SMS(Short Messaging Service)是短信息服务的缩写,MMS(Multimedia Message Service)是多媒体短信息服务的缩写。SMS/MMS电话是具有短信息服务功能的电话,它是目前与公共交换电话网络(PSTN)相连的家庭电话。
该电话机的电路结构如图 1-109 所示。它不但能与公共交换电话网相连,还能连接到移动网络,通过由常规电话线连接到SMS/MMS网关服务器与移动电话交换SMS/MMS信息。
图 1-109 SMS/MMS电话机电路结构
主芯片和单元电路的结构功能如下。
(1) 数据处理电路
电话机的核心电路是数据处理芯片(DSP),它可以采用TMS320C55X系列的处理芯片。除可以拨打常规电话以外,还可以上传和下载SMS和MMS信息(调制解调器)、播放声音信息、处理应用程序代码(JPEG解码器等)。
(2) 声码器电路
声码器电路是连接话筒、扬声器和线路接口的电路。用户说话的信号经话筒预放电路送入声码器进行A/D转换和数字编码,数据处理后经数据收发控制电路送到电话线路接口进行传输。由线路传来的电话信号送入声码器,同时送给数据处理电路进行振铃显示、记忆存储等,声码器将数字信号解码盒D/A转换后变成模拟信号去驱动耳机或经音频功率放大后去驱动扬声器。
手机信息经无线网络和SMS/MMS网关也可送到电话线路的接口。
典型的IP视频有线电话机是一种小型一体化台式电话机。这种电话可以在全球任何地方通过宽带IP连接拨打免费的可视电话(面对面视频电话),在拨打电话时互传视频图像信号。
图 1-110 所示是IP视频有线电话机的电路方框图。它主要是由音频信号处理器、声码器及视频信号处理器和相关电路构成的。
图 1-110 IP视频有线电话机的电路方框图
无线VoIP电话是将语言信号转换成标准的IP数据包(802.11),通过无线网络(Wi-Fi)进行传输(遵循VoIP协议)。无线IP电话机增加视频信号处理器也可以实现可视功能,互相显示通话一方的视频图像信息。
图 1-111 所示是IP无线视频电话机的电路方框图。它同有线视频电话相比,主要是增加了信号收发天线和无线网络(LAN)收发电路(基带处理器)。基带处理器具有电话信息的调制和解调功能。音频/视频处理器是一种数字信号处理电路,它是将音频/视频的数据处理和微处理器集于一体的大规模集成电路,简称DSP电路,它对电话进行呼叫控制和音频(语言)和视频图像处理,微处理器控制手持话机的用户界面。声码器是语言信号的处理器,它对话筒信号进行模/数转换(A/D)和数字编码处理,对网络接收的数据进行解码和D/A转换后去驱动扬声器和耳机。视频处理器是处理摄像头的视频图像信号并经数据处理后连同语言数据一起传输出去,接收的数字信号经数字分离后由视频处理器进行解码再经视频D/A转换器去驱动显示器,显示对方的图像。
图 1-111 IP无线视频电话机的电路方框图
ADSL(非对称数字用户线)调制解调器是一种超高速数据连接方式,这种方式所使用的电线与普通电话线相同。ADSL可从电话线路,传输的信息中提取出所需要的数据载波频率。其中高速通道的速率范围在 1.5~10 Mbps之间。
图 1-112 所示是ADSL的调制解调器/路由器电路结构方框图。该电路具有电话线路接口,可以通过电话线路传输和接收电话信息,也具有网络接口通过网络传输和发送信息。系统中的微处理器(CPU)是整个电路的控制中心,除对各单元电路进行控制外,还可对数据信息进行处理,例如进行回声消除、误差校正、数字编码、速率适应,以便于与高速器件接口连接。
图 1-112 ADSL的调制解调器/路由器电路结构方框图
陆地集群无限电基站(TETRA)是一种移动无线电和双向收发器,它用于无线电通信服务。TETRA终端可以用作移动电话(手机),可以直接与公共电话网相连。它们通常以组呼模式进行操作,在这种模式下,只需按一下按钮就可以让用户与调度员及组内所有用户取得联系。由于系统是利用网络传输信息,因而该终端也可以用作一对一的对讲机而无范围限制。
TETRA采用TDMA技术,在一个无线电载波上具有四个用户通道,且载波之间的间隔为 25 kHz。可以同时使用点对点和点对多点传送信息。标准中还包括了数字数据传输,虽然数据速率较低,为了发送信息,TETRA使用称作π/4DQPSK的数字调制方案,这是一种相移键控技术。
图 1-113 所示是陆地集群无限电基站的电路结构方框图。从图可见,该基站中有多套发射天线和多套接收无线,采用MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统,是一种全新的无限局域网技术。
在发射信号处理系统中分别进行串行/并行转换(SerDes)、可编程门阵列电路处理(FPGA)、数字上变频处理(DUC)、双路DA转换器、低通滤波器(LPF)、正交调制器、射频功放(PA)、带通滤波器(BPF),最后经多路输入/输出电路(MIMO)送到天线发射出去。
从多个天线接收的信号还可以通过MIMO电路、带通滤波器(BPF)、低噪声放大器(LNA)和变频器处理后,再经A/D转换器变成数字信号。数字信号经数字下变频器(DDC)、可编程门阵列电路和并/串行转换器(SerDes)后转换成串行数字信号送入DSP基带信号处理芯片,在芯片中进行解调(DEM)、交织处理和解码后送到网络接口,通过网络传输出去。
控制电路的核心是微处理器+DSP电路,它在工作中监测温度环境状态,监测射频功率放大的信号(RF PA)。对DSP基带信号处理器和收发电路进行控制。
图 1-113 陆地集群无限电基站的电路结构方框图
利用现有的电力线基础设施进行通信的方式成为电力线通信(PLC)。在工业应用中引进智能监控,采用这种通信方式是一中经济高效的方法,例如智能抄表、照明控制、太阳能利用、供暖、空调控制方式。
利用电力线通信方式从带宽、功耗和成本方面考虑,采用低频窄带PLC技术比较好。在窄带域(500 kHz)运行可确保数据完整性。同时可将成本降到最低,数据速率从 1.2 Kbps到数百Kbps不等。
图 1-114 所示是电力线通信电路的结构方框图。由图可见,它是由耦合变压器、模拟前端电路(接收发送电路)、数字处理器和接口电路等部分构成的。
图 1-114 电力线通信电路的结构方框图
从电网传来的调制信号经耦合变压器送到前端电路中的带通滤波器和信号接收电路(PGA),经放大后送入数字信号处理器,在处理器芯片中进行A/D转换和数字处理,最后送到有线或无线接口,再与其他设备相连。
来自有线或无线接口的信息由数字处理器处理后转换成模拟信号经模拟前路电路中的功率放大器(PA)和耦合变压器送到电力线上传输出去。
基带信号(Baseband Signal)是指信息源产生的信号,是没有经过调制的原始信号,根据原始电信号的特征,基带信号可以分为数字基带信号和模拟基带信号。
电信基带单元是电信系统中处理基带信号的电路或设备。目前用于蜂窝式电信网络的无线基站处理网络中的语音和数据信息。
图 1-115 所示是电信基带单元电路的结构方框图,它是一种目前通用的多模式基站设备的电路,它可以支持目前所有的蜂窝技术,包括WCDMA、LTE、WiMAX、CDM2K、GSM/EDGE、UMTS和TD—SCDMA等。它主要是由基带处理卡、控制和时钟卡、滤波器开关、系统提示卡和电源供电卡等部分构成的,此架构的核心是基带处理器芯片。
图 1-115 电信基带单元电路的结构方框图
基带处理器芯片上具有多个嵌入式处理器,可以轻松处理无线基站的各种信号,以及编码和解码工作。
时钟电路采用数字锁相环的方式,可提供高稳定度的时钟信号。
手机电路是由多个处理不同信号的电路单元组成的,各单元电路之间有着密切的联系。随着手机技术的不断发展,市场上手机的种类、功能、款式和结构也不断发展变化。
有些手机的功能较为单一,一般只能用来接打电话,其电路结构如图 1-116 所示。该类手机中按其各部分电路功能,大致可将手机电路分为开机及电源电路、发射和接收电路、音频电路、控制及处理电路等几个部分。而在手机中,完成信号的控制、接收和发射等功能的部件大都为集成电路,它是整个机器的主要电路。
图 1-116 功能单一的手机电路结构方框图
诺基亚 5500 型手机作为一款典型的常见手机,包括接口电路、射频电路、音频处理电路、微处理器及数据处理电路、屏显及接口电路、供电电路等部分。下面以诺基亚 5500 型为例介绍常见手机的各电路模块,如图 1-117 所示。
(1) 接口电路
接口电路是连接设备与手机主电路板进行信号传输的电路,其中:
● 存储卡接口,连接存储卡;
● SIM卡接口,连接手机SIM卡;
● 耳机接口,连接耳机;
● 充电接口,连接充电器;
● USB接口,连接数据线。
(2) 射频电路
射频电路是接收处理和发送信号的电路,其中:
● 天线电路,用于接收和发送信号;
● 射频信号处理电路,处理来自射频接收电路的射频信号并发送到射频功放电路;
● 射频功放电路,将来自射频处理电路的信号发送到天线电路。
图 1-117 诺基亚 5500 型手机电路板上的电路
(3) 音频处理电路
音频信号处理电路是用于处理音频信号的电路部分,主要是由音频信号处理电路(P993Y107)、话筒接口、扬声器接口等部分构成的,其中:
● 音频信号处理电路电路(P993Y107),对音频信号进行数字编解码处理和D/A转换;
● 话筒接口,连接话筒。
(4) 微处理器及数据处理电路
微处理器及数据处理电路是手机的核心电路,其中:
● 微处理器(MAD2WDI),是整个手机的控制中心;
● 存储器,存储手机的系统软件和作为微处理器的外部存储器工作,用于存储工作程序和数据。
(5) 屏显及接口电路
屏显及接口电路用于传输并显示手机的信号,其中:
● 液晶显示屏,显示来自组电路板的手机信号;
● 液晶屏屏线接口,传输手机数据到液晶显示屏。
(6) 供电电路
供电电路主要是由微处理器电路进行控制,当按下电源启动开关后,开机信号送入微处理器中,由微处理器输出控制信号到稳压控制集成电路中,完成手机的启动过程。
随着电子制作和生产技术的日益成熟,以及人们对手机功能的要求不断提高,手机更新换代的时间越来越短,所能实现的功能也不仅仅局限于接打电话和收发短信,如今,很多手机都增设了MP3/MP4机音乐播放电路、数码摄像/照相电路、FM收音电路、蓝牙模块、红外接收电路、上网及GPS定位电路等一些新的电路。因此这类手机所包含的电路功能模块也相对较复杂,图 1-118 所示为三星E848 型手机整机电路结构方框图。
图 1-118 三星 E848 型手机整机电路结构方框图
蓝牙耳机是一种采用蓝牙技术的无线耳机。蓝牙技术是借助于微波信号进行近距离无线传输的技术。蓝牙耳机实现了无线化,在手机等产品应用中给人们提供了极大的方便。
图 1-119 所示是蓝牙耳机的电路结构方框图。从图可见,它主要是由接收天线、接收电路、单片蓝牙处理芯片、声码器、音频放大器、立体声耳机和电源供电电路等部分构成的。
图 1-119 蓝牙耳机的电路结构方框图
手机接收的电话音频数字信号将蓝牙耳机模块调制到微波(2.45 GHz)载波上,并经蓝牙天线发射出来。蓝牙耳机中的天线收到手机发出的微波信号,经RF滤波器滤除噪波,再经平衡-不平衡转换器将蓝牙信号送到单片蓝牙处理芯片中进行数字解调处理,经音频数字信号解调出来,送到声码器中进行解码和D/A转换、输出音频信号,最后经音频放大电路放大后送到立体声耳机中。
电池经升压电路(DC/DC)为电路供电。蓝牙耳机外配电源适配器为电池充电。
军用雷达是利用电磁波检测目标(飞行物、舰船等)的电子设备。雷达是通过发射电磁波对目标进行照射,然后接收目标所反射的回波,经运算、分析获得目标的距离、距离的变率(径向速度)、目标的方位、高度等信息。
图 1-120 所示是军用雷达系统的电路结构方框图。从图可见,它主要是由射频发射器、发射天线、信号接收器、接收天线、数字信号处理电路及显示器等部分构成的。此外还包括电源电路、数据存储器、抗干扰设备等辅助部分。
图 1-120 军用雷达系统的电路结构方框图
雷达在工作时,首先由微波信号发射电路输出射频信号经天线发射出去,为了能跟踪到目标,天线会在伺服驱动系统的作用下进行X-Y方向的旋转搜索目标。微波信号遇到目标后会反射信号,反射回来的信号再经天线接收后由RF接收器放大后经A/D转换器转换成数字信号送回数据校正处理电路。经处理运算,可以判断出目标的方位和距离及移动速度等参数。
为了使操作者实时的了解目标的状态和动向,雷达系统会将目标的方位、距离及移动速度等参数以直观的图像形式在显像管的屏幕上显示出来,因而设有通信电路和显示系统。此外为了使天线准确的跟踪目标,系统中设有伺服控制系统即便准确的控制天线的方位和俯仰角度,并可通过收发数据的检测实现自动跟踪。
雷达系统通过通信接口可以进行网络或无线/有线传输以实现远距离控制或联网。