Un téléphone mobile capable de prendre en charge les appels, les SMS, les services réseau et les applications comprend généralement cinq parties :
RF, bande de base, gestion de l'alimentation, périphériques, logiciels.
RF:Généralement, il s’agit de l’envoi et de la réception d’informations ;
Bande de base :Généralement, cela fait partie du traitement de l’information ;
Gestion de l'alimentation:Généralement, cela fait partie de l’économie d’énergie. Les téléphones mobiles étant des équipements à énergie limitée, la gestion de l’énergie est très importante ;périphérique:Comprenant généralement l'écran LCD, le clavier, le boîtier, etc. ;Logiciel:Il comprend généralement le système, le pilote, le middleware et l'application.
Dans le terminal mobile, le noyau le plus important est la puce RF et la puce de bande de base.La puce RF est responsable de l'émetteur-récepteur RF, de la synthèse de fréquence et de l'amplification de puissance ; La puce de bande de base est responsable du traitement du signal et du traitement du protocole.Alors, quelle est la relation entre la puce RF et la puce en bande de base ?
Relation entre la puce RF et la puce de bande de base
La fréquence radio et la bande de base proviennent d'une traduction littérale en anglais.La première application de la RF est la radio - Radio Broadcasting (FM/AM), qui reste l'application la plus classique dans la technologie RF et même dans le domaine radio.
La bande de base est le signal dont le point central de la bande est à 0 Hz, la bande de base est donc le signal le plus basique.Certaines personnes appellent également la bande de base « signal non modulé ». Autrefois, ce concept était juste. Par exemple, am est un signal modulé (sans modulation, le contenu peut être lu via les composants producteurs de son après réception).
Cependant, dans le domaine des communications modernes, le signal en bande de base fait généralement référence au signal modulé numériquement avec le centre du spectre à 0 Hz.De plus, il n’existe pas de concept clair selon lequel la bande de base doit être analogique ou numérique, ce qui dépend du mécanisme de mise en œuvre spécifique.
Pour passer aux choses sérieuses, les puces de bande de base peuvent être considérées comme incluant des modems, mais pas seulement des modems, mais également un codec de canal, un codec source et certains traitements de signalisation.La puce RF peut être considérée comme la conversion ascendante et descendante la plus simple du signal de modulation en bande de base.
La soi-disant modulation est le projet de moduler le signal à transmettre au porteur selon certaines règles et de l'envoyer via l'émetteur-récepteur RF. La démodulation est le processus inverse.
Principe de fonctionnement et analyse des circuits
La fréquence radio est abrégée en RF. La radiofréquence est un courant de radiofréquence. C'est une sorte d'onde électromagnétique alternative à haute fréquence. C'est l'abréviation de radiofréquence. Il représente la fréquence électromagnétique pouvant être rayonnée dans l’espace. La plage de fréquences est de 300 kHz à 300 GHz.Un courant alternatif avec moins de 1000 10000 changements par seconde est appelé courant basse fréquence, et un courant alternatif avec plus de XNUMX XNUMX changements par seconde est appelé courant haute fréquence, et RF est un tel courant haute fréquence.Haute fréquence (supérieure à 10k) ; La radiofréquence (300k-300g) est la bande de fréquence la plus élevée des hautes fréquences ; La bande de fréquences micro-ondes (300 m-300 g) est la bande de fréquences la plus élevée des RF.La technologie des radiofréquences est largement utilisée dans le domaine des communications sans fil. Le système de télévision par câble adopte la transmission par radiofréquence.
La puce RF fait référence à un composant électronique qui convertit la communication du signal radio en une certaine forme d'onde de signal radio et l'envoie via antenne résonance. Il comprend un amplificateur de puissance, un amplificateur à faible bruit et antenne interrupteur.L'architecture des puces RF comprend deux parties : le canal de réception et le canal de transmission.
Schéma fonctionnel du circuit RF
Structure et principe de fonctionnement du circuit de réception
Lors de la réception, le antenne convertit l'onde électromagnétique envoyée par la station de base en un signal de courant alternatif faible, qui est filtré, amplifié à haute fréquence, envoyé au si pour démodulation afin d'obtenir les informations en bande de base reçues (rxi-p, rxi-n, rxq-p, rxq-n) ; Envoyé au circuit audio logique pour traitement ultérieur.
Points clés de ce circuit :
1. Structure du circuit de réception ;
2. Fonction et fonction de chaque élément ;
3. Recevez le flux du signal.
Structure de circuit
Le circuit de réception se compose de antenne, antenne commutateur, filtre, amplificateur élevé (amplificateur à faible bruit), si bloc intégré (démodulateur de réception), etc.Les premiers téléphones mobiles étaient dotés de circuits de mixage primaires et secondaires pour réduire la fréquence de réception puis démoduler (comme le montre la figure ci-dessous).
Schéma fonctionnel du circuit de réception
2. Fonction et fonction de chaque élément
1) . téléphone portable antenne:Structure:(comme indiqué ci-dessous)Le téléphone portable antenne est divisé en externe antenne et intégré antenne; Il est composé de antenne base, solénoïde et enveloppe plastique.
effet:
a) Lors de la réception, l'onde électromagnétique envoyée par la station de base est convertie en un faible signal de courant alternatif.
b) Pendant la transmission, le courant alternatif amplifié par l'amplificateur de puissance est converti en signal d'onde électromagnétique.
2). antenne passer:
Structure:(comme indiqué ci-dessous)Le téléphone portable antenne Le commutateur (combinateur, filtre duplex) est composé de quatre commutateurs électroniques.
effet:
-
Commutation complète de réception et de transmission ;
-
Commutation complète de réception du signal 900 m/1800 m.
Le circuit logique envoie des signaux de commande (gsm-rx-en ; DCS - rx-en ; gsm-tx-en ; DCS - tx-en) respectivement en fonction de l'état de fonctionnement du téléphone mobile pour rendre leurs canaux respectifs conducteurs, de sorte que les signaux reçus et transmis suivent leur propre chemin sans interférence les uns avec les autres.
Lorsque le téléphone mobile fonctionne, la réception et la transmission ne peuvent pas fonctionner simultanément dans un même créneau horaire (c'est-à-dire pas de transmission lors de la réception et pas de réception lors de la transmission).Par conséquent, dans une étape ultérieure, le nouveau téléphone mobile a supprimé les deux commutateurs du canal de réception et n'a laissé que deux commutateurs de transfert de transmission ; La tâche de réception et de commutation doit être complétée par le tuyau de décharge haute pression.
3) . filtre:
Structure:Il existe un filtre haute fréquence et un filtre à fréquence intermédiaire dans le téléphone mobile.effet:Filtrez les autres signaux inutiles pour obtenir des signaux reçus purs.À un stade ultérieur, les nouveaux téléphones mobiles sont nuls s'il s'agit de téléphones mobiles ; Par conséquent, il n’y a pas de filtre if dans le téléphone mobile.
4) Amplificateur haute fréquence (amplificateur haute fréquence, amplificateur à faible bruit) :
Structure:
Il y a deux tubes à haute décharge dans le téléphone mobile :Tuyau de refoulement de 900 m de haut, tuyau de refoulement de 1800 XNUMX m de haut.Ce sont des circuits amplificateurs à émetteur commun triode ; Plus tard, le nouveau téléphone mobile a intégré le tube à décharge élevée dans le if.
Schéma d'alimentation de l'amplificateur haute fréquence
effet:
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Le faible courant induit par le antenne est amplifié pour répondre à la demande du circuit de l'étape ultérieure en matière d'amplitude du signal.
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Commutation complète du signal reçu de 900 m/1800 m.
Principe:
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Source de courant:La polarisation de base de 900 m/1800 900 m, deux tubes à décharge haute tension partagent un canal, qui est fourni par le canal simultané à fréquence intermédiaire ; La tension de polarisation du collecteur des deux tubes est envoyée par le CPU if en fonction de l'état de réception du téléphone mobile ; Son objectif est d'effectuer une commutation de signal reçu de 1800 m/XNUMX m.
-
Après avoir filtré les autres parasites à travers le filtre, le signal reçu pur de 935 m à 960 m est couplé par le condensateur et envoyé au tube à décharge élevée correspondant pour amplification, puis couplé par le condensateur et envoyé à la fréquence intermédiaire pour l'étape suivante du traitement.
5) , si (interface RF, processeur de signal RF) :
Structure:Il est composé d'un démodulateur de réception, d'un modulateur de transmission, d'un détecteur de phase de transmission et d'autres circuits ; Le nouveau téléphone mobile intègre également un tube à décharge élevée, une synthèse de fréquence, un circuit d'oscillation de 26 m et de division de fréquence (comme le montre la figure ci-dessous).
effet:
a) . l'amplificateur haute tension interne amplifie le faible courant induit par le antenne;
b) Lors de la réception, démodulez le signal de fréquence porteuse reçu (avec informations sur la partie opposée) de 935 m-960 m (GSM) et le signal de l'oscillateur local (sans informations) pour obtenir les informations de bande de base reçues de 67.707 kHz ;
c) Pendant la transmission, les informations de transmission traitées par le circuit logique et le signal de l'oscillateur local sont modulées dans la transmission si :
d) Combinez un cristal de 13 m/26 m pour générer une horloge de 13 m (circuit d'horloge de référence) ;e) Selon le signal de référence envoyé par la CPU, le signal d'oscillateur local conforme au canal de travail du téléphone mobile est généré.
3. Processus de réception du signal
Lorsque le téléphone mobile est reçu, le antenne convertit l'onde électromagnétique envoyée par la station de base en un signal de courant alternatif faible, traverse le antenne Le commutateur reçoit le chemin, l'envoie au filtre haute fréquence pour filtrer les autres encombrements inutiles et obtient le signal reçu pur 935m-960m (GSM), qui est couplé par le condensateur et envoyé à l'amplificateur élevé correspondant dans le si pour l'amplification, puis envoyé au démodulateur et au signal LO (sans information) pour la démodulation, obtient des informations de bande de base reçues à 67.707 kHz (rxi-p, rxi-n, rxq-p, rxq-n) ; Envoyé au circuit audio logique pour un traitement ultérieur.
Structure et principe de fonctionnement du circuit de transmission
Pendant la transmission, les informations de bande de base transmises traitées par le circuit logique sont modulées dans le signal if transmis, et le tx-vco est utilisé pour changer la fréquence du signal if transmis en signal de fréquence 890 m-915 m (GSM).Après avoir été amplifié par l'amplificateur de puissance, il est converti en onde électromagnétique par le antenne et rayonné vers l'extérieur.
Points clés de ce circuit :
(1) . structure des circuits ;
(2) Fonction et fonction de chaque élément ;
(3) . processus de transmission du signal.
Structure de circuit
Le circuit de transmission se compose d'un modulateur de transmission et d'un détecteur de phase de transmission dans le if ; Oscillateur contrôlé par tension de transmission (tx-vco), amplificateur de puissance (amplificateur de puissance), contrôleur de puissance (contrôle de puissance), transformateur de transmission et autres circuits.(comme indiqué ci-dessous)
Schéma fonctionnel du circuit de transmission
2. Fonction et fonction de chaque élément
1) . modulateur de transmission :Structure:Le modulateur de transmission se trouve à l'intérieur du if, ce qui équivaut au mod du réseau haut débit.effet:Pendant la transmission, les informations de bande de base de transmission (txi-p ; txi-n ; txq-p ; txq-n) traitées par un circuit logique et le signal de l'oscillateur local sont modulées en transmission if.
2) Oscillateur contrôlé en tension de transmission (tx-vco) :Structure:L'oscillateur commandé en tension de transmission est un circuit d'oscillation capacitif à trois points dont la fréquence de sortie est contrôlée par la tension ; Lors de la fabrication, il est intégré dans un petit circuit imprimé et fait sortir cinq broches :Broche d'alimentation, broche de mise à la terre, broche de sortie, broche de commande, broche de commutation de bande 900 m/1800 m.Lorsqu'il existe une tension de fonctionnement appropriée, elle oscille pour produire le signal de fréquence correspondant.
effet:Le signal if transmis modulé par le modulateur interne if est converti en signal de fréquence 890 m-915 m (GSM) qui peut être reçu par la station de base.
Principe:Comme nous le savons tous, la station de base ne peut recevoir qu'un signal de fréquence 890 m-915 m (GSM), mais le signal IF modulé par le modulateur IF (tel que le signal IF 135 m transmis par Samsung) ne peut pas être reçu par la station de base. Par conséquent, tx-vco doit être utilisé pour changer la fréquence du signal if transmis en signal de fréquence 890 m-915 m (GSM).
Lors de la transmission, la partie alimentation envoie une tension de 3vtx pour faire fonctionner le tx-vco et générer un signal de fréquence de 890 m à 915 m (GSM) de deux manières :
un) . l'échantillon est renvoyé au if, mélangé au signal de l'oscillateur local pour générer un signal de discrimination de fréquence d'émission égal au if d'émission, et envoyé au discriminateur de phase pour comparaison avec le if d'émission ; Si la fréquence d'oscillation du tx-vco n'est pas conforme au canal de travail du téléphone mobile, le détecteur de phase générera une tension de saut de 1 à 4 V (tension CC avec informations de transmission CA) pour contrôler la capacité du varactor à l'intérieur du tx-vco pour ajuster la précision de la fréquence.
b) . après avoir été amplifié, l'amplificateur de puissance est converti en onde électromagnétique par le antenne et rayonné vers l'extérieur.
On peut le voir de ce qui précède :Le tx-vco génère la fréquence, l'échantillonne et la renvoie au if, puis génère la tension pour contrôler le fonctionnement du tx-vco ; Il forme simplement une boucle fermée et contrôle la fréquence et la phase. Par conséquent, ce circuit est également appelé circuit de transmission à boucle à verrouillage de phase.
3) . amplificateur de puissance (amplificateur de puissance):
Structure:À l'heure actuelle, l'amplificateur de puissance du téléphone mobile est un amplificateur de puissance à double fréquence (un amplificateur de puissance de 900 m et un amplificateur de puissance de 1800 XNUMX m sont intégrés), qui est divisé en amplificateur de puissance à colle noire et amplificateur de puissance à coque en fer ; Différents modèles d'amplificateurs de puissance ne peuvent pas être interchangés.
effet:Le signal de fréquence d'oscillation tx-vco est amplifié pour obtenir un courant de puissance suffisant, qui est converti en onde électromagnétique et rayonné à travers le antenne.
Il est à noter que:L'amplificateur de puissance amplifie l'amplitude du signal de fréquence transmis et ne peut pas amplifier sa fréquence.
Conditions de fonctionnement de l'amplificateur de puissance :
un) . tension de fonctionnement (VCC) :L'alimentation de l'amplificateur de puissance du téléphone portable est directement assurée par la batterie (3.6 V) ;
b) . borne de mise à la terre (GND) :Faites du courant une boucle ;
c) . signal de conversion de puissance à double fréquence (bandsel) :L'amplificateur de puissance de contrôle fonctionne à 900 m ou 1800 XNUMX m ;
d) . signal de contrôle de puissance (PAC) :Contrôler la quantité d'amplificateur de puissance (courant de fonctionnement) ;
e) . signal d'entrée (entrée); Signal de sortie (sortie).
4) . transformateur de transmission :Structure:Deux bobines avec un diamètre de fil et un nombre de tours égaux sont proches l'une de l'autre et sont composées d'un principe d'inductance mutuelle.effet:Échantillonnez la puissance de transmission et le courant de l'amplificateur de puissance et envoyez-les au contrôle de puissance.Principe:Lorsque le courant de puissance d'émission de l'amplificateur de puissance traverse le transformateur d'émission pendant la transmission, un courant de la même taille que le courant de puissance est induit dans son secondaire, qui est envoyé au contrôle de puissance après détection (rectification haute fréquence).
5) . signal de niveau de puissance :Le soi-disant niveau de puissance est que les ingénieurs divisent le signal reçu en huit niveaux lors de la programmation du téléphone mobile, et chaque niveau de réception correspond à un niveau de puissance de transmission (comme indiqué dans le tableau ci-dessous). Lorsque le téléphone mobile fonctionne, le processeur évalue la distance entre le téléphone mobile et la station de base en fonction de la force du signal reçu et envoie le signal de niveau de transmission approprié, de manière à déterminer la quantité d'amplification de l'amplificateur de puissance (c'est-à-dire lorsque la réception est forte, la transmission est faible).
Tableau des niveaux de puissance ci-joint :
6) . contrôleur de puissance (contrôle de puissance):Structure:C'est un amplificateur de comparaison opérationnel.
effet:En comparant le signal d'échantillonnage de courant de puissance transmis avec le signal de niveau de puissance, un signal de tension approprié est obtenu pour commander l'amplification de l'amplificateur de puissance.
Principe:Lorsque le courant de puissance de transmission traverse le transformateur de transmission, le courant induit secondaire est envoyé au contrôle de puissance après détection (rectification haute fréquence) ; Dans le même temps, le signal de niveau de puissance prédéfini est également envoyé au contrôle de puissance pendant la programmation ; Après la comparaison interne des deux signaux, un signal de tension est généré pour contrôler l'amplification de l'amplificateur de puissance, de sorte que le courant de fonctionnement de l'amplificateur de puissance soit modéré, ce qui non seulement permet d'économiser de l'énergie, mais peut également prolonger la durée de vie du amplificateur de puissance (si la tension de commande de puissance est élevée, la puissance de l'amplificateur de puissance est grande).
3. Processus de transmission du signal
Lors de la transmission, les informations de bande de base de transmission (txi-p ; txi-n ; txq-p ; txq-n) traitées par le circuit logique sont envoyées au modulateur de transmission à l'intérieur du if et modulées avec le signal LO dans le if de transmission.Si le signal IF ne peut pas être reçu par la station de base, la station de base peut recevoir le signal if transmis uniquement en augmentant la fréquence du signal if transmis à 890 m-915 m (GSM) avec tx-vco.Lorsque tx-vco fonctionne, le signal de fréquence 890 m-915 m (GSM) est généré de deux manières :
a) Un canal d'échantillonnage est renvoyé au if, mélangé au signal de l'oscillateur local pour générer un signal de discrimination de fréquence d'émission égal au if d'émission, et envoyé au discriminateur de phase pour comparaison avec le if d'émission ; Si la fréquence d'oscillation du tx-vco n'est pas conforme au canal de travail du téléphone mobile, le détecteur de phase générera une tension de saut de 1 à 4 V pour contrôler la capacité du varactor à l'intérieur du tx-vco afin d'ajuster la fréquence.
b) Le deuxième canal est envoyé à l'amplificateur de puissance, qui est amplifié et converti en onde électromagnétique par le antenne.Afin de contrôler un grand nombre d'amplificateurs de puissance, lorsque le courant de puissance de transmission traverse le transformateur de transmission, le courant induit secondaire est envoyé au contrôle de puissance après détection (rectification haute fréquence) ; Dans le même temps, le signal de niveau de puissance prédéfini est également envoyé au contrôle de puissance pendant la programmation ; Les deux signaux génèrent un signal de tension après comparaison interne pour contrôler l'amplification de l'amplificateur de puissance, de sorte que le courant de fonctionnement de l'amplificateur de puissance soit modéré, ce qui peut économiser de l'énergie et prolonger la durée de vie de l'amplificateur de puissance.
Situation actuelle de la chaîne industrielle nationale des puces RF
Dans le domaine des puces RF, le marché est principalement monopolisé par des géants étrangers. En termes de puces RF nationales, aucune entreprise ne peut prendre en charge de manière indépendante le mode de fonctionnement de l'IDM, principalement les entreprises de conception sans usine ; Les entreprises nationales ont formé le mode de fonctionnement de « l'IDM doux » grâce à la coordination de la conception, de l'OEM et de l'emballage.
En termes de conception de puces RF, les entreprises nationales ont réalisé des progrès dans le domaine des puces 5g et disposent d'une certaine capacité d'expédition.La conception des puces RF a un seuil élevé. Grâce à l'expérience en développement RF, cela peut accélérer le développement de puces RF avancées ultérieures.
En termes d'emballage de puces RF, d'une part, l'augmentation de la fréquence de la puce RF de 5 g entraîne un impact plus important sur les performances du circuit de la ligne de connexion dans le circuit, et la longueur de la ligne de connexion du signal doit être réduite pendant l'emballage. ; D'autre part, l'amplificateur de puissance, l'amplificateur à faible bruit, le commutateur et le filtre doivent être encapsulés dans un module pour réduire le volume d'une part et faciliter l'utilisation des fabricants de terminaux en aval d'autre part.Afin de réduire le parasitisme des paramètres RF, des technologies de conditionnement à puce retournée, à ventilation entrante et sortante doivent être adoptées.
Lorsque les processus de retournement de puce, de ventilation et de ventilation sont emballés, il n'est pas nécessaire de connecter le signal via la ligne de liaison en fil d'or, ce qui réduit l'effet électrique parasite provoqué par la ligne de liaison en fil d'or et améliore les performances RF de la puce ; À l'ère de la 5G, les puces retournées / entrée / sortie de ventilateur hautes performances combinées à la technologie d'emballage SIP seront la tendance de l'emballage à l'avenir.
Les emballages Flip Chip / Fan In / Fan Out et Sip appartiennent à des emballages avancés et leur rentabilité est bien supérieure à celle des emballages traditionnels.Les sociétés cotées nationales ont constitué une capacité complète de conditionnement de la technologie flipchip SIP.
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