[分享] 手机工作原理[2] 手机, 电路板, 工作原理

cuicaifeng

手机部件
　　如果拆开一个手机，您会看到它只包含几个部件：
　　包含手机智能系统的电路板
　　天线
　　液晶显示屏(LCD)
　　键盘(与您在电视遥控器上看到的键盘不同)
　　麦克风
　　扬声器
　　电池
　　电路板是手机系统的心脏。 这是一个典型的诺基亚数字手机的电路板：



　　电路板的正面



　　电路板的背面
　　在以上图片中，您会看到几个计算机芯片，下面来讨论各个芯片的作用。模拟到数字和数字到模拟转换芯片将发出的音频信号从模拟转换为数字，将接收的信号从数字转换回模拟。您可以在压缩光盘原理中了解有关“模拟到数字”和“数字到模拟”转换以及它对数字音频重要性的更多信息。数字信号处理器(DSP)是特制的处理器，专为高速执行信号控制计算而设计。
　　微处理器处理键盘和显示屏的所有杂事，处理与基站之间的命令和控制信令，以及协调电路板上其余的功能。



　　微处理器
　　ROM和闪存芯片用来存储手机的操作系统和可定制的功能，如手机目录。无线电频率(RF)和电源部分处理电源管理和充电，此外还处理数百个FM信道。 最后，RF放大器处理发出的信号以及从天线接收的信号。



　　显示屏和键板触点
　　显示屏尺寸现在增大了很多，原因是手机功能数量增多。当前大多数手机都提供内置的手机目录、计算器和游戏。许多手机都包含某些类型的掌上型电脑或Web浏览器。



　　电路板上的闪存卡



　　闪存卡已取出
　　有些手机将某些信息(如系统识别码和移动识别号)储存在内部闪存中，而其他手机则使用与Smart Media卡类似的外部卡。



　　手机扬声器、麦克风和备用电池
　　手机有了这些微型扬声器和麦克风，可以使声音得到完美再现。您可以在上面的图片中看到，扬声器的大小跟硬币差不多，麦克风也不比旁边的手表电池大，实际上该电池为手机的内部时钟芯片所用。
　　令人惊奇的是，在30年前要实现所有这些功能，相关的设备可能需要填满整个一层办公楼，而如今这些功能却能够封装在一个小装置中，让一切尽在您的掌握之中!



　　Motorola, Inc. 供图
　　老式手机：1983年推出的DynaTAC手机
　　在1983年，模拟手机标准AMPS(高级移动电话系统)获得了FCC批准，首先在芝加哥采用。AMPS对模拟手机使用824MHz和894MHz之间的频率范围。为了鼓励竞争，控制价格，美国政府要求在每个市场都有两家运营商，称为A、B运营商。其中一家运营商就是本地通信运营商(LEC)，换句话说就是本地电话公司。
　　运营商A和B均获得832个频率：790个用于语音，42个用于数据。一对频率(一个用于发射，一个用于接收)用来创建一个信道。模拟语音信道中使用的频率通常为30kHz宽，选择30 kHz作为标准大小，因为它提供的语音质量与有线电话相当。
　　每个语音信道的发射和接收频率按45MHz分开，以防止它们互相干扰。每个运营商有395个语音信道以及21个数据信道，用来处理注册和寻呼等活动。
　　AMPS有一个版本称为窄带高级移动电话服务(NAMPS)，它结合了某些数字技术，允许系统承载原来版本三倍的呼叫。尽管它使用数字技术，它仍然被视为是模拟的。AMPS和NAMPS只在800-MHz波段下工作，不能提供许多在数字蜂窝服务中常见的功能，例如电子邮件和Web浏览。
　　数字手机是第二代(2G)蜂窝技术。它们使用与模拟手机相同的无线电技术，但是使用方式迥异。模拟系统未充分利用手机和蜂窝网络之间的信号，模拟信号不能像数字信号那样容易压缩和控制。这正是许多有线电视公司转而使用数字技术的原因，这样一来，他们可以在给定的带宽里提供更多信道。数字系统效率非常高，这令人感到吃惊。
　　数字电话将声音转换成二进制信息(1和0)，然后对信息进行压缩(有关转换过程的详细信息，请参阅 模拟录音和数字录音工作原理)。这种压缩使得3到10个数字手机呼叫只占用一个模拟呼叫的空间。
　　许多数字蜂窝系统都依靠频移键控(FSK)通过AMPS(高级移动电话系统)来回发送数据。FSK使用两个频率，一个频率对应于1，另一个频率对应于0，两者快速交替输出，以便在基站和手机之间发送数字信息。并且，它需要采取智能调制和编码方案，将模拟信息转换成数字信息，进行压缩，然后再将其转换回模拟信息，同时应保持语音质量可接受。所有这些都意味着数字手机必须具备许多处理能力。
　　2G手机网络采用以下三种常见的技术传输信息(我们将在3G部分讨论3G技术)：
　　频分多址(FDMA)
　　时分多址(TDMA)
　　码分多址(CDMA)
　　尽管这些技术听起来非常高深，但是通过仔细分析这种技术的标题，您就可以大概了解它们的原理。
　　第一个字告诉您接入方法。第二个字“分”，表示根据接入方法分割呼叫。
　　FDMA将每个呼叫放在不同的频率上。
　　TDMA根据指定的频率为每个呼叫分配一个特定的时间段。
　　CDMA为每个呼叫指定唯一的代码，然后在可用的频率上展频。
　　每个名称的最后一部分是“多址”，这只是表示每个小区可供多个用户利用。
　　FDMA
　　FDMA通过将频谱分割成统一的带宽分块，将频谱分成不同的语音信道。为更好地理解FDMA，不妨想想广播台：每个广播台都以可用波段内的不同频率发送其信号。FDMA主要用于模拟传输。虽然它确实能够承载数字信息，但是FDMA并不是有效的数字传输方法。



　　在FDMA中，每个手机使用不同的频率。
　　TDMA
　　TDMA是电子行业联盟和电信行业协会对暂行标准54(IS-54)和暂行标准136(IS-136)使用的接入方法。使用TDMA时，30KHz宽、6.7毫秒长的窄带按时间自动分割成三个时隙。
　　窄带是指传统意义上的信道，而每次会话获得无线电信号的时间节省了三分之二。之所以能够这样，是因为转换成数字信息的语音数据经过压缩后，占用的传输空间显著减少。因此，使用相同数量的信道，TDMA的容量是模拟系统的三倍。TDMA系统的工作频率波段为800-MHz(IS-54)或1900-MHz(IS-136)。