移动通信论文-GSM手机的维修方法和技巧.doc

1 GSM手机的维修方法和技巧The Method and Skill in Maintenance GSM Handset摘要：本文详细介绍了在维修GSM手机时采用的一些方法和技巧，介绍了手机最基本的几项电气指标和要求。对于一些常见的故障，本文分析了故障产生的原因并叙述了排除办法。关键词：GSM手机，维修，技巧1引言GSM手机是一利高科技、精密电子类、通信用家用电器。它的工作原理、制造工艺、软件和硬件、测试、技术标准在所有的家用电器中算是最复杂的。一个高素质的维修人员必须具备一定的理论基础(包括：电子、电器、机械、计算机、软件、测量仪器)和维修技巧、方法、经验。就手机维修来讲，我们必须首先了解手机的电路结构、机械结构、基本工作原理、主要电气指标要求、测试方法，这是对任何一类家用电器能进行维修的前提条件。由于GSM手机更新换代的速度在所有家用电器中是最快的一种，故大多数手机维修店不可能具备所有手机的详细维修资料，因此笔者在本文中不想具体针对某一品牌、某一型号的手机电路图展开讨论，而只想就维修中出现的共性问题进行一些分析讨论，希望能取得举一反三的作用。2维修方法GSM手机属于一种通信类家用电器，故可以想象出它的维修方法在许多方面是与其它家用电器有着共同的特点，但由于手机软件的复杂性和采用SMT(表面安置工艺)的特殊性，又使得手机维修有它自身的特点。在手机维修中采用的方法有：(1)电压法这是在所有家用电器维修中采用的一种最基本的方法。维修人员应注意积累一些在不同状态下的关键电压数据，这些状态是：通话状态、单接收状态、单发射状态、守侯状态。关键点的电压数据有：电源管理IC的各路输出电压和控制电压、RFVCO工作电压、13MHzVCO工作电压、CPU工作电压、控制电压和复位电压、RFIC工作电压、BB(基带BaseBand)IC工作电压、LNA工作电压、IQ路直流偏置电压等等。在大多数情况下，该法可排除开机不工作、一发射即保护关机等故障。(2)电流法该法也是在家用电器维修中常用的一种方法。由于手机几乎全部采用超小型SMD，在PCB上的元件安装密度相当大，故若要断开某处测量电流有一定的困难，一般采用测量电阻的端电压值再除以电阻值来间接测量电流。电流法可测量整机的工作、守候和关机电流。这对于维修来说很有帮助。一般正常的数据为：工作电流约400mA3.6V，5级功率；守侯电流约10mA；关机电流约10A。(3)电阻法该法也是一种最常用的方法，其特点是安全、可靠，尤其是对高元件密度的手机来讲更是如此。维修人员应掌握常用手机关键部位和IC的在路正、反向电阻值。采用该法可排除常见的开路、短路、虚焊、器件烧毁等故障。(4)信号追踪法要想排除一些较复杂的故障，需要采用此法。运用该法我们必须懂得手机的电路结构、方框图、信号处理过程、各处的信号特征(频率、幅度、相位、时序)，能看懂电路图。采用该法时先通过测量和对比将故障点定位于某一单元(如：PA单元)，然后再采用其它方法进一步将故障元件找出来。在此，笔者不叙述手机的基本工作原理，有兴趣的读者可参阅有关的技术资料。(5)观察法该法是通过维修者的感觉器官眼、耳、鼻的感觉来提高故障点在何处的判断速度。该法具有简单、有效的特点。视觉：看手机外壳有无破损、机械损伤?前盖、后盖、电池之间的配合是否良好和合缝?LCD的颜色是否正常?接插件、接触簧片、PCB的表面有无明显的氧化和变色?听觉：听手机内部有无异常的声音?异常声音是来自受话器还是其他部位?嗅觉：手机在大功率电平工作时，有无闻到异常的焦味?焦味是来自电源部分还是PA部分?(6)温度法该法是在维修彩电开关电源、行、场输出扫描，HiFi功放等高压、大电流的单元时常采用的一种有效、简单的方法。该法同样可用于手机的电源部分、PA、电子开关和一些与温度相关的软故障的维修中，因为当这些部分出问题时，它们的表面温升肯定是异常的。具体操作时可用下列方法：手摸；酒精棉球；吹热风或自然风；喷专用的致冷剂。器件表面异常的温升情况有助于判断故障。(7)清洗法由于手机的结构不能是全密闭的，而且又是在户外使用的产品，故内部的电路板容易受到外界水汽、酸性气体和灰尘的不良影响，再加上手机内部的接触点面积一般都很小，因此由于触点被氧化而造成的接触不良的现象是常见的。根据故障现象清洗的位置可在相应的部位进行，例如：SIM卡座、电池簧片、振铃簧片、送话器簧片、受话器簧片、振动电机簧片。对于旧型号的手机可重点清洗RF和BB之间的连结器簧片、按键板上的导电橡胶。清洗可用无水酒精或超声波清洗机进行清洗。(8)补焊法由于现在的手机电路全部采用超小型SMD，故与其它家用电器相比较，手机电路的焊点面积要小很多，因此能够承受的机械应力(如：按压按键时的应力)很小，极容易出现虚焊的故障，而且往往虚焊点难以用肉眼发现。该法就是根据故障的现象，通过工作原理的分析判断故障可能在哪一单元，然后在该单元采用“大面积”补焊并清洗。即对相关的、可疑的焊接点均补焊一遍。补焊的工具可用尖头防静电烙铁或热风枪。(9)重新加载软件该方法在其它所有家用电器维修中均不采用，但在手机维修中却经常采用。其原因是：手机的控制软件相当复杂，容易造成数据出错、部分程序或数据丢失的现象，因而造成一些较隐蔽的“软”故障，甚至无法开机，所以与其它家用电器不同，重新对手机加载软件是一种常用的、有效的方法。(10)甩开法当出现无法开机或一开机即保护关机的故障时，原因之一可能是电源管理IC块有问题，也可能是其相关的负载有短路性或漏电故障。这时可采用该方法排除故障，即逐一将电源IC的各路负载甩开，采用人工控制IC的poweronoff信号来查找故障点。(11)假负载法由于现在市场上手机电池的质量有很大的差别，当故障现象是与电池相关时(如：工作时间或待机时间明显变短)，可采用该法来判断故障点是在电池还是在电路部分。具体方法是：先将电池充足电，再用电池对一假负载供电，供电电流控制在300mA左右，时间为5分钟左右。若电池基本正常，则其端电压应不会下降。较严格的方法可测量电池的容量，但较费时。(注意：根据电池的标称电压，假负载可用3V、4.5V、6V电珠或外接串联一功率电阻。连接到电池簧片的测量线只能采用机械压接而不能采用焊接，以免损坏电池或发生意外。)(12)跨接法该法是在家用电器维修中采用的一种应急的方法。其前提条件是不能对整机电气指标造成大的影响，不能危及设备安全(如：对开关电源进行跳线维修)。对于手机的维修来说，可用细的高强度漆包线(0.1)跨接0电阻或某一单元，用100pF的电容跨接RF或IFSAW滤波器等等。(13)自检法大多数GSM手机具有一定程度的自检和自我故障诊断功能，这对于快速地将故障定位到某一单元很有帮助。在采用该法时，要求手机能正常开机，而且维修者还必须知道怎样进入诊断模式。后一要求需要维修者手头有相关手机的详细维修资料。3维修技巧3.1维修工具由于手机采用SMT而且其结构十分精密，故在维修中需要采用一些专用的工具和测试夹具。这些工具可以分为以下几类：(1)机械工具：用于安装和拆卸手机的专用梅花螺丝刀、尖头镊子。(2)焊接工具：尖头防静电烙铁、热风枪等等。(3)测试仪器和工具：手机综测仪、专用测试探针、测试电缆等。(4)清洁工具：小刷子、吹气球、超声波清洗机。(5)手机软件加载工具。良好的工具和熟练地使用这些工具对于提高效率和保证维修质量是非常重要的。这些维修工具大多数可以自己动手设计制作，其性能价格比比市售产品要高得多。如：笔者设计制作了尖头防静电烙铁、热风枪、带探针的高频测试电缆以及可同时测量关机、待机、工作电流的专用电流表等。这些工具具有廉价、实用、可靠的特点。3.2故障分析在进行故障分析时，须掌握下列基本原则：(1)熟悉电路结构、信号处理过程、各IC和器件的作用；(2)互不相关的两部分电路单元在同一时间内出现故障的概率是非常低的；(3)由外到内，由IC外的元件到IC，由硬件到软件，由简单到复杂地分析和排除故障。(4)先将故障点定位到单元(如频率合成器)，然后再定位到某个元件。(5)电流大、电压高(手机中无高压部分)的部位是故障的高发部位，如：PA、MOS电子开关和电源IC。(6)由于手机内PCB焊盘的面积非常小，易受到机械和温度应力的影响，故虚焊出现的比率非常高。3.3凭器件的封装和位置知其作用由于手机的型号比较多而且更新换代的速度很快，所以在许多情况下，维修者手头没有维修资料或资料不全，这时利用这种技巧可以解决一些故障问题。例如根据封装，我们可确定哪一个器件是13MHzVCO、哪一个是RFVCO、哪一个是PA，然后将检查的重点集中在相应器件和它的外围电路上。3.4“软”故障“软”故障的具体表现形式有：“冷”机故障、“热”机故障、“随机”故障、“突发”故障。根据故障具体表现形式，可选择采用下列方法来排除：(1)仔细再重新安装一次手机；(2)仔细清洗电路板；(3)把与故障相关的部位再仔细补焊一次；(4)重新写一次软件；(5)更换易受温度影响的器件，如：PA、频率合成器中用的薄膜电容。3.5熟悉技术术语、测试要求和方法由于GSM手机是高科技产品，从维修的角度来讲，维修者必须掌握一些技术术语的定义、测试要求和方法。手机最主要的、最基本的指标有四项：(1)接收部分(占一项)：就维修来说，接收部分的最主要的指标就是灵敏度：欧洲ETSIGSM11.10技术标准规定，对于GSM900频段来说参考灵敏度为：102dBmRBER。(在1800MHz频段，由于接收前端器件的增益和噪声系数指标要比900MHz差一点，故灵敏度要求降低2dB。接收机的其它一些指标由于篇幅限制，在此不叙述。)为了保证整机的动态范围和完成越区切换(handover)，接收部分必须要有AGC控制功能。一般整机的AGC可控范围为100dB(因为手机标准规定：输入信号要在10110dBm的条件下进行测试)。LNA的AGC控制采用键控方式(通过采用控制LNA管的偏置来完成)。在维修时，在接收单元的输出端应能探测到IRXP、IRXN、QRXP、QRXN这四路模拟IQ信号，其单端对地交流电压约500mVpp左右。在接收机的动态范围内，若IQ电压出现异常，例如：四路均没有电压、电压均偏低、有一路电压异常、四路之间的电压不平衡，均说明在接收通道内存在故障点。(2)发射部分(占三项)发射部分的信号源来自BB单元，在此处有四路信号：ITXP、ITXN、QTXP、QTXN，其单端对地交流电压约为500mVpp，带宽约300kHz，直流偏置电压约1.2V，各路之间的直流电压平衡度误差一般在20mV以内。发射部分最基本的指标是：(1)频率误差0.1ppm；(2)相位误差的峰值20deg.(一般手机小于10deg.)；相位误差的有效值(RMS)5deg.(一般手机小于3.5deg.)；(3)发射功率电平。(注意：在进行以上测量时，需将手机的发射功率设为最大功率电平。)手机的以上指标测试一般采用一台综测仪和一条专用RF测试电缆。在没有和手机相匹配的专用RF测试电缆的情况下，可自制一条采用偶合线圈的“万用”RF测试电缆，在通过对比测量之后可获得高的测量精度。3.6积累维修数据和记录对于维修来说这一点很重要。维修数据包括：某机型、某电芯的关键IC和晶体管的直流电位、交流电平；在路正、反向电阻等等。维修记录包括：故障现象(特别是一些故障特征)、故障分析、故障排除、故障原因。3.7安装和拆卸由于手机的外壳一般采用薄壁PCABS工程塑料，它的强度有限，再加上手机外壳的机械结构各不相同，有采用螺钉紧固、内卡扣、外卡扣的结构，所以对于手机的安装和拆卸，维修者一定要心细，事先看清楚，在弄明白机械结构的基础上，再进行拆卸，否则极易损坏外壳。4几种典型的故障分析和排除4.1不能开机我们先看一下正常开机需要经过那些处理过程：按下开机键开机指令送到电源IC模块电源IC的控制脚得到信号电源IC工作CPU；13MHz主时钟加电CPU复位及完成初始化程序CPU发出poweron信号到电源IC块电源IC稳定输出各个单元所需的工作电压手机开启成功然后进入入网搜索登记阶段。根据开机的处理过程，我们可以分析出下列相关部分需进行的检查和处理：.由于手机的开机键使用较频繁，此按键是否接触不良?.电源IC模块虚焊或烧坏?由于该IC的工作电流较大，故它出故障的概率比较高。.电源IC有无开机信号送到CPU?.电源IC的某一路负载有严重漏电或短路，造成开机电流很大，因而保护关机。常见的故障点是PA或PA的MOS开关管烧毁。.CPU相应的管脚虚焊?这是常见的故障点。.CPU正常工作的三个基本条件是否满足：(a)3V的工作电压；(b)13MHz时钟；(c)复位电路。.CPU有无输出poweron信号到电源IC?.初始化软件有错误?重新写软件试试看。(注意：在检查此类故障时，可采用人为的故障单元分离法，即采用人为跨接法(可用一段短的细漆包线)对电源IC的poweron脚加一电压，若此时电源IC每一种均能输出正常的电压，则故障点一般在CPU控制部分或软件，反之故障点在电源IC部分或其负载。在检查故障时，可以按信号处理过程的方向由前向后检查，也可由后向前检查，还可以从中间某一处开始进行检查，具体方法视具体的情况和手机机型而定。)4.2能开机和关机，但在基站信号强度足够的地理区域不能登记入网该故障也是常见的故障之一。它涉及到较多的单元。当接收、发射、频率合成器、BB处理、CPU、软件有问题时，都会造成此类故障。检查与处理：.天线的接触是否良好?处理方法：用无水酒精清洗，校正天线簧片。.检查RF和IF频率合成器、RFVCO、IFVCO的工作电压?是否存在虚焊?.检查接收前端的LNA(低噪声放大器)工作点?有无虚焊?.检查RFSAW或IFSAW性能有无变差?有无虚焊?可用100P的电容跨接试试看。.检查RFIC的工作电压?有无虚焊?.检查IQ正交MODEM的工作电压是否正常?一般的正常值为：DC1.2V左右，单端AC500mVpp左右。.检查BB处理单元工作电压?有无虚焊?.检查发射VCO、PA、MOS开关管、APC控制电路是否有问题?有无虚焊?这是典型故障点。.对于早期的机型，还需检查RF与BB之间的接插件有无虚焊?.补焊CPU、重新写软件。4.3插入SIM(SubscriberIdentificationModule)卡后，手机仍然检测不到SIM卡故障分析：(1)由于手机内器件的接触点面积均很小而且接触压力不能太大，再加上有些手机SIM卡座的结构设计不够合理，故容易出现这种故障。(2)目前SIM卡既有5V卡，也有3V卡，这里就涉及到一个SIM卡电源的转换问题，还需要有一个由3V升压到5V的升压电路。检查与处理：(1)SIM卡的簧片是否接触良好?若有问题，可以清洗或小心校正SIM卡簧片；(2)SIM卡的工作电压或升压电路是否正常?(3)和SIM相关的检测控制电路有无问题?特别是有无虚焊?(4)软件数据有错误或部分数据丢失，可重新再写一次软件试试看?4.4信号时好时坏，工作不稳定故障分析：在排除了电池故障和外界环境干扰的情况下，故障原因可能是手机内部存在虚焊点(特别是对于受到碰撞、挤压、跌落的手机更是如此)，也可能是软件存在问题。检查与处理：根据故障现象，可在相关的电路部位全面补焊一次并清洁(重点检查部位是天线、发射通道、接收通道、频率合成器)，然后再仔细地安装手机，若手机能够正常稳定地工作半个月(指在不同的时间和地点的条件下，故障一次都没有出现)，则说明故障已经排除，否则的话，故障点还存在。这种故障在家用电器的维修中称之为“软故障”，它的排除有时十分“棘手”，这需要维修者丰富的经验、细致和全面的分析。4.5工作或待机时间明显变短故障分析：出现此故障的原因会有：(1)电池未充足电、质量变差、容量减小；(2)PA部分有问题，发射效率降低，导致耗电增加；(3)机内存在漏电故障，特别是对于浸过水的手机更是如此。通过测量手机的工作电流、待机电流、关机电流即可判断出问题是出在电池部分还是手机部分。4.6对方听不到声音或声音小故障分析：由于手机中的送话器(话筒)和PCB之间的连接几