1.6 晶体振荡器
移动通信对信号频率的稳定性和准确度的要求越来越高。在移动通信中，为了减小移动台之间或移动台与基站间的相互干扰，常常要求频率稳定度优于10 -5。
在LC振荡电路中，尽管采取了各种稳频措施，但由于LC电路的品质因数Q值不高，其频率稳定度也难突破10 -5数量级。
一般LC振荡器、RC振荡器的频率稳定度大约是5 × 10 -2，而晶体振荡器的频率稳定度在10 -5以上。高精度、高稳定度的晶体振荡就可以减小因频率偏移而造成的邻近信道干扰。
由于石英晶片具有压电效应，能做成谐振器，同时由于晶片本身的固有机械振动频率只与晶片的几何尺寸有关，其振动频率可以做得非常精确稳定。利用石英晶体振荡器可把振荡频率稳定度提高几个数量级。
虽然晶体振荡器的振荡频率稳定，但由于一些客观因素的存在，会造成频率稳定度变差。晶体振荡器的频率稳定度主要受以下3种因素的影响。
（1）负载效应。减小负载效应一般是加隔离器（如射极跟随器等）。
（2）推频效应。所谓推频效应，即由于供电系统发生条件改变，致使振荡电压和电流发生改变、振荡器件的工作参数发生改变，最终使振荡器出现频率漂移，所以对其电压要求较高。在手机中，通常都有专门的频率合成电源或系统时钟电源给晶体振荡器供电。
（3）温度效应。晶体振荡器受温度的影响比较大，一般采用温度补偿法或将振荡器放入恒温环境中来解决。温度补偿法包括模拟温度补偿、数字温度补偿及模拟-数字温度补偿3大类。温度补偿电路有电容补偿电路及热敏网络补偿电路两种。电容补偿方法简单，但补偿范围较小，一般为0 ～ 50℃，补偿精度一般可达到 ± 5ppm。热敏网络补偿电路用得较多，其补偿范围大，一般为-40 ～70℃，补偿精度可达到± 0.2ppm。
在实际的手机电路中，多使用温补压控振荡器组件（VCTXO）。它们被封装在一个金属外壳里，与外界环境隔开。有些手机中还设计了专门的温度监测电路，以对晶体振荡器进行温度补偿。
在手机中有两种晶体振荡器：一个是实时时钟晶体振动器，另一个是系统时钟振荡器（也被称为参考振荡器）。
1.6.1 实时时钟
手机中的实时时钟（RTC）晶体是比较容易识别的，图1.44是几个手机中的实时时钟晶体实物图。手机中的实时时钟晶体被设计在基带单元，通常在电源芯片或基带芯片旁边。
图1.44 几个手机中的实时时钟晶体
实时时钟电路通常由一个32.768kHz的实时时钟晶体与电源芯片（或基带芯片）内的电路一起组成。图1.45是一个诺基亚N70手机的实时时钟电路，该电路由外接的32.768kHz的实时时钟晶体（B2200）、补偿电阻电容与电源管理器N2200内的电路一起组成。绝大多数手机的实时时钟电路都与其相似。
实时时钟电路由实时时钟电压调节器供电。一旦电池被连接到手机，实时时钟电压调节器就开始工作，为实时时钟电路提供工作电源。如果电池被取下，由后备电池给实时时钟电路供电。在图1.45中，G2200就是后备电池。后备电池处通常标注VBACK、VRTC、VBACKUP等字样。
图1.45 诺基亚N70手机的实时时钟电路
在手机电路中，实时时钟晶体通常都是用图1.45中G2200的图形符号来标示，电路中通常还有32.768kHz、RTC、OSC32等标注，实时时钟单元输出的实时时钟信号则通常被标注为SLCLK、RTCCLK、SLEEPCLK。可以通过以上标注来识别实时时钟电路。若没有电路图，则可通过实时时钟晶体来识别电路。
若实时时钟电路工作不正常，可能导致手机出现不开机的故障和射频故障。
检修实时时钟电路是比较容易的：若手机中有后备电池，即使不给手机外加电源，实时时钟电路也能正常工作；若手机中没有后备电池，需要给故障机加上外接电源。
用示波器在实时时钟晶体处检测，看有无实时时钟信号，图1.46所示就是示波器检测到的实时时钟信号。
图1.46 示波器检测到的实时时钟信号
若不能检测到32.768kHz的实时时钟信号，应检查后备电池是否损坏；没有后备电池的，应检查实时时钟电源是否正常；若实时时钟电源不正常，应检查相应的电源芯片；若电源正常，应检查实时时钟晶体及补偿电容是否损坏；若以上都正常，应检查、更换相关的电源芯片或基带芯片。
1.6.2 系统时钟
系统时钟振荡器输出的信号既给基带电路提供系统时钟信号，也给射频频率合成提供参考振荡信号。在手机中，系统时钟采用的是振荡器组件，系统时钟电路也是晶体振荡电路，晶体与振荡电路被封装在一起。图1.47所示是几个手机中的系统时钟振荡组件实物图。
图1.47 几个手机中的系统时钟振荡器组件实物图
图1.48和图1.49所示是两个典型的系统时钟电路。图1.48所示是一个CDMA手机中的系统时钟电路，大多数手机的系统时钟电路都与它相似。其中，TCXO100是系统时钟振荡器组件；TRK LO ADJ是控制信号，相当于AFC；TCXO是该电路的输出信号。
图1.48 一个CDMA手机中的系统时钟电路
图1.49所示则是一个三星GSM手机中的系统时钟电路。其中，U802是系统时钟晶体，振荡电路被集成在射频芯片U801内。AFC信号被用来控制系统时钟电路。
图1.49 三星GSM手机中的系统时钟电路
在手机中，系统时钟振荡器组件是比较容易识别的，通常位于射频芯片附近。
在电路图中，系统时钟电路的控制信号线上通常有AFC、AFCOUT、VCXOCONT、TRK_LO_ADJ或VCONT等英文标注。在时钟电路的输出信号电路上，通常会有RFCLK、REF_CLK、26MHz、13MHz、19.68MHz、19.2MHz、38.4MHz、D REF CLK、MCLK、CLK13M、26MHZ_MCLK、TCXO等英文标注。通过这些英文标注可以快速识别系统时钟电路图，通过系统时钟组件可以快速查找时钟电路故障。
如果手机出现不开机的故障，需要检查系统时钟电路是否工作及系统时钟电路输出的信号幅度是否正常。
如果手机出现射频方面的故障，有必要检查系统时钟信号的频率是否准确。
若系统时钟电路没有信号输出，检查振荡电路的供电是否正常及供电电路中的元器件是否正常；若供电正常，检查、更换系统时钟组件或晶体，或检查、更换相关的射频处理器。
如果振荡电路输出的信号幅度不正常，检查、更换系统时钟组件、晶体，或检查相关的射频处理器。
若振荡电路输出的信号频率偏移，检查AFC信号电路中的元器件是否有损坏；若元器件正常，检查、更换振荡器组件、晶体，或检查相关的射频信号处理器。
一般来说，若系统时钟电路正常，按故障机的电源开关键时，应有8mA以上的电流显示。反之，在按故障机的电源开关键时，若维修电源的电流表显示电流很小，应注意检查系统时钟电路。
可用频率计、示波器、频谱分析仪来检查参考振荡电路是否工作。示波器通常只能检测到信号的幅度，不能对时钟频率进行准确的测量。频率计只能测量到频率，而不能对幅度进行检测。建议使用频谱分析仪来检测逻辑时钟信号，这样，既可检测到逻辑时钟信号的频率，又可检测到信号的幅度。图1.50所示是示波器检测到的系统时钟信号波形图，图1.51所示则是系统时钟信号的频谱图。
图1.50 系统时钟信号波形图
图1.51 系统时钟信号频谱图