手机
时间:2022-10-31 00:30:01
一般来说,我们的普通用户只需要学习如何使用手机,不需要仔细研究其具体的工作原理;然而,在使用手机的过程中,由于各种因素的影响,手机不可避免地会出现故障,如果每次故障最小,送到专业维修店维修,你可能会感到麻烦。如果你有相当多的电气知识,你可能想学习修理,但要学习修理,你必须首先熟悉手机的工作原理。只有这样,你才能判断故障的原因,并找到相应的解决方案。同时,了解手机的工作原理也可以作为普通人知识的储备。为了帮助这些热爱手机的用户快速学会维修,笔者以摩托罗拉手机为例,详细介绍了手机是如何工作的。
手机可以相互通信,作者认为这是三部分协调工作的结果,三部分是射频部分、逻辑部分和电源部分,了解手机的工作原理,只要了解三部分是如何工作的,作者分别介绍了三部分的工作原理。
射频部分
通常射频部分,又是由接受信号部分和发送信号部分组成。当手机接收信号时,首先使用天线接收935-960MHz射频信号,经U400、SW363.将发射信号的接收信号分开,使收发互不干扰。从U第四脚输入第五脚输出400,进入接收前端电路。U400的工作状态由第三脚电位控制,第三脚电位由第三脚电位控制CPU的TXON、RXON控制信号。通过天线开关的射频信号首先通过滤波器FL451滤波器,然后送入高频放大管Q418进行放大,Q418的输出经FL452滤波后送Q混频管为420。而本机振荡信号由RXVCO产生,并以FL453滤波后送Q混频420基极,取差额,从Q集电极输出15320MHz中频信号,经FL420滤波后得到153MHz纯中柴油机信号,现经Q421放大后送U201的31脚,153MHz中频信号和153MHz载波信号为32D53内解调产生RXI和RXQ模拟基带信号,经典U201的46#和48#送U501的14#和15#。在U501内经A/D数字信号处理器转换后进一步处理。在U501内经A/D数字信号处理器转换后进一步处理。MHz的载波由U由20141#、42#和43#连接外围电路组成的306MHz振荡电路形成306MHz汇波信号在二频后形成153MHz载波。从501的21#、22#、23#、24#输出发送部分TXIN、TXIP、TXQN、TXQP发射频带信号进入U61#、62#、63#、64#201。U2016#、7#、10#外接216MHz的VCO,产生216MHz载波信号通过U201分频器分频产生108MHz中频信号的发射。四路调制信号在U201内完成108MHz从第四脚输出到第四脚U300的4#。U300发射取样信号TXVCO相温柔频为108MHz4#输入信号TXIF鉴相产生鉴相误差电压,从第8脚输出控制变容二极管CR改变300的容量TXVCO振荡频率,从Q300的C极输出890-915MHz发射信号经Q301前级放大和Q302推进后进入功放Q302,放大后的信号进入天线U400的第一脚,再从U4004#送天线发射。
逻辑部分
在逻辑部分,接收RXI、RXQ模拟基带信号调制解调器U501内部完成D/A数字基带信号在转换、解密和自适应平衡后从数字基带信号U501的6#送入CPU的10#,在CPU在解码信道、删除纠错码源和实际控制信息后,恢复的语音数据通过数据线和地址线传输到语音器U801进行解码。数字话音信号来自U801的78#送到PCM解码器U803的8#。数字话音信号在PCM解码器内完成减压以及A/D然后通过数字音量定位器调整接收信号和音量U8034#,将模拟音频信号输出到U900的6#和21#。6#输入的振铃信号由内部振铃驱放大U9004#和5#输出驱动振铃器发间音频信号,从21#输入,通过内部音频放大器,从19#和20#输出放大的音频信号驱动听筒发声。当我们的用户发言时,声音通过听筒的声电转换后送入电源集成电路U0-9#,内部音频放大后,从10#输出放大的模拟音频信号。该信号在送到PCM编解码器U803的18#在U803内部完成PCM编码。从13#输出PCM801语音编码器889#发送信号U语音数据线和地址线将语音数据液流称为中央处理器U701,话音数据流U701完成信道编码后,经过U701的11#送到调制解庙器U4#501,信号在U501内进行D/A转换、加密等处理后,四路调制信号将产生TXIP、TXIN、TXQP、TXQN送到收发中频电路U201发射中频ITX、IF信号。
电源部分
至于电源部分,一旦我们在手机上安装电池,电子Q999打通;同时32D54444#与电源正极连接,此时如果按下启动键,U90024#变成低电平,U四路电压分别为900稳定输出R275V、L2.75V、R4.75V、L5.0V。第30#产生复位信号和第27#产生启动申请信号。由32D53和13MHz晶体和变压二极管共同构成13MHz时钟振荡器产生13MHz时钟,在32D53内部整形和放大以后从第59#输出送缓冲接口电路U703的17#,又从U703的第37#送CPU50#发送机维护信号到U90029#,保持正常启动。另外Q202、Q203集电极电压均为2.75V,供给32D53内部接收或发射电路的电源。U900第3#送出的L5.0V给负电压产生电路供电。版本,SIM卡和PCM编解码器U803也是L5.0V供电。U900第28#送出的R2.75V电压为所有逻辑模块供电。U900第28#送出的2.75V射频部分的电压供应。U900第41#送出的R4.75V收发中频电路32电压D53代电,U900第37#输出的VXW转换电压给Q202和Q203发射极供电。
由于各种手机的型号与制造商不同,上述工作原理可能不适用于某些手机,但一般工作流程应相同。
二、手机制造相关知识
现在手机已经逐渐脱离了简单通信工具的身份,逐渐转变为多媒体和信息的终端设备。未来的日常沟通、娱乐、金融管理等活动可以通过手机进行。当你每次看到一部新颖、高性能、明亮的外观设计的手机时,你是否有这样的好奇心,这样的手机是如何设计和制造的?
所以今天我们尝试使用技术客观的角度,简要描述手机设计部门结构和部门之间的关系,最后展示手机从制造到测试,让你进一步了解手机,更珍惜你的爱,也许你不会轻易改变它!
一、手机设计流程
一般的手机设计公司需要最基本的六个部门:ID、MD、HW、SW、PM、Sourcing、QA。
1、ID(Industry Design)工业设计
包括手机的外观、材质、手感、配色、主界面的实现和色彩设计。
比如摩托罗拉明翻盖半透明,诺基亚7610的弧形外观,索爱W550阳光橙等。这些给用户的特殊感受和体验属于手机工业设计的范畴。手机的工业设计是否能成为畅销产品尤为重要!
2、MD(Mechanical Design)结构设计
选择手机的前壳、后壳、相机镜头位置、固定方式、如何连接电池、手机的厚度。如果是滑盖手机,如何滑动手机,如何实现自动弹出,SIM如何插拔卡是手机结构设计的范畴。繁琐的部件需要MD工作人员对材料和工艺非常熟悉。
摩托罗拉V3以 13.9mm厚度掀起了手机市场的热潮,V3手机以超薄为卖点,因为它的手机外壳材料选择非常关键,所以V3.外壳由先进的航空铝合金制成。可以说,特殊外壳材料的选择取得了成就V3的成功。
此外,一些用户反映,当使用一些超薄滑动盖手机时,他们在接听电话时总是会感觉到手机前壳的左右摇晃,这是手机结构设计的问题。由于手机外壳太薄,通话中的扬声器振动很容易引起手机身体的共振。
3、HW(Hardware) 硬件设计
硬件主要设计电路和天线,HW是要和MD保持定期沟通。
比如MD要求薄,所以电路也要薄。同时HW也会要求MD天线面积较大,与电池的距离也要足够远,HW还会要求ID不要在天线附近放置金属配件等。可想而知,内置天线设计手机的制造成本将比外置天线设计手机贵20-25%。主要因素是天线设计、材料要求、电路设计和制造成本。
通常结构设计师(MD)工业设计师(ID)会有争论,MD说ID都是画家,画一些大家都做不到的东西,而ID会说MD笨,不按他们的设计,所以手机卖得不好。因此,在设计新手机之前,各个部门都会做到ID评估部门的设计创意,一个好的ID一定是一个可以实现的想法,客户体验要感觉很好。摩托罗拉V70的ID这是一个很好的例子,后期市场反应也不错,西门子Xelibri虽然创意也很好,也可以实现,但不幸的是,最终客户的使用感觉不好,所以一个真正好的想法,不仅好看,可以实现,而且使用方便。
另外HW也会与ID吵架,ID喜欢用金属装饰,但金属会影响天线的设计,容易产生静电问题,所以HW会很恼火,ID/MD只有开发新材料,才能应付ID要求。诺基亚8800就是一个不影响天线接收能力的好例子。
4、SW(Software)软件设计
相对来说,SW更容易理解,由于计算机的普及,让我们最大限度地接触各种软件、手机操作界面模式,我们经常看到手机九官操作菜单的实现,这是SW设计类别。
SW充分考虑界面的可操作性、人性化和美观性。SW测试非常复杂,名很多,SW测试不仅仅是在寻找Bug,一致性测试和兼容性测试是非常重要的项目。在当前的内容第一信息时代,软件是手机的最终幕后支柱,硬件驱动是软件实现的。我相信软件和硬件工程师之间的冲突不会比其他部门少。所以需要有PM(Project Management)协调项目管理。
5、PM(Project Management)项目管理
大型公司PM都很细致,比如TPM (Technologly Of Project Management),即专门管理技术PM,而普通的PM,只管理项目的进度各协调工作,PM这个部门通常存在于那些自己设置的部门,自己生产,自己销售手机的公司,AM(Account Manager)的职位恐怕大家都不陌生,作为客户经理,对公司内部是代表客户提出要求,对外则代表公司的整体形象,在两者之间起着不可或缺的桥梁作用。
6、Sourcing资源开发部
资源开发部的员工要不停地去挖掘新的资源,如新材质、新的手机组件、测试器材等,当手机开始试产时,他们要保证生产线上所需要的所有生产物料齐备。
手机进行小批量试生产,考察的不仅是软/硬件的成熟度,还包括考察生产工艺和生产的测试技术,有些手机在进行到这个阶段时,却通过不了这一关的话,最后是以失败告终。于是这款新设计的手机便不会出现在市场上了,而投入的开发资金和人力却付之流水,是一个极大的损失。
7、QA(Quality Assurance)质量监督
QA部门负担起整个流程质量保证的工作,督促开发过程是否符合预定的流程,保证项目的可生产性,有很多新设计的手机,就因为碰上了不可生产的某种因素而放弃了。
生产一部手机不是在实验室内做实验那么简单,一旦生产就是成千上万部,要保证每一部产品的优质绝非一件简单容易的事。生产一部手机的样品和生产10万部手机完全是两码子事。
举例:中国的菜馆出的都是样品,麦当劳做的是产品,所以麦当劳可以做得很大,而且到目前为止,中国的菜馆暂时还没有做到像麦当劳的规模是事实,所以手机设计公司才会建立起很多流程来防止出现设计研制出来的手机却不能投入生产的情况。
不仅如此,一款手机的成功上市,能够卖个满堂红,仍然是需要与大众手机用户有亲密的接触,并且经过用户的反馈以及快速的改善才能成功。
二、鲜为人知的手机测试项目
1、压力测试
用自动测试软件连续对手机拨打1000个电话,检查手机是否会发生故障。倘若出了问题,有关的软件就需要重新编写了。所以有时候手机上会出现不同的软件版本存在的情况,其实告诉大家一个秘密,手机的版本越多,这可以证明该手机在推出发售前,未经过充分的测试工作便发售了。
2、抗摔性测试
抗摔性测试是由专门的Pprt可靠性实验室来进行,0.5m的微跌落测试要做300次/面(手机有六个面)。而2m的跌落测试每个面需各做一次,还仿真人把手机抛到桌面,而手机所用的电池,也要经过最少4m的高度,单独的向着地面撞击跌落100次而不能有破裂的情况出现。
3、高/低温测试
让手机处于不同温度环境下测试手机的适应性,低温一般在零下20摄氏度,高温则在80摄氏度左右。
4、高湿度测试
用一个专门的柜子来作滴水测试,仿真人出汗的情况(水内渗入一定比例的盐分),约需进行30个小时。
5、百格测试(又称界豆腐测试)
用H4硬度的铅笔在手机外壳上画100格子,看看手机的外壳是否会掉下油漆,有些要求更严格的手机,会在手机的外壳上再涂抹上一些“名牌”的化妆品,看看是否因有不同的化学成分而将手机的油漆产生异味或者掉漆的可能。
6、翻盖可靠性测试
对翻盖手机进行翻盖10万次,检查手机壳体的损耗情况,是用一部翻盖的仿真机来进行,它可以设置翻盖的力度、角度等
7、扭矩测试
直机用夹具夹住两头,一个往左拧,一个往右拧。扭矩测试主要是考验手机壳体和手机内面大型器件的强度。
8、静电测试
在北方地区,天气较为干燥,手摸金属的东西容易产生静电,会引致击穿手机的电路,有些设计不好的手机就是这么样突然损坏了。进行这种测试的工具,是一个被称为“静电枪”的铜板,静电枪会调较到10-15KV的高压低电流的状况,对手机的所有金属接触点进行放电的击试,时间约为300ms-2s左右,并在一间有湿度控制的房间内进行,而有关的充电器(火牛)也会有同样的测试,合格才能出厂发售。
9、按键寿命测试
借助机器以给设定的力量对键盘击打10万次,假使用户每按键100次,就是1000天,相当于用户使用手机三年左右的时间。
10、沙尘测试
将手机放入特定的箱子内,细小的沙子被吹风机鼓吹起来,经过约三小时后,打开手机并察看手机内部是否有沙子进入。如果有,那么手机的密闭性设计不够好,其结构设计有待重新调整。
此外,手机的测试还包含了更多更离奇的测项目,比如把手机放在铁板上打电话加以测试,由于此时磁场发生了变化,什么情况都会发生,例如寻找不到SIM卡等。
用铁丝在手机底部连接器内拨来拨去,主要是要考虑到手袋内有锁匙的情况下,是否会令手机出现短路的问题。
还有故意把充电器/电池反接测试,看看手机的保护电路设计是否能正常运作,靠近日光灯打电话的测试,人体吸收电磁波比例的测试,以及靠近心脏起博器打电话的测试等等,上述所提及的各种测试都是不可少的。