从应用到创新

入 门 篇第1章 移动通信发展史及关键技术21．1 线电通信发展历史21．2 移动通信网31．2．1 交换子系统（SSS）41．2．2 基站子系统（BSS）51．2．3 操作维护子系统（OMS）51．2．4 移动电话机（MS）51．3 多址接入61．3．1 频分多址（FDMA）61．3．2 时分多址（TDMA）71．3．3 码分多址（CDMA）71．4 编码与数字调制111．4．1 语音编码111．4．2 信道编码131．4．3 数字调制141．5 我国移动通信发展15第2章 手机电路系统组成172．1 手机的基本架构172．2 手机基本组件192．2．1 CPU与PMU192．2．2 Memory212．2．3 Transceiver242．2．4 RF PA262．2．5 天线电路282．2．6 LCD302．2．7 Acoustic332．2．8 键盘与触摸屏352．2．9 蓝牙372．2．10 FM Radio Receiver392．2．11 Wi-Fi402．2．12 GPS412．2．13 G Sensor432．2．14 E-compass442．2．15 Light Sensor与Proximity Sensor452．2．16 Gyro Sensor472．2．17 SIM卡482．3 手机的电源系统482．3．1 系统电源与外设电源492．3．2 电源的分类502．4 手机中的常用接口512．4．1 总线型接口512．4．2 非总线型接口522．5 手机中的关键信号532．5．1 Acoustic信号532．5．2 I/Q信号572．5．3 Clock信号572．6 天线592．6．1 天线的分类592．6．2 天线指标602．6．3 天线趋势62第3章 分立元件与PCB基础知识633．1 电阻、电容与电感633．1．1 电阻633．1．2 电容643．1．3 电感693．2 晶体管与场效应管733．2．1 晶体管733．2．2 场效应管753．3 PCB基础知识753．3．1 PCB的常规术语763．3．2 PCB的电气性能783．3．3 特殊PCB793．3．4 手机PCB的层面分布79第4章 DFX基础824．1 DFX的基本概念824．2 Designs for Structure824．2．1 系统架构834．2．2 器件选型834．2．3 原理图设计834．2．4 调试方案844．3 Designs for SMT844．3．1 防呆标志844．3．2 焊盘设计844．3．3 金边粘锡854．3．4 AOI与X-Ray874．4 Designs for Assembly894．5 Designs for Repair894．6 对降成本的思考904．7 一些DFX案例92提 高 篇第5章 电源系统与设计965．1 线性电源与开关电源965．1．1 线性电源965．1．2 开关电源995．2 LDO与DC-DC的优缺点1015．2．1 电压大小1025．2．2 电源纹波1025．2．3 电源效率1055．3 其他形式的电源1065．4 充电设计1075．4．1 充电状态转移图1075．4．2 充电电路1095．4．3 充电判满1115．5 案例分析1125．6 电源分配与布线1145．7 小结114第6章 时钟系统1156．1 手机时钟系统简介1156．1．1 时钟分类1156．1．2 时钟的基本作用1166．1．3 振荡的原理1176．1．4 小结1216．2 常见振荡电路1226．2．1 RC振荡电路1226．2．2 LC振荡电路1266．2．3 晶体振荡电路1326．3 手机电路中的振荡器1356．4 时钟精度1376．4．1 Q值的影响1376．4．2 准确度与稳定度1416．4．3 相位噪声的影响1436．5 锁相环简介1436．6 晶体校准案例一则1456．6．1 故障现象1456．6．2 登网注册流程1456．6．3 故障分析146第7章 语音通话的性能指标1487．1 国际规范1487．2 3GPP的音频测试1497．3 响度评定原理1567．4 测试系统1577．4．1 测试系统组成1577．4．2 人工耳与人工嘴1587．5 高通平台调试1617．5．1 调试准备工作1617．5．2 语音链路1627．5．3 TDD Noise与RF Power1657．6 MTK平台的语音链路1657．7 频响调整1667．7．1 滤波器分类1667．7．2 FIR滤波器与IIR滤波器1677．7．3 线性相位1677．7．4 幅度响应1687．7．5 高通与MTK的选择1697．8 其他模块1707．9 主观测试1707．10 手机音频中的声学设计1717．11 轶事一则174第8章 FM立体声接收机1768．1 调制与解调1768．1．1 调制与解调的概念1768．1．2 调制的必要性1778．2 频率调制（FM）1788．2．1 FM的数学表达式1788．2．2 FM的特点1798．2．3 我国FM的规定1808．3 立体声1818．3．1 立体声的原理1818．3．2 调频立体声1838．3．3 我国的调频立体声广播1858．3．4 预加重与去加重1858．3．5 RDS广播1868．4 FM立体声接收1878．5 FM立体声接收机芯片1908．6 FM立体声接收机的性能指标1918．6．1 信噪比（S/N）1918．6．2 接收灵敏度（Sensitivity）1918．6．3 总谐波失真（THD）1928．6．4 邻道选择（Adjacent Channel Selectivity）1928．6．5 立体声分离度（Stereo Separation）1928．6．6 调幅抑制度（AM Suppression）1958．6．7 其他指标1958．7 案例分析196第9章 通信电路与调制解调2009．1 收信机架构2009．1．1 超外差接收机2009．1．2 零中频接收机2029．1．3 近零中频接收机2039．2 发信机架构2049．2．1 发射上变频架构2049．2．2 直接变换架构2069．2．3 偏移锁相环架构2079．3 数字调制与解调2099．3．1 数字与模拟2099．3．2 GMSK调制2109．3．3 QPSK调制2149．3．4 恒包络与非恒包络2169．4 射频功放2209．4．1 GSM功放的近似分析2209．4．2 C类功放的特性2239．4．3 极化调制PA2299．4．4 WCDMA Linear PA232第10章 常规RF性能指标23310．1 测试规范23310．2 RF基础知识23310．2．1 频段划分23310．2．2 常见物理单位23510．2．3 常见指标23610．3 GSM手机RF测试24610．3．1 发射机指标24610．3．2 接收机指标25410．4 其他RF指标25910．4．1 发射指标25910．4．2 接收指标266第11章 ESD防护26811．1 ESD的原理26811．2 ESD的模型26811．2．1 人体模型（Human Body Model）26811．2．2 机器模型（Machine Model）26911．2．3 带电器件模型（Charged Device Model）26911．3 人体模型充放电原理26911．3．1 人体充电27011．3．2 人体放电27111．3．3 多次放电27211．4 静电的影响27311．5 ESD设计原则27411．5．1 软件防护设计27411．5．2 硬件防护设计27511．6 手机的ESD测试28011．6．1 我国标准28011．6．2 测试模型与环境28011．6．3 结果判定28211．7 案例一则28311．7．1 产品基本状况28311．7．2 定位静电导入点28411．7．3 整改方案28411．7．4 小结287高 级 篇第12章 高级音频设计29012．1 音频信号处理滤波器29012．2 关于FIR滤波器与IIR滤波器29112．3 FIR滤波器29212．3．1 FIR滤波器的定义29212．3．2 FIR滤波器窗口设计法29212．3．3 FIR滤波器频率采样法29212．3．4 小结29312．4 IIR滤波器29412．4．1 IIR滤波器的定义29412．4．2 Yule-Walker方程29412．5 量化误差与有限字长效应29612．5．1 量化误差29612．5．2 有限字长效应29712．5．3 零/极点波动29712．6 随机过程通过线性系统29912．6．1 Rayleigh商29912．6．2 输入、输出信噪比30112．6．3 Wiener滤波器30112．6．4 Wiener滤波器的应用30312．7 自适应滤波器30412．7．1 最陡下降法30412．7．2 LMS算法30512．8 噪声抑制与回声抵消30712．8．1 Single Microphone降噪30712．8．2 回声抑制的原理30912．8．3 Far-end消噪31112．8．4 其他模式下的Dual Microphone降噪31212．9 高级音频指标31312．9．1 T-MOS31312．9．2 G-MOS31412．9．3 Double Talk31512．9．4 Echo Attenuation vs． Time31712．9．5 Spectral Echo Attenuation31712．9．6 BGNT31812．10 小结319第13章 Camera的高级设计32113．1 色度学32113．1．1 光学的预备知识32213．1．2 颜色的确切含意32213．1．3 颜色三要素32313．1．4 三原色及三补色32413．1．5 格拉斯曼定理与CIE的颜色表示系统32513．2 颜色模型32713．2．1 RGB模型32713．2．2 CMY模型32713．2．3 YUV模型32813．2．4 HSI模型32813．3 白平衡与色温32913．3．1 白平衡32913．3．2 色温33013．3．3 白平衡的定义33013．3．4 人眼的自动白平衡与相机白平衡33113．3．5 Gamma校正33113．4 人的视觉特性33213．4．1 人眼构造33213．4．2 人眼的视觉成像33213．4．3 人眼的亮度感觉33313．4．4 人眼亮度感觉与图像处理33513．5 图像处理33613．6 图像增强33813．6．1 灰度变换33813．6．2 直方图修正33913．6．3 图像平滑与锐化34013．7 图像恢复34513．7．1 退化模型34513．7．2 线性运动退化34613．7．3 图像的约束恢复34713．7．4 图像的有约束恢复34713．8 手机Camera的测试34813．8．1 色彩还原性（Color Reproduction Quality）34813．8．2 鬼影炫光（Ghost Flare）34913．8．3 成像均匀性（Shading）34913．8．4 分辨率（Resolution）35013．8．5 成像畸变（Distortion）35013．8．6 自动白平衡（Auto White Balance）35113．8．7 灰阶（Gray Scale）35113．8．8 视场角35213．8．9 曝光误差（Exposure Error）35313．8．10 信噪比35313．9 调制转移函数35313．10 两个案例35713．10．1 LCD反色35713．10．2 四基色电视359第14章 信号完整性36014．1 信号完整性概述36014．1．1 信号完整性的意义36014．1．2 手机设计中的信号完整性36114．2 高频模型36414．2．1 频谱与带宽36414．2．2 阻容感模型36814．2．3 传输线模型37114．2．4 手机中的传输线38014．3 反射与端接38114．3．1 反射的机理38114．3．2 反射图38314．3．3 容性反射与时延累加38614．3．4 走线中间的容性反射38714．3．5 感性反射38814．3．6 端接策略39114．4 有损传输线39214．4．1 损耗源39314．4．2 导线损耗39314．4．3 介质损耗39514．4．4 有损线建模39714．4．5 眼图39914．5 传输线的串扰40214．5．1 串扰模型40214．5．2 容性耦合与感性耦合40414．5．3 近端串扰与远端串扰40614．5．4 差分阻抗与共模阻抗41014．5．5 奇模传输与偶模传输41214．5．6 差分对的端接41514．6 眼图案例一则41514．6．1 案例背景41514．6．2 USB 2．0眼图简介41614．6．3 不同容值TVS管对眼图的影响41714．6．4 小结419第15章 各种新功能42015．1 HAC42015．1．1 HAC的概念42015．1．2 助听器的工作模型42015．1．3 两种耦合的优缺点42215．1．4 HAC评级42315．1．5 M评级42315．1．6 T评级42515．1．7 HAC认证常见问题42715．2 TTY/TDD42815．2．1 TTY/TDD 的定义42815．2．2 TTY终端42915．2．3 TTY呼叫系统43115．2．4 TTY设备工作模式43415．2．5 TTY测试43415．3 线充电43415．3．1 线充电的概念43415．3．2 线充电的方式43415．3．3 线充电的效能指标44015．3．4 线充电的标准44215．3．5 对线充电的疑问44415．3．6 小结445案例分析篇第16章 ADC与电池温度监测44816．1 ADC的重要性44816．2 A/D的基本原理44916．2．1 模拟与数字44916．2．2 A/D的分类45016．2．3 逐次逼近型A/D的原理45016．2．4 逐次逼近型A/D的量化误差45116．2．5 量化处理45216．2．6 Σ-Δ型A/D45316．3 电池温度监测电路45516．4 误差分析45716．4．1 NTC电阻离散性导致的误差45816．4．2 A/D转换导致的误差45816．4．3 电路拓扑导致的误差46016．4．4 多项式插值导致的误差46116．5 系统总误差46216．6 实际测试结果463第17章 Receiver的低频爆震46417．1 项目背景46417．2 故障现象46417．3 调试过程46517．3．1 检查Receiver的SPL与THD46517．3．2 调整Receiver的功率46517．3．3 调整RFR的低频部分46617．3．4 Receiver的工作高度46617．3．5 Receiver厂家的测试过程46717．4 FFT测试46817．5 小结47217．6 FFT在音频设计中的应用47317．6．1 Audio PA Noise Analysis47317．6．2 Good Speaker or Bad Speaker474第18章 UXX的TDD Noise47718．1 项目背景47718．2 故障现象47718．3 实验测试47918．4 定位噪声引入点48018．5 案例反思482第19章 EN55020案例一则48319．1 EN55020测试环境48319．2 实测结果48419．3 测试结果分析48619．3．1 干扰信号采用FM方式48619．3．2 干扰信号采用AM方式48719．3．3 故障优化48719．4 充电器与充电线的影响488第20章 Acoustic调试中值得关注的几个现象49020．1 磁钢与主板TDD Noise49020．2 Receiver的啸叫49020．3 波浪状的频响曲线49120．4 切换模式后的Echo Loss Fail49220．5 按压电池盖导致RCV响度下降493第21章 工厂端音频自动检测方案49521．1 目前现状49521．2 检测原理49621．3 方案步骤49721．4 Loudness、Resonance/Echo及TDMA Noise判定49821．4．1 Loudness、Resonance/Echo判定49821．4．2 TDMA Noise判定49821．5 确定门限49921．5．1 SPL_STD_Criteria及RES_STD_ Criteria的门限49921．5．2 测试距离50021．6 性能分析50121．6．1 频谱分辨力50121．6．2 误判率50121．6．3 鲁棒性502第22章 开机自动进入测试模式50322．1 故障状态50322．2 故障分析50422．2．1 信号测量50422．2．1 原因分析50522．3 深层思索507第23章 GPS受扰案例一则50923．1 故障定位50923．2 故障解决51223．2．1 定位干扰源51223．2．2 解决思路51323．2．3 原理分析51323．2．4 优化结果51723．2．5 Sorting方案51923．3 小结520附录A 几何光学成像521附录B 立体声原理525附录C 苦逼IT男的那些事儿537参考文献542

本书是作者根据多年实际工作经验编写而成的。全书理论结合实际，问题辅以实际解决案例，让高深的设计难题浅显易懂，使读者从中受到启发，为自己的设计开发之路打开玄关之门。本书是国内目前首部详细阐述手机硬件研发与设计的专业书籍。全书由入门篇、提高篇、高级篇和案例分析篇四个部分共23章组成，内容涵盖手机硬件基础知识、PCB与DFX基础知识、电源系统、时钟系统、音频处理、FM接收机、数字调制与解调、ESD防护、色度学与图像处理、信号完整性以及各种相关的国际国内规范。本书采取从简单到复杂、从功能到性能的原则进行编写。入门篇以功能介绍为主，只定性不定量；提高篇基于各种测试规范，在功能介绍的基础上逐步开展性能分析；高级篇将根据电磁学理论、信号处理理论对手机硬件设计进行较为严格的论证并定量计算各种参数指标；而最后的案例分析篇则综合利用前面各篇章所介绍的知识，对实际案例进行分析，从而使读者可以理论联系实践，更快、更好地掌握手机硬件的设计方法，提高故障分析能力。事实上，本书虽以手机硬件为分析对象，但书中所阐述的基本原理同样适用于其它电子、通信产品的设计。【作者简介】陈皓，毕业于东南大学电气工程系的电气工程及其自动化专业，工学学士学位；研究生毕业于东南大学线电工程系的信号与信息处理专业，师从时任副校长的邹彩荣教授（博士生导师，现为广州大学校长），工学硕士学位。 作者曾供职几家著名的通信设备研发与制造企业，一直从事手机产品的硬件设计工作，期间接触过ADI、MTK、Qualcomm、Marvell、Spreadtrum（展讯）、Leadcore（大唐联芯）等多个平台，涵盖PHS、GSM、UMTS、EVDO、TD-SCDMA、LTE等各种制式。