拆一台 UV-K5:BK4819 对讲机射频收发器的 PCB 逆向记录,从信号链到实测数据
【免费下载链接】Quansheng_UV-K5_PCB_R51-V1.4_PCB_Reversing_Rev._0.9Reverse engineering of the Quansheng UV-K5 V1.4 PCB in KiCad 7项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/qu/Quansheng_UV-K5_PCB_R51-V1.4_PCB_Reversing_Rev._0.9
本项目把泉盛 Quansheng UV-K5 手持对讲机的 V1.4 版本 PCB 逆向成完整的 KiCad 工程,覆盖原理图、四层板与元件库。本文基于仓库里的真实文件,梳理 BK4819 射频收发器的连接方式与射频链路的板级布局。
一台 UV-K5 长什么样:主射频板加一块键盘子板
UV-K5 是一台覆盖 VHF/UHF 两个业余无线电主频段的手持双段对讲机,同一块 V1.4 PCB 也用在 UV-K5(8) 等机型上(README 中有说明)。主板的核心是 U1 位置的 BK4819——博通集成出品的一款半双工 TDD FM 收发器,原理图里作者专门给它标注了 “Half-duplex TDD FM Transceiver” 这个区块名;仓库中的元件符号元数据还记录了它的频段覆盖:18MHz~660MHz 与 840MHz~1300MHz,也就是说芯片本身的能力远大于整机实际使用的两个频段,关键看前端网络怎么设计。
3D 渲染可以看清整板结构:SMA 天线座装在板子一端,晶振(黄色元件)在板中央偏左,电池接触片在底部的小延长舌上,键盘和显示屏则位于另一块子板(原理图标注 Daughterboard)上,通过多针连接器插到主板。
沿信号链读原理图:发射、接收、电源三条路径
整张原理图是一张大图,没有分页,作者用加粗文本框划分功能区块——读图时先认区块名,再从区块边缘拉网络。
发射:三颗分立管接力放大
芯片 17 脚 PAOUT 是片内功放输出,信号出来后并不直接去天线,而是依次穿过三个区块:RF pre-driver、RF driver、Final RF amplifier,对应分立三极管 Q4、Q5、Q8。末端到 SMA 座之间还排着一整排匹配电感(L10、L11、L12、L13,再到座旁的 L4、L5、L8),Q7、Q10、Q20、Q26 等小管分布在最终级与天线座之间,构成前端网络的匹配与切换部分。Library.pretty 目录里的 KRC109S(SOT-23W)三极管封装,就是板上这类射频管位所用的封装之一。
接收:天线信号先过前端网络再进 LNA
天线信号从同一座返回后,走板上侧的一排电感(L27~L34),汇入名为 BK4819_LNAIN 的网络,接到芯片 15 脚 LNAIN——也就是片内低噪声放大器(LNA,作用是把微弱的接收信号先放大一级)的输入。18 脚 VRAMP 是一个电压斜坡输出,被引到外部控制电路,用于增益类的调节。
电源与地:LDO、电池滤波网和 EP 焊盘
BK4819 有 2 个 VCC 电源脚(3、11 脚)和 1 个 GND 脚(33 脚),封装底部还有一块 2.9×2.9mm 的露铜焊盘(封装名里的 1EP)。整板电池电先进入 “Battery filtering and current limiting” 滤波限流网络(网络名 VBATT_FILT),数字部分由独立的 “3.3V LDO” 区块供电,USB 口另有独立的充电电路。这块板是四层板——README 记录了作者手工打磨露出两个内层的过程。
引脚与 GPIO 信息合并成一张表,对照符号库 UV-K5_Parts.kicad_sym 可以核对:
| 引脚组 | 引脚号 | 功能 | 在 UV-K5 中的去向 |
|---|---|---|---|
| 射频 | LNAIN(15)、PAOUT(17)、VRAMP(18) | LNA 输入、功放输出、电压斜坡输出 | LNAIN 来自前端匹配网络,PAOUT 进外部三级功放 |
| 音频 | MICP/MICN(14/13)、EARO(8) | 麦克风差分输入、耳机输出 | 接麦克风与 Audio amplifier 区块 |
| 时钟 | XI/XO(5/4) | 晶振输入/输出 | 2.5×2.0mm 贴片晶振(库内为京瓷/爱普生封装) |
| 电源 | VCC(3/11)、GND(33)、EP | 供电与露铜焊盘 | EP 打过孔连内层地,电源经 3.3V LDO 与电池滤波网 |
| 串行接口 | SCK/SCN/SDATA(25/26/27) | SPI 时钟、片选、数据 | 接主控 MCU(原理图 Microcontroller 区块) |
| 通用 IO | GPIO0~4(28~32)、GPIO5/6(1/2) | 双向控制信号 | 网络名 BK4819_GPIO0~4,分布到各控制区块 |
上面这张原理图总览里,芯片位于左侧,射频链、功放级、电源区块沿信号方向排开,是读图时对照网络名的底图。
板级布局的三处取舍:RF 走线、内层地、QFN 焊盘
射频链路沿板边拉成一条直线。现象:最终级、匹配电感排、SMA 座在板的一端密集排布,PA 输出到天线的馈线很短。原因:射频路径越长,损耗和串扰到其它信号的机会越大,短线也更容易把 50Ω 线宽控制住。做法:自己设计射频板时,把功放链、匹配网络和天线座放在同一侧,馈线越短越好。
RF 链路下方保留完整内层地平面。现象:内层渲染图中能看到 GND 测试点丝印,射频链路整条走在内层地之上。原因:射频回流电流走参考平面,平面被割断时阻抗会突变、噪声耦合进来。做法:四层板把 RF 信号正下方那层留成不间断的地平面,芯片周边加一圈地过孔。
QFN 露铜焊盘打过孔。现象:BK4819 封装是 QFN-32-1EP,2.9×2.9mm 露铜焊盘配多孔。原因:焊盘既要导通电源/回流路径,也要把芯片热量导出,只焊盘不打孔时射频参考会不稳。做法:画封装时在露铜焊盘上放不少于 4~6 个过孔并接到内层地。
📊 一次 nanoVNA 扫频:50~150MHz 实测数据怎么看
README 记录了元件鉴定过程:捐赠者拆下的元件逐只焊到测试板上,用 nanoVNA 实测确认参数。仓库里的 vna_measurement.png 就是这样一次测量记录:扫频 50MHz~150MHz、共 101 个点,在 50、100、150MHz 打了三个标记。
| 标记 | 频点 | 读到的阻抗 | 软件等效参数 |
|---|---|---|---|
| Marker 1 | 50MHz | -j27.0Ω(实部≈0) | 串联 L≈-986nH、串联 C≈11.77pF |
| Marker 2 | 100MHz | -j134.0Ω | 串联 L≈-214nH、串联 C≈11.84pF |
| Marker 3 | 150MHz | -j98.9Ω | 串联 L≈-94.4nH、串联 C≈11.93pF |
两个关键观察。其一,三个频点实部全部≈0,被测件呈近乎纯电抗行为,等效电容稳定在 11.8~11.9pF——这正是鉴定元件参数所用的数据。其二,S11 轨迹贴着史密斯图外圈,143MHz 处 VSWR 高达 7.12:1,同屏 S21 最大读数也只有 -67.9dB(148MHz),说明信号在这个端口既没被良好匹配、也没有“穿过去”,是测量单只电抗性元件时的典型表现,不能理解成“匹配很好”。
优化建议:若要把这一类端口做成 50Ω 接口,可以以 11.8pF 等效电容为起点,在 100MHz 附近串入约 215nH 电感构成串联谐振,再扫频确认史密斯图轨迹是否移向圆心;逆向鉴定场景下,标记点数据本身已足够确定元件值,无需再匹配。
🛠 克隆仓库后先打开哪三个文件
git clone https://gitcode.com/GitHub_Trending/qu/Quansheng_UV-K5_PCB_R51-V1.4_PCB_Reversing_Rev._0.9- 原理图文件:用 KiCad 7 打开,先找文本框划定的功能区块(RF pre-driver、Final RF amplifier、3.3V LDO 等),再单击 BK4819_LNAIN 这类网络名,看天线到芯片的完整连接。
- PCB 文件:在 3D 视图里检查射频链与 SMA 座的位置关系,在图层视图里数 BK4819 露铜焊盘上的过孔。文件约 60MB,因为内嵌了原板各层的高清参考图,打开需要一点耐心。
- BK4819 封装与元件符号库:符号文件里有 BK4819 完整引脚定义(含哪些脚是 NC)。另外务必对照 README 的勘误表核对参数:C192 应为 22pF 而非 10nF,C76/C77 应为 100nF 而非 120µF,U10 疑似 DSA221SDN/DSB221SDN,L13 待复核。
README 把本工程定位成起点而非终点:作者明说可以拿它去改进射频滤波等设计,社区也在陆续补 3D 模型和勘误。如果你打算魔改 UV-K5,或者设计自己的射频小系统,这份芯片、信号链、布局取舍都齐全的工程是目前少数可以逐线核对的公开参考。版本定为 Rev 0.9 是因为作者计划整体迁移到 KiCad 8,现在的状态是公开评审版。
PCB 文件能直接打样吗?不能。README 明确说项目目标是理解硬件设计,DRC 会报很多错误,送厂前必须先按制造规则修正。
为什么版本号是 0.9?作者对当前原理图外观不满意,计划迁移到 KiCad 8,0.9 是公开评审版,欢迎提改进意见。
核对元件值时最容易踩哪些坑?以 README 勘误表为准:C192(正确值 22pF)、C76/C77(正确值 100nF)、L13(待验证),U10 的型号也存疑。
【免费下载链接】Quansheng_UV-K5_PCB_R51-V1.4_PCB_Reversing_Rev._0.9Reverse engineering of the Quansheng UV-K5 V1.4 PCB in KiCad 7项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/qu/Quansheng_UV-K5_PCB_R51-V1.4_PCB_Reversing_Rev._0.9
创作声明:本文部分内容由AI辅助生成(AIGC),仅供参考