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手机设计基础

手机设计制造基本知识（转载整理）（2008-12-0715:

23:

08）

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手机设计制造基本知识杂谈分类：

生活实用资料

手机设计制造基本知识

一般来说，我们普通用户只要学会如何使用好手机就可以了，对于其具体的工作原理不必仔细深究；然而在使用手机的过程中，由于各种因素的影响，手机不可避免地要出现故障，如果每次遇到故障哪怕是最微小的，都送到专业维修店去修理，您可能会觉得麻烦。

如果您有相当的电器知识的话，您可能想自己学着修理，但要学修理，必须先熟悉手机的工作原理，只有这样才能判断发生的故障原因，并找出相应的解决方法。

同时，了解手机的工作原理对于普通人来说也可以作为一种知识的储备。

为了能帮助这些喜爱手机的用户快速学会修理，笔者就以摩托罗拉手机为例，来详细介绍一下手机到底是如何工作的。

手机之所以能相互通信，笔者认为它是由三部分协调工作的结果，这三部分分别为射频部分、逻辑部分和电源部分，要了解手机的工作原理其实只要了解这三部分是如何工作的就可以了，下面笔者就对这三个部分的工作原理进行分别地介绍。

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。

手机在接受信号时，首先利用天线把接收到的935-960MHz的射频信号，经U400、SW363，将发射信号的接收信号分开，使收发互不干扰。

从U400的第四脚输入第五脚输出，进入接收前端回路。

U400的工作状态受第三脚电位的控制，而第三脚电位又受到来自CPU的TXON、RXON信号的控制。

经过天线开关的射频信号首先经过带通滤波器FL451的滤波，再送入高频放大管Q418进行放大，Q418的输出经FL452滤波后送Q420混频管进行混频。

而本机振荡信号由RXVCO产生，并以FL453滤波后送Q420的基极进行混频，取其差额，从Q420的集电极输出153MHz的中频信号，经FL420滤波后得到153MHz纯净的中柴油机信号，现经Q421放大后送U201的31脚，153MHz的中频信号与153MHz的载波信号在32D53内解调产生RXI和RXQ模拟基带信号，经U201的46#和48#送U501的14#和15#。

在U501内经A/D转换后送数字信号处理器做进一步的处理。

153MHz的载波由U201的41#、42#、43#接外围电路所构成的306MHz振荡电路，形成306MHz卉波信号，经二频后形成153MHz载波。

对于发送部分，从501的21#、22#、23#、24#输出的TXIN、TXIP、TXQN、TXQP发射频带信号进入U201的61#、62#、63#、64#。

U201的6#、7#、10#外接一个216MHz的VCO，产生216MHz的载波信号，该信号经U201内的分频器分频产生108MHz的发射中频信号。

四路调制信号在U201内完成108MHz载波调制从第4脚输出到U300的4#。

U300完成发射取样信号与TXVCO相温柔频，取其差额得108MHz信号与4#输入的TXIF鉴相，产生鉴相误差电压，从第8脚输出去控制变容二极管CR300的容量来改变TXVCO的振荡频率，从Q300的C极输出890-915MHz的发射信号经Q301前级放大和Q302推动后进入功放Q302，放大后的信号进入天线U400的第1脚，再从U400的4#送天线发射出去。

逻辑部分

在逻辑部分，接收的RXI、RXQ模拟基带信号在调制解调器U501内部完成D/A转换、解密及自适应均衡后将数字基带信号从U501的6#送入CPU的10#，在CPU内进行信道解码，去掉纠错码源以及取实控制信息以后，恢复的话音数据流经数据线和地址线，传送到语音器U801进行解码。

产生的数字话音信号从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转换，再通过数字音量定位器，对接收信号、音量进行调整，再由U803的4#，输出模拟音频信号到U900的6#和21#。

6#输入的振铃信号，经内部的振铃驱支放大以后，从U900的4#、5#输出去驱动振铃器发间音频信号，从21#输入，经内部的音频放大器以后，从19#、20#输出放大的话音信号去推动听筒发声。

当我们用户在讲话时，话音经听筒的声电转换以后送入电源集成电路U0-的9#，经内部的音频放大以后，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PCM信号送到语音编码器801的89#，在U801内进语音数据线和地址线将话音数据液流磅到中央处理器U701，话音数据流在U701完成信道编码以后，经U701的11#送到调制解庙器U501的4#，信号在U501内进行D/A转换，加密等处理以后，将产生的四路调制信号TXIP、TXIN、TXQP、TXQN送到收发中频电路U201，以产生发射中频ITX、IF信号。

电源部分

至于电源部分，我们一旦给手机装上电池以后，电子Q999打通；同时32D54的48#与电源正极接通，此时我们如果再按一下开机键，U900的24#变为低电平，U900的稳夺输出四路电压分别为R275V、L2.75V、R4.75V、L5.0V。

第30#产生复位信号和第27#产生开机申请信号。

由32D53和13MHz晶体以及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CPU的50#送开机维持信号到U900的29#，维持正常开机。

另外Q202、Q203的集电极电压均为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电压给所有逻辑模块供电。

U900第28#送出的2.75V电压供给射频部分。

U900第41#送出的R4.75V电压给收发中频电路32D53代电，U900第37#输出的VXW转换电压给Q202和Q203的发射极供电。

由于各个手机的型号和出产厂商不一样，上面介绍的工作原理可能不适用于某些手机，但大致的工作流程应该是一样的。

二、手机制造相关知识

现在的手机已经渐渐脱离了单纯通讯工具的身份，逐渐转变成为一个多媒体和信息的终端设备，未来日常的沟通、娱乐、理财等活动，都是可以透过手机来进行。

当大家在每一次看到一部新奇而又拥有高性能、鲜亮的外观设计的手机出现时，各位是否有这样的好奇心，这样的手机到底是怎么设计和制造出来的呢？

所以今天我们尝试用一个技术的客观角度，来简单描述手机设计部门的构造与及部门与部门之间的关系，最后向大家展示手机由制造到面世前的种种测试，好让大家更进一步了解手机，更加珍惜你的爱机，或许你日后不会轻易的更换它了吧！

一、手机工作原理

1、接收过程

2、发射过程

3、基带处理和控制部分

基带处理：

呼叫处理器的CPU将分离出来的语音数据信号并行送到数字信号处理器DSP，DSP进行语音解码去交织工作，话音编码器PCM进行话音的数、模转换，最后话音信号经放大后送受话器，送话过程相反。

控制部分：

呼叫处理器将多模转换芯片串行送来的数字数据信号分离出控制数据和语言数据信号，控制数据信号经呼叫处理器CPU自身及与之相关模块协同处理，产生相应的逻辑控制、定时控制信号，协调整机的收、发信息处理及外设控制驱动工作名同时呼叫处理器CPU与相关模块完成信道编解码工作

二、SIM卡6个脚工作原理

1、电源Vcc

2、时钟（CLK）

3、数据I/O（Data）

4、复位（RST）

5、接地端（GND）

SIM卡通过读卡器端口与手机及GSM系统联系，每当开机时，手机都要与SIM卡进行数据交流，用示波器可以在SIM卡座上测到一些数据信号，没插卡时，信号不会发出，卡座在手机中提供手机与SIM卡通信的接口，通过卡座上的弹簧片与SIM卡接触。

三、手机方案构成

硬件构成

基带部分

数字基带芯片和模拟基带芯片

单基带芯片和电源管理芯片

射频部分

射频处理器

射频功放

其他

和弦芯片

数码相机芯片

MP3芯片

MPEG4芯片

?

手机硬件框图

?

软件部分

系统软件

协议软件

L1,L2,L3?

驱动程序

人机界面框架

基于状态机基于窗口

?

应用软件

MP3播放器，WAP浏览器

Java，MPEG4播放器

?

手机软件框图

四、手机设计和制造过程

ID：

即工业设计，包括手机的外观、材质、手感、颜色搭配，主要界面的实现和色彩等方面的设计

MD：

即结构设计，手机的前壳、后壳、手机摄像镜头位置的旋转，固定的方式，电池如何连接，手机的厚薄程度等都属于结构设计的内容。

HW：

即硬件设计，主要内容为设计电路以及天线

SW：

即软件设计，由于计算机的普及，大家对软件的理解则更为容易些,SW的设计要充分考虑到界面的可操作性，是否人性化，是否美观的因素。

PM：

即项目管理，对具体的项目和策划进行协调和管理。

SOURCING（资源开发部）：

新材质的、新的手机组件、测试器材等都是SOURCING的工作职责。

QA：

即质量监督，其职责是负担其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。

五、手机测试项目

?

压力测试

用自动测试软件连续对手机拨打1000个电话，检查手机是否发生故障，倘若楚湘了问题，有关的软件就需要重新编写了。

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搞摔性测试

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，也要经过至少4m的高度，单独地向着地面撞击跌落100次而不能有破裂的情况出现。

?

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。

?

高湿度测试

用一个专门的柜子来做滴水测试，仿真人出汗的情况（水内渗入一定比列的盐分），约需进行30个小时。

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百格测试

用H4硬度的铅笔在手机外壳上画100个格子，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撒谎那个一些名牌的化妆品，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。

?

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。

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扭矩测试

直接用夹具夹住两头，一个往左拧，一个往右拧，主要是考验手机壳体和手机内面大型器件的强度。

?

静电测试

使用静电枪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，并在一间湿度控制的房间内进行，而相关的充电器也会有同样的测试。

?

按键寿命测试

借助机器给设定的力量对键盘击打10万次，假如用户每按键100次，就是1000天，相当于用户使用手机三年左右的时间。

?

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的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。

手机经典知识

手机外壳材料一般用PC/ABS合金加入色母粒成型。

如果要有金屬質感的話﹐不噴漆是不行的；有些黑色機殼是配色過的。

有很多型号-GEC1100C1200（普通，无阻燃）C1110（高流动）GE28502950（阻燃）价格贵（~28000/MT），配色更贵！

！

绝大多数的手机外壳（80~90%）是用GE的C1110,C1200,C1200HF做手机外壳的，可以喷漆，也可以电镀，还有特殊效果的，直接做出喷漆和金属的效果。

做的时候要注意一下，相容剂选得不好，在高温喷漆时要翘曲。

Bayer的T规格（非阻燃PC/ABS）常用于手机外壳。

（Nokia,Motorola,Philips,Siemens,Ericsson（Sony）....）都有用T系列。

T-45:

可电镀。

喷漆（Alcatel,Sony-Ericsson）T-65:

可喷漆（Sony-Ericsson,Nokia）T-85:

强度高（Siemens,Motorola）手机设计须知手机产品的结构设计是实现产品功能的关键，这不仅需要与产品外观相协调，更要考虑后序的生产装配、喷漆、喷绘、模具设计制造等各个方面。

手机产品的形体结构设计牵扯知识范围十分广泛，主要有-

材料选用；2.表面处理；3.加工手段；4.包装装潢；这些因素的运用直接影响着手机产品的生命和外观形象的变化。

可以说设计者水平的高低决定了产品的生命力和产品的档次高低，高档次产品不一定是高造价，运用低造价设计出高档次的产品是设计者高水平高素质的体现。

我主要想讲的是前两项，后两项以后再说。

1.要评审造型设计是否合理可靠，包括制造方法，塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、结构强度，电路安装（和电子工程人员配合）等是否合理。

2.根据造型要求确定制造工艺是否能实现。

包括模具制造、产品装配、外壳的喷涂、丝英材质选择、须采购的零件供应等。

3.确定产品功能是否能实现，用户使用是否最佳。

4.进行具体的结构设计、确定每个零件的制造工艺。

要注意塑件的结构强度、安装定位、紧固方式、产品变型、元器件的安装定位、安规要求，确定最佳装配路线。

5.结构设计要尽量减小模具设计和制造的难度，提高注塑生产的效率，最小限度的减低模具成本和生产成本。

6.确定整个产品的生产工艺、检测手段，保证产品的可靠性。

一、塑料选材的途径理解工程塑料的性能塑料在成型加工中有时表现得很奇特。

对一个成型问题的解答可能完全不同于另一个成型问题。

这也许是因为这些例子中涉及到两种本质上互不相同的塑料树脂。

本文将对这些材料的性质以及各种不同材料之间的差异加以讨论，以增进对注塑过程中机理的理解。

注塑的测量和控制在注塑中是十分重要的。

虽然进行这些测量是相对地简单，但多数注塑机都没有足够的温度采点或线路。

在多数注塑机上，温度是由热电偶感应的。

一个热电偶基本上由两条不同的电线尾部相接而组成的。

如果一端比另一端热，将产生一个微小的电讯；越是加热，讯号越强。

·温度的控制热电偶也广泛应用作温度控制系统的感应器。

在控制仪器上，设定需要的温度，而感应器的显示将与设定点上产生的温度相比较。

在这最简单的系统中，当温度到达设定点时，就会关闭，温度下降后电源又重新开启。

这种系统称为开闭控制，因为它不是开就是关。

·熔胶温度熔胶温度是很重要的，所用的射料缸温度只是指导性。

熔胶温度可在射嘴处量度或使用空气喷射法来量度。

射料缸的温度设定取决于熔胶温度、螺杆转速、背压、射料量和注塑周期。

您如果没有加工某一特定级别塑料的经验，请从最低的设定开始。

为了便于控制，射料缸分了区，但不是所有都设定为相同温度。

如果运作时间长或在高温下操作，请将第一区的温度设定为较低的数值，这将防止塑料过早熔化和分流。

注塑开始前，确保液压油、料斗封闭器、模具和射料缸都处于正确温度下。

·注塑压力这是引起塑料流动的压力，可以用在射嘴或液压线上的传感器来测量。

它没有固定的数值，而模具填充越困难，注塑压力也增大，注塑线压力和注塑压力是有直接关系。

·第一阶段压力和第二阶段压力在注塑周期的填充阶段中，可能需要采用高射压，以维持注塑速度于要求水平。

模具经填充后便不再需要高压力。

不过在注塑一些半结晶性热塑性塑料（如PA及POM）时，由于压力骤变，会使结构恶化，所以有时无须使用次阶段压力。

·锁模压力为了对抗注射压力，必须使用锁模压力，不要自动地选择可供使用的最大数值，而要考虑投影面积，计算一个适合的数值。

注塑件的投影面积，是从锁模力的应用方向看到的最大面积。

对大多数注塑情况来说，它约为每平方英寸2吨，或每平方米31兆牛顿。

然而这只是个低数值，而且应当作为一个很粗略的经验值，因为，一旦注塑件有任何的深度，那么侧壁便必须考虑。

·背压这是螺杆后退前所须要产生及超越的压力，采用高背压虽有利于色料散布均匀及塑料熔化，但却同时延长了中螺杆回位时间，减低填充塑料所含纤维的长度，并增加了注塑机的应力；故背压越低越好，在任何情况下都不能超过注塑机注塑压力（最高定额）的20%。

手机结构设计标准10部分

1天线设计2翻盖转轴处设计3镜片设计4电芯规格5胶塞的结构设计

6壳体结构方面7按键设计8LCD部分9ID部分10装配结构问题

手机结构一般包括以下几个部分：

手机结构入门知识

[PP]一、手机结构

[PP][/SIZE]手机结构一般包括以下几个部分：

1、LCDLENS

[/SIZE]材料：

材质一般为PC或压克力；

连结：

一般用卡勾+[/SIZE]背胶与前盖连结。

分为两种形式：

a.[/SIZE]仅仅在LCD上方局部区域；b.与整个面板合为一体。

2、[/SIZE]上盖（前盖）

材料：

材质一般为ABS+PC[/SIZE]；

连结：

与下盖一般采用卡勾+[/SIZE]螺钉的连结方式（螺丝一般采用φ2，建议使用锁螺丝以便于维修、拆卸，采用锁螺丝式时必须注意Boss的材质、孔径）。

Motorola的手机比较钟爱全部用螺钉连结。

下盖（后盖）[/SIZE]

材料：

材质一般为ABS+PC[/SIZE]；

连结：

采用卡勾+[/SIZE]螺钉的连结方式与上盖连结；

3、[/SIZE]按键

材料：

Rubber[/SIZE]，pc+rubber，纯pc；

连接：

Rubberkey[/SIZE]主要依赖前盖内表面长出的定位pin和boss上的rib定位。

Rubberkey没法精确定位，原因在于：

rubber比较软，如keypad上的定位孔和定位pin间隙太小（<0.2-0.3mm），则keypad压下去后没法回弹。

三种键的优缺点见林主任讲课心得。

[/SIZE]

4、Dome

[/SIZE]按下去后，它下面的电路导通，表示该按键被按下。

材料：

有两种，Mylardome[/SIZE]和metaldome，前者是聚酯薄膜，后者是金属薄片。

Mylardome便宜一些。

连接：

直接用粘胶粘在PCB[/SIZE]上。

5、[/SIZE]电池盖

材料一般也是pc+abs[/SIZE]。

有两种形式：

整体式，即电池盖与电池合为一体；分体式，即电池盖与电池为单独的两个部件。

[/SIZE]

连结：

通过卡勾+pushbutton[/SIZE]（多加了一个元件）和后盖连结；

6、[/SIZE]电池盖按键

材料：

[/SIZE]pom

[/SIZE]种类较多，在使用方向、位置、结构等方面都有较大变化；

7、[/SIZE]天线

分为外露式和隐藏式两种，一般来说，前者的通讯效果较好；[/SIZE]

标准件，选用即可。

[/SIZE]

连结：

在PCB[/SIZE]上的固定有金属弹片，天线可直接卡在两弹片之间。

或者是一金属弹片一端固定在天线上，一端的触点压在PCB上。

8、[/SIZE]Speaker

[/SIZE]通话时发出声音的元件。

为标准件，选用即可。

连结：

一般是用sponge[/SIZE]包裹后，固定在前盖上（前盖上有出声孔）；通过弹片上的触点与PCB连结。

Microphone

通话时接收声音的元件。

为标准件，选用即可。

[/SIZE]

连结：

一般固定在前盖上，通过触点与PCB[/SIZE]连结。

Buzzer

铃声发生装置。

为标准件，选用即可。

[/SIZE]

通过焊接固定在PCB[/SIZE]上。

Housing上有出声孔让它发音。

9、[/SIZE]Earjack（[/SIZE]耳机插孔）[/SIZE]。

为标准件，选用即可。

[/SIZE]

通过焊接直接固定在PCB[/SIZE]上。

Housing上要为它留孔。

10、Motor

motor[/SIZE]带有一偏心轮，提供振动功能。

为标准件，选用即可。

连结：

有固定在后盖上，也有固定在PCB[/SIZE]上的。

DBTEL一般是在后盖上长rib来固定motor。

11、LCD

[/SIZE]直接买来用。

有两种固定样式：

a.[/SIZE]固定在金属框架里，金属框架通过四个伸出的脚卡在PCB上；b.没有金属框架，直接

和PCB[/SIZE]的连结：

一种是直接通过导电橡胶接触；一种是排线的形式，将排线插入到PCB上的插座里。

12、Shieldingcase

[/SIZE]一般是冲压件，壁厚为0.2mm。

作用：

防静电和辐射。

其它外露的元件

testport

直接选用。

焊接在PCB上。

在housing上要为它留孔。

SIMcardconnector

直接选用。

焊接在PCB上。

在housing上要为它留孔。

batteryconnector

直接选用。

焊接在PCB上。

在housing上要为它留孔。

chargerconnector

直接选用。

焊接在PCB上。

在housing上要为它

手机产品的形体结构设计牵扯知识范围十分广泛，主要有：

1.材料选用;2.表面处理;3.加工手段;4.包装装潢;这些因素的运用直接影响着手机产品的生命和外观形象的变化。

可以说设计者水平的高低决定了产品的生命力和产品的档次高低，高档次产品不一定是高造价，运用低造价设计出高档次的产品是设计者高水平高素质的体现。

我主要想讲的是前两项，后两项以后再说。

1.要评审造型设计是否合理可靠，包括制造方法，塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、结构强度，电路安装（和电子工程人员配合）等是否合理。

2.根据造型要求确定制造工艺是否能实现。

包括模具制造、产品装配、外壳的喷涂、丝印、材质选择、须采购的零件供应等。

3.确定产品功能是否能实现，用户使用是否最佳。

4.进行具体的结构设计、确定每个零件的制造工艺。

要注意塑件的结构强度、安装定位、紧固方式、产品变型、元器件的安装定位、安规要求，确定最佳装配路线。

5.结构设计要尽量减小模具设计和制造的难度，提高注塑生产的效率，最小限度的减低模具成本和生产成本。

6.确定整个产品的生产工艺、检测手段，保证产品的可靠性。

一、塑料选材的途径

理解工程塑料的性能

塑料在成型加工中有时表现得很奇特。

对一个成型问题的解答可能完全不同于另一个成型问题。

这也许是因为这些例子中涉及到两种本质上互不相同的塑料树脂。

本文将对这些材料的性质以及各种不同材料之间的差异加以讨论，以增进对注塑过程中机理的理解。

（1）结晶型聚合物的特性

许多人熟悉的物质是晶体如食用盐，糖，石英，矿物质和金属，当然还有冰。

这些固态物质具有分子排布有序，致密堆积的特性。

其它表现为固态物质，并不形成有规则的晶体排列方式。

它们只是冷却成为无序的或随机的分子团，称为无定型聚合物。

非晶体物质不是真正的固体，最普通的例子就是玻璃，它们只是过冷的，极端粘稠的液体。

（一件玻璃若放置几十年，其底部会逐渐变厚，这是由于很慢的流动引起的。

）

塑料树脂可分为无定形或结晶形的。

由于很长的聚合物链较大复杂，从而阻止了它们形成象石英那种固体所具有近乎完美的结构和完整的晶体排列次序。

聚合物，例如高密度聚乙烯是有点结晶性的，尼龙的结晶性表现得更为强一些，而聚甲醛的结晶性表现得就更强了。

左图给出了一些常见的晶体形塑料和无定形塑料。

注意到许多工程塑料位于结晶型栏里，如聚甲醛，尼龙和聚酯。

这是因为结晶型结构树脂趋向于产生工程应用中所要求的特性，例如：

抗化学物、油、汽油、油脂等。

机械强度和硬度。

在高温下,保持机械的和化