本書是國內目前首部詳細闡述手機硬體研發與設計的專業書籍。全書由入門篇、提高篇、高級篇和案例分析篇四個部分共23章組成，內容涵蓋手機硬體基礎知識、PCB與DFX基礎知識、電源系統、時鐘系統、音頻處理、FM接收機、數字調製與解調、ESD防護、色度學與圖像處理、信號完整性以及各種相關的國際國內規範。
基本介紹
- 書名：從套用到創新——手機硬體研發與設計
- 作者：陳皓
- ISBN：9787121238574
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2014-08-20
圖書內容,目 錄,
圖書內容
本書是國內目前首部詳細闡述手機硬體研發與設計的專業書籍。全書由入門篇、提高篇、高級篇和案例分析篇四個部分共23章組成，內容涵蓋手機硬體基礎知識、PCB與DFX基礎知識、電源系統、時鐘系統、音頻處理、FM接收機、數字調製與解調、ESD防護、色度學與圖像處理、信號完整性以及各種相關的國際國內規範。
本書採取從簡單到複雜、從功能到性能的原則進行編寫。入門篇以功能介紹為主，只定性不定量；提高篇基於各種測試規範，在功能介紹的基礎上逐步開展性能分析；高級篇將根據電磁學理論、信號處理理論對手機硬體設計進行較為嚴格的論證並定量計算各種參數指標；而最後的案例分析篇則綜合利用前面各篇章所介紹的知識，對實際案例進行分析，從而使讀者可以理論聯繫實踐，更快、更好地掌握手機硬體的設計方法，提高故障分析能力。事實上，本書雖以手機硬體為分析對象，但書中所闡述的基本原理同樣適用於其它電子、通信產品的設計。
目 錄
入 門 篇
第1章 移動通信發展史及關鍵技術 2
1.1 無線電通信發展歷史 2
1.2 移動通信網 3
1.2.1 交換子系統（SSS） 4
1.2.2 基站子系統（BSS） 5
1.2.3 操作維護子系統（OMS） 5
1.2.4 行動電話機（MS） 5
1.3 多址接入 6
1.3.1 頻分多址（FDMA） 6
1.3.2 時分多址（TDMA） 7
1.3.3 碼分多址（CDMA） 7
1.4 編碼與數字調製 11
1.4.1 語音編碼 11
1.4.2 信道編碼 13
1.4.3 數字調製 14
1.5 我國移動通信發展 15
第2章 手機電路系統組成 17
2.1 手機的基本架構 17
2.2 手機基本組件 19
2.2.1 CPU與PMU 19
2.2.2 Memory 21
2.2.3 Transceiver 24
2.2.4 RF PA 26
2.2.5 天線電路 28
2.2.6 LCD 30
2.2.7 Acoustic 33
2.2.8 鍵盤與觸控螢幕 35
2.2.9 藍牙 37
2.2.10 FM Radio Receiver 39
2.2.11 Wi-Fi 40
2.2.12 GPS 41
2.2.13 G Sensor 43
2.2.14 E-compass 44
2.2.15 Light Sensor與Proximity
Sensor 45
2.2.16 Gyro Sensor 47
2.2.17 SIM卡 48
2.3 手機的電源系統 48
2.3.1 系統電源與外設電源 49
2.3.2 電源的分類 50
2.4 手機中的常用接口 51
2.4.1 匯流排型接口 51
2.4.2 非匯流排型接口 52
2.5 手機中的關鍵信號 53
2.5.1 Acoustic信號 53
2.5.2 I/Q信號 57
2.5.3 Clock信號 57
2.6 天線 59
2.6.1 天線的分類 59
2.6.2 天線指標 60
2.6.3 天線趨勢 62
第3章 分立元件與PCB基礎知識 63
3.1 電阻、電容與電感 63
3.1.1 電阻 63
3.1.2 電容 64
3.1.3 電感 69
3.2 電晶體與場效應管 73
3.2.1 電晶體 73
3.2.2 場效應管 75
3.3 PCB基礎知識 75
3.3.1 PCB的常規術語 76
3.3.2 PCB的電氣性能 78
3.3.3 特殊PCB 79
3.3.4 手機PCB的層面分布 79
第4章 DFX基礎 82
4.1 DFX的基本概念 82
4.2 Designs for Structure 82
4.2.1 系統架構 83
4.2.2 器件選型 83
4.2.3 原理圖設計 83
4.2.4 調試方案 84
4.3 Designs for SMT 84
4.3.1 防呆標誌 84
4.3.2 焊盤設計 84
4.3.3 金邊粘錫 85
4.3.4 AOI與X-Ray 87
4.4 Designs for Assembly 89
4.5 Designs for Repair 89
4.6 對降成本的思考 90
4.7 一些DFX案例 92
提 高 篇
第5章 電源系統與設計 96
5.1 線性電源與開關電源 96
5.1.1 線性電源 96
5.1.2 開關電源 99
5.2 LDO與DC-DC的優缺點 101
5.2.1 電壓大小 102
5.2.2 電源紋波 102
5.2.3 電源效率 105
5.3 其他形式的電源 106
5.4 充電設計 107
5.4.1 充電狀態轉移圖 107
5.4.2 充電電路 109
5.4.3 充電判滿 111
5.5 案例分析 112
5.6 電源分配與布線 114
5.7 小結 114
第6章 時鐘系統 115
6.1 手機時鐘系統簡介 115
6.1.1 時鐘分類 115
6.1.2 時鐘的基本作用 116
6.1.3 振盪的原理 117
6.1.4 小結 121
6.2 常見振盪電路 122
6.2.1 RC振盪電路 122
6.2.2 LC振盪電路 126
6.2.3 晶體振盪電路 132
6.3 手機電路中的振盪器 135
6.4 時鐘精度 137
6.4.1 Q值的影響 137
6.4.2 準確度與穩定度 141
6.4.3 相位噪聲的影響 143
6.5 鎖相環簡介 143
6.6 晶體校準案例一則 145
6.6.1 故障現象 145
6.6.2 登網註冊流程 145
6.6.3 故障分析 146
第7章 語音通話的性能指標 148
7.1 國際規範 148
7.2 3GPP的音頻測試 149
7.3 響度評定原理 156
7.4 測試系統 157
7.4.1 測試系統組成 157
7.4.2 人工耳與人工嘴 158
7.5 高通平台調試 161
7.5.1 調試準備工作 161
7.5.2 語音鏈路 162
7.5.3 TDD Noise與RF Power 165
7.6 MTK平台的語音鏈路 165
7.7 頻響調整 166
7.7.1 濾波器分類 166
7.7.2 FIR濾波器與IIR濾波器 167
7.7.3 線性相位 167
7.7.4 幅度回響 168
7.7.5 高通與MTK的選擇 169
7.8 其他模組 170
7.9 主觀測試 170
7.10 手機音頻中的聲學設計 171
7.11 軼事一則 174
第8章 FM立體聲接收機 176
8.1 調製與解調 176
8.1.1 調製與解調的概念 176
8.1.2 調製的必要性 177
8.2 頻率調製（FM） 178
8.2.1 FM的數學表達式 178
8.2.2 FM的特點 179
8.2.3 我國FM的規定 180
8.3 立體聲 181
8.3.1 立體聲的原理 181
8.3.2 調頻立體聲 183
8.3.3 我國的調頻立體聲廣播 185
8.3.4 預加重與去加重 185
8.3.5 RDS廣播 186
8.4 FM立體聲接收 187
8.5 FM立體聲接收機晶片 190
8.6 FM立體聲接收機的性能指標 191
8.6.1 信噪比（S/N） 191
8.6.2 接收靈敏度（Sensitivity） 191
8.6.3 總諧波失真（THD） 192
8.6.4 鄰道選擇（Adjacent Channel
Selectivity） 192
8.6.5 立體聲分離度（Stereo
Separation） 192
8.6.6 調幅抑制度（AM
Suppression） 195
8.6.7 其他指標 195
8.7 案例分析 196
第9章 通信電路與調製解調 200
9.1 收信機架構 200
9.1.1 超外差接收機 200
9.1.2 零中頻接收機 202
9.1.3 近零中頻接收機 203
9.2 發信機架構 204
9.2.1 發射上變頻架構 204
9.2.2 直接變換架構 206
9.2.3 偏移鎖相環架構 207
9.3 數字調製與解調 209
9.3.1 數字與模擬 209
9.3.2 GMSK調製 210
9.3.3 QPSK調製 214
9.3.4 恆包絡與非恆包絡 216
9.4 射頻功放 220
9.4.1 GSM功放的近似分析 220
9.4.2 C類功放的特性 223
9.4.3 極化調製PA 229
9.4.4 WCDMA Linear PA 232
第10章 常規RF性能指標 233
10.1 測試規範 233
10.2 RF基礎知識 233
10.2.1 頻段劃分 233
10.2.2 常見物理單位 235
10.2.3 常見指標 236
10.3 GSM手機RF測試 246
10.3.1 發射機指標 246
10.3.2 接收機指標 254
10.4 其他RF指標 259
10.4.1 發射指標 259
10.4.2 接收指標 266
第11章 ESD防護 268
11.1 ESD的原理 268
11.2 ESD的模型 268
11.2.1 人體模型（Human Body
Model） 268
11.2.2 機器模型（Machine Model） 269
11.2.3 帶電器件模型（Charged
Device Model） 269
11.3 人體模型充放電原理 269
11.3.1 人體充電 270
11.3.2 人體放電 271
11.3.3 多次放電 272
11.4 靜電的影響 273
11.5 ESD設計原則 274
11.5.1 軟體防護設計 274
11.5.2 硬體防護設計 275
11.6 手機的ESD測試 280
11.6.1 我國標準 280
11.6.2 測試模型與環境 280
11.6.3 結果判定 282
11.7 案例一則 283
11.7.1 產品基本狀況 283
11.7.2 定位靜電導入點 284
11.7.3 整改方案 284
11.7.4 小結 287
高 級 篇
第12章 高級音頻設計 290
12.1 音頻信號處理濾波器 290
12.2 關於FIR濾波器與IIR
濾波器 291
12.3 FIR濾波器 292
12.3.1 FIR濾波器的定義 292
12.3.2 FIR濾波器視窗設計法 292
12.3.3 FIR濾波器頻率採樣法 292
12.3.4 小結 293
12.4 IIR濾波器 294
12.4.1 IIR濾波器的定義 294
12.4.2 Yule-Walker方程 294
12.5 量化誤差與有限字長效應 296
12.5.1 量化誤差 296
12.5.2 有限字長效應 297
12.5.3 零/極點波動 297
12.6 隨機過程通過線性系統 299
12.6.1 Rayleigh商 299
12.6.2 輸入、輸出信噪比 301
12.6.3 Wiener濾波器 301
12.6.4 Wiener濾波器的套用 303
12.7 自適應濾波器 304
12.7.1 最陡下降法 304
12.7.2 LMS算法 305
12.8 噪聲抑制與回聲抵消 307
12.8.1 Single Microphone降噪 307
12.8.2 回聲抑制的原理 309
12.8.3 Far-end消噪 311
12.8.4 其他模式下的Dual
Microphone降噪 312
12.9 高級音頻指標 313
12.9.1 T-MOS 313
12.9.2 G-MOS 314
12.9.3 Double Talk 315
12.9.4 Echo Attenuation vs. Time 317
12.9.5 Spectral Echo Attenuation 317
12.9.6 BGNT 318
12.10 小結 319
第13章 Camera的高級設計 321
13.1 色度學 321
13.1.1 光學的預備知識 322
13.1.2 顏色的確切含意 322
13.1.3 顏色三要素 323
13.1.4 三原色及三補色 324
13.1.5 格拉斯曼定理與CIE的顏色
表示系統 325
13.2 顏色模型 327
13.2.1 RGB模型 327
13.2.2 CMY模型 327
13.2.3 YUV模型 328
13.2.4 HSI模型 328
13.3 白平衡與色溫 329
13.3.1 白平衡 329
13.3.2 色溫 330
13.3.3 白平衡的定義 330
13.3.4 人眼的自動白平衡與相機白
平衡 331
13.3.5 Gamma校正 331
13.4 人的視覺特性 332
13.4.1 人眼構造 332
13.4.2 人眼的視覺成像 332
13.4.3 人眼的亮度感覺 333
13.4.4 人眼亮度感覺與圖像處理 335
13.5 圖像處理 336
13.6 圖像增強 338
13.6.1 灰度變換 338
13.6.2 直方圖修正 339
13.6.3 圖像平滑與銳化 340
13.7 圖像恢復 345
13.7.1 退化模型 345
13.7.2 線性運動退化 346
13.7.3 圖像的無約束恢復 347
13.7.4 圖像的有約束恢復 347
13.8 手機Camera的測試 348
13.8.1 色彩還原性（Color
Reproduction Quality） 348
13.8.2 鬼影炫光（Ghost Flare） 349
13.8.3 成像均勻性（Shading） 349
13.8.4 解析度（Resolution） 350
13.8.5 成像畸變（Distortion） 350
13.8.6 自動白平衡（Auto White
Balance） 351
13.8.7 灰階（Gray Scale） 351
13.8.8 視場角 352
13.8.9 曝光誤差（Exposure Error） 353
13.8.10 信噪比 353
13.9 調製轉移函式 353
13.10 兩個案例 357
13.10.1 LCD反色 357
13.10.2 四基色電視 359
第14章 信號完整性 360
14.1 信號完整性概述 360
14.1.1 信號完整性的意義 360
14.1.2 手機設計中的信號完整性 361
14.2 高頻模型 364
14.2.1 頻譜與頻寬 364
14.2.2 阻容感模型 368
14.2.3 傳輸線模型 371
14.2.4 手機中的傳輸線 380
14.3 反射與端接 381
14.3.1 反射的機理 381
14.3.2 反射圖 383
14.3.3 容性反射與時延累加 386
14.3.4 走線中間的容性反射 387
14.3.5 感性反射 388
14.3.6 端接策略 391
14.4 有損傳輸線 392
14.4.1 損耗源 393
14.4.2 導線損耗 393
14.4.3 介質損耗 395
14.4.4 有損線建模 397
14.4.5 眼圖 399
14.5 傳輸線的串擾 402
14.5.1 串擾模型 402
14.5.2 容性耦合與感性耦合 404
14.5.3 近端串擾與遠端串擾 406
14.5.4 差分阻抗與共模阻抗 410
14.5.5 奇模傳輸與偶模傳輸 412
14.5.6 差分對的端接 415
14.6 眼圖案例一則 415
14.6.1 案例背景 415
14.6.2 USB 2.0眼圖簡介 416
14.6.3 不同容值TVS管對眼圖
的影響 417
14.6.4 小結 419
第15章 各種新功能 420
15.1 HAC 420
15.1.1 HAC的概念 420
15.1.2 助聽器的工作模型 420
15.1.3 兩種耦合的優缺點 422
15.1.4 HAC評級 423
15.1.5 M評級 423
15.1.6 T評級 425
15.1.7 HAC認證常見問題 427
15.2 TTY/TDD 428
15.2.1 TTY/TDD 的定義 428
15.2.2 TTY終端 429
14.3.2 反射圖 383
14.3.3 容性反射與時延累加 386
14.3.4 走線中間的容性反射 387
14.3.5 感性反射 388
14.3.6 端接策略 391
14.4 有損傳輸線 392
14.4.1 損耗源 393
14.4.2 導線損耗 393
14.4.3 介質損耗 395
14.4.4 有損線建模 397
14.4.5 眼圖 399
14.5 傳輸線的串擾 402
14.5.1 串擾模型 402
14.5.2 容性耦合與感性耦合 404
14.5.3 近端串擾與遠端串擾 406
14.5.4 差分阻抗與共模阻抗 410
14.5.5 奇模傳輸與偶模傳輸 412
14.5.6 差分對的端接 415
14.6 眼圖案例一則 415
14.6.1 案例背景 415
14.6.2 USB 2.0眼圖簡介 416
14.6.3 不同容值TVS管對眼圖
的影響 417
14.6.4 小結 419
第15章 各種新功能 420
15.1 HAC 420
15.1.1 HAC的概念 420
15.1.2 助聽器的工作模型 420
15.1.3 兩種耦合的優缺點 422
15.1.4 HAC評級 423
15.1.5 M評級 423
15.1.6 T評級 425
15.1.7 HAC認證常見問題 427
15.2 TTY/TDD 428
15.2.1 TTY/TDD 的定義 428
15.2.2 TTY終端 429
15.2.3 TTY呼叫系統 431
15.2.4 TTY設備工作模式 434
15.2.5 TTY測試 434
15.3 無線充電 434
15.3.1 無線充電的概念 434
15.3.2 無線充電的方式 434
15.3.3 無線充電的效能指標 440
15.3.4 無線充電的標準 442
15.3.5 對無線充電的疑問 444
15.3.6 小結 445
案例分析篇
第16章 ADC與電池溫度監測 448
16.1 ADC的重要性 448
16.2 A/D的基本原理 449
16.2.1 模擬與數字 449
16.2.2 A/D的分類 450
16.2.3 逐次逼近型A/D的原理 450
16.2.4 逐次逼近型A/D的量化
誤差 451
16.2.5 量化處理 452
16.2.6 Σ-Δ型A/D 453
16.3 電池溫度監測電路 455
16.4 誤差分析 457
16.4.1 NTC電阻離散性導致的
誤差 458
16.4.2 A/D轉換導致的誤差 458
15.2.4 TTY設備工作模式 434
15.2.5 TTY測試 434
15.3 無線充電 434
15.3.1 無線充電的概念 434
15.3.2 無線充電的方式 434
15.3.3 無線充電的效能指標 440
15.3.4 無線充電的標準 442
15.3.5 對無線充電的疑問 444
15.3.6 小結 445
案例分析篇
第16章 ADC與電池溫度監測 448
16.1 ADC的重要性 448
16.2 A/D的基本原理 449
16.2.1 模擬與數字 449
16.2.2 A/D的分類 450
16.2.3 逐次逼近型A/D的原理 450
16.2.4 逐次逼近型A/D的量化
誤差 451
16.2.5 量化處理 452
16.2.6 Σ-Δ型A/D 453
16.3 電池溫度監測電路 455
16.4 誤差分析 457
16.4.1 NTC電阻離散性導致的
誤差 458
16.4.2 A/D轉換導致的誤差 458
16.4.3 電路拓撲導致的誤差 460
16.4.4 多項式插值導致的誤差 461
16.5 系統總誤差 462
16.6 實際測試結果 463
第17章 Receiver的低頻爆震 464
17.1 項目背景 464
17.2 故障現象 464
17.3 調試過程 465
17.3.1 檢查Receiver的SPL與
THD 465
17.3.2 調整Receiver的功率 465
17.3.3 調整RFR的低頻部分 466
17.3.4 Receiver的工作高度 466
17.3.5 Receiver廠家的測試過程 467
17.4 FFT測試 468
17.5 小結 472
17.6 FFT在音頻設計中的套用 473
17.6.1 Audio PA Noise Analysis 473
17.6.2 Good Speaker or Bad
Speaker 474
第18章 UXX的TDD Noise 477
18.1 項目背景 477
18.2 故障現象 477
18.3 實驗測試 479
18.4 定位噪聲引入點 480
18.5 案例反思 482
第19章 EN55020案例一則 483
19.1 EN55020測試環境 483
19.2 實測結果 484
19.3 測試結果分析 486
19.3.1 干擾信號採用FM方式 486
19.3.2 干擾信號採用AM方式 487
19.3.3 故障最佳化 487
19.4 充電器與充電線的影響 488
第20章 Acoustic調試中值得關注的
幾個現象 490
20.1 磁鋼與主機板TDD Noise 490
20.2 Receiver的嘯叫 490
20.3 波浪狀的頻響曲線 491
20.4 切換模式後的Echo Loss Fail 492
20.5 按壓電池蓋導致RCV響度
下降 493
第21章 工廠端音頻自動檢測方案 495
21.1 目前現狀 495
21.2 檢測原理 496
21.3 方案步驟 497
21.4 Loudness、Resonance/Echo及
TDMA Noise判定 498
21.4.1 Loudness、Resonance/Echo
判定 498
21.4.2 TDMA Noise判定 498
21.5 確定門限 499
21.5.1 SPL_STD_Criteria及RES_STD_
Criteria的門限 499
21.5.2 測試距離 500
21.6 性能分析 501
21.6.1 頻譜分辨力 501
21.6.2 誤判率 501
21.6.3 魯棒性 502
第22章 開機自動進入測試模式 503
22.1 故障狀態 503
22.2 故障分析 504
22.2.1 信號測量 504
22.2.1 原因分析 505
22.3 深層思索 507
第23章 GPS受擾案例一則 509
23.1 故障定位 509
23.2 故障解決 512
23.2.1 定位干擾源 512
23.2.2 解決思路 513
23.2.3 原理分析 513
23.2.4 最佳化結果 517
23.2.5 Sorting方案 519
23.3 小結 520
附錄A 幾何光學成像 521
附錄B 立體聲原理 525
附錄C 苦逼IT男的那些事兒 537
參考文獻 542
