抑制發(fā)射信號對接收信號影響。

W2100主接收信號從WPRXSE2腳進(jìn)入RTR6285，經(jīng)LNA放大后從WPRXSE2_OUT輸出，經(jīng)外部電容器C2418和電感L2417和FL2404后變成兩路差分信號，再分別經(jīng)C2420和C2419進(jìn)入RTR6285的WB_MX_INM和WB_MX_INP，正交下變頻后與GSM通路合并，經(jīng)低通濾波、DC Offset矯正、放大后由PRX_IP、PRX_IN、PRX_QP和PRX_ON輸出進(jìn)入MSM7201A進(jìn)行數(shù)字解調(diào)、音頻處理等數(shù)字信號處理。

圖5 RTR6285的WCDMA2100頻段接收電路

W2100頻段的Diversity（圖6）接收信號來自U2101，經(jīng)雙工器FL2202，使W2100 Diversity 接收信號通過C2428、C2429進(jìn)入RTR6285的WPRXHBP和WPRXHBM腳。

W2100 Diversity接收信號進(jìn)入RTR6285后，經(jīng)LNA放大、正交下變頻、濾波和模擬基帶放大后由DRX_IP、DRX_IN、DRX_QP和DRX_QN輸出給MSM7201A做數(shù)字信號處理。

2）WCDMA2100MHz發(fā)射通道

經(jīng)CPU調(diào)制好的語音或圖像信號，TX-I/Q形式傳輸給U2501射頻信號處理模塊，在U2501內(nèi)部進(jìn)行上變頻調(diào)制成高頻信號，經(jīng)過R2201，C2204，耦合給FL2202，雙工濾波器，由濾波器的6#輸出，經(jīng)C2214耦合給U2101，在經(jīng)過U2101送給天線，發(fā)射出去。

圖6 RTR6285內(nèi)部WCDMA2100頻段分集接收電路

三、射頻電路故障維修實例

1.三星3G智能手機S7562維修實例

故障現(xiàn)象：手機有時信號正常，有時完全沒有信號故障。

維修思路：從手機故障現(xiàn)象來看，明顯是手機信號跳水現(xiàn)象，經(jīng)用戶反映，該手機曾經(jīng)摔過故先考慮本手機有元件虛焊，拆機后查看手機主板該款手機是采用高通CPU為高通驍龍MSM7227A，但經(jīng)檢查該手機沒有假焊現(xiàn)象。

然后通過加焊手機功放、天線開關(guān)以及與射頻相關(guān)的元件，加焊后通過試機，故障仍然沒有排除。在射頻電路中，所有元件基本已經(jīng)重焊，就只剩下中頻IC。經(jīng)過重植中頻IC后，通電試機，手機信號正常，故障排除。

維修總結(jié)：不入網(wǎng)故障首先要排除設(shè)置造成的問題，例如：使用2G卡測試時顯示無網(wǎng)絡(luò)，要排除設(shè)置成只使用3G網(wǎng)絡(luò)的情況。

不入網(wǎng)故障檢測時先開機，插入SIM卡，觀察是否有信號棒，如有信號棒，則說明信號手機的接收通道是正常的，如沒（下轉(zhuǎn)第16頁）（上接第14頁）有，則接收通道存在問題;重點檢查接收通道電路。

插入測試卡，開機，使用手動方式搜網(wǎng)，正常情況下可以搜索到中國移動和中國聯(lián)通選項，說明接收電路正常，射頻發(fā)射電路存在問題;如搜索不到網(wǎng)絡(luò)，則故障一定在接收端。

不入網(wǎng)故障涉及到的部位較多，如天線，天線開關(guān)，頻率合成器，中頻模塊，系統(tǒng)時鐘等以及上述電路的供電與濾波電容都可能造成手機不入網(wǎng)。遇到不入網(wǎng)故障時，先分清是接收電路還是發(fā)送電路故障，然后按一定規(guī)律檢查故障電路的重要元件。

然后，我們需要進(jìn)一步判斷故障發(fā)生在公共通道，是2G通道，還是3G通道，首先下載軟件，排除軟件造成的不良，再利用校準(zhǔn)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，仔細(xì)觀察校準(zhǔn)日志，上面給出的故障原因，根據(jù)提示進(jìn)行維修，找到相關(guān)的電路之后，分別從供電，控制，信號流程等方面去查找故障點。

1）2G射頻功放

A、VBAT供電是否到位;B、選擇信號時否正常;C、功放是否正常;D、天線到雙工器之間的通路是否正常;E、射頻轉(zhuǎn)換接口是否正常。

2）GSM接收濾波器是否正常

3）3G接收電路

A、雙工濾波器是否正常;B、通路中的耦合器件是否正常。

4）射頻模塊故障

A、射頻電路的幾路供電是否正常;B、射頻模塊是否正常;C、AFC電壓是否正常;D、CPU是否正常。

2.智能手機HTC T328w維修實例（CPU為高通驍龍MSM7227A）

故障現(xiàn)象：手機無信號（進(jìn)水開機無信號）。

維修思路：通過與客戶溝通交流得知，該手機是進(jìn)水導(dǎo)致手機無信號，即是能開機但不能撥打電話，由于是進(jìn)水機，首先應(yīng)該是拆機后先清洗，吹干試機，但結(jié)果仍無信號，于是檢查天線開關(guān)，發(fā)現(xiàn)沒有異?，F(xiàn)象。

因手機只有接收通道和發(fā)射通道都沒故障情況下才有信號，經(jīng)過測試，手機的接收通道沒有問題，故障出現(xiàn)在發(fā)射通道。在發(fā)射通道中主要元件是功放，更換功放后，通電試機，手機信號正常，能撥打電話。

維修總結(jié)：發(fā)射電路故障可以使用頻譜儀對發(fā)射調(diào)制好的信號進(jìn)行測試，是否有正常的輸出，或者使用直流電源，在手機開機后撥打電話，用電流法進(jìn)行檢測，是否有發(fā)射電流;WCDMA發(fā)射校準(zhǔn)失敗，檢查發(fā)射通路上各器件焊接情況。

1）主芯片RTR6285A輸出到發(fā)射濾波器的射頻信號是否正常。可以用頻譜儀觀察信號是否正常，如正常，說明CPU輸出到射頻模塊的I/Q信號以及射頻模塊都沒有問題，應(yīng)該繼續(xù)查找發(fā)射濾波電路和射頻放大電路的相關(guān)工作條件，以便進(jìn)一步判斷故障所在。

2）WCDMA功放是否工作正常，檢查功放管腳是否連焊，射頻供電電壓是否正常等。用示波器檢查PA-EN等信號是否正常，更換功放，雙工濾波器，CPU。

3）檢查天線開關(guān)是否正常，分別檢查天線開關(guān)的四路控制信號是否正常，可以使用示波器觀察其波形，如控制無問題。

手機從當(dāng)年的“身份象征——大哥大”演變?yōu)榻裉烊谕ㄓ?、多媒體為一體的個人電子商務(wù)、生活助理。都與人們的日常生活越來越密不可分。現(xiàn)在人們手機的擁有量和前幾年比可謂多得驚人，而且還在逐年增長。需求量的增加而導(dǎo)致手機維修市場潛力也是巨大的，而且是長久的。新的技術(shù)，新的產(chǎn)品必然要求我們跟上技術(shù)更新的步伐。面臨手機射頻電路集成度越來越高，產(chǎn)品更新速度愈來愈快的大環(huán)境下，要突破原有的分析和維修思路，及時總結(jié)經(jīng)驗，敢于開拓創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1]文愷主編.手機維修從入門到精通[M].人民郵電出版社，2011，1.

[2]陳子聰主編.手機原理及維修教程[M].機械工業(yè)出版社，2008，6.

[3]劉南平.手機原理與維修[M].北京師范大學(xué)出版社，2008.

[4]韓廣興等.快修巧修新型手機[M].北京.電子工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：呂秋珍（1985—），女，湖北黃岡人，學(xué)士，通信工程講師，現(xiàn)供職于河源市高級技工學(xué)校，研究方向：電子技術(shù)。