V998型数字双频手机电路深度解析

美国摩托罗拉公司V998型GSM双频手机可工作在GSM900MHz频段、DCS1800MHz频段或综合GSM/DCS频段的网络系统中，提高了手机接收和呼叫的成功率。相对于摩托罗拉以前推出的各种型号GSM手机而言，V998型双频手机集成度高，小巧轻便，功能更多，性能更好，且将液晶显示屏设计在翻盖上，更显示出其独特的个性。

V998型手机支持全中文键盘输入CKE功能，不论是电话簿姓名、留言簿、短消息，均可实现中文输入，使用户的操作更简捷及方便。

该机型还采用了摩托罗拉最先进的集成技术，将电源模块、数字信号处理器、PCM编解码器、语音编解码器集成在一块模块上，降低了电路设计及布线的复杂性，使其工作流程更简单，并将中频模块、静态存储器、闪速存储器、中央处理器及数字信号处理器加以软封装，降低故障的产生率。

1.原理框图及说明

（1）射频电路原理框图及说明 V998型GSM手机射频电路由接收机、发射机和频率合成电路组成，原理框图如图4-10所示。

图4-10 射频电路原理框图

1）接收机。天线将900MHz或1800MHz信号接收下来之后，送到天线开关U101。工作在GSM900MHz频段时，935～960MHz接收信号经高频滤波器FL460滤波后送到高放管VT461，放大后经FL470滤波送到混频管VT1254，与535～560MHzGSM本振信号混频，得到400MHz的接收中频信号；当处于DCS1800MHz频段时，1812～1880MHz接收信号从天线开关U101输出给高频滤波器FL450滤波和DCS高放管VT451放大，接着从VT451集电极输出。放大的DCS接收射频信号经FL465再一次滤波后，被送到混频管VT1254，与DCS1800MHz本振信号在VT1254内部混频，产生400MHz接收中频信号。400MHz接收中频信号经中频滤波器FL457滤波后，送到中频隔离放大管VT490，经放大后送入中频模块U913。由中频模块U913的二本振电路产生的二本振信号对400MHz接收中频信号进行正交解调，产生67.708kHz的接收I/Q基带信号，该I/Q信在U913经放大和GMSK解调后，被串行地送到数字信号处理电路作进一步处理。

2）发射机。发射基带信号在中频模块U913内部进行GMSK调制和正交调制后，得到发射中频信号，接着在U913内部，发射取样信号与一本振信号混频得到的差频信号与发射中频信号鉴相，从而得到发射压控振荡器的控制电压。当手机工作在GSM900MHz频段时，发射信号经预放管VT400放大后送至GSM功率放大器U400，发射信号在U400内部经两级放大后从U400输出。当手机工作在DCS1800MHz频段时，1800MHz发射信呈送至预放管VT300进行前置放大，再送到DCS功率放大器U300放大后输出。无论手机工作于哪个频段，发射信号都输出至天线开关U101，经发射通路从天线发送出去。

3）频率合成电路。V998型手机的频率合成电路由中频模块U913、振荡晶体管VT253等元器件构成，它们一起产生供接收和发射用的本机振荡频率，GSM为535～560MHz，DCS为1405～1480MHz。

（2）逻辑/音频处理电路原理框图及说明 逻辑/音频处理电路主要完成对基带信号的处理，其电路原理框图如图4-11所示。

图4-11 逻辑/音频处理电路原理框图

1）接收音频处理。接收I/Q基带信号在中频模块及调制解调器U913内部经GSM解调后，经中央处理器CPU U700送至电源及数字信号处理器U900内部，在U900内经解密及均衡后，通过DIG-AUD总线串行送到中央处理器U700内部，在U700内部经信道解码后，得到纯净的语音数据流，U700再将13kbit/s的语音数据流经DIG-AUD总线串行送回给U900，在其内部经语音混合解码和PCM解码后，得到模拟音频信号。该模拟音频信号经放大后，U900从第K6脚将语音信号送出，推动扬声器发声。振铃信号则从U900第K9脚送出去推动振铃器AL900发声。

2）发射音频处理。送话器将声音信号拾音后，通过送话器接口J910输入到U900第H2、J2脚，在U900内部经PCM采样、压缩、量化后再经语音的混合编码RPE-LTP后，得到13kbit/s的语音数据流，再送至中央处理器U700进行信道编码，得到22.8kbit/s的数字基带信号，再经U900内部的调制解调器进行加密及交织后将数据流串行送到中频模块及调制解调器U913内部，在U913内部完成GMSK调制，得到发射I/Q基带信号。

（3）整机的接收信号和发送信号流程

1）接收信号流程（从天线→扬声器）。接收信号流程如图4-12所示。

图4-12 接收信号流程

2）发送信号流程。发送信号流程如图4-13所示。

图4-13 发送信号流程

2.V998数字双频手机具体电路分析

（1）射频电路分析

1）接收电路分析。

● 天线开关电路。天线开关电路主要由射频开关U101及天线开关控制电路VT101、VT102、VT104、VT105、VT106组成，如图4-14所示。其主要作用是保证手机的接收和发射状态的正确切换、900MHz和1800MHz接收信号的切换和机内天线和外置天线的选择切换。

图4-14 天线开关电路

电路中，900MHz和1800MHz收信通道的切换方法：当4脚为高电平，7脚为低电平时，手机处GSM900MHz接收，信号从U101的10脚输入，从U101的5脚输出送到900MHz高频滤波和放大电路进行处理；当U101的4脚为低电平，7脚为高电平时，手机处于DCS1800MHz接收，信号从U101的10脚输入，从U101的6脚输出到1800MHz高频滤波和放大电路进行处理。

当手机处于发射模式时，逻辑电路提供的PAC-275上升为高电平。VT104导通，VT104的6脚电位下降，通过VT101、VT102控制天线开关接向发射机电路。来自于功放末级的发射信号从U101的1脚输入TX，经内部处理后从U101的10脚送至天线发送出去。

● 900MHz和1800MHz接收高放电路。900MHz和1800MHz接收高放电路如图4-15所示。

图4-15 900MHz和1800MHz接收高放电路

从天线接收下来的935～960MHz信号经天线开关U101选择后，首先经电容C459耦合送至GSM900MHz第一接收滤波器FL450进行初步滤波，经FL460滤波的信号再送到900MHz NPN型的共射极放大器高放管VT461的基极，经VT461进行电流放大后从其集电极送到900MHz第二级接收滤波器FL470再一次滤波，以加强滤波将杂波滤除，得到幅度和纯净度达到900MHz接收信号的要求，送至混频电路作进一步处理。

当手机处于1800MHz接收时，1805～1880MHz接收信号从天线接收下来，经U101处理后再经电容C459耦合送到1800MHz高频第一接收滤波器FL450进行滤波，再经电容耦合送至1800MHz高频放大管VT451的基极，经其电流放大后，从VT451的集电极输出放大后的接收信号，由于放大时不仅有用信号得到放大，同时杂波信号也得到了放大，所以该信号再经FL465再一次滤波后得到符合要求的1800MHz接收信号，并将其送到下级电路作处理。

● 混频电路。混频电路主要由混频模块VT1254及其外围电路组成，如图4-16所示。VT1254内部集成了两个NPN型晶体管，其3、4、5脚构成900MHz混频管，1、2、6脚构成1800MHz混频管。当手机处于900MHz接收混频时，935～960MHz接收信号经C1262耦合送至VT1254的5脚B极，而从本振电路产生的1335～1360MHz本振信号经本振放大和滤波后从VT1254的4脚E极注入，两路信号在VT1254内部完成差频处理后，从其3脚产生接收中频400MHz信号。当手机处于DCS1800MHz接收混频时，1805～1880MHz接收信号从VT1254的6脚B极输入，来自本振电路的1405～1480MHz本振信号则从VT1254的2脚输入，两信号在VT1254的1、2、6脚完成差频处理，产生400MHz接收中频信号，VT1254的6脚偏置电压由DCS-LNA275提供，而1、3脚电压则由MIX-275电压提供。

图4-16 混频电路

● 中频滤波及放大电路。由于手机在混频时除了产生接收信号和本振信号的差频信号400MHz之外，还产生了两信号的和频信号及高频信号的谐波辐射信号，为了降低干扰，提高通话质量，所以接收中频400MHz信号首先经声表面波中频滤波器SAWF FL457进行滤波，得到纯净的400MHz接收中频信号，为了保证信号的幅度足以激励下一级电路正常工作，所以，再经过中频放大管VT490进行中频放大，然后将此信号送至中频模块U913内部进行400MHz中频的调频正交解调处理。VT490的工作电压由U913的C7端送出的SW-V_CC提供，如图4-17所示。

图4-17 中频滤波及放大电路

需要说明的是：VT490是一个增益受SW-V_CC控制的放大管，当400MHz信号很强时，SW-V_CC就降低，分压在VT490集电极的电压为1.2V左右；当400MHz信号较弱时，SW-V_CC就升高，如果完全没有400MHz信号，VT490集电极的电压会升至2.5V。因此，在没有频谱分析仪的情况下通过测量SW-V_CC的电压就可以知道是否产生了400MHz信号。

● 接收中频解调电路。包含语音信息及控制信息的400MHz接收中频信号，从中频模块U913的A7端输入，首先经U913内部的步进衰减器STEPATI对信号的幅度进行调整，因为并不是接收信号的幅度越大越好，必须保证在一定的幅度范围内才能让接收机正常工作，否则会由于信号小而不能激励接收机或者信号大而对接收机造成冲击而损坏。经步进衰减器调整后的400MHz接收中频信号再送到解调器与接收二本振电路产生的400MHz载波信号进行正交解调得到67.708kHz的接收I/Q模拟基带信号RXI、RXQ，由于U913内部集成了调制解调器MODEM的功能，所以模拟的RXI、RXQ基带信号再在U913内部完成A-D转换、GMSK解调、均衡及解密处理后，得到的数字接收I/Q基带信号分别从U913的G7、G8端送至中央处理器作进一步处理。

2）发射电路分析。

● 发射基带信号处理电路。从中央处理器U700的C6（BDX）、A2（BCLKX）送来的数字信号首先在中频模块U913内部完成GMSK的D-A转换得到TXI/Q模拟基带信号，该信号在U913内部对载波信号进行正交调制，得到发射已调中频信号，TXI/Q调制所使用的载波信号来自U913内部的一个频率合成器。

发射已调中频信号在U913内与发射参考信号在鉴相器中进行比较，得到一个包含发送数据的脉冲直流发射VCO控制信号CP-TX，从U913的B1脚输出，该信号首先经过一个有源的环路滤波器滤波，滤除控制信号中的高频成分，以防止对发射VCO（TX VCO）造成干扰。这个环路滤波器由U200及VT201等组成。具体工作过程是：CP-TX经R203、R202送至运算放大器U200的3脚，经其电压放大后从U200的1脚输出，U200的4脚作为反馈取样端，发射时，发射控制启动信号DM-CS、TX-EN分别控制VT202的2、5脚，使开关管VT201的1、3脚的电平由5V变低，控制VT201从4脚输出相应的信号电平，给发射控制电路提供一个预偏置电压，该电压为1.5～3.2V。C202、R200、L201、C201、L202组成环路滤波器，对鉴相电压进行滤波，如图4-18所示。

图4-18 发射基带信号处理电路

● 发射压控振荡电路。摩托罗拉V998手机发射VCO（TXVCO）U250电路采用一个包含电阻、电容、晶体管、变容二极管等的组件。VCO组件中这些电路元器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。发射VCO组件的主要作用是输出最终发射信号。

● 发射预放电路。从发射压控振荡模块（TX VCO）U250的2脚产生的发射信号首先输出到GSM/DCS发射共用预放管VT455的基极，经其5dB左右的放大后，从VT455的集电极输出，VT455的基极、集电极偏置电压由功率控制电压2.75V（PAC-275）提供。890～915MHz的GSM900MHz发射信号从VT455的集电极送至二极管VD301进行保护，该二极管利用其正向偏置使其导通角度变化来决定发射信号的通过率，主要是防止发射信号的突然增强造成对功放的冲击，以达到保护功放的目的，发射信号再经VT400放大后送到GSM900MHz功率放大器U400的7脚1710～1785MHz的DCS1800MHz发射信号经VT455放大，再经VD300保护后经DCS发射预放管VT300放大送至DCS1800MHz功率放大器U300的2脚。VT300及VT400的集电极偏置电压由PA-B+提供，它们的基极偏置电压则由功率控制电路送出的功率控制电压所决定。发射预放电路工作原理如图4-19所示。

图4-19 发射预放电路的工作原理

● 功率放大电路。手机的功率放大电路由U300和U400组成，分别负责1800MHz发射信号及900MHz发射信号的末级放大，内部均集成了两级放大器。U300的2脚为发射信号输入端，7脚为功率控制端；U400的7脚为发射信号输入端，2脚为功率控制端，它们的10、11、12、13、14、15脚为发射信号输出端，分别送到发射滤波器FL300的1、4脚进行滤波，同时实际发射取样功率从FL300的3脚送至功率控制器，经FL300滤波的发射信号从其5脚送至天线开关U101的1脚，经U101后再从天线发送给基站。工作原理如图4-20所示。

图4-20 功率放大电路的工作原理

● 功率控制电路。摩托罗拉V998手机采用了两种形式的功控电路，第一种是通过改变二极管对射频信号的衰减量和前置放大功放管VT400的放大量进行功率控制。第二种是通过VT303、VT304、VT301、VT302组成的控制电路，对900MHz功放的负压进行控制，这里不再赘述。功率控制电路如图4-21所示。

3）频率合成电路分析。频率合成电路包括基准频率振荡器、鉴相器、环路滤波器、分频器和压控振荡器五个功能电路。在摩托罗拉V998手机中，鉴相器、分频器已被集成在U913模块中。频率合成电路应用在以下三个方面。

● 接收射频频率合成电路。接收射频频率合成电路如图4-22所示，主要由13MHz基准频率电路，U913内的鉴相器、分频器，C221、R220、R222、C220、R211、C251等组成的环路滤波器，振荡管VT253，本振放大管VT255和VT262及其外围元件等组成的一本振电路组成。

图4-21 功率控制电路

图4-22 接收射频频率合成电路

接收射频频率合成电路的主要作用是产生稳定的一本振载波信号，GSM900MHz为1335～1360MHz，DCS1800MHz为1405～1480MHz。一本振电路主要由VT253及外围电路组成的电容三点式振荡电路构成，电路工作后，产生一本振振荡频率，经VT255放大、C267耦合取样送到U913的A3脚，在U913内部分频、与13MHz鉴相后产生0～2.5V的鉴相电压PHD，从U913的A1端输出，经环路滤波器后去控制VT253外围的变容二极管VD250的电容量来微调本振频率，保证本振频率的准确。VT255为共基极放大器，主要是对电压放大，经VT255放大后再送至共射极放大器VT262进行电流放大，然后送至混频管VT1254的2、4脚。本振电路的直流供电电压分别由接收压控2.5V RVCO-250及本振供电SF-OUT电压提供。由于手机是双频段工作模式，所以必须要求其本振电路也能在双频段工作，其频段控制由1800MHz压控信号DCS-VCO所决定，当DCS-VCO为0时，VT253的频率振荡范围为1335～1360MHz，而当DCSVCO为1.5V时，VT253的频率振荡范围为1405～1480MHz。(www.xing528.com)

● 接收中频频率合成电路。接收中频频率合成电路主要包括13MHz基准频率电路，U913内的鉴相器，R258、R259、C260等组成的环路滤波器，振荡管VT1255及其外围元件等构成的二小振电路和U913内的分频器。

● 发射中频频率合成电路。发射中频频率合成电路中除13MHz基准频率电路外，其他如鉴相器、环路滤波器、发射中频VCO电路和分频器全部集成在U913内部。发射中频频率合成电路主要作用是用U913内部产生的TXUQ模拟基带信号对发射中频VCO载波信号进行正交调制，得到发射已调中频信号。

（2）主要逻辑/音频外围电路分析

1）振铃、扬声器和送话器电路。

● 振铃电路。当手机设置在振铃模式且需要振铃时，从U900的K9脚输出振铃信号，经C951耦合，分两路驱动振铃器AL900发声。VS945是振铃器供电管，它从第1脚输出振铃器供电电压，为振铃器供电。振铃电路如图4-23所示。

● 扬声器电路。音频信号从U900输出至扬声器两端，扬声器的正反向阻值为150Ω左右。U900的两个输出端对地的阻值应是相等的，另外在手机开机之后，U900输出端有1.35V左右的偏置电压，且在打112时可用示波器测到跳变的音频信号波形。

图4-23 振铃电路

U900的J2脚为送话器输入端，送话器的偏置电压由U900提供。U900的VAG信号用以调整送话器信号的放大倍数。扬声器电路如图4-24所示。

● 送话器电路。语音经送话器转变为电信号从J912送入手机，经C912、C911滤波及C915耦合后，分两路从第H2、J2脚送入U900。VAG信号调整U900内部运放的偏置，控制其放大倍数。送话器电路如图4-25所示。

● 外部送话器电路。当使用外部送话器时，声音信号经外部送话器转变为电信号，从外部送话器接口J650送入手机。经运算放大器U980放大后，从第H3脚输入U900。VAG信号可以调整U980的放大倍数。外部送话器电路如图4-26所示。

图4-24 扬声器电路

图4-25 送话器电路

图4-26 外部送话器电路

2）振动电路。U801为振动驱动管，为一开关管，其5脚连接B+电源，1脚连接来自于中央处理器U700的K4脚送来的振动启动信号VIB-EN。如电话呼入时手机功能设置为振动方式，当有电话打入时，VIB-EN为0～2.75V跳变的电压，驱动U801的4、5脚间续导通，将B+电压从U801的4脚送至振子的正极，驱动电动机振动。振动电动机的正负极只需加上一定的直流电压，振动电动机就可正常转动，因此，只要给其正负极加上3V左右的电压看电动机是否振动即可判断其好坏。振动电路如图4-27所示。

图4-27 振动电路

3）信号灯和液晶显示背景灯控制电路。手机的信号灯控制电路如图4-28所示。电路由集成发光二极管VL806、场效应驱动开关管VF805及中央处理器的控制电路组成，发光二极管的正极由2.75V的V₂电压供电，VL806-1为绿灯，VL806-2为红灯。从中央处理器U700的M3端送出0～2.75V的LED-RED驱动VF805-2的5脚，使其导通，将VL806-2负极电位拉低，保证红灯闪烁。同理，U700的M2端送出0～2.75V的LED-GRN驱动VT805-1的2脚，使VL806-1的负极电位拉低，而驱使绿灯闪烁。手机的信号指示灯有四种状态：手机处于服务区内（有信号）时，指示灯为绿色；手机不在服务区内即无信号或电池低电时，指示灯为红色；有来电时，指示灯为红灯、绿灯交替闪烁。

图4-28 信号灯控制电路

液晶显示背景灯控制电路如图4-29所示。ALRT-V_CC供电电压由VT939的4、6脚加入，VT939的5脚输入CPU的K2脚送来的控制信号BKLT-EN，VT939的2、3脚送出BKLT信号到J700的1脚，驱动背景灯的点亮与熄灭。

图4-29 液晶显示背景灯控制电路

4）静态存储器和程序存储器。静态存储器U702和程序存储器U701分别通过各自的地址总线、数据总线、控制总线与中央处理器相连。

5）电池温度、数据检测和SIM卡电路。在摩托罗拉V998等手机电池中，除了正负极和电池温度检测端之外，还有电池数据检测端。手机工作时，如果处理器U700不能正常读取电池数据，手机开机后就会显示“非认可电池”。如果CPU不良、电池数据端对地短路等原因，都可能造成手机显示“非认可电池”。

电池温度检测电压通过R627送到U900的B3脚内进行A-D转换，转换后的数据SPI送往CPU，用以监测电池的温度。电池温度、数据检测电路如图4-30所示。

电池温度信号还用于SIM卡的激活，为便于分析，下面给出有关电路，如图4-31所示。

当尾插加（EXT-B+）开机后，电池触片的BATT+端口电压为0，THERM端口电压为2.75V，U950是一个电压比较器，1脚电压为1.96V，3脚电压为1.8V，4脚输出2.75V的高电平送入CPU的A4脚。CPU得到这一高电平电压信号后，使卡电路不工作，因此，手机不读卡而显示“插入电池”。

图4-30 电池温度、数据检测电路

SIM卡电路如图4-32所示。手机在开机不插卡时，SIM卡电路是不工作的，仅在手机插卡开机后才能启动SIM卡电路。而且由于有两种工作电压不同的SIM卡（3V SIM卡及5V SIM卡），所以在U900内部存在3V的SIM卡电路及5V的SIM卡电路，它们何时启动，是手机插卡开机后，通过判断SIM卡检测脉冲送到SIM卡座后是否得到响应来进行识别的。

图4-31 SIM卡激活电路

6）显示屏接口电路。显示屏接口J700的1脚是BKLT+，为背景灯供电；2、6、24、26脚是GND。3、4、5、12、16脚是V₂；7、9、10、11、13、14、15、17脚是D7～D0数据线；18脚是R-W，为读写信号；19脚是A0地址线；21脚是DP-EN，显示使能信号；22脚是RE-SET，为复位信号；27脚是RTC-BATT，接备用电池。

摩托罗拉V998手机显示电路如图4-33和图4-34所示。

摩托罗拉V998手机显示控制及供电是通过软排线与主板接口座连接的，显示部分由液晶显示器和内排线构成。

7）开机键和尾插开机电路。摩托罗拉V998手机既可以用机内电池供电，还可以由外接电源通过尾插供电，因此，开机方法也有两种。开机电路如图4-35所示。

图4-32 SIM卡电路

图4-33 摩托罗拉V998手机显示电路1

图4-34 摩托罗拉V998手机显示电路2

当外接稳压电源插入尾插时，手机可以直接开机。尾插开机要有两个条件，一是有EXT-B+电压进入手机，也就是尾插的14脚有3.6V电压输入；二是有一个开机触发信号，即从尾插的9脚经R921去触发U900的G5脚尾插电源开关，插入尾插时，尾插的9脚电压为0，手机调用尾插供电程序，从而开机。

8）升压电路。手机的电池电压较低，而有些电路则需要较高的工作电压，另外，电池电压随着用电时间的延长会逐渐降低，为了供给手机各电路稳定的且符合要求的电压，手机的电源电路常采用升压电路。摩托罗拉V998手机的升压电路主要由U900和外围元器件L901、C934、VD901等组成。升压电路如图4-36所示。

图4-35 开机电路

升压电路是一种开关稳压电源，V998手机中储能电感L901和电源IC（U900）、滤波电容C934、续流二极管VD901配合起来工作提供稳压电源。

图4-36 升压电路

手机加上稳压电源后，不开机，由于VD901处于正向偏置，C934立即被充至B+，因此在C934与地之间就可测到B+电压。

稳压过程是：当输入电压B+变低时，U900内的误差比较放大电路控制U900的导通时间变长，L901中流过电流的时间变长，电流越来越大，储存的能量也越多，电感L901的电流在突然被切断时，L901产生左正右负的感应电压，它与B+串联后，总电压仍维持在6.4V，使C934电压为5.6V，达到稳压作用。

续流二极管VD901的作用是：开关断开后为电路提供一个放电通路，使电流变成连续的，电流只能从A点流向B点，如果VD901短路，电流就变为500mA，这是C934两端的电压又通过U900流回的短路电流。

手机无5.6V电压产生，例如电感L901损坏等，手机也可以正常开机，因为无5.6V电压输入U900，电源IC也会照常工作，只不过没有了卡供电及LS-V₁电压，手机会出现不读卡和无信号故障。

图4-37 摩托罗拉V998手机充电电路

9）摩托罗拉V998手机充电电路。摩托罗拉V998手机充电电路如图4-37所示。充电器通过手机尾座接口J600和手机相连，J600输出外接电源信号EXT-B+，送到U900的D10端，并通过取样电阻R932送到充电管VT932的4脚与U900的D9端。U900根据R932阻值的大小，计算出R932上的充电电流，该电流和标准电流比较后输出充电控制信号，控制VT932的导通程度，进一步控制充电电流的大小。

当U900的F7端检测到电池电压不饱和，且手机加上了外接电源时，CPU控制U900的充电控制端口CHRGC输出一个低电平，控制VT932启动充电电路，外接电源经R932、VT932及VD932给电池充电。

当U900的F7端口检测到电池电压足够高时，其充电控制端CHRGC输出一个高电平，关闭VT932，外接电源停止给手机充电。但外接电源继续向手机提供工作电源，直到手机与外接电源断开。