手机常用信号的测试
手机常用信号的测试
●目的
1．掌握手机常用供电电压的测试方法。
2．掌握手机常用波形的测试方法。
3．掌握手机常用频率的测试方法。
●要求
1．实习前认真阅读实习指导
2．实习中测试信号电压、波形和频率时要启动相应的电路。
3．实习后写出实习报告。
手机常见供电电压的测试
维修不开机、不入网、无发射、不识卡、不显示等故障，需要经常测量相关电路的供电电压是否正常，以确定故障部位，这些供电电压，有些为稳定的直流电压，有些则为脉冲电压，一般来说，直流电压即可用万用表测量，也可用示波器测量，当然，用万用表测量是最为方便和简单的，只要所测电压与电路图上的标称电压相当，即可判断此部分电路供电正常；而脉冲电压一般需用示波器测量，用万用表测量，则与电路图中的标称值会有较大的出入。脉冲电压大都是受控的(有些直流电压也可能是受控的)，也就是说，这个脉冲电压只有在
启动相关电路时才输出，否则，用示波器也测不到。
下面分以下几种情况分析供电电压信号的测试方法。
一、外接电源供电电压
1．指导
维修手机时，经常需要用外接电源采代替手机电池，以方便维修工作，这个外接电源在和手机连接前，应调到和手机电池电压一致，过低会不开机，过高则有可能烧坏手机。
外接电源和手机连接后，要供到手机的电源IC或电源稳压块。外接稳压电源输出的是一个直流电压，且不受控；测量十分简单，只需在电源IC或稳压块的相关引脚上，用万用表即可方便地测到。如果所测的电压与外接电源供电电压相等，可视为正常，否则，应检查供电支路是否有断路或短路现象。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，装上电池，不开机，测试直通电池正极的电压，共12处：
(1)功放U201的左上角(8脚)、右上角(6脚)。
(2)功控ICU202的4脚。
(3)电源ICU27的1、10脚。
(4)充电二极管D14的负极。
(5)射频供电ICIC301的7脚。
(6)U47的6脚。
(7)U35的4脚。
(8)振子驱动管集电极。
(9)电池退耦电容下端。
(10)发光二极管驱动管BQ2集电极。
(11)开机键外圈。
(12)U26的2脚。 二、开机信号电压
1．指导
手机的开机方式有两种，一种是高电平开机，也就是当开关键被按下时，开机触发端接到电池电源，是一个高电平启动电源电路开机；一种是低电平开机，也就是当开关键被按下时，开机触发线路接地，是一个低电平启动电源电路开机。
爱立信、三星手机和摩托罗拉T2688手机基本上都是高电平触发开机。摩托罗拉、诺基亚及其他多数手机都是低电平触发开机。如果电路图中开关键的一端接地，则该手机是低电平触发开机，如果电路图中开关键的一端接电池电源，则该手机是高电平触发开机。
开机信号电压是一个直流电压，在按下开机键后应由低电平跳到高电平(或由高电压跳到低电平)。开机信号电压万用表测量很方便，将万用表黑表笔接地，红表笔接开机信号端，接下开机键后，电压应有高低电平的变化，否则，说明开机键或开机线不正常。
2．习操作
以摩托罗拉T2688手机为例，按下开机键，测试开机电压的变化情况。
三、逻辑电路供电电压
1．指导
逻辑电路供电电压基本上都是不受控的，即只要按下开机键就能测到，逻辑电路供电电压一般是稳定的直流电压，用万用表可以测量，电压值就是标称值。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，手机开机后，测试电源ICU272脚输出的DVCC(2.8V)、20脚输出的VSM(3V或5V)，27脚输出的AVCC(2.8V)、8脚输出的Ⅵ(TC(2.8V)、24脚输出的VTCXO(2.8V)及可控稳压U47的4脚输出的PVCC(1.8V)电压。
测试电路如图5—1所示。
四、射频电路供电电压
1． 指导
手机的射频电路供电电压比较复杂，既有直流供电电压，又有脉冲供电电压，而且这些供电电压大都是受控的，也就是说，有些射频供电电压在待机状态下是测不到的，只有手机处于发射状态下才可以测到。为什么会这样呢?分析起来有两点：一是为了省电；二是为了与网络同步，使部分电路在不需要时不工作，否则，若射频电路都启动，手机就会乱套。可能有人会问：逻辑电路为什么不采用这种供电方式呢?逻辑电路不能，因为逻辑电路是手机的指挥中心，在任一时刻失去供电电压，整机就会瘫痪。
射频电路的受控电压一般受CPU输出的接收使能RXON(RXEN)、发射使能TXON(TXEN)等信号控制，由于RXON、TXON信号为脉冲信号，因此，输出的电压也为脉冲电压，一般需用示波器测量，用万用表测量要小于标称值。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，在待机状态下先用示波器测试射频供电ICIC301的1脚输出的TX2V8(2.8V)、2脚输出的SYN2V8(2.8V)、8脚输出的RF2V8(2.8V)电压。再用万用表进行测试，观察测试结果的异同。
手机拨打112，再分别用示波器的万用表测量上述测试点。测试电路如图5-2所示。
五、SIM卡电路供电电压
1．指导
手机的SIM卡有6个触点，其中标注为SIMVCC或VCC的触点为SIM卡供电端，由于SIM卡有两种不同工作电压的SIM卡，即3VSIM卡和5VSIM卡，所以，在手机内部存在3VSIM卡电路及5VSIM卡电路，它们何时启动是与手机插卡后开机，SIM卡检测脉冲送到SIM卡座得到响应而进行识别。因此，测量SIMVCC电压最好选在开机瞬间用示波器进行测量。SIMVCC电压是一个3V左右的脉冲电压，用万用表测量要远远小于标称值。
2．操作
在开机瞬间，用示波器测量摩托罗拉T2688手机SIM座SIMVCC脚电压波形。正常情况下应为3V或5V的脉冲波形，再重新开机，用万用表测试，观察测试的不同。正常波形如图5-3所示。
手机常见信号波形的测试
手机中很多关键测试点，用万用表测量很难确定信号是否正常，此时，必须借助示波器进行测量。示波器是反映信号瞬变过程的仪器，它能把信号波形变化直观显示出来。手机中的脉冲供电信号、时钟信号、数据信号、系统控制信号，QXL／Q、TXI／Q以及部分射频电路的信号等，都能在示波器的荧屏上看到。通过将实测波形与图纸上的标准波形(或平时积累的正常手机波形)作比较，就可以为维修工作提供判断故障的依据。
一、13MHz时钟和32.768kHz时钟信号波形
1．指导
手机基准时钟振荡电路产生的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。无13MHz基准时钟，手机将不开机，13MHz基准时钟偏离正常值，手机将不入网，因此，维修时测试该信号十分重要。
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。现在一些新式机型，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El：输出端、电源端、AFC控制端及接地端。
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，现在一些机型，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。
13MHz信号在手机开机后均可方便地测到。
另外，手机中的32．768~z实时时钟信号也可方便地用示波器进行测量，波形为正弦波。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，用示波器测试13MHz时钟信号放大管IC402的4脚输出的13MHz时钟波形。正常情况下，该脚波形是一个幅度为0.8V的正弦波。
二、发射VCO控制信号
1．指导
在发射变频电路中，TXVCO输出的信号一路到功率放大电路，另一路TXVCO信号与R)ⅣCO信号进行混频，得到发射参考中频信号；发射己调中频信号与发射参考中频信号在发射变换模块中的鉴相器中进行比较，再经一个泵电路(一个双端输入，单端输出的转换电路)，输出一个包含发送数据的脉动直流控制电压信号。去控制TXVCO电路，形成一个闭环回路，这样，由TXVCO电路输出的最终发射信号就十分稳定。在维修不入网、无发射故障时，需要经常测量发射VCO的控制信号，以圈定故障范围。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，测试发射VCO(U606)的控制信号。
用示波器测试该脚波形时，需拔打“112”以启动发射电路。正常情况下，该脚波形为一幅度1.8Vp-p左右的脉冲信号，周期为4.6ms。波形如图5-4所示。
三、RXUQ、TXUQ信号
1．指导
维修不入网故障时，通过测量接收机解调电路输出的接收RXUQ信号，可快速判断出是射频接电路故障还是基带单元有故障。MUQ信号波形酷似脉冲波。用示波器可方便地测量。
真正的接收信号是在脉冲波的顶部。若能看到该信号，则解调电路之前的电路基本没问题。
发射调制信号(TXMOD)一般有4个，也就是常说到的TXFQ信号，它是发信机基带部分加工的“最终产品”。
使用普通的摸拟示波器测量TXFQ信号时，将示波器的时基开关旋转到最长时间／格，拔打“112”，如果能打通“112”，这时候就可以看到一个光点从左到右移动，如果不能打通“112”，波形是一闪就不再来了。TX-UQ波形与RXUQ类似。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，用示波器测试中频ICU603的20、21、22、23脚输出的RXUQ信号波形和13、14、15、16脚输入的TXI／Q信号波形。正常波形如图5-5所示。
四、接收使能RXON＼发射使能TXON信号
1．指导
RXON是接收机启闭信号，其作用一是可间接判别手机的硬件好不好?硬件有问题，开机后RXON出现的次数多，持续的时间长。二是可间接判别接收机系统在射频RF部分这一段是否能完成其唯一的目标一将射频信号变为基带信号，完不成，则接收机有问题。
TXON是发射启闭信号，维修无发射故障机时，测量TXON信号很有必要。如果TXON信号测不出来，说明手机的软件或CPU有问题。如果TXON瞬间可以出来，但仍打不了电话，说明故障己缩小到了发信机范围。
使用数字存储示波器可方便地测到RXON、TXON信号，测试时要拔打“112”以启动接收和发射电路。
使用普通的模拟示波器，要将时基开关拨到最长时间／格，测到的信号是一个光点从左向右移动并不断向上跳动。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，用示波器测试RXON(CPU的70脚)信号。正常的情况下的波形如图5—6所示。
五、CPU输出的频率合成器数据SYNDAT＼时钟SYNCLK和使能SYNEN(SYNON)信号
1．指导
CPU通过“三条线” (即CPU输出的频率合成器数据SYNDAT、时钟SYNCLK和使能SYNEN信号)对锁相环发出改变频率的指令，在这三条线的控制下，锁相环输出的控制电压就改变了，用这个己变大或变小了的电压去控制压控振荡器的变容二极管，就可以改变压控振荡器输出的频率。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，测试CPU的59脚(SYNEN)、79脚(SYN-DATA)、80脚(SYN-CLK)信号波形。
正常波形如图5-7所示。
六、卡数据SIMDAT＼卡时钟SIMCLK和卡复位SIMRST信号
1．指导
维修不识卡故障时，通过测量卡数据SI~AT、卡时钟S~CLK和卡复位S~RST信号可快速地确定故障点，卡数据S~DAT、卡时钟S~CLK和卡复位S~RST信号波形类似，均为脉冲信号。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，?测试SIM座上的卡数据S~DAT、卡时钟S~CLK和卡复位S~RST信号。
七、显示数据SDATA和时钟SCLK波形
1．指导
CPU通过显示数据SDATA和显示时钟SCLK进行通信，若不正常，手机就不能正常显示，手机开机后就可以测到该波形。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，测试CPU的2～11脚输出的显示数据信号波形。正常波形如图5-8所示。
八、受话器两端的信号
1．指导
手要在受话时，用示波器可以方便地受话器两端测到音频波形。
2．操作
以摩托罗拉T2688手机为例，测试爱受话器两端在受话时的信号波形。正常波形如图5-9所示
九、振铃两端的信号
1．指导
将手机设置在铃声状态，在接收到电话时，振铃两端应有音频波形出现(一般为3Vp-p左右)。
2．操作
测试摩托罗拉T2688手机振铃两端在振铃时的信号波形。
十、照明灯驱动信号
1．指导
手机的照明灯电路采用的电路主要有两种方式，一种是采用发光二极管组成的电路，另一种是采用“电致发光板”组成的电路。
下面以爱立信T18手机和爱立信T28手机为例进行说明。
爱立信T18手机的键盘灯电路主要由发光二极管H551一H560，控制开关管V614、V615等元件组成
发光二极管的点亮和熄灭是由微处理器LED3K信号(CPU的69脚)来控制的，使开关管V614、V615导通，从而使发光二极管点亮。
键盘灯驱动信号(CPU的69脚)波形如图5-11所示。波形幅度为3Vp-p左右，周期为16.4us。
从波形图中可以看出，CPU的69脚发出的驱动信号是脉冲式的，而不是直流电压，但为什么没看见发光二极管一亮一暗呢?这是利用了人眼的“视觉暂留”的特点，也就是说，人眼看到了一个光，光消失之后的很短时间内，眼睛里仍留着那个光。另一方面，发光二极管还没有完全无光，电流又流过了它，又要发光，这样看上去灯就一直亮着。
爱立信T28手机的键盘和LCD照明灯电路较为特殊，它采用了“电致发光”技术，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。
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，由N750的6、8脚产生。电路如图5—12所示。
N750的6、8脚波形如图5-13所示。波形幅度为170Vp-p左右，周期为4ms。
以摩托罗拉T2688手机为例测试CPU的134脚输出的背景灯点亮控制信号波形。波形如图5-14所示。
十一、脉宽调制信号(PWM)
1．指导
手机中脉宽调制信号不多，脉宽调制信号的特点是，波形一般为矩形波，脉宽占空比不同，经外电路滤波的电压也不同，此信号也能方便地用示波形测量。如爱立信T28手机的显示对比度控制电路就采用了脉宽调制控制方式。D600的M13、B14脚输出的信号即为脉宽调制信号，M13脚(在C636电容上测)波形如图5-15所示。
波形幅度为3Vp-p左右，图中虚线为对比度变化时所出现的波形。
以爱立信T28手机为例，测试M13脚(在C636电容上测)的PWM波形。
手机常见信号频率的测试
检修手机射频电路故障时，需要经常测量射频信号、中频信号、13MHz信号、VCO信号、发射信号的频率，此时必须用频率计或频谱分析仪才能进行测量，由于射频电路的信号幅底很低，而频率计的灵敏度不高，因此，测量射频电路信号频率，一般来说，需要借助谱分析仪才能准确地测量到。
一、低噪声放大器的测试
低噪声放大器基本电路如图5-16所示。以上只画出一一个通道的方框图，对于双频手机的低噪声放大器，要多一个通道。
在低噪声放大器（LNA）的一前一后都会有一个射频带通滤波器（FL）。若接收机是GSM接收机，则它只允许935—960MHz的射频信号通过。这些滤波器通常会带来2—3dB的信号衰减。而低噪声放大器的增益通常在10dB左右。
检修低噪声放大器可以使用万用表或示波器，但万用表只能检测到低噪声放大器的偏压控制和工作电源。如果手机不是处于测试状态，则用万用表所检测到的参数也是不准确的。用示波器只能检测到低噪声放大器的直流控制信号是否正常，而不能判断低噪声放大器电路的交流部分是否工作正常。要真正检查判断低噪声放大器是否工作正常，最好的方法就是频谱分析法。
用频谱分析仪检测低噪声放大器电路时有这样几个测试点：低噪声放大器的输入端；低噪声放大器的输出端；低噪声放大器前面的射频滤波器的输入输出端；低噪声放大器后面的射频滤波器的输入输出端。
假如从天线输入的信号是一80dBm，那么，在图5—17中所示的测试点所检测到的信号强度应大致与图所示相等，否则电路或器件肯定有问题。
由于基站发出的手机接收信号是不稳定的，并且一般都在—70dBm～-90dBm，有些地方更弱，这样低幅度的信号检测判断时有一定的困难，所以，为了快速的判断低噪声放大电路是否工作正常，应给手机加上一个射频信号源。只要给故障机加上一个射频信号源(如使用安泰射频信号源)，使通常在加电开机后30s内即可判断出低噪声放大电路是否工作正常。但要明白的是，并不是说没有信号源就无法修机，也不是没有频谱分析仪就无法修机，而是说，用它们可以方便、准确、快速地找出故障点。
测试时应注意频谱分析仪所检测到的射频信号的频率与幅度是否正常。若信号的幅度相差太大，则相应的器件或电路肯定有问题。
2．操作
将射频信号源设置在GSM任意一个频点、-20dBm。用频谱分析仪测试摩托罗拉L2000手机GSM低噪声放大管Q461基极和集电极的射频信号。
二、混频器的测试
1，指导
混频器在接收机电路中是一个核心电路，若其工作不正常，将导致手机无接收、接收差等故障。图5-18是混频器电路结构示意图。
混频器位于低噪声放大器之后，混频器是将射频信号与VCO信号(本振信号)进行差频，得到接收中频信号。在双频手机中，通常会有两个混频电路，它们的工作原理是一致的，。只是工作在不同的频段而已。但它们输出的中频信号是一样的。
与低噪声放大器所不同的是，混频器有两个输入信号，一个输出信号。两个输入信号是低噪声放大器输出的射频信号与VCO电路输出的本机振荡信号。输出信号是指中频信号。用频谱分析仪要检测的信号也就是这个信号。中频信号始终是一个固定的信号，本机振荡信号是一个高于一个中频或低于一个中频的信号。
本机振荡信号的幅度通常在0dBm左右，而中频信号通常是随输入的射频信号而定的，假如天线输入的射频信号是一80dBm，那么，混频器输出的一中频信号的幅度也是一80dBm左右。所以，为了便于测试，最好应给手机加上一个射频信号源。
在混频电路中，射频频率是随手机所处的区域不同而不同，本机振荡信号则随之改变，但中频信号始终是一个固定的信号。中频信号是混频器对射频信号和本机振荡信号进行差频。表5-1给出部分手机的中频及本机振荡信号频率。
2．操作
将射频信号源设置在GSM任意一个频点、-20dBm。用频谱分析仪测试摩托罗拉L2000手机混频电路Q1254的5脚(输入)和1、3脚(输出)的射频信号和中频信号(400MHz)。
三、本振电路的测试
1．指导
本机振荡电路在手机接收机电路中是一个重要的电路，属于频率合成系统。接收机射频电路中的本机振荡电路可能会有几个：用于接收第一混频的射频VCO(RXVCO、~FVCO)电路(一本振)；用于接收第二混频的中频VCO(WVCO、HFVCO)电路(二本振)；用于接收解调的本机振荡电路。
用于接收第一混频的射频VCO电路的频率是随信道的变化而变化的，只有当手机处于测试状态或固定在一个地方建立通话时，其频率才是固定的。这对于我们检测射频VCO电路有些麻烦，当手机开机时或待机状态下，由于手机不停地在扫描信道，所以射频VCO信号在待机状态下是跳变的。在用频谱分析仪检测射频VCO信号时，需将频谱分析仪的中心频率设置在VCO信号范围的中心点上，并将频率分析仪的扫描宽度调节在2或5的位置，即可对射频VCO信号进行比较好的测试。而中频VCO以及用于解调的VCO信号则通常是固定的。
用频谱分析仪检测射频VCO电路，主要是要判断射频VCO电路是否有信号输出；其输出的信号频率是否准确；其信号幅度是否正常。
如图5-19是用爱立信T18手机的GSM接收一本振G200的2脚输出的一本振VCO信号(中心频率为772MHz)，波形幅度为一25dBm(所在地区蜂窝基站所工作的信道为60信道)。
2．操作
将射频信号源设置在GSM任意一个频点、—20dBm。用频谱分析仪测试摩托罗拉L2000手机一本振放大管Q262集电极输出的信号。
四、接收中频电路的测试
1．指导
中频放大器比较简单，中频放大器有集成电路的，也有分立元件的，检测中频放大器主要是检查中频放大．器对中频信号的放大是否正常，只需要用频谱分析仪检测中频放大器的输入输出端的信号幅度，即可判断出中频放大器是否正常，分立元件的中频放大器增益一般在10dB。如图5-20是爱立信T18手机的第二中频信号(中心频率为6MHz)。波形幅度为-56dBm。
2．操作
将射频信号源设置在GSM任意一个频点、—20dBm。用频谱分析仪测试摩托罗拉L2000手机中频放大管Q490基极和集电极输出的中频信号。
五、发射VCO电路的测试
1．指导
TXVCO是发射VCO电路，发射VCO直接工作在相应信道的发射频点上的。在逻辑电路的控制下，发射VCO可在发射频段内的信道间进行转换。在双频手机电路中，发射VCO电路通常可以工作在GSM、DCS两种模式下。
发射VCO电路输出的信号送到两个电路中：一个是功率放大器；一个是发射变换电路。目前，手机多采用TXVCO组件电路。要检测TXVCO信号，需启动发射机电路，通常的做法是键人“112"，按发射键。如图5-21是爱立信T18手机TXVCO的6脚输出的频谱信号波形(中心频率为902．5MHz)，波形幅度为8dBm。
插入测试卡，输入测试指令110060#(设置60信道)、1205#(设置功率等级为5级)、311#(启动发射机)，用频谱分析仪测试摩托罗拉L2000手机发射VCOU350输出的发射信号。
六、功率放大电路的测试
1．指导
功率放大器是手机射频电路中比较容易出故障的电路。功率放大器电路通常包含发射驱动放大器和发射功率放大器，也有许多手机使用一个集成的功率放大器组件。
用频谱分析仪检测功率放大器时，最好使用频谱分析仪的探头感应测试，否则，可能会导致频谱分析仪的输入端口损坏。要判断功率放大器的性能时，有条件的应将发射功率的级别设置在比较小的级别上。
功率放大器的输入信号一般为0dBm，输出信号一般为10dBm左右。
2．操作
插入测试卡，输入测试指令110060#(设置60信道)、1205#(设置功率等级为5级)、311#(启动发射机)，用频谱分析仪测试摩托罗拉L2000手机功率放大电路U300输入和输出的发射信号。
七、13MHz基准时钟的测试
1．指导
手机13MHz信号是手机电路中十分重要的信号，无13MHz信号，手机将不开机，13MHz信号偏离过大，手机将不入网，用频谱分析仪测试13MHz信号十分方便，既可以观察到信号的幅度，又可以测试出信号的频率。频谱不意图如图5-22所示。
2．操作
用频谱分析仪测试摩托罗拉L2000手机13MHz信号输出端输出的信号。
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