第一章：数字移动通信基础知识
1．移动通信的发展
1．1．移动通信的定义
现代社会是信息的社会，而信息的转输需要进行大量的通信。由于人们对通信的要求越来越高，任何时间、任何地点、向任何个人提供快速可靠的通信服务已成为未来通信的目标。要实现这个目标，移动通信起到了非常重要的作用。
所谓移动通信，指移动体之间或移动体与固定体之间的通信，即通信中至少有一方可移动。
常见的移动通信系统有：无线寻呼、无绳电话、对讲机、集群系统、蜂窝移动电话（包括模拟移动电话、GSM数字移动电话等）、卫星移动电话等。
移动通信经历了近一百年的发展，特别是近十年来，其发展速度惊人。移动通信从最初的单电台对讲方式发展到现在的系统和网络方式；从小容量到大容量；从模拟方式到数字方式。可以说，现代的通信是当代电子技术、计算机技术、无线通信、有线通信和网络技术的产物。
1．2．模拟移动通信系统的现状
模拟移动通信技术的发展大致经历了以下几个阶段：
第一阶段在本世纪40年代，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统，工作频率在2MHz，属于专用移动系统。
第二阶段从40年代到60年代，从专用移动网向公用移动网过渡，采用人工接续，容量小。
第三阶段从60年代到70年代中期，实现了无线频道自动选择，自动接续，采用小区制，容量大，管理完善，提供的服务多。到94年底，全世界模拟移动电话用户超过3000万。
目前，模拟蜂窝移动通信系统主要有三种制式：TACS（ETACS）、AMPS、NMT450／900。这三种制式的用户数占整个模拟移动用户的90％以上。系统名称
技术特征
AMPS
TACS
NMT450
900
工作频段（MHz）
890－890825－845
945－950890－905
464－467.5453－457.5
935－960890－915频道间隔（kHz）
30
25
25
12.5频道总数（对）
666（2个系统各用333）
600（2个系统各用300）
180
1999基站有效辐射功率（W）
最大100
100
50
100移动台发射功率（W）
3
7－10
15
车台：6手持台：1基站覆盖区或小区半径（km）
2－20
2－20
1－40
0.5－20音频信号调制方式
PM
PM
PM
PM控制信号调制方式
FSK
FSK
FFSK
FSK控制信号码型
曼彻斯特码
曼彻斯特码
NRZ
NRZ信号传输速率（kbit/s）
10
8
1.2
1.2有效信息传输速率
0.27－1.2
0.22－0.96
约0.46
约0.46
虽然模拟蜂窝网络取得了很大的成功，但也逐渐暴露不少问题，如：安全保密性差，数据承载业务难开展，特别是随着用户数增加，其容量已无法适应市场需求，因此模拟蜂窝系统已逐渐被数字蜂窝移动通信所取代。
1．3．数字移动通信的现状及发展
70年代末，由于考虑到模拟蜂窝系统存在的问题，一些发达国家着手数字蜂窝移动通信系统的研究。80年代中期，欧洲首先推出GSM数字通信网系统。随后，美国（ADC）、日本（JDC）也制定了各自的数字通信体系。由于数字通信系统的优点，如：频谱效率高、容量大、业务种类多、保密性好、话音质量好、网络管理能力强等，使得数字通信网得到迅猛发展。特别是GSM系统，技术成熟、管理灵活、有完善的技术规范，在泛欧取得很大的成功之后，在世界许多国家更是得到广泛的应用，已成为陆地公用移动通信的主要系统。
与其它现代技术的发展一样，移动通信技术的发展呈加快趋势。在数字蜂窝网正刚刚进入实用阶段时，对未来移动通信的研究已开展。不同厂家提出了不同的方案，都想主导未来的个人通信。到底采用那种技术，那种方案，目前尚未清楚，但有一点可以肯定，未来的通令要求真正实现任何时间，任何地点，向任何人提供通信这一最高目标。项目
GSM
ADC
JDC工作频段
BS发
935－960
869－894
1477－1489940－9561501－1513MS发
890－915
824－849
1429－1441810－8261453－1465频段宽度（MHz）
25
25
16 24多址方式
TDMA
TDMA
TDMA传输方式
FDD
FDD
FDD载频间隔（kHz）
200
30
25每载频信道数
8（16）
3（6）
3（6）频道数据速率
270.8kbit.s
48.6kbit/s
42kbit/s调制方式
GMSKBbTb＝0.3
∏/4－DQPSKa=0.25
∏/4－DQPSKa=0.5
频谱效率（bit/s.Hz）
1.35
1.62
1.68话音编码
RPE－LPT－LPC13kbit/s
VSELPC
8kbit/s
VSELP
6.5－9.6kbit/s信道编码
卷积码
卷积码
卷积码编码语音速率
22.8kbit/s
13kbit/s
11.2kbit/s频率复用模式
4
4
4帧长度（ms）
4.615
20
20帧内时隙数
8
6
6小区半径（km）最大（最大）
35（0.5）
20（0.5）
20（0.5）国际漫游能力
有
有
有
2．蜂窝移动通信
2．1．大区制移动通信系统
早期蛛移动通信系统都采用大区制场强覆盖区，一个基站覆盖很大的服务区，半径约30km－50km。这使使得基站、手机的发射功率要很大，基站的发射功率高达几十到几百瓦，且要很高的天线塔。大区制系统的特点是：整体覆盖范围小、频道数目少（容量小）、移动台体积大，特别是用户密度高，业务量大时，整个系统根本无法满足用户要求。
2．2．蜂窝小区移动通信系统
为了提高系统容量，有效利用频率资源，现代移动通信在场强覆盖区的规划上多采用小区蜂窝结构。其特点是：小区覆盖半径小，一般为1km－20km，所以可用较小的发射功率实现双向通信。若干个小区构成大面积的覆盖，相距足够远（即同频干扰足够小）的小区可重复使用通信频率，即频率复用。采用这种方法，可以对无限广大的地域进行覆盖，从而提高了频谱的利用率。
MS――移动台
BS――基站
MSC――移动交换中心
小区制蜂系统的最大优点是频率复用，使系统容量大大提高，有效地利用了频率资源。但伴随而来的是技术实现上的复杂性，主要包括以下几个方面：
（1）小区的规划。
（2）越区切换技术。
（3）漫游技术。
（4）无线信道资源管理和网络管理。 3．数字蜂窝移动通信系统采用的技术
3．1．数字化与语音编码技术
1．数字化
数字化是当代通信技术发展的总趋势，在数字通信中，信息的传输是以数字信号的形式进行的。在移动通信系统中，最基本的业务是传递话音。对于话音的传递来说，在发送端必须将模拟话音信号变为数字话音信号，通过射频电路调制后发射出去；在接收端通过相应的解调电路将数字话音信号还原成模拟话音信号。数字通信与模拟通信相比有许多显著优点：
（1）数字信号传输性能好，能提供高质量服务。
（2）用户信息保密好。
（3）能提供多种服务，包括话音与非话音服务。
2．语音编码技术
模拟话音信号变为数字信号涉及到语音编码技术。众所周知，在数字移动通信系统中，频率资源非常有限。对GSM系统来说，收信频段在935MHz－960MHz，若语音编码的数字信号速率太高，会占用过宽的频段，无疑会降低系统容量。但若语音编码的速率过低，又会使话音质量降低，所以采用一种高质量低速率的语音编码技术是是非常关键的。对欧洲的GSM系统来说，采用的是一种称为规则脉冲激励――长期预测的语音编码方案（RPE－LTP）。
语音编码技术有三种类型：波形编码、参量编码和混合编码。
波形编码：是在时域上对模拟话音的电压波形按一定的速率抽样，再将幅度量化，对每个量化点用代码表示。解码是相反过程，将接收的数字序列经解码和滤波后恢复成模拟信号。
波形编码能提供很好的话音质量，但编码信号的速率较高，一般应用在信号带宽要求不高的通信中。
脉冲编码调制（PCM）和增量调制（ΔM）常见的波形编码，其编码速率在16kbit/s－64kbit/s。
参量编码：又称声源编码，是以发音模型作基础，从模拟话音提取各个特征参量并进行量化编码，可实现低速率语音编码，达到2kbit/s－4.8kbit/s。但话音质量只能达到中等。
混合编码：是将波形编码和参量编码结合起来，既有波形编码的高质量优点又有参量编码的低速率优点。其压缩比达到4kbit/s－16kbit/s。泛欧GSM系统的规则脉冲激励――长期预测编码（RPE－LTP）就是混合编码方案。
在语音编码中，对话音质量的评价一般按听音者的主观感觉来定级。质量等级
分数
收听注意力等级
优
5
可完全松驰，不需要注意力良
4
需要注意，但不需要明显集中注意力满意（正常）
3
需要中等程度注意力差 2 需要集中注意力
劣
1
即使努力去听，也很难听懂
上面提到的RPE－LTP编码可达到4分。 （1）脉冲编码调制（PCM编码）
脉冲编码调制有如下三个步骤：
1）抽样 抽样定理：对一个时间上连续的信号，若频带限制在Fm内，要完全恢复原信号，必须以大于或等于2Fm的频率进行抽样。
例如，一般话音的频率为300Hz－3400Hz，如要完全不失真恢复话音信号，抽样频率至少为6800Hz，为保险起见，一般取8000Hz。
2）量化 模拟信号经抽样后在时间上是离散的，但其幅度的取值仍是连续的，为了使模拟信号变成数字信号，还必须将幅度离散化，即将幅度用有限个电平来表示，实现样值幅度离散化的过程称为量化。量化犹如数学上的四舍五入，即将样值幅度用规定的量化电平表示。
3）编码 将模拟信号抽样量化再编码成数字代码，称为脉冲编码调制（PCM）。64kbit/s的PCM是最成熟的数字语音系统，主要用于有线电话网，它的话音质量好，可与模拟语音相比，其抽样速率为8kHz，每个抽样脉冲用八位二进制代码表示，每一路标准话路的比特率为8000×8＝64kbit/s。
对无线传输系统来说，由于频带的限制，必须采用低速高质的编码技术。
（2）参量编码
前面所述的波形编码的话音质量较高，技术实现上也较简单，但其速率较高。这意味着信号所占频带较宽，严重影响系统的容量，不能应用于频率资源有限的无线通信系统。为提高系统容量，必须采用低速高质的语音编码方法。
人们对语音的研究发现，提取出语音信号的特征参量进行编码，而不是对语音信号的时域波形本身编码，可以大大降低编码信号的速率，这种语音编码方式称为参量编码。
参量编码的基础是语音信号特征参量的提取与语音信号的恢复，这涉及到语音产生的物理模型。
为提取特征参量作语音分析，利用了语音信号的平稳特征，即认为语音在10ms－20ms的时间内其特征参数不变。这样，可将实际语音信号划分为10ms－20ms的时间段，对每个段内分别进行参量提取。
参量编码可达到很低的速率，但其语音质量较差，主观评定等级低于3分。
（3）混合编码
这是近年来发展的一类新的语音编码技术。在这种编码信号中，既含有语音特征参量信息，又含有部分波形编码信息，其编码速率达8kbit/s－16kbit/s，语音质量可达到商用话音标准。
GSM数字蜂窝移动系统中的语音编码技术采用混合编码，称之为规则脉冲激励――长期预测（RPE－LTP）编码，其速率为13kbit/s，语音质量达到4分。
进行混合编码的器件称之为语音编码器。其输入信号是模拟信号的PCM信号，对移动台来讲，抽样速率为8000Hz，采用13比特均匀量化，则速率为8000×13＝104kbit/s。
在编码器中，编码处理是按帧进行的，每帧为20ms，即对104kbit/s语音数据流取20ms一段，然后分析并编码，编码后形成260比特的净话音数据块，编码后的速率为260/20ms＝13kbit/s。 3．2．信道编码
我们知道，无线信道的环境是很恶劣的，如果语音编码之后的13kbit/s净话音数据流直接调制后送入无线信道，那么会受到各种干扰而丢失许多有用的信息，因为这些净话音数据本身对干扰不具有纠错能力。
而信道编码可以解决这一问题，信道编码是一门专门的技术，其作用在于改善传输质量，克服无线信道上的各种干扰因素对有用信号产生的不良影响。
具体来讲，是对有用信号（原始数据）附加一些冗余信息，这些增加的数据位是通过从原始数据计算产生的，这个过程称为信道编码；而接收端利用这些冗余位检测出误码并尽可能予以纠正，这个过程称为信道解码。
信道编码的方式有以下三种：
块卷积码：主要用于纠错，具有十分有效的纠错能力。
纠错循环码：主要用于检测和纠正成组出现的误码，常与前一种方法混使使用。
奇偶码：最简单的、普遍使用的检测误码的方法。
我们来看一下GSM移动台的信道编码：
前面讲到的语音编码后的语音数据流为13kbit/s，即每20ms为260bit的数据块，每个数据块的260位中，根据重要性不同，分成三类，其中：50位称为Ia类话音数据；132位称为Ib类话音数据；78位称为II类话音数据。
对Ia类数据采用循环冗余码（CRC）来保护，形成53位数据，这53位数据和132位Ib类数据一起采用1/2卷积码来保护，形成378位数据，而78位II类数据不加保护，则经信道编码后的数据扩展到378＋78＝456位，亦即编码后的话音数据速率变为456bit/20ms＝22.8kbit/s 3．3．交织
我们知道，在无线信道中，差错（干扰）出现的概率是突发性的，且带有一定的持续性，并不是随机的。而目前还没有一种有效的编码方法可以克服几个相邻位的连续误码，只有误码是随机出现时，才能执行较好的纠错功能。
解决方法是把连续的话音比特流交错排列形成新的比特流，在传输信道中，即使出现突发性待续差错，在接收端将受到干扰的比特流恢复排列后，这些突发差错会分散形成随机差错，从而得以纠正。
GSM交织编码器的输入码是20ms的帧，每帧含456位，每两帧（40ms）共912位，按每行8位写入，共写入114行，输出时按列进行，每次读出114位。若在传输中受到突发性干扰，经去交织译码后，则将突发差错变成随机差错。 3．4．加密
GSM的数据传输有一个很大的优点，就是对传输的数据加密，从而保护数据不被第三方窃听。
一个简单的加密过程是通过一个伪随机比特序列与普通突发脉冲的114个有用比特作"异或"操作实现的，伪随机列由突发脉冲信号和事先通过信令方式建立的会话密钥得到。解密通过相同的操作，因为与相同的数据"异或"两次又得到原始值。这里给出一个简单的例子：
原始数据：01001011010……
密钥： 10010110101……
加密数据：11011101111……
解密数据：01001011010…… 3．5．多址方式
在蜂窝移动通信系统中，有许多用户要同时通过一个基站和其它用户进行通信。因此存在这样的问题：怎样从众多用户中区分出是哪一个用户发出的信号，以及用户怎样识别出基站发出的信号中哪一个是给自己的。这个问题的解决方法就是多址技术。
我们设想，不论是用户发出的信号，还是基站发出的信号，若每个信号都具有不同的特征，则根据不同的特征我们就能区分出不同的信号来。
信号的特征表现在这样几个方面：信号的工作频率、信号出现的时间、信号具有的波形。根据这三种特征，相对应的有三种多址方式，即：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）。
在实际应用中，还包括这三种基本多址方式的混合方式，如GSM系统采用的就是FDMA／TDMA多址方式。
1．频分多址
频分多址，始是用信号的不同频率来区分信号。对一个通信系统，对给定的一个总的频段，划分成若干个等间隔的频道（又叫信道），每个不同频道分配给不同的用户使用。信道的划分要注意几点：相邻频道之间无明显串扰、每个频道宽度能传输一路信息、收发信息之间要留一段保护频带，防止收发频率干扰。
一般情况下，将高频段作为移动台的接收频段，因为信号方向是从基站到移动台，接收信道又称前向信道。将低频段作为移动台的发射频段，信号方向是从移动台到基站，所以发射信道又称反向信道。
2．时分多址
时分多址是基于时间分割信道。即把时间分割成周期性的时间段（时帧），对一个时帧再分割成更小的时间段（间隙），然后根据一定的分配原则，使每个用户在每个时帧内只能按指定的时隙收发信号。以一个8小时隙的时分多址系统为例。
比如，有8个用户都处于相同的工作频率，按频分多址系统来看，他们不能同时工作，只能是一个用户工作后，别一个用户才能工作，否则会造成同频干扰。但若按图的时分多址方式，把T0时隙分配给第一个用户，或者说第一个用户在时帧1到T0工作后隔T1－T7时隙，又在时帧2的T0时隙工作。以此类推，把T1时隙分配第二个用户工作……把T7时隙分配给第八个用户。用这种"分时复用"的方式，可以使同频率的用户"同时"工作，有效地利用频率资源，提高了系统的容量。
例如，一个系统的总频段划分成124个频道，若只能按FDMA方式，则只有124个信道。若在FDMA基础上，再采用时分多址，每个频道容纳8个时隙，则系统信道总的容量为124×8＝992个信道。
时分多址系统中有一个关键的问题是系统的"定时"问题。要保证整个时分多址系统有条不紊地工作，包括信号的传输、处理、交换等，必须要有一个统一的时间基准。
要解决上述问题，大家很容易想到的方法是系统中的各个设备内部设置一个高精度时钟，在通信开始时，进行一次时钟校正，只要时钟不发生明显漂移，系统都能准确定时。但真正的情况不是这样，因为要使系统的时钟很精确，无论从技术还是价格方面考虑都不适合。
GSM系统的定时采用的是主从同步法。即系统所有的时钟均直接或间接从属于某一个主时钟信息。主时钟有很高的精度，其时钟信息以广播的方式传送到系统的许多设备，或以分层方式逐层传送给系统的其他设备。各设备收到上层的时钟信号后，提取出定时信息，与上层时钟保持一致，这个过程又称之为时钟锁定。
（1）GSM的信道
在GSM系统规范中，对总的频谱划分成200kHz为单位的一个个频段，称为频段，而对每一个频隙，允许8个用户使用，即从时分多址方式来看，每个时帧有8个时隙（Time Slot），每个时隙的长度为BP＝15/26＝0.577ms，而每一个时帧长度为15/26×8＝4.615ms。
上面所讲的时隙长度是GSM规范定义的，而移动台在无线路径上的传输的实际情况又是怎样的呢？
前面讲到的经交织加密后的数据块为114位，这些位加上其它一些信息位元共组成156.25位，以脉冲串的形成调制到某一个频率上，并限定在一个时隙范围内进行传输，这些脉冲串称为"Burst"（突发）。
根据用途不同，Burst有许多格式，如接入Burst、Fburst、Sburst、常规Burst等。我们仅介绍常规Burst的内容。
在Burst之间，即每个时隙之间要有一定的保护间隔，即147位有用信息的前后有一段保护时间，一般取信号小于-59dB的部分为保护时间，约30μs。
（2）GSM的时帧结构
GSM的时帧结构有5个层次，分别是高帧、超帧、复帧、TDMA时帧和时隙。
时隙是构成物理信道的基本单元，8个时隙构成一个TDMA时帧。TDMA时帧构成复帧，复帧是业务信道和控制信道进行组合的基本单元。由复帧构成超帧，超帧构成高帧，高帧是TDMA帧编号的基本单元，即在高帧内对TDMA帧顺序进行编号。
1高帧＝2048个超帧＝2715648个TDMA帧，高帧的时长为3小时28分53秒760毫秒。高帧周期与加密及跳频有关，每经过一个高帧时长会重新启动密码与跳频算法。
1个超帧＝1326个TDMA帧，超帧时长为6.12秒。
复帧有两种结构，一种用于业务信道，其结构形式是由26个TDMA帧构成的复帧；另一种用于控制信道，其结构为51个TDMA帧构成的复帧。
1个TDMA帧＝8个时隙，其时帧长度为4.615毫秒，1个时隙长度为0.577ms，在时隙内传送数据脉冲串，称为突发（Burst），一个突发包含156.25位数据。
（3）数字调制技术
我们前面讨论过的话音信息（控制信息也一样）是经模／数转换、语音编码、信道编码、交织、加密、时帧形成等过程形成的脉冲数据流。这些基带数据信号含有丰富的低频成分，不能在无线信道中传输，必须将数字基带信号的频谱变为适合信道转输的频谱，才能进行传输，这一过程称为数字调制。
数字调制是用正弦高频信号为载波，用基带信号控制载波的三个基本参量（幅度、相位、频率），使载波的幅度、相位、频率随基带信号的变化而变化，从而携带基带信号的信息。相对应的三种调制方式是最基本的数字调制方式，称为幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）、和相位键控（PSK）。
我们知道，对相同频率的基带数据，采用不同的调制方式可以使调制后的频谱的有效带宽不同，而无线系统的频谱资源非常有限（如GSM系统每个信道频谱宽度为200kHz），所以采用何种调制技术使得调制后的频谱适合无线信道的有限带宽要求是非常重要的，在泛欧的GSM系统规范中，采用的是GMSK（最小高斯滤波频移键控）调制技术，这种调制方式使得调制后的频谱的主瓣宽度窄、旁瓣衰落快，对相邻信道的干扰小，其调制的速率为270.833kbit/s。
4．GSM系统
4．1．GSM系统结构
GSM系统由三个分系统组成，即移动台、基站子系统（BSS）、网络子系统（NSS）
1．移动台
移动台是GSM系统中的用户设备，可以车载型、便携型和手持型。
移动台并非固定于一个用户，在系统中的任何一个移动台都可以利用用户识别卡（SIM卡）来识别移动用户，保证合法用户使用移动网。
移动台也有自己的识别码，称为国际移动设备识别号（IMEI）。网络可以对IMEI进行检查，比如关断有故障的移动台或被盗的移动台，检查移动台的型号许可代码等。
GSM移动台不仅能完成传统的电话业务、数字业务，如传输文字、图像、传真等，还能完成短消息业务等非传统的业务。
2．基站子系统（BSS）
基站子系统包含了GSM数字移动通信系统的无线通信部分，它一方面通过无线接口直接与移动台连接，完成无线信道的发送、和管理，另一方面连接到网络子系统的交换机。
基站子系统可以分为两部分：一是基站收、发台（BTS），一是基站控制器（BSC）。BTS负责无线传输，BSC负责控制和管理。
3．网络子系统（NSS）
网络子系统分为六个功能单元，即移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）、设备识别寄存器（EIR）、操作与维护中心（OMC），现分别介绍：
（1）移动交换中心（MSC）
MSC是网络核心，它具有交换功能，能使移动用户之间，移动用户与固定用户之间互相连接。它提供了与其它的MSC互连接口，和与固定网（如PSTN，ISDN等）的接口。
MSC从三种数据库――归属位置寄存器（HLR），拜访位置寄存器（VLR），鉴权中心（AUC）――取得处理用户呼叫请求所需的全部数据，MSC也跟据最新数据更新数据库。
（2）归属位置寄存器（HLR）
归属位置寄存器是系统的*数据库，它存储着归属用户的所有数据，包括用户的接入验证、漫游能力、补充业务等。另外，HLR还为MSC提供关于移动台实际漫游所在的MSC区域的信息（动态数据），这样使任何入局呼叫立即按选择的路径送到被呼用户。
（3）拜访位置寄存器（VLR）
VLR存储进入其覆盖区的移动用户的全部有关信息，它是动态用户数据库，它需要与有关的HLR进行大量数据交换。如果用户进入另一个VLR区，那么在VLR中存储的数据就会被删除。
（4）鉴权中心（AUC）
AUC存储保护移动用户通信不受侵犯的必要信息。由于空中接口易受到窃听，因此在GSM系统规范中要求有保护移动用户不受侵犯的措施，如用户的鉴权，传输信息加密等，而鉴权信息和密钥就存储在AUC中。
（5）操作维护中心（OMC）
OMC是网络操作者对全国进行监控和操作的功能实体。
（6）设备识别寄存器（EIR）
这个寄存器存储有关移动台设备参数的数据库，EIR实现对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。
4．2．GSM的频谱和信道
GSM频谱结构如图所示（对移动台而言）
对移动台来讲，其发射频谱占用890MHz－915MHz，接收频谱占用935MHz－960MHz，收／发频谱之间有20MHz保护频带。把25MHz带宽划分124个TDMA载波，每个载波占用200kHz，一般不使用边缘载波，即1号和124号载波不用，因此可用的最大频道数目为122个。
对我国的GSM系统来讲，由于890MHz－905MHz、935MHz－950MHz为ETACS系统占用，所以只有905MHz－915MHz、950MHz－960MHz频带可用于GSM系统。国家规定，邮电系统使用较低频率4MHz（905MHz－909MHz，950MHz－954MHz），联通系统使用较高频率6MHz（909MHz－915MHz，954MHz－960MHz）。
随着移动用户的迅猛增加，GSM系统的频率资源越来越受到限制，欧洲已开发出1800MHz数字系统，称为DCS1800系统，它仍属GSM系统范畴，仅改变了无线工作频率。目前国内正大力发展DCS1800系统，有些地方已实现了GSM900和DCS1800网间漫游，也有大量的双频手机出现。
4．3．GSM业务功能
GSM系统能提供多种服务，允许多种业务类型，包括以下业务
1．话音服务
这是GSM系统提供的最主要的业务。这种服务允许GSM用户与其它GSM用户或其它固定用户双向通话。
电话业务延伸两种特殊业务：一是紧急呼叫，这种业务使移动用户通过拨打一个简单号码接入到就近的紧急业务中心（如警局或消防中心）。一般约定以112这个号码作为紧急业务号码，紧急业务不收费。另一个是语音信箱，这种业务能把话音储存起来，以备收方提取。在呼叫不能接通时，用户可以将声音信息存入GSM语音信箱，一旦收方接通就会得到通知，收方就可以从语音中提取存储的话音信息。语音信箱提高了网络效率，又为用户带来方便。
2．数据业务
在开始制定GSM系统方案时就把数据业务作了全面的考虑。因为数字业务的应用越来越广泛，GSM系统的数字业务包括大部分为固定电话用户和ISDN用户提供的数字业务，由于移动信道的局限性，在信号速率和容量方面受到一定的限制。
3．短信息服务
这是一种类似寻呼的业务。它不仅仅可以从系统中得到短信息，也能实现GSM用户之间的短信息传递，主要有以下几种：
（1）点对点短信息业务
GSM用户可以发出或接收长度有限的数字或文字消息。移动台接收这种消息时与寻呼接收机类似，消息会显示在移动台显示屏上。但GSM网的短信息业务比寻呼网功能更强，主要原因是GSM网具有双向通信能力。GSM系统可以确认收方是否收到所发的短信息，即使用户关机或处于不服务区，GSM系统能将短信息存于系统内，当GSM用户重新接入系统后，能从系统中取出信息并给系统发出确认信息。这种方式可确保用户的短消息不被丢失，而寻呼网不能做到这一点。
（2）短消息小区广播
GSM系统可在特定的地区向移动台发送广播信息，在GSM技术规范中对这些信息不设地址也不加密，任何移动台只要有这一业务功能就能接收并对信息进行解码。
5．GSM手机原理
目前市场上的GSM手机品牌颇多，且不同品牌手机型号又有多种，但不论是哪个厂家的手机，其电路原理都一样，不同的只是具体的硬件、体积、外观而已。对维修人员来讲，掌握手机的电路原理是非常重要的，因为只有了解电路原理、设计思路和各种功能模块的作用，才能对手机故障进行全面分析，才能主动地查出故障所在。
5．1．射频电路
射频电路单元一般分成三部分：接收电路、发射电路、频率合成电路。
合路器的作用是将信号手机的收信和发信组合到一根天线上。在GSM系统中，由于收发不在同一时隙，因此手机可以省去用于隔离收发的双工器，而只需使用简单的收发合路器就可以将发信、收信信号组合到一根天线上而不会互相干扰。
对接收电路，天线将信号接收下来，通过合路器进入接收通道，与接收本振信号（即频率合成器产生的接收VCO信号）混频，将高频信号变成中频信号，再进行信号的正交解调，产生接收I、Q信号；然后再进行GMSK（高斯滤波最小频移键控）解调，把模拟信号转变为数字信号，之后送入基带处理单元。
对发射电路，由基带部分送来TDMA帧数据流（速率为270.833kbit/s）进行GSMK调制形成发射I、Q信号，再送到发信上变频器调制到发射频段，通过功率放大后经合路器由天线发射出去。
频率合成器为发射和接收单元提供变频所必需的本振信号，采用锁相环技术来稳定频率，它从时钟基准电路获得频率基准。
时钟基准电路一般为13MHz时钟，一方面为频率合成电路提供时钟基准，另一方面给逻辑电路提供工作时钟。
5．2．基带部分
基带部分包括模拟话音的数字化、语音编／解码、加／解密、TDMA时帧形成／分解、键盘／显示接口电路。
从送话器的模拟话音信号经8kHz抽样及A／D转换后，变为13位均匀量化的104kbit/s数据流，在语音编码器内进行规则脉冲激励－－长期预测编码。编码输入为每20ms的数据段，经话音编码压缩后变为260bit，即编码后的速率为13kbis／s。
13kbis/s话音信号进入信道编码器进行信道编码，对20ms数据段的260bit分类，对重要性不同的数据进行不同的保护（即信道编码），信道编码后的数据速率为22.8kbit/s。
编码后的话音和信令信息进入交织及加密单元，在交织单元形成114bit数据块，加密后再加入训练序列及头、尾比特组成156.25bit（包括8.25保护比特）的突发（Burst）。这些突发按信息类型组合到不同的TDMA帧，形成复帧、超帧及高帧，最后形成270.833kbit/s数据流送入射频部分去调制。
接收电路为上述相反的过程。
手机采用单片机系统，完成整机的逻辑控制，包括对信道的编／译码，TDMA帧形成、无线信道的频率合成等控制。
此外，还具有键盘／显示器、SIM卡接口等控制。 6．GSM手机主要技术指标
6．1．手机的技术性能
1．工作频率：发射频率为890MHz－915MHz，接收频率为935MHz－960MHz，收发间隔为45MHz。
2．载波间隔：200kHz
3．调制方式：高斯滤波最小频移键控（GMSK），BT＝0.3，调制速率为270.833kbit/s。
4．信道编码：循环冗余编码，1/2卷积码以及交积编码。 6．2．发射机的技术指标
1．手机的功率控制级
对于GSM900MHz系统的移动台，规定了五个功率等级，分别用于手持机，便携台和车载台。对手持机，使用第四功率等级。功率控制级
峰值功率（dBm）
正常测试条件下容限（±dB）5
33
2.06
31
2.0
7
29
2.0
8
27
2.0
9
25
2.0
10
23
2.0
11
21
2.0
12
19
2.0
13
17
2.0
14
15
2.0
15
13
2.0
6．3．发射载频包络
发射载频包络是指发射载频功率相对于时间的关系。发射载频包络在一个时隙间要严格满足GSM规定的TDMA时隙幅度上升沿、下降沿及幅度平坦度要求。
常规突发的功率包括应该限定在框罩之内，特别是对在147比特其间的幅度平坦度要求在±1dB之内。 6．4．发射机的输出射频频谱
在TDMA*的数字蜂窝系统中，发射机射频功率输出采用突发（Burst）形式。一个突发对应于无线信道的一个时隙，手机只有在所分配的时隙才输出射频功率。因此突发的频谱形成受两种因素影响：调制和射频功率电平切换。
图中给出了一个突发的时间波形。可以看出，波形在突发的开始和结束处有冲激，这就是切换瞬态，蹭有一段保持电平，其频谱特性主要由调制特性决定。 6．5．频率误差和相位误差
在任何条件下，移动台载频的绝对误差应小于0.1ppm（即1×10-7），或相对于从基站接收 的信号的频率误差小于0.1ppm。
相位误差均方根值（RMS）对每个突发小于5度。
每个突发的最大峰值相位误差应不超过20度。 6．6．接收机的技术指标
作为数字无线系统，接收机的主要性能指标有：灵敏度、环帧指示、同频干扰抑制、邻道干扰抑制、互调干扰抑制、接收机杂散辐射等。
我们来了解一下灵敏度的要求。
接收机灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端输入的最小信号电平。
测量接收机灵敏度是为了检验收信机模拟射频电路、中频电路、解调及解码电路的性能。
衡量接收机误码性能主要有三个参数：
1．帧删除率（FER）：当接收机中的误码检测功能指示一个帧中有错位时，该帧就被定义为删除。帧删除率定义为被删除的帧数占接收帧总数之比。
2．残余误比特率（RBER）：定义为"好"帧中错误比特的数目与"好"帧中传输的总比特之比。
3．误比特率（BER）：定义为接收到的错误比特与所有发送的数据比特之比。
对于全速率话音信道（TCH／FS），接收机输入电平为-102dBm时，帧删除率（FER）小于0.1％，Ib类数据的RBER小于0.4％，II类数据的RBER小于2％。第二章：手机常用元器件介绍
手机电路中，较多地采用了一些新的和较为特殊的元器件，作为一名手机维修人员，不了解这些元件的作用和原理，是无法进行读图和维修工作的，为此，本章对手机电路中的常用元器件进行详尽分类和系统分析，这些内容，无论是初学者还是专业维修人员都是必备的基础知识。
第一节手机电路中的基本元器件
手机电路中的基本元件主要包括电阻、电容、电感、晶体管等。由于手机体积小、功能强大，电路比较复杂，决定了这些元件必须采用贴片式安装(SMD)，片式元件与传统的通孔元器件相比，贴片元件安装密度高，减小了引线分布的影响，降低了寄生电容和电感，高频特性好，并增强了搞电磁干扰和射频干扰能力。
一、电阻
表面贴片安装的电阻元件外型多呈薄片形状，引脚在元器件的两端。电阻一般为黑色，手机中的电阻大多末标出其阻值，个别个头稍大的电阻在其表面一般用三位数表示其阻值的大小，三位数的前两位数是有效数字，第三位数是10的指数。如100表示10n，102表示1000n即1kn，当阻值小于10n时，以*R*表示，将R看作小数点，如5R1表示5.1Ω。
个别手机采用了组合电阻，如诺基亚8210手机的R805、R120就采用了组合电阻，共有四个引脚和外电路
相连，内部电路如图2—1所示。二、电容
在手机中，电容一般为黄色或淡蓝色，个别电解除电容也用红色的，电解电容稍大，无极性电容很小，最小的只有1mmx2mm,有的电容在其中间标出两个字符，大部分电容则未标出其容量。手机中的电解电容，在其一端有一较窄的暗条，表示该端为其正极。
对于标出容量的电容，一般其第一个字符是英文字母，代表有效数字，第二个字符是数字，代表10的指数，电容单位为pF，具体含义见表2-1所示。例，一个电容器标注为G3，通过查表，查出G=1.8，3=103，那么，这个电容器的标称值为1.8x
103=1800pF。
电解电容器当其外壳极性标志不清时，可用下述方法进行判别：
用指针式万用表的R×10K挡，分别两次对调测量电容器两端的电阻值，当表针稳定时，比较两次测量的读数的大小，取值较大的读数时，这时万用表黑笔接的是电容器的正极，红笔接的是电容器的负极，其原理一是利用了万用表内部的电池用电源，二是利用了电解电容反向漏电流比正向漏电流大的特性。
三、电感和微带线
电感是一个电抗器件，它在电子电路中也经常使用。将一根导线绕在铁芯或磁芯上或一个空心线圈就是一个电感。在手机电路中，一条特殊的印刷铜线即构成一个电感，在一定条件下，又称其为微带线。电感的主要物理特征是将电能转换为磁能并储存起来，也可说它是一个储存磁能的元件。电感是利用电磁感应的原理进行工作的。当有电流流过某一根导线时，就会在这根导线的周围产生电磁场，而这个电磁场又会对处在这个电磁场范围内的导线产生电磁感应现象。
与手机板上的电阻、电容不同的是—，手机电路中的电感的外观形状多种多样，有的电感很大，从外观上很容易判断；但有的电感的外观形状和电阻。电容的外观相差不大，很难判断。用万用表的欧姆档可以检查电感是否开路。
手机电路中比较常见的电感有以下几种：一种是两端银白色，中间是白色的；另一种是两端是银白色，中间是蓝色的。还有一种电源电路的电感，体积比较大，一般为圆形或方形，黑色，很容易辨认。如摩托罗拉V998手机的储能电感L901(黑色，方形)，三星188手机的储能电感L401(黑色，圆形)等。
需要说明的是：在部分手机电路中，还常常用一段特殊形状的铜皮来构成一个电感。通常我们把这种电感称为印刷电感或微带线。在手机电路中，微带线一般有两个方面的作用。一是它把高频信号能较有有效有传输；二是微带线与其它固体器件如电感、电容等构成一个匹配网络，使信号输出端与负载能很好地匹配。微带线耦合器常用在射频电路中，特别是接收的前级和发射的末级。用万用表量微带线的始点和末点是相通的，但绝不能将始点和末点短接。微带线结构如图2-2所示。四、二极管
手机中的二极管主要有以下几种：
1.普通二极管
普通二极管是利用二极管的单向导电性来工作的，有两个引脚，一般为黑色，在其一端有一白色的竖条，表示该端为负极。
2.稳压二极管
稳压二极管简称稳压管，是利用二极管的反向击穿特性来工作的。在手机电路中，它常常用于受话器(喇叭、扬声器)电路、振动器电路和铃声电路。由于手机电路所使用的受话器、蜂鸣器和振动器都带有线圈，当这些电路工作时，由于线圈的感生电压会导致一个很高的反峰电压，稳压二极管就是用来防止这个反峰电压引起电路损坏的。
另外，在手机的充电电路、电源电路也较多地采用了稳压二极管。
3.变容二极管
变容二极管是采用特殊工艺使PN结电容随反向偏压变化比较灵敏的一种特殊二极管。二极管结电容的大小除了与本身结构和工艺有关外，还与外加的反向电压有关。
与一般的二极管不同的是，变容二极管需要反向偏压才能正常工作，即变容二极管的负极接电源的正极，变容二极管的正极接电源的负极。
当变容二极管的反向偏压增大时，变容二极管的结电容变小；当变容二极管的反向偏压减小时，变容二极管的结电容增大。
变容二极管是一个电压控制元件，通常用于振荡电路，与其他元件一起构成VCO(压控振荡器)。在VCO电路中，主要利用它的结电容随反偏压变化而变化的特性，通过改变变容二极管两端的电压便可改变变容二极管电容的大小，从而改变振荡频率。
一般情况下，在手机电路中，只要看到变容二极管的符号，基本上可以断定这个电路是一个压控振荡器。变容二极管既然是一个电压控制元件，那么它所存在的电路就有一个电压控制信号。
在手机电路中，这个电压控制信号是来自频率合成环路中的鉴相器输出端。4.发光二极管
发光二极管在手机中主要被用来作背景灯及信号指示灯，发光二极管一般分发红光、绿光、黄光等几种，发光二极管的发光的颜色取决于制造材料。发光二极管对工作电流有要求，一般为几毫安(mA)至几十毫安，发光二极管的发光强度基本上与发光二极管的正向电流成线形关系。但如果流过发光二极管的电流太大，就有可能造成发光二极管损坏。在实际运用中，一般在二极管电路中串接一个限流电阻，以防止大电流将发光二极管损坏。发光二极管只工作在正偏状态。正常情况下，发光二极管的正向电压在1．5-3V之间。
另外，还有一些特殊的发光二极管，如红外二极管。目前越来越多的手机中都使用了红外发光二极管，它被用来进行红外线传输。5.组合二极管
所谓组合二极管，也就是说，由几个二极管共同构成一个二极管模块电路。如三星A288手机开关机控制电路的D107就是一个组合二极管，内部集中了四个二极管共同构成一个模块结构，内部电路结构及实物如图2-3所示。组合二极管还有三支脚、四支脚的，这些组合二极管在三星手机中应用较多，这里不再一一分析。
五、三极管
1.三极管的结构
手机电路中使用的三极管都是SMD器件，从电路结构上可分为以下几种：
(1)普通三极管
普通三极管有三个电极的，也有四个电极的，外型及管脚排列如图2-4所示。四个引脚的三极管中，比较大的一个引脚是三极管输出端，另有两个引脚相通是发射极，余下的一个是基极。
晶体三极管的外型和双二极管(即两个二极管组成的元件，也为三个引脚)、场效应管极为相似，判断时应注意区分，以免造成误判。
(2)带阻三极管
带阻三极管是由一个三极管及一、二个内接电阻组成的，如图2—5所示。带阻三极管在电路中使用时相当于一个开关电路，当状态转换三极管饱和导通时Ic很大，ce间输出电压很低，当状态转换三极管截止时，Ic很小，ce间输出电压很高，相当于VCC(供电电压)。管子中的R1决定了管子的饱和深度，R1越小，管子饱和越深，Ic电流越大，ce间输出电压很低，抗干扰能力越强，但R1不能太小，否则会影响开关速度。R2的作用是为了减小管子截止时集电极反向电流，·并可减小整机的电源消耗。带阻三极管外观结构上与普通三极管并无多大区别，要区分它们只能通过万用表进行测量。
(3)组合三极管
所谓组合三极管，就是由几个三极管共同构成一个模块。组合三极管在手机电路中得到了广泛的应用。如摩托罗拉V998手机的混频管Q1254(见图2-6，内部由二个普通三极管组成)、三星A188手机的开机控制管U608(见图2-7，内部由二个带阻三极管组成)等都是组合三极管。2.三极管的判别
(1) 管脚的判别
将万用电表置于电阻Rxlk挡，用黑表笔接三极管的某一管脚(假设作为基极)，再用红表笔分别接另外两个管脚。如果表针指示的两次都很大，该管便是PNP管，其中黑表笔所接的那一管脚是基极。若表针指示的两个阻值均很小，则说明这是一只NPN管，黑表笔所接的那一管脚是基极。如果指针指示的阻值一个很大，一个很小，那么黑表笔所接的管脚就不是三极管的基极，再另换一外管脚进行类似测试，直至找到基极。
判定基极后就可以进一步判断集电极和发射极。仍然用万用表Rxlk档，将两表笔分别接除基极之外的两电极，如果是PNP型管，用一个100k电阻接于基极与红表笔之间，可测得一电阻值，然后将两表笔交换，同样在基极与红表笔间接100k电阻，又测得一电阻值，两次测量中阻值小的一次红表笔所对应的是PNP管集电极，黑表笔所对应的是发射极。如果NPN型管，电阻100k就要接在基极与黑表笔之间，同样电阻小的一次黑表笔对应的是NPN管集电极，红表笔所对应的是发射极。在测试中也可以用潮湿的手指代替100k电阻捏住集电极与基极。注意测量时不要让集电极和基极碰在一起，以免损坏晶体管。
(2)锗管和硅管的判别
用数字万用表测量管子基极和发射极PN结的正向压降，硅管的正向压降一般为0.5—0.8V，锗管正向压降,一般为0.2—0.4V。六、场效应管
场效应管与三极管相似，但两者的控制特性却截然不同，三极管是电流控制元件，通过控制基极电流达到控制集电极电流或发射极电流的目的，即需要信号源提供一定的电流才能工作，因此，它的输入电阻较低，场应管则是电压控制元件，它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以，它的输入阻抗很高，此外，场效应管还具有开关速度快、高频特性好、热稳定性好，功率增益大、噪声小等优点，因此，在手机电路中得到了广泛的应用。
场效应管分为普通场效应管和组合场效应管，外观结构和普通三极管及组合三极管相似，维修和代换时应注意区分。
场效应管按其结构的不同可分为结型场效应管和绝缘栅(金属氧化物)场效应管两种类型，其中金属氧化物场效应管在手机中应用最多。
手机使用的金属氧化物功率场效应管，多数采用N沟道场效应管，个别则采用了P沟道场效应管，检修时应加以区分。
1.结型场效管的判别
将万用表置于RXlk档，用黑表笔接触假定为栅极G管脚，然后用红表笔分别接触另两个管脚。若阻值均比较小(约5’10欧)，再将红、黑表笔交换测量一次。如阻值均很大，属N沟道管，且黑表接触的管脚为栅极G，说明原先的假定是正确的。同样也可以判别出P沟道的结型场效应管。
2.金属氧化物场效应管的判别
(1)栅极G的判定
用万用表Rxl00挡，测量功率场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值，其中一次测量中两引脚电阻值为数百欧姆，这时两表笔所接的引脚是D极与S极，则另一引脚未接表笔为G极。
(2)漏极D、源极S及类型的判定
用万用表RxlokD,挡测量D极与S极之间正、反向电阻值，正向电阻值约为0.2x10kfl，反向电阻值在(5—∞)x10kfl。在测反向电阻时，红表笔所接引脚不变，黑表笔脱离所接引脚后，与G极触碰一下，然后黑表笔去接原引脚，此时会出现两种可能：
若万用表读数由原来较大阻值变为零，则此时红表笔所接为S极，黑表笔所接为D极。用黑表笔触发G极有效(使功率场效应管D极与S极之间正、反向电阻值均为012)，则该场效应管为N沟道型。
若万用表读数仍为较大值，则黑表笔接回原引脚不变，改用红表笔去触碰G极，然后红表笔接回原引脚，此时万用表读数由原采阻值较大变为0，则此时黑表笔所接为S极，红表笔所接为D极。用红表笔触发G，极有效，该场效应管为P沟道型。
(3)金属氧化物场效应管的好坏判别
用万用表Rxlkll挡去测量场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值。如果出现两次及两次以上电阻值较小(几乎为0xkll)，则该场效应管损坏；如果仅出现一次电阻值较小(一般为数百欧姆)，其余各次测量电阻值均为无穷大，还需作进一步判断。用万用表Rxlkfl挡测量D极与S极之间的正、反电阻值。对于N沟道管，红表笔接S极，黑表笔先触碰G极后，然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值。若测得正、反向电阻值均为0fl，该管为好的，对于P沟道管，黑表笔接S极，红表笔先触碰G极后，然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值，若测得正、反向电阻值均为01l，则该管是好的。否则表明已损坏。
需要说明的是：金属氧化物场效应管其栅极很容易感应电荷而将管子击穿，维修时应注意防静电。第二节手机电路中的特殊元器件
一、开关元件
开关、干簧管和霍耳元件都是用来控制线路的通断的器件。不同的是开关一般是人工手动操作的，而干簧管和霍克元件则是通过磁信号来控制线路的通和断。
1.开关
在手机中使用的开关通常是薄膜按键开关，它由触点和触片组成。按键的两个触点平时都不和触片接触，当按下按键时，触片同时和两个触点接触，使两个触点所连接的线路接通。这种开关通常用于电源开关及各种按键。
在手机上，薄膜按键开关在机板上通常由铜皮做成，然后用一有碳膜的按键胶片来完成这种开关的连接。在手机电路中，开关通常用字母SW表示，电源开关又经常使用ON／OFF或PWRON等字母来表示。另外，诺基亚8810、8210、8850等滑盖式手机，有电路板上有一个用于挂机的开关，如要挂机，将滑盖推上，滑盖压迫挂机开关导致其中的开关两点相通，从而起到了挂机的作用。
2.干簧管
干簧管是利用磁场信号来控制的一种线路开关器件。干簧管又被称为磁控管。干簧管的外壳一般是一根密封的玻璃管，在玻璃管中装有两个铁质的弹性簧片电极，玻璃管中充有某种惰性气体。平时玻璃管中的两个簧片是分开的，当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，使两个引脚所接的电路连通。外磁场消失后，两个簧片由本身的弹性而分开，线路就断开。在实际运用中，通常使用磁铁采控制这两根金属片的接通与否，所以，又称其为磁控管。磁控管在手机中常常被用于翻盖手机、折叠式手机电路中，特另q是摩托罗拉、爱立信、三星手机使用最多。通过翻盖的动作，使翻盖上磁铁控制磁控管闭合或断开，从而挂断电话或接听电话等。
在采用干簧管结构的手机中，除有一个干簧管外，还有有一个辅助磁铁，手机在通话时，磁铁应远离干簧管，故这类手机有个共同的特点，就是磁铁在翻盖上(翻盖式手机)或听筒旁(折叠式手机)。如果手机既不是折叠式，又不是翻盖式，则不需采用干簧管。
干簧管本身是一种玻璃管，而玻璃易碎，所以干簧管很容易损坏，特别是摔过的手机尤其如此，因此，目前一些新式的折叠式和翻盖式手机已不再采用干簧管，而采用了原理与干簧管类似的霍耳元件。
当干簧管损坏时，手机会出现一些很复杂的故障，如部分或全部按键失灵、开机困难、不显示等。因此，在检修手机开机困难、按键失灵、不显示等故障时，不可忘记对干簧管的检查。
3.霍克元件
霍克传感器的作用与干簧管一样，工作原理非常相似的，都是在磁场作用下直接产生通与断的动作。霍克传感器是一种电子元件，其外型封装很似三极管，其管脚排列如图2-8所示。其内部原理结构如图2-9所示。它由霍克元件、放大器、施密特电路及集电极开路输出三极管组成。当磁场作用于霍克元件时产生一微小的电压，经放大器放大及施密特电路后使三极管导通输出低电平；当无磁场作用时三极管截止，输出为高电平。
相对于干簧管来说，霍克传感器寿命较长，不易损坏。且对振动，加速度不敏感。作用时开关时间较快，一般为0.1～2ms，较干簧管的1～3ms快得多。
爱立信T28型手机就是应用这种开关型的电子元件来作为翻盖开关的，其工作原理如图2-10所示。图中N600为开关型霍耳传感器；V630和V631为电源开关控制管，其导通受微处理器D600输出的HALL高信号控制。电源来自于电池电压。当翻盖合上时，盖板中的管场作用于霍克传感器N600，霍克传感器电路内的三极管导通，从传感器第一脚输出低电平。如果在通话时，便作为挂机信号送给微处理器挂机。当打开翻盖时，霍克传感器不受磁场感应，霍克传感器电路中的三极管截止，输出的电平为高电平，该信号如果是在来电时产生的，输送给微处理器时，CPU便作为提机信号而接听电话；如果是单一的打开翻盖时，该高电平信号由微处理器作为背景灯控制信号使背景灯发亮。
HALL信号为高电平信号时，开关管V630和V631电通，为霍克传感器提供电源，如果打开或合上翻盖，霍克传感器便会输出开关信号，控制手机工作。当话机设置在只能用按键应答时，微处理顺D600输出的HALL电平信号为低电平，从而使开关管V630和V631截止，霍克传感器无电源供给，即使在有或无磁场时输出的电压都不会变化，失去了开关作用。
二、电声和电动元件
电声器件就是将电信号转换为声音信号或将声音信号转换为电信号的器件。包括扬声器、振铃、耳机、送话器等。电动器件主要是指手机的振动器即振子。
1.受话器
受话器是一个电声转换器件，它将模拟的话音电信号转化成声波。受话器又称为听筒、喇叭、扬声器等。受话器通常用字母SPK、SPEAKER及EAR和EARPHONE等表示。
一般的受话器在工作时是利用电感的电磁作用的原理，即在一个放于永久磁场中的线圈中以声音的电信号，使线圈中产生相互作用力，依靠这个作用力来带动受话器的纸盆震动发声。放在永久磁场中的这个线圈，被称为“音圈” 。
另外还有一种高压静电式受话器，它是通过在两个靠得很近的导电薄膜之间加上高话音电信号，使这两个导电薄膜由于电场力的作用而发生振动，来推动周围的空气振动，从而发出声音。这种受话器目前在手机中使用越来越多。
可以利用万用表对受话器进行简单的判断。一般受话器有一个直流电阻，而且电阻值一般在几十欧，如果直流电阻明显变得很小或很大，则需更换受话器。
2.振铃
手机的振铃(也称蜂鸣器)一般是一个动圈式小喇叭，也是一种电声器件，其电阻在十几欧到几十欧。
手机的按键音一般是由振铃发出的，一些维修人员错误地认为手机的按键音是由听筒发出的，在维修“听不到对方讲话”故障时，但手机有按键音，感到比较疑惑，其原因就在于此。振铃一般用字母BUZZ表示。
3.耳机
耳机是缩小了的扬声器。它的体积和功率都比扬声器要小，所以它可以直接放在人们的耳朵旁进行收听，这样可以避免外界干扰，也避免了影响他人。目前所有的耳机基本上都是动圈式的。耳机的结构及工作原理和扬声器基本上是一样的，这里不再重述。
4.送话器
送话器是用来将声音转换为电信号的一种器件，它将话音信号转化为模拟的话音电信号。送话器又称为麦克风、咪、微音器、拾音器等。送话器用字母MIC或Microphone表示。
在手机电路中用的较多的是驻极体送话器，驻极体送话器实际上是利用一个驻有永久电荷的薄膜(驻极体)和一个金属片构成的一个电容器。当薄膜感受到声音而振动时，这个电容器的容量会随着声音的震动而改变。
但是驻极体上面的电荷量是不能改变的，所以这个电容两端就产生了随声音变化的信号电压。驻极体送话器的阻抗很高，可达100M欧。
送话器有正负极之分，在维修时应注意，如极性接反，则送话器不能输出信号。另外，送话器在工作时还需要为其提供偏压，否则，也会出现不能送话的故障。
有一种简单的方法可以判断受话器是否损坏：将数字万用表的红表笔接在送话器的正极，黑表笔放在送话器的负极(如用指针式万用表则相反)，对着送话器说话，应可以看到万用表的读数发生变化或指针摆动。
5.振动器
振动器就是电动机(俗称马达)，在手机电路中，振动器用于来电提示。振动器通常用VIB或Vibrator表示。
三、滤波器
滤波器是由集总参数R、L、C构成或其等效电路构成。具有分离信号、抑制干扰、阻抗变换与阻抗匹配和延迟信号等作用。在移动通信终端如手机、BP机中，往往需要衰减特性很陡的带通滤波器。如采用普通电容、电感来构成的滤波电路来代替滤波器，必然使用的元件很多，电路复杂。并且在高频运用时，电感和电容的Q值降低，导致性能变差。而采用滤波器不仅能使整机电路简单、紧凑，而且性能稳定，给维护带来方便。
1.滤波器的分类
滤波器按所采用的材料分有声表面滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器。
声表面滤波器是在单晶材料上采用半导体平面工艺制作，具有良好的一致性和重复性，极高的温度稳定性。还具抗辐射能力强，动态范围大，不涉及电子迁移等特点。这种滤波器常用在手机或无线寻呼机的第一中频电路作为一中频滤波器对信号进行滤波。晶体滤波器具有品质因数高、衰减特性好、损耗小、选择性高等优点。摩托罗拉系列寻呼机常用作第一中频滤波器。陶瓷滤波器是一种固体电路，具有滤波特性好，不需调谐，不受磁场干扰的特点，且造价低，在移动通讯终端如手机中常用作为中频滤波器器件。使中频信号稳定，不易受外部磁场干扰。
滤波器按其所起的作用来分，有双工滤波器、射频滤波器、中频滤波器及低通滤波器等。
滤波器按通过信号的频率分为高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器等。滤波器在手机电路中起的作用，简单地说就是允许或不允许某部分信号经过。高通滤波器只允许比某个频率高的信号通过；低通滤波器则只允许比某个频率低的信号通过；带通滤波器只允许某个频率范围的信号通过。
由于移动通信终端(如手机、寻呼机)元器件均采用贴片封装，这些滤波器相对表面积较大，容易出现虚焊或接触不良，影响正常使用。特别是经摔过的手机或寻呼机出现不能正常接收信号或信号变差。常是这些滤波器虚焊或性能变差造成的。此外，对于陶瓷滤波器还有因受潮而出现信号衰减过大的故障。所以在维修手机过程中，对于接收信号不稳定或信号弱的手机；用热风枪吹焊一下接收电路的滤波器，故障就能排除；原甲就在这里了。
2.常用滤波器
(1)双工滤波器
手机是一个双工收发信机，它有接收、发射信号。GSM手机既可用双工滤波器来分离发射接收信号，又可以由天线开关电路来分离发射接收信号。
双工滤波器在其表面上一般有“TX”(发射)“RX”(接收)及“ANT”(天线)字样。双工滤波器有时也称“收发合成器” “合路器”等。现在一些手机的天线开关电路采用了双讯器，实际上是一种带开关功能的双工滤波器。
双工滤波器是介质谐振腔滤波器，它由一个介质谐振腔构成，在更换这种双工滤波器时应注意焊接技巧，否则，可能将双工滤波器损坏。
(2)射频滤波器
射频滤波器通常用在手机接收电路的低噪声放大器、天线输入电路及发射机输出电路部分。它是一个带通滤波器，如接收电路GSM射频滤波器只允许GSM接收频段的信号(935~960MHz)通过；发射GM、DCS射滤波器允许GSM、DCS发射频段的信号通过等。当然，射频滤波器还有很多，但不管其形状或材料如何，所
起的作用大都如此。
(3)中频滤波器
中频滤波器在手机电路中很重要，它对接收机的性能影响很大。不同的手机，中频滤波器可能不一样。但通常来说，接收电路的第一混频器后面的一中频滤波器较大，第二中频滤波器则较小。如一部一部手机的接收电路，有两个中频，则第二中频滤波器通常对接收电路的性能影响更大，其损坏会造成手机无接收、接收差等故障。
在手机电路中，滤波器的引脚是在元件的下面，与阻容元件的相似，只不过是其引脚较多罢了。该种元件称为SON封装模块。
3.滤波器的结构
下面简要介绍手机中常见的射频、中频滤波器的结构。按输入、输出方式来分主要有以下几种形式。
(1)单脚脚输入单脚输出结构：如摩托罗拉V998的GSM接收射频滤波器FLA60、DSC接收射频滤波器FLA50等都是这种结构。这种滤波器管脚虽然较多，但只有一个输入脚、一个输出脚，其余脚均接地。
(2)单脚输入双脚输出结构：如爱立信T28手机的接收GSM射频滤波器Z200、接收DCS射频滤波器N201等都是这种结构。这种滤波器除具有滤波作用外，还具有平衡／不平衡转换的作用，也就是说，它可以将一路不平衡信号转换为两路平衡信号输出。此类滤波器除一个输入脚、两个输出脚之外，其余脚均接地。
(3)双路输入双路输出结构：如诺基亚3310手机的接收GSM、DCS射频滤波器Z620、Z600等就采用了这种站构，实际上，这种滤波器是一种双工滤波器，也就是说，滤波器内部有两个滤波器，一个工作于GSM频段，另一个工作于DCS频段，只不过是把这两个滤波器组合在一起而已。滤波器的两个输入端中，一个为云如频段输入端，另一个为DCs频段输入端，两个输出端中，一个为GSM频段输出端，另一个为DCS输出端，其余脚均接地。
四、晶振和VCO组件
1.13MHz晶振和13MHzVCO
手机基准时钟振荡电路，是手机的二个十分重要的电路，产生的13MHz时钟，一方面为手机逻辑电路提供了必要条件，另一方面为频率合成电路提供基准时钟。
手机的13MHz基准时钟电路，主要有两种电路：一是专用的13MHzVCO组件，它将13MHz的晶体及变容二极管、三极管、电阻电容等构成的13MHz振荡电路封装在一个屏蔽盒内，组件本身就是一个完整的晶振振荡电路，可以直接输出13MHz时钟信号。现在一些机型，如诺基亚3310、8210、8850手机等，使用的基准时钟VCO组件是26MHz，26MHzVCO电路产生的26MHz信号再进行2分频，来产生13MHz信号供其它电路使用。基准时钟VCO组件一般有4个端口：输出端、电源端、AFC控制端及接地端。如图2-11所示。另一种是由一个13MHz石英晶体、集成电路和外接元件构成晶振振荡电路，13MHz晶振在其上面一般标有”13”的字样，电路符号如图2—12所示。现在一些新式机型，如摩托罗拉V998、L2000等，使用的是26MHz晶振，三星A188手机使用的是19.5MHz晶振，电路产生的26MHz或19.5MHz信号再进行2或1.5倍分频，来产生13MHz信号供其它电路使用。单独的一个石英晶振是不能产生振荡信号的，它必须在有关电路的配合下才能产生振荡。
从以上可以看出，13MHz晶振和13MHzVCO是两种不同的元件，也就是说，13MHz晶振是一个元件，必须配合外电路才能产生13MHz信号。而13MHzVCO是一个振荡组件，本身就可以产生13MHz的信号。
2.VCO组件
在手机射频电路中，除13MHzVCO外，还有一本振VCO(UHFVCO、RXVCO、RFVCO)、二本振VCO(1FVCO、VHFVCO)、发射VCO(TXVCO)等。VCO电路通常各采用一个组件，组成VCO电路的元件包含电阻、电容、晶体管、变容二极管等。VCO组件将这些电路元件封装在一个屏蔽罩内，既简化了电路，也减小了外界因素对VCO电路的干扰。VCO组件一般有4个引脚输出端、电源端、控制端及接地端。如图2-13所示。VCO组件有规律可循，接地端的对地电阻为”O”；电源端的电压与该机的射频电压很接近；控制端接有电阻或电感，在待机状态下或按“112”启动发射时，该端口有脉冲控制信号；余下的便是输出端。
五、天线和地线
1. 天线
手机天线既是接收机天线又是发射机天线。由于手机工作在900MHz或1800MHz的高频段上，所以其天线体积可以很小。天线分为接收天线与发射天线。把高频电磁波转化为高频信号电流的导体就是接收天线。把高频信号电流转化为高频电磁波辐射出去的导体就是发射天线。在电路图上天线通常用字母“ANT”表示。
随着手机小型化的发展，一些手机的天线通过巧妙的设计，变得与传统观念上天线大不一样。比如像诺基亚双频手机3310的天线，我们看起来它只不过是机壳上的一些金属镀膜而已。在手机维修过程中，若发现天线损坏，应尽量选用原装天线，不可随意用其它手机的天线进行代换，这并不是说其它天线增益低，引起手机信号差；更主要的原因是，天线是手机高频电路的匹配负载，如果代换不合适，将会造成电路不匹配，增大电路的功率损耗，烧坏高频元件，如功放、滤波器等，而且还会造成手机耗电快、发热等故障。
2.地线
电路中的地线是一个特定的概念，它不同于其他的器件，实际上找不出“地线”这么一个器件，它只是一个电压参考点。在电路图中经常用到的地线电路符号有两种，如图2—14所示。按国标来说，图2-14a所示一般是和大地相连的地线的电路符号；而图b所示的则是上面所说作为参考点的地线的电路符号。但目前所看到的手机电路图中，这两种地线符号都有，以图a使用的较多。在实际的电路板上，一般情况下，大片的铜皮都是“地”。
六、电致发光板
电致发光板是一种发光器件，主要用于爱立信T28、三星A188、三星A288手机的显示屏背景灯电路，发光的原理是：荧光粉在交变电场的作用下被激发而发出光来，电致发光可发出红色、蓝色或绿色的光，T28手机发出的光是绿色。从外表看，T28手机的按键又厚又硬，而且还多出一块垫在LCD下面，其实，多出的这块长方形就为为LCD照明的，按键板上的白色的部分正好把按键包围起来，是照明按键的。之所以厚，是因为下面是按键板，上面是发光板，发光板的夹层中就是荧光粉，维修时决不能切开它，因为一旦切开，将失去发光功能。T28手机较为省电，很大程度上取决于该机采用了“电致发光”技术，一般手机的发光二极管有几个，一亮起来要耗电50mA左右，而T28手机只耗电10mA左右。电致发光需要的驱动电压较高(T28手机采用了170V峰-峰值的双向三角波)，一般需要专门的电路来产生。
七、液晶显示器
1.液晶显示器的分类
手机上的显示器分为两种：一种是LED(Light，-EmittingGiode，发光二极管显示器)，这种显示器耗电大，不能显示图形，目前的手机已不使用；另一种是LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示器)。LCD显示器耗电小，能显示图形符号，目前的手机都使用这种显示器来提供显示。显示器通常是一个模组，用专用的芯片来驱动。
在手机电路中，常使用两种方法来将LCD连接到相应的电路：一是使用软导电排线；一是使用导电橡胶。如摩托罗拉V998手机使用软排线，而爱立信T28手机则使用导电橡胶。
2、液晶显示器的工作原理
手机液晶模块都是一种高度集成化的产物，其驱动方式主要有并口型(如摩托罗拉L200的显示器)和串口型(如爱立信T28手机的显示器)，如图2-15所示。并口型液晶中的D0~D7、ADR-LCD、RJW等信号和串口型液晶中的SCL、 SDA功能一致，这些都是由主板上CPU输出的，控制手机的开屏、关屏、显示汉字等。在串口型液晶中，显示器接口一般还有一个VLCD端，用于调节液晶的显示对比度，根据具体模块有不同的控制电压，显示器接口的VCC(VDD)为供电端，GND(VSS)为接地端。
工作原理是：液晶控制器接收CPU发过来的显示指令和数据，经分析判断、存储，按一定的时钟速度将显示的点阵信息输出至行和列驱动器进行扫描，以大于75Hz每帧的速率更新一次屏幕，则人眼在外界光的反射下，就感觉到液晶的屏幕上出现显示内容。如图2-16所示。八、SIM卡座卡座在手机中提供手机与SIM卡通信的接口。通过卡座上的弹簧片与SIM卡接触，不论什么机型的SIM卡，卡座都有几个基本的SIM卡接口端：即卡时钟(SIMCLK)、卡复位(SIMRST)、卡电源(SIMVCC)、地(SIMGND)和卡数据(SIMI／O或SIMDAT)。SIM卡时钟是3.25MHz；I／O端是SIM卡的数据输入输出端口。
SIM卡卡座在手机机板上的脚位功能如图2-17所示。第三节手机电路中的集成电路
1、稳压块
稳压块主要用于手机的各种供电电路，为手机正常工作提供稳定的、大小合适的电压。应用较多的主要有5脚和6脚稳压块。爱立信T18、T28，三星A188等手机较多地使用了这种稳压块。
1.5脚稳压块
5脚稳压块管脚排列如图2—18所示。其中第1脚为电源输入，第2脚为接地，第3脚为控制端，第4脚悬空，第5脚为稳压输出。
2.6脚稳压块
6脚稳压块管脚排列如图2-19所示。其中第6脚为输入，第5脚接地，第4脚为输出，重脚为控制，当第1脚为高电平时，第4脚有稳压输出，该类稳压管最大的特点是表面电压输出有标称值，例如，标记为P48，其稳压输出则为4.8V，又如，标称为18P，则其稳压输出为1.8V。
二、集成电路
集成电路用字母IC表示，它是英文IntegratedCircuit的缩写。手机电路中使用的集成电路多种多样，有电源IC、CPU、中频IC、锁相环IC等o IC的封装形式多种多样，用得较多的集成电路表面安装的封装有：小外型封装、四方扁平封装和栅格阵列引脚封装等。
1、外型封装
小外型封装又称SOP封装，其引脚数目在28之下，引脚分布在两边，手机电路中的码片、字库、电子开关、频率合成器、功放等集成电路常采用这种SOP封装。
2.四方扁平封装
四方扁平封装适用于高频电路和引脚较多的模块，简单QFP封装，四边都有引脚，其引脚数目一般为20以上。如许多中频模块、数据处理器、音频模块、微处理器、电源模块等都采用QFP封装。
判断管脚的方法是：IC的一角有一个黑点标记的，按逆时针方向数。若IC上没有标记点，将IC上的文字的方向放正，从左下角开始逆时针方向数。
3.栅格阵列引脚封装。
栅格阵列引脚封装又称BGA封装，是一个多层的芯片载体封装，这类封装的引脚在集成电路的“肚皮”底部，引线是以阵列的形式排列的，所以引脚的数目远远超过引脚分布在封装外围的封装。利用阵列式封装，可以省去电路板多达70％的位置。BGA封装充分利用封装的整个底部来与电路板互连，而且用的不是引脚而是焊锡球，因此还缩短了互连的距离，因此，BGA集成电路在目前手机电路中得到了广泛的应用。
三、手机常用功能电路
功率放大器在发射机的末级，它是很多GSM手机检修的重点。早期的手机多使用分离元件的功率放大器，目前，越来越多的手机发射功率放大器使用功率放大器组件或集成电路。功率放大器组件一般有两大类封装形式，一种是SON封装的功放器件。另一种是双列扁平封装的功率放大器组件。手机功放由于功耗较大，故较易损坏，应作为检修的重点，为便于检修时需要，表2-2列出了手机中常用的功放电路，供维修时参考。
功放模块 采用机型 主要管脚功能
PF01420B 诺基亚3210 900M 1：信号输入2：功率控制3：电源6：信号输出
PF04110B 诺基亚3210 1800M 1：信号输入2：功率控制3：电源6：信号输出
PF0412A 诺基亚3810 1：信号输入2：功率控制3：电源6：信号输出
PF0410A 诺基亚3810 1：信号输入2：功率控制3：电源6：信号输出第四节手机电路图中的常用元器件符号
在无线电电路图中，各种电子元器件都有它们特定的表示方式，即元器件电路符号，认识这些元器件电路
符号对日常看图和维修具有十分重要的意义。表2-3给出了手机电路中常见的一些元器件的图形符号。第三章：手机基本电子线路
本章精要介绍了手机常用的一些基本概念和基本电子线路，掌握这些知识，是分析手机各功能电路和整机电路的基础，因此，本章是一名合格手机维修人员必备的基础知识。
第一节 三极管放大和开关电路
在手机中，较多地采用了三极管放大和开关电路，下面作一简要分析。
一、三极管放大电路
1.放大电路的基本形式
放大器是一种三端电路，其中必有一个端是输入和输出的共同“地”端，如果这个共“地”端接于发射极的，称为共射电路，接于集电极的，称为共集电路，接于基极的，称为共基电路。三种放大电路的基本电路见图3-1、3-2、3-3所示。这三种放大器主要性能见下表所示。
2.三极管放大电路的偏置电路
(1)分压式偏置电路
图3-4分压式偏置电路。电源通过电阻R丑、R2分压，给三极管V1的发射极提供合适的正向偏置，又给基极提供一个合适的基极电流。基极回路电阻既和电源配合，使电路有合适的基极电流，又保证在输入信号作用下，基极电流能作相应的变化。若基极分压电阻R1=0，则基极电压恒定等于电源电压，基极电流就不会发生变化，电路就没有放大作用。R丑与R2构成一个固定的分压电路，达到稳定放大器工作点的作用。在电路中，Rl被称为上偏置电阻，R2被称为下偏置电阻。
电源通过集电极电阻R3给集电极加上反向偏压，使三极管工作在放大区(只有当三极管的集电极处于反向偏置，发射极处于正向偏置，三极管才能工作在放大区)，同时电源也给输出信号提供能量。集电极电阻R3的作用是把放大了的集电极电流的变化转化为集电极电压的变化，然后输出(实际上就是把三极管的电流放大转化为电压放大，从而使三极管放大电路具有电压放大能力)。若集电极电阻R3=0，则输出电压恒定等于电源电压，电路失去电压放大作用。
电容C1和C3分别为输入与输出隔直电容，又称耦合电容。C1、C3使放大器与前后级电路互不影响，同时又起交流耦合作用，让交流信号顺利通过。为避免交流信号电压在发射极电阻R4上产生压降，造成放大电路电压放大倍数下降，常在R4的两端并联一个电容(C2)。只要C2的容量足够大，对交流分量就可视作短路。C2称为发射极交流旁路电容。
(2)固定式偏置电路
图3-5固定式偏置电路。图中，R1为偏置电阻，为V1管基极提供基极电流，R3为集电极负载电阻，R4为发射极负反馈电阻。C3为发射极旁路电容。
3.三极管放大电路的分析
当没有信号输入到放大电路时，放大电路中各处的电压、电流是不变的直流，这时称电路的状态为直流状态或静止工作状态，简称静态。静态时，三极管具有固定的基极电流、偏压、集电极电流和集电极电压，称为直流工作点或静态工作点。
当输入交流信号后(注意：控制信号通常是直流控制电压)，电路中各处的电压、电流是变动的，这时电路处于交流状态或动态工作状态，放大电路中各处的电压、电流是随输入信号的变化而变化的。
对于共发射极放大电路，当放大电路无信号输入时，三极管电路各处的电压电流不变，当有输入信号进入，且在信号的正半周时，信号电压叠加在基极电压上，基极电压上升，基极电流上升，使三极管的集电极电流以一定的倍数增长。集电极电流的增大使集电极电阻上的电压降增大，导致集电极电压下降。当信号处于负半周时，信号电压使基极电压下降，基极电流下降，使三极管的集电极电流也急剧下降。集电极电流的减小使集电极电阻上的电压降减小，导致集电极电压增大。由于集电极电流的变化量比基极电流的变化量大，所以集电极电压的变化量也比基极电压的变化量大，从而使基极信号被放大输出。对于共集电极和共基极电路的分析，这里不再介绍。
在进行三极管放大电路分析时，要注意三极管的偏压(硅材料的三极管的基极偏压在0.65V左右，锗材料的三极管的基极偏压在0.2V左右)。而集电极电压通常接近相应的电源电压。通过测量这些电压，就基本上可以判断三极管是否能比较正常地工作。
二、三极管开关电路
在手机电路中，除了使用三极管的放大电路，还经常用到三极管的开关电路。三极管开关电路在手机电路中通常用作某一个单元电路的电源电子开关。工作在开关状态下的三极管处于两种状态，即饱和状态和截止状态。以NPN型三极管来说，当三极管的基极有一个高电平时(一个远远大于三极管偏置电压的电压)，则三极管饱和导通，这时的三极管集电极与发射极之间的电阻很小，发射极电压基本上等于集电极电压，就像开关闭合一样：当三极管的基极有一个低电平时(一个远远低于三极管偏置电压的电压)，三极管截止，这时的三极管集电极与发射极之间的电阻很大，集电极电压近似等于电源电压，发射极电压近似等于0V。
例如，在图3-6所示的电路中，当三极管基极加一个2V的脉冲信号时，其集电极将输出一个5V的反相脉冲。第二节 振荡电路
在手机电路中，用以产生一本振、二本振和基准频率的振荡电路有多种，应用较多的是LC电容三点式的振荡电路和石英振荡电路，下面简要分析。
一、电容三点式振荡电路
电容三点式的振荡电路由于高频性能好，在手机的频率合成器电路中得到了广泛的应用，振荡电路与变容二极管一起构成一个压控振荡电路(VCO电路)，用以产生稳定的一本振或二本振信号。
1.电容三点式基本电路
电容三点式振荡器基本电路如图3-7所示。该电路实质上是一个放大器，只不过它没有输入而产生输出，在满足振荡条件的情况下，即电路具备正反馈条件的情况下可以产生振荡。
2.考毕兹振荡电路
以上电路是一种性能优良的振荡屯路，但是，它有两个缺点：一是不能作为频率可调的振荡器；二是振荡器的频率稳定性较差。为了克服这两个缺点，提出了改进型的电容三点式振荡电路，如图3-8所示。这种电路又叫考毕兹振荡电路。从图可以看出，改进的方法很简单，只是在振荡回路的电感支路上串联了一支小电容C3，C1、C2对振荡频率的影响大大减小，振荡频率主要由C3决定，可以通过调整C3来改变振荡频率而不影响反馈。
3.压控振荡电路(VCO)
在上图中，若将C3换成一个变容二极管，就变成了图3—9所示的电路。
这种电路是通过改变变容二极管的反偏压VD来使变容二极管的结电容发生变化，从而改变了振荡频率。由手是用电压来控制频率的变化，从这个意义上说，这样的电路称为压控振荡电路。压控振荡电路在手机一本振、二本振等振荡电路中得到了广泛的应用，如摩托罗拉V998手机的一本振和二本振电路就采用了这种形式的压控振荡电路，不过，对于大多数手机，本振电路则是将整个压控振荡电路全部给合在一起封装起来，组成一个VCO组件，只有几引脚(一般有供电脚、接地脚、输出脚和控制脚)和外电路相连，但不管如何组合，内部工作原理却是不变的，仍是一个压控振荡电路。
二、石英晶体振荡电路
1.石英晶体的特性
石英晶体是一种天然结晶体，具有稳定的物理化学性能，石英晶体之所以能成为电的谐振器，是利用了它特有，的压电效应，当机械力作用于晶片时，晶片的两面将产生电荷，呈现出电压，这称为正压电效应，当晶片两面加上电压时，晶片又会发生形变，这称为反压电效应。因此，若在晶片两端加上交变电压时，晶片将随交流信号的变化而产生机械振动，晶片本身有一固有的振动频率，频率的高低取决于晶片的几何尺寸和结构。当外加交流信号的频率与晶片固有的机械振荡频率相等时，就会发生谐振现象。它既表现为晶片的机械共振，又表现为电谐振，这时有很大的电流流过晶片，产生电能和机械能的转换。
2.石英晶体的等效电路
石英晶片的谐振特性可以用一个串并联谐振回路来等效，等效电路和电路符号如图3-10所示。
石英晶体的谐振曲线如图3-11所示。当ffq时，等效回路又呈容性。
石英晶体的谐振频率fq、fq非常稳定，因为Lq、Cq、C0由晶片尺寸决定，它们受外界因素影响极小，且石英晶体有很高的品质因素。
石英晶体作回路元件时，应工作在感性区，等效为一个电感元件，从谐振曲线可以看出，石英晶体在一个很窄的范围内(fq-fq)才呈现感性，且在这个狭窄的频率范围内感性曲线非常陡峭，因此，对频率的补偿能力极强。
需要说明的是：石英晶体不应工作在容性区，这是因为即使晶体的压电效应失效，晶体仍有静电容,它仍呈容性状态，因此，晶体如果作为电容元件接在回路中，一旦压电效应失效，晶体仍能工作，振荡器仍可维持振荡，但石英晶体已完全失去了稳频作用，这就违背了使用石英晶体的本意。
3.石英晶体振荡电路
石英晶体振荡电路形式有很多种，常用的有两类：一类是石英晶体接在振荡回路中，作为电感元件使用，这类振荡器称为并联晶体振荡器；另一类是把晶体作为串联短路元件使用，使其工作于串联谐振频率上，称为串联晶体振荡器。
(1)并联晶体振荡器
这类晶体振荡器的原理和一般LC振荡器相同，只是把晶体接在振荡回路中作为电感元件使用，并与其它回路元件一起，按照三点式电路的组成原则与晶体管相连。图3-12(a)是一种用晶体构成的考毕兹电容三点式振荡电路。图3—12(b)为交流等效电路。石英晶体的振荡频率由石英谐振器和负载电容CL共同决定。所谓“负载电容”是指从晶振的插脚两端向振荡电路的方向看进去的等效电容，晶振在振荡电路中起振时等效为感性，负载电容与晶振的等效电感形成谐振，决定振荡器的振荡频率。对于上图所示电路，负载电容cI由c、c2、c3共同组成，由于C3远远小于C1和C2，可见石英晶体确定后，Lq、C0、Cq也就确定了，振荡频率主要由C3决定，实际电路中，C3一般用一个变容二极管代替，通过改变变容二极管的反偏压Ⅷ来使变容二极管的结电容发生变化，从而改变了振荡频率。使振荡频率符合要求。
(2)串联晶体振荡电路
串联晶体振荡电路是把晶体接在正反馈支路中，当晶体工作在串联谐振频率上时，其总电抗为零，等效为短路元件，这时反馈作用最强，满足振幅起振条件。图3-13(a)给出了一种串联晶体振荡电路的实际电路，图3-13(b)为其交流等效电路。由图可知，该电路与电容三点式振荡电路十分相似，所不同的只是反馈信号不是直接接到晶体管的输入端，而是经过石英晶体接到振荡的发射极，从而实现正反馈。当石英晶体工作在串联谐振频率时，石英晶体呈现极低的阻抗，可以近似地认为是短路的，则在这个频率上，该电路与三点式振荡器没有什么区别。基于这种原理，我们可以调谐振荡回路，使振荡频率正好等于晶体的谐振频率，这时，正反馈最强，正好满足起振条件。对于其它频率，石英谐振器不可能发生串联谐振，它在反馈支路中呈现一个较大的电阻，使振荡电路不能满足起振；条件，故不能振荡。可见，串联石英晶体振荡器的振荡频率及频率稳定度都是由石英谐振器的串联振荡频率决定的，而不是由振荡回路决定的。显然，由振荡回路元件决定的固有频率，必须与石英谐振器的串联谐振频率相一致。
由于串联晶振电路中振荡频率等于晶体串联谐振频率，因此它不需要外加负载电容CL，通常这种晶体标明其负载电容为无穷大。在实际应用中，若有小的误差，则可以通过回路电容C3来微调频率。
实际电路中，C3一般用一个变容二极管代替，通过改变变容二极管的反偏压Ⅷ来使变容二极管的结电容发生变化，使串联晶振电路中振荡频率等于晶体串联谐振频率。
4.使用石英晶体时应注意的事项
为了正确地使用石英谐振器，充分利用其优点，有必要指出使用石英谐振器时应注意的事项。
(1)石英晶体谐振器成品上标有一个标称频率，当电路工作在这个标称频率时，频率稳定度最高。这个标称频率通常是在成品出厂前，在石英晶体上并接一定的负载电容条件下测定的。在实际组成石英晶体振荡器时必须在石英晶体两端并接负载电容，且负载电容必须符合石英晶体技术条件中所规定的数值，这个电容大都采用微调电容，以便调整。规定的负载电容值载于厂家的产品说明书中，通常为30pF(高频晶体)，或为100pF (低频晶体)，或标示为田(这是指无需外接负载电容，通常用在串联晶体振荡器中)。
(2)石英晶体谐振器的激励电平应在规定范围内。石英晶体谐振器在振荡器中被激励时，要通过激励电流，要消耗一定的激励功率。在实际应用时，应使输入石英晶体的激励功率不超过额定值。过高的激励功率会使石英谐振器内部温度升高，使石英晶片的老化效应和频率漂移增大；极强的激励功率会使石英晶片的机械振动过于剧烈而损坏。
(3)在并联石英晶体振荡器中，石英晶体只能工作在感性区，而不能工作在容性区。因为若把晶体当作容性元件使用，一旦压电效应失效，它仍呈容性，此时振荡器仍可能维持振荡，但石英晶体已失去稳频作用。
(4)由于石英谐振器在一定的温度范围内才具有很高的频率稳定度，当对频率稳定度要求很高时，可以考虑采用恒温设备或温度补偿措施。
(5)晶振在振荡电路中起振时等效为感性，负载电容与晶振的等效电感形成谐振，决定振荡器的振荡频率。负载电容值不同，振荡器的振荡频率也不一样，改变负载电容的大小，就可以改变振荡频率。因此，通过适度调整负载电容，一般可以将振荡器的振荡频率精确地调整到标准值。在晶振资料主要参数中提供的负载电容是一个测试条件，也是一个不容忽视的使用条件，忽略这个负载电容参数，会使振荡频率偏离标准值，偏离过大时会使振荡器起振困难造成停振。
(6)晶振的负载电容有高、低两类之别。低者一般仅为十几至几百PF，而高者则为无穷大，两者相差悬殊，决不能混用，否则会使振荡频率偏离。两类不同负载电容的晶振使用方式绝然不同。低负载电容晶振都串联几十pF容量的电容器；而高负载电容晶振不但不能串联电容器，还须并联数pF小容量电容器(外电路的分布电容有时也能取代这个并联小电容)。
第三 RC和LC电路
在手机电路中，由电阻、电容和电感网络构成的电路应用十分广泛，RC、LC电路可以构成许多用途的电路，理解和领会RC、LC电路对分析手机电路图十分重要。下面简要介绍o
一、RC电路
1.RC串联电路
图3-14是RC串联电路及该网络的阻抗特性曲线。图(a)中，R1、C1串联，由于C1对各种频率信号的容抗是不同的，这样整个RC网络的阻抗特性便如图(b)所示。这一RC网络对各频率信号呈现不同的阻抗。当信号频率大于转折频率f01后，整个网络的阻抗Z=R1。这是因为当信号频率大到一定程度后， Rc串联网络的总阻抗便有R1大小来决定。
当信号频率低于f01时，由于信号频率已较低了，C1的容抗已较大而不能忽视，此时RC串联网络的总阻抗为R1和c1容抗之和。又因为c1的容抗随频率降低而增大，所以特性曲线中频率f小于f01的一段是上升的，这样，频率愈低，阻抗愈大。当R重不变时，C1大，转折频率小；反之，C1小，转折频率大。同样，通过改变R1的大小也可以改变f01。
2.RC并联电路
图3-15所示是RC并联电路及该网络的阻抗特性曲线。这一网络的阻抗特性曲线也有一个转折频率f01，f01由下式决定：
当信号频率低于转折频率f01时，频率愈低，C1容抗愈大于R10此时C1相当于开路，RC并联网络阻抗由R1决定，小于f01部分为平直线，大小为R1阻值。
当信号频率大于转折频率f01时，c1的容抗可以与R1阻值比较，此时总的阻抗是R1和C1容抗的并联值由于频率升高后c1容抗下降，所以RC并联网络总的阻抗斜率下降，且频率愈高，网络的阻抗愈小。改变C1或R1大小时，转折频率也要作相应改变。
3.RC串并联电路
RC串并联电路及阻抗特性曲线如图3-16所示。这里不再分析。
二、LC电路
1.LC串联谐振网络
图3-17为LC串联谐振网络。
LC串联谐振网络有一个固有谐振频率f0.从上式可以看出，仍只与11、C1大小有关，而与R1的大小无关。L1、C1大，谐振频率反而低。当送人LC串联谐振网络的信号频率等于该网络固有谐振频率扔时，网络便发生串联谐振现象。
串联谐振具有如下特性：
(1)谐振时网络的阻抗为最小，且为纯阻性，在仍处的阻抗达最小，为回路中的直流电阻R1。当信号频率大于或小于f0时，该网络的阻抗均大于f0时的阻抗。信号频率愈是偏离仍，网络的阻抗愈大。
(2)谐振时L1上的电压等于C1上的电压，并且等于信号电压的Q倍(Q为品质因素)，所以，串联谐振又称电压谐振。
2.LC并联诣振网络
图3-18是LC并联谐振网络及阻抗特性曲线。R1是L1的直流电阻。LC并联谐振网络的谐振频率f0由下式决定：
从上式中可以看出，LC并联谐振网络的谐振频率与R1无关，只与11、C1有关。当信号频率等于该网络的固有谐振频率时，该LC网络发生并联谐振现象。
LC并联谐振具有如下特性：
(1)并联谐振时网络的阻抗达到最大，并为纯阻性，阻抗大小为Q2R1。
(2)回路电压达到最大值，即L1、Cl上的信号电压达到最大值。
(3)回路总电流很小，而电容、电感支路的电流达到最大值，为回路总电流的Q倍。但电容、电感支路的电流方向相反、大小相差不多，其差值为回路的总电流。由于并联谐振时电容、电感支路中的电流达到最大值，所以并联谐振又称电流谐振。
(4)不同的Q值有不同的曲线，Q值大的曲线尖锐。在谐振频率扔处，网络阻抗为最大。当信号频率f高于或低于扔时，网络的阻值均下降，且信号频率f偏差f0愈多，网络阻抗愈小。
三、滤波器
滤波器是一种让某一频带内信号通过，同时又阻止这一频带外信号通过的电路，滤波器分为无源滤波器和有源滤波器。
无源滤波器又分为：RC滤波器和LC滤波器，RC滤波器又分为：低通RC滤波器、高通RC滤波器和带通RC滤波器。LC滤波器又分为低通LC滤波器、高通LC滤波器和带通LC滤波器。
有源滤波器分为有源高通滤波器、有源低通滤波器和有源带通滤波器等。
下面简要分析RC和LC无源滤波器。
1. RC无源滤波器
2. (1)低通滤波器
图3—19是一种RC无源低通滤波器。图(a)是低通滤波器电路，图(b)是它的幅频特性曲线。可以看出，低通滤波器的作用是让低于转折频率f0的低频段信号通过，而将高于转折频率f0的信号去掉。这二低通滤波器的工作原理是，当输入信号Ⅵ中频率低于转折频率f0的信号加到电路中时，由于C1的容抗很大而无分流作用，所以这一低频信号经Rl输出。当Vi中频率高于转折频率f0时，因C1的容抗已很小，故通过R1的高频信号由C1分流到地而无输出，达到低通的目的。这一RC低通滤波器的转折频率仍由下式决定：
(2)高通滤波器
图3-20是RC元件构成的高通滤波器。图(a)是电路，图(b)是这一高通滤波器的幅频特性曲线。从这一曲线可以看出，当输入信号Ⅵ中频率低于转折频率仍时，输出受到明显的衰减。高于转折频率f0的信号输出大。这一电路的工作原理是，当频率低于f0的信号输入这一滤波器时，由于C1的容抗很大而受到阻止，输出减小，且频率愈低输出愈小。当频率高于f0的信号输入这一滤波器时，由于C1的容抗很小，故对信号无衰减作用，这样该滤波器具有让高频信号通过，阻止低频信号的作用，这一电路的转折频率扔由下式决定：
(3)带迪滤汲器
带通滤波器可以让一定频带的信号通过，而阻止频带以外的信号。将高通滤波器和低通滤器组合在一起，适当设计电路参数，就可以构成所需要的带通滤波器。
2.LC无源滤波器
LC滤波器适用于高频信号的滤波，它由电感L和电容C所组成，由于感抗随频率增加而增加，而容抗随频率增加而减小，因此，LC低通滤波器的串臂接电感，并臂接电容，高通滤波器的L、C位置，则与它相反。带通滤波器则是二者的组合。
需要说明的是，手机中的很多滤波器，如射频滤波器、一中频滤波器、二中频滤波器、发射滤波器等均已模块化。而不再是由简单的分立元件组成。
RC、LC还可以组合成许多电路，如选频放大电路、低频补偿电路、高频补偿电路、积分电路、微分电路、移相电路、陷波器等，这里不再一一分析。
第四节场效应管电路
手机电路中较多地采用了场效应管，场效应管与晶体管不同，它是一种电压控制器件(晶体管是电流控制器件)，其特性更象电子管，它具有很高的输入阻抗，较大的功率增益，由于是电压控制器件所以噪声小。
一、场效应管的分类
根据电场对导电沟道控制方式的不同，场效应管可分为结型和绝缘栅型两种。
结型场效应管是利用加在PN结上的反向电压的大小控制PN结的厚度，从而改变导电沟道的宽窄，实现对漏极电流的控制作用。
绝缘栅场效应管是利用绝缘栅在外电压的作用下，产生的感应电荷控制导电沟道的宽窄，绝缘栅场效应管又称为金金属氧化物场效应管简称MOS管。
绝缘栅型场效应管又分为增强型和耗尽型两种，我们称在正常情况下导通的为耗尽型场效应管，在正常情况下断开的称增强型效应管。增强型场效应管特点是：当Vgs=0时，Id(漏极电流)=0，只有当Vgs增加到某一个值时才开始导通，有漏极电流产生。并称开始出现漏极电流时的栅源电压Vgs为开启电压。耗尽型场效应管的特点是：漏、源极间一开始就有一个原始导通沟道，即使Vgs=0，在漏极电压的作用下也有较大的漏极电流。根据半导体材料的不同，每一种又可分为N沟道和P沟道两类。这样，总共有六种场效应管。即：N沟道结型场效应管、P沟道结型场效应管、N沟道增强型场效应管、N沟道耗尽型场效应管、P沟道增强型场效应管和P沟道耗尽型场效应管。
场效应管分为三个极，分别是控制栅极G(相当于三极管的基极B)、源极S(相当于三极管的发射极E)和漏极D(相当于三极管的集电极C)。
场效应管的分类、符号及特性曲线见上图3-21所示。
二、场效应管的偏置电路
与三极管一样，场效应管必须加上适当的偏置，才能正常工作，这里介绍常用的几种偏置电路。
1.N沟道结型场效应管的偏置电路
(1)自偏置电路
如图3-22所示。它是利用漏极电路①流过源极电阻RS，使得源极被提高了一个小的正电位。而栅极则保持零电位，栅极相对于源极呈现负电压，即：Vgs=-IsRs=-IDRDo，满足了它的反向偏置要求。RD是漏极电阻，起负载作用。
(2)分压式偏置电路，
如图3-23所示。分压器式偏置电路类似三极管的分压式偏置电路。栅极电压VG由电阻R1和R2构成的分压器提供。这偏置稳定性比自偏置电路好。
由于N沟道结型场效应管的Vgs<0，因此，2.MOS场效应管的偏置电路
(1)耗尽型MOS场效应管的偏置电路耗尽型MOS场效应管可采用自偏置和分压器式偏置。对于N沟道耗尽型MOS场效应管来说，栅源为负、零或。正偏置，漏源为正。对于P沟道耗尽型MOS场效应管来说，栅源为正、零或负偏置，漏源为负。
(2)增强型MOS场效应管的偏置电路
增强型MOS场效应管要求栅极保持为正向偏置，而不能采用自偏置电路。N沟道MOS场效应管栅源为正偏置，漏源为正偏置，P沟道MOS场效应管栅源为负偏置，漏源为负偏置。
第五节 手机常用电路图介绍
电路图就是为了人们方便，使用约定的电路符号在纸上绘制的一种图形，是一种用来表示相应的实际电路的一种图纸。人们根据图纸来进行工程分析或进行其他技术作业，大大地提高了工作效率。
手机电路图主要有方框图(包括集成电路内部方框图)、单元电路图、等效电路图、整机电路图、印刷线路图等多种。手机图纸的虽然种类很多，但对于维修人员来说，通常了解方框图、电路原理图、元件分布图就可以了。
一、手机方框图
手机方框图是一种用各种方框和连线来表示手机电路工作原理和构成概况的电路图。在这种图纸中，除了方框和连线，几乎就没有别的符号了。它与手机原理图的区别，就在于手机原理图详细地绘制了手机电路的全部元器件与它们的连接方式，而手机方框图只是简单地将电路按照功能划分为几个部分，将每一个部分描绘成一个方框，在方框中标注上简单的文字说明，在方框之间用连线来说明各方框之间的关系。
1.手机方框图的特点
手机方框图简明、清楚，可方便地看出电路的组成和信号的传输方向、途径以及信号在传输过程中经历了什么处理过程等(如是放大还是衰减)。由于手机方框图简洁、逻辑性强，所以便于记忆，同时它包含的信息量也较大。
在手机方框图中往往会标出信号传输的方向(用箭头表示)，它形象地表示了信号在电路中的传输过程，这一点对识图是非常有用的，尤其是集成电路内部电路方框图，可以帮助了解某引脚是输入引脚还是输出引脚。
在分析一个具体电路工作原理之前，或者在阅读集成电路的应用电路之前，先阅读该电路的方框图是十分必要的，有助于了解具体电路的工作原理。
2.手机方框图的种类
方框图种类较多，具体说明如下：
(1)整机电路方框图
这是表达整机电路图的方框图，从这张方框图中可以了解到整机电路组成和各部分单元电路之间的相互关系，通过图中的箭头还可以了解到信号的传输途径等。
(2)系统电路方框图
一个整机电路是许多系统电路构成的，系统电路方框图用来表示该系统电路组成情况，它是整机电路方框图的下一级方框图，往往系统方框图比整机电路方框图更加详细。
(3)集成电路内部电路方框图
集成电路内部电路组成情况可以用内部电路或内部电路方框图来表示。由于集成电路内部电路十分复杂，所以在许多情况下采用方框图采表示更有益于读图。从集成电路的内部电路方框图中可以了解到集成电路的组成、有关引脚的作用等，这对阅读该集成电路的应用电路十分有用。集成电路一般引脚比较多，内部电路功能比较复杂，所以在进行电路分析时给出集成电路内部电路方框图是最为方便的。
二、手机电路原理图
手机电路原理图是用来体现电子电路工作原理的一种电路图。这种图直接体现了电子电路的结构与工作原理。在维修工作中，通过识别图纸上所画的各种电路元件符号，以及它们之间的连接方式，就可以了解手机电路的实际工作情况，从而使我们在进行手机维修时对手机线路情况比较清楚。
电路原理图能够完整表达某一级电路或整机的结构和工作原理，有时图中还全部标出了电路各元器件的参数，如阻值、容量和三极管型号等，这为维修和代换提供了方便。
三、手机元件分布图
手机元件分布图表明了手机各个元件在手机线路板中实际位置，同时，由于分布图中一般标注了各个元倒的标号，对照元件分布图、电路原理图和手机彩图，可以很方便地找到手机各个元件在手机线路板中的具体位置，因此，手机元件分布图在手机维修过程中起着非常重要的作用。