淺談高通芯片手機(jī)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(duì)于小型化移動(dòng)終端的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用是特別有利的。本文將以高通芯片手機(jī)射頻電路為出發(fā)點(diǎn)，來(lái)分析各典型模塊電路的特點(diǎn)及射頻部分常見(jiàn)故障的維修。

【關(guān)鍵詞】手機(jī);高通芯片;射頻電路

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，通信技術(shù)也在不斷的提高，手機(jī)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚耐ㄓ嵐ぞ摺ｋm其型號(hào)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(jī)射頻電路歷來(lái)被人們認(rèn)為是比較難分析和維修的。那么接下來(lái)我們就以高通芯片手機(jī)射頻電路為例來(lái)分析手機(jī)射頻電路的原理及常見(jiàn)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(jī)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(kāi)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(guò)程

1.天線開(kāi)關(guān)工作原理

從天線接收到的射頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)U2101天線開(kāi)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(hào)是ANT-SEL0，ANT-SEL1，ANT-SEL2，PA-EN共4條，以下是幾個(gè)控制線的不同電平值對(duì)應(yīng)的切換關(guān)系。

表1 天線開(kāi)關(guān)控制信號(hào)

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(guò)程

1）GSM通道接收過(guò)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(hào)，從天線感應(yīng)下來(lái)后，分別經(jīng)過(guò)射頻傳輸線接口CN201和射頻頭CN600;以及由經(jīng)過(guò)天線開(kāi)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(guò)頻段濾波器內(nèi)經(jīng)不平衡-平衡變換，輸出兩路差分信號(hào)進(jìn)入Transceiver芯片RTR6285，GSM信號(hào)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(hào)變換成中心頻率為0的模擬信號(hào)，經(jīng)DC Offset（由直接變頻接收機(jī)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(hào)處理等數(shù)字信號(hào)處理。RTR6285中四個(gè)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(hào)，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(hào)處理電路

2）GSM通道發(fā)射過(guò)程，如圖4所示（以900M為例）

從送話器拾取的語(yǔ)音信號(hào)，經(jīng)過(guò)CPU的編碼，調(diào)制等處理，轉(zhuǎn)換成TX-I/Q信號(hào)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(hào)，經(jīng)過(guò)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(kāi)關(guān)切換發(fā)射出去。

圖4 GSM通道發(fā)射過(guò)程

3.3G通道收發(fā)過(guò)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(hào)來(lái)自主天線，通過(guò)U2101分配的信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(hào)，抑制發(fā)射信號(hào)對(duì)接收信號(hào)影響。

W2100主接收信號(hào)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(hào)，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(hào)處理。

圖5 RTR6285的WCDMA2100頻段接收電路

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

W2100 Diversity接收信號(hào)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(hào)處理。

2）WCDMA2100MHz發(fā)射通道

經(jīng)CPU調(diào)制好的語(yǔ)音或圖像信號(hào)，TX-I/Q形式傳輸給U2501射頻信號(hào)處理模塊，在U2501內(nèi)部進(jìn)行上變頻調(diào)制成高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(guò)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(shí)例

1.三星3G智能手機(jī)S7562維修實(shí)例

故障現(xiàn)象：手機(jī)有時(shí)信號(hào)正常，有時(shí)完全沒(méi)有信號(hào)故障。

維修思路：從手機(jī)故障現(xiàn)象來(lái)看，明顯是手機(jī)信號(hào)跳水現(xiàn)象，經(jīng)用戶反映，該手機(jī)曾經(jīng)摔過(guò)故先考慮本手機(jī)有元件虛焊，拆機(jī)后查看手機(jī)主板該款手機(jī)是采用高通CPU為高通驍龍MSM7227A，但經(jīng)檢查該手機(jī)沒(méi)有假焊現(xiàn)象。

然后通過(guò)加焊手機(jī)功放、天線開(kāi)關(guān)以及與射頻相關(guān)的元件，加焊后通過(guò)試機(jī)，故障仍然沒(méi)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(guò)重植中頻IC后，通電試機(jī)，手機(jī)信號(hào)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(wèn)題，例如：使用2G卡測(cè)試時(shí)顯示無(wú)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(cè)時(shí)先開(kāi)機(jī)，插入SIM卡，觀察是否有信號(hào)棒，如有信號(hào)棒，則說(shuō)明信號(hào)手機(jī)的接收通道是正常的，如沒(méi)（下轉(zhuǎn)第16頁(yè)）（上接第14頁(yè)）有，則接收通道存在問(wèn)題;重點(diǎn)檢查接收通道電路。

插入測(cè)試卡，開(kāi)機(jī)，使用手動(dòng)方式搜網(wǎng)，正常情況下可以搜索到中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通選項(xiàng)，說(shuō)明接收電路正常，射頻發(fā)射電路存在問(wèn)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(kāi)關(guān)，頻率合成器，中頻模塊，系統(tǒng)時(shí)鐘等以及上述電路的供電與濾波電容都可能造成手機(jī)不入網(wǎng)。遇到不入網(wǎng)故障時(shí)，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(hào)流程等方面去查找故障點(diǎn)。

1）2G射頻功放

A、VBAT供電是否到位;B、選擇信號(hào)時(shí)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(jī)HTC T328w維修實(shí)例（CPU為高通驍龍MSM7227A）

故障現(xiàn)象：手機(jī)無(wú)信號(hào)（進(jìn)水開(kāi)機(jī)無(wú)信號(hào)）。

維修思路：通過(guò)與客戶溝通交流得知，該手機(jī)是進(jìn)水導(dǎo)致手機(jī)無(wú)信號(hào)，即是能開(kāi)機(jī)但不能撥打電話，由于是進(jìn)水機(jī)，首先應(yīng)該是拆機(jī)后先清洗，吹干試機(jī)，但結(jié)果仍無(wú)信號(hào)，于是檢查天線開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有異常現(xiàn)象。

因手機(jī)只有接收通道和發(fā)射通道都沒(méi)故障情況下才有信號(hào)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，手機(jī)的接收通道沒(méi)有問(wèn)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(jī)，手機(jī)信號(hào)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(duì)發(fā)射調(diào)制好的信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，是否有正常的輸出，或者使用直流電源，在手機(jī)開(kāi)機(jī)后撥打電話，用電流法進(jìn)行檢測(cè)，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(hào)是否正常。可以用頻譜儀觀察信號(hào)是否正常，如正常，說(shuō)明CPU輸出到射頻模塊的I/Q信號(hào)以及射頻模塊都沒(méi)有問(wèn)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(hào)是否正常，更換功放，雙工濾波器，CPU。

3）檢查天線開(kāi)關(guān)是否正常，分別檢查天線開(kāi)關(guān)的四路控制信號(hào)是否正常，可以使用示波器觀察其波形，如控制無(wú)問(wèn)題。

手機(jī)從當(dāng)年的“身份象征——大哥大”演變?yōu)榻裉烊谕ㄓ崱⒍嗝襟w為一體的個(gè)人電子商務(wù)、生活助理。都與人們的日常生活越來(lái)越密不可分。現(xiàn)在人們手機(jī)的擁有量和前幾年比可謂多得驚人，而且還在逐年增長(zhǎng)。需求量的增加而導(dǎo)致手機(jī)維修市場(chǎng)潛力也是巨大的，而且是長(zhǎng)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(jī)射頻電路集成度越來(lái)越高，產(chǎn)品更新速度愈來(lái)愈快的大環(huán)境下，要突破原有的分析和維修思路，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，敢于開(kāi)拓創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1]文愷主編.手機(jī)維修從入門(mén)到精通[M].人民郵電出版社，2011，1.

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

[3]劉南平.手機(jī)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(jī)[M].北京.電子工業(yè)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)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(jí)技工學(xué)校，研究方向：電子技術(shù)。