从应用到创新——手机硬件研发与设计

图书标准信息

• 作者 陈皓 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2014-08
• 版次 1
• ISBN 9787121238574
• 定价 88.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 556页
• 字数 890千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

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。

【目录】

入  门  篇

第1章  移动通信发展史及关键技术2
1．1  线电通信发展历史2
1．2  移动通信网3
1．2．1  交换子系统（SSS）4
1．2．2  基站子系统（BSS）5
1．2．3  操作维护子系统（OMS）5
1．2．4  移动电话机（MS）5
1．3  多址接入6
1．3．1  频分多址（FDMA）6
1．3．2  时分多址（TDMA）7
1．3．3  码分多址（CDMA）7
1．4  编码与数字调制11
1．4．1  语音编码11
1．4．2  信道编码13
1．4．3  数字调制14
1．5  我国移动通信发展15
第2章  手机电路系统组成17
2．1  手机的基本架构17
2．2  手机基本组件19
2．2．1  CPU与PMU19
2．2．2  Memory21
2．2．3  Transceiver24
2．2．4  RF PA26
2．2．5  天线电路28
2．2．6  LCD30
2．2．7  Acoustic33
2．2．8  键盘与触摸屏35
2．2．9  蓝牙37
2．2．10  FM Radio Receiver39
2．2．11  Wi-Fi40
2．2．12  GPS41
2．2．13  G Sensor43
2．2．14  E-compass44
2．2．15  Light Sensor与Proximity 
Sensor45
2．2．16  Gyro Sensor47
2．2．17  SIM卡48
2．3  手机的电源系统48
2．3．1  系统电源与外设电源49
2．3．2  电源的分类50
2．4  手机中的常用接口51
2．4．1  总线型接口51
2．4．2  非总线型接口52
2．5  手机中的关键信号53
2．5．1  Acoustic信号53
2．5．2  I/Q信号57
2．5．3  Clock信号57
2．6  天线59
2．6．1  天线的分类59
2．6．2  天线指标60
2．6．3  天线趋势62
第3章  分立元件与PCB基础知识63
3．1  电阻、电容与电感63
3．1．1  电阻63
3．1．2  电容64
3．1．3  电感69
3．2  晶体管与场效应管73
3．2．1  晶体管73
3．2．2  场效应管75
3．3  PCB基础知识75
3．3．1  PCB的常规术语76
3．3．2  PCB的电气性能78
3．3．3  特殊PCB79
3．3．4  手机PCB的层面分布79
第4章  DFX基础82
4．1  DFX的基本概念82
4．2  Designs for Structure82
4．2．1  系统架构83
4．2．2  器件选型83
4．2．3  原理图设计83
4．2．4  调试方案84
4．3  Designs for SMT84
4．3．1  防呆标志84
4．3．2  焊盘设计84
4．3．3  金边粘锡85
4．3．4  AOI与X-Ray87
4．4  Designs for Assembly89
4．5  Designs for Repair89
4．6  对降成本的思考90
4．7  一些DFX案例92

提  高  篇

第5章  电源系统与设计96
5．1  线性电源与开关电源96
5．1．1  线性电源96
5．1．2  开关电源99
5．2  LDO与DC-DC的优缺点101
5．2．1  电压大小102
5．2．2  电源纹波102
5．2．3  电源效率105
5．3  其他形式的电源106
5．4  充电设计107
5．4．1  充电状态转移图107
5．4．2  充电电路109
5．4．3  充电判满111
5．5  案例分析112
5．6  电源分配与布线114
5．7  小结114
第6章  时钟系统115
6．1  手机时钟系统简介115
6．1．1  时钟分类115
6．1．2  时钟的基本作用116
6．1．3  振荡的原理117
6．1．4  小结121
6．2  常见振荡电路122
6．2．1  RC振荡电路122
6．2．2  LC振荡电路126
6．2．3  晶体振荡电路132
6．3  手机电路中的振荡器135
6．4  时钟精度137
6．4．1  Q值的影响137
6．4．2  准确度与稳定度141
6．4．3  相位噪声的影响143
6．5  锁相环简介143
6．6  晶体校准案例一则145
6．6．1  故障现象145
6．6．2  登网注册流程145
6．6．3  故障分析146
第7章  语音通话的性能指标148
7．1  国际规范148
7．2  3GPP的音频测试149
7．3  响度评定原理156
7．4  测试系统157
7．4．1  测试系统组成157
7．4．2  人工耳与人工嘴158
7．5  高通平台调试161
7．5．1  调试准备工作161
7．5．2  语音链路162
7．5．3  TDD Noise与RF Power165
7．6  MTK平台的语音链路165
7．7  频响调整166
7．7．1  滤波器分类166
7．7．2  FIR滤波器与IIR滤波器167
7．7．3  线性相位167
7．7．4  幅度响应168
7．7．5  高通与MTK的选择169
7．8  其他模块170
7．9  主观测试170
7．10  手机音频中的声学设计171
7．11  轶事一则174
第8章  FM立体声接收机176
8．1  调制与解调176
8．1．1  调制与解调的概念176
8．1．2  调制的必要性177
8．2  频率调制（FM）178
8．2．1  FM的数学表达式178
8．2．2  FM的特点179
8．2．3  我国FM的规定180
8．3  立体声181
8．3．1  立体声的原理181
8．3．2  调频立体声183
8．3．3  我国的调频立体声广播185
8．3．4  预加重与去加重185
8．3．5  RDS广播186
8．4  FM立体声接收187
8．5  FM立体声接收机芯片190
8．6  FM立体声接收机的性能指标191
8．6．1  信噪比（S/N）191
8．6．2  接收灵敏度（Sensitivity）191
8．6．3  总谐波失真（THD）192
8．6．4  邻道选择（Adjacent Channel 
Selectivity）192
8．6．5  立体声分离度（Stereo 
Separation）192
8．6．6  调幅抑制度（AM 
Suppression）195
8．6．7  其他指标195
8．7  案例分析196
第9章  通信电路与调制解调200
9．1  收信机架构200
9．1．1  超外差接收机200
9．1．2  零中频接收机202
9．1．3  近零中频接收机203
9．2  发信机架构204
9．2．1  发射上变频架构204
9．2．2  直接变换架构206
9．2．3  偏移锁相环架构207
9．3  数字调制与解调209
9．3．1  数字与模拟209
9．3．2  GMSK调制210
9．3．3  QPSK调制214
9．3．4  恒包络与非恒包络216
9．4  射频功放220
9．4．1  GSM功放的近似分析220
9．4．2  C类功放的特性223
9．4．3  极化调制PA229
9．4．4  WCDMA Linear PA232
第10章  常规RF性能指标233
10．1  测试规范233
10．2  RF基础知识233
10．2．1  频段划分233
10．2．2  常见物理单位235
10．2．3  常见指标236
10．3  GSM手机RF测试246
10．3．1  发射机指标246
10．3．2  接收机指标254
10．4  其他RF指标259
10．4．1  发射指标259
10．4．2  接收指标266
第11章  ESD防护268
11．1  ESD的原理268
11．2  ESD的模型268
11．2．1  人体模型（Human Body 
Model）268
11．2．2  机器模型（Machine Model）269
11．2．3  带电器件模型（Charged 
Device Model）269
11．3  人体模型充放电原理269
11．3．1  人体充电270
11．3．2  人体放电271
11．3．3  多次放电272
11．4  静电的影响273
11．5  ESD设计原则274
11．5．1  软件防护设计274
11．5．2  硬件防护设计275
11．6  手机的ESD测试280
11．6．1  我国标准280
11．6．2  测试模型与环境280
11．6．3  结果判定282
11．7  案例一则283
11．7．1  产品基本状况283
11．7．2  定位静电导入点284
11．7．3  整改方案284
11．7．4  小结287

高  级  篇

第12章  高级音频设计290
12．1  音频信号处理滤波器290
12．2  关于FIR滤波器与IIR
滤波器291
12．3  FIR滤波器292
12．3．1  FIR滤波器的定义292
12．3．2  FIR滤波器窗口设计法292
12．3．3  FIR滤波器频率采样法292
12．3．4  小结293
12．4  IIR滤波器294
12．4．1  IIR滤波器的定义294
12．4．2  Yule-Walker方程294
12．5  量化误差与有限字长效应296
12．5．1  量化误差296
12．5．2  有限字长效应297
12．5．3  零/极点波动297
12．6  随机过程通过线性系统299
12．6．1  Rayleigh商299
12．6．2  输入、输出信噪比301
12．6．3  Wiener滤波器301
12．6．4  Wiener滤波器的应用303
12．7  自适应滤波器304
12．7．1  最陡下降法304
12．7．2  LMS算法305
12．8  噪声抑制与回声抵消307
12．8．1  Single Microphone降噪307
12．8．2  回声抑制的原理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  高级音频指标313
12．9．1  T-MOS313
12．9．2  G-MOS314
12．9．3  Double Talk315
12．9．4  Echo Attenuation vs． Time317
12．9．5  Spectral Echo Attenuation317
12．9．6  BGNT318
12．10  小结319
第13章  Camera的高级设计321
13．1  色度学321
13．1．1  光学的预备知识322
13．1．2  颜色的确切含意322
13．1．3  颜色三要素323
13．1．4  三原色及三补色324
13．1．5  格拉斯曼定理与CIE的颜色
表示系统325
13．2  颜色模型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  白平衡与色温329
13．3．1  白平衡329
13．3．2  色温330
13．3．3  白平衡的定义330
13．3．4  人眼的自动白平衡与相机白
平衡331
13．3．5  Gamma校正331
13．4  人的视觉特性332
13．4．1  人眼构造332
13．4．2  人眼的视觉成像332
13．4．3  人眼的亮度感觉333
13．4．4  人眼亮度感觉与图像处理335
13．5  图像处理336
13．6  图像增强338
13．6．1  灰度变换338
13．6．2  直方图修正339
13．6．3  图像平滑与锐化340
13．7  图像恢复345
13．7．1  退化模型345
13．7．2  线性运动退化346
13．7．3  图像的约束恢复347
13．7．4  图像的有约束恢复347
13．8  手机Camera的测试348
13．8．1  色彩还原性（Color 
Reproduction Quality）348
13．8．2  鬼影炫光（Ghost Flare）349
13．8．3  成像均匀性（Shading）349
13．8．4  分辨率（Resolution）350
13．8．5  成像畸变（Distortion）350
13．8．6  自动白平衡（Auto White 
Balance）351
13．8．7  灰阶（Gray Scale）351
13．8．8  视场角352
13．8．9  曝光误差（Exposure Error）353
13．8．10  信噪比353
13．9  调制转移函数353
13．10  两个案例357
13．10．1  LCD反色357
13．10．2  四基色电视359
第14章  信号完整性360
14．1  信号完整性概述360
14．1．1  信号完整性的意义360
14．1．2  手机设计中的信号完整性361
14．2  高频模型364
14．2．1  频谱与带宽364
14．2．2  阻容感模型368
14．2．3  传输线模型371
14．2．4  手机中的传输线380
14．3  反射与端接381
14．3．1  反射的机理381
14．3．2  反射图383
14．3．3  容性反射与时延累加386
14．3．4  走线中间的容性反射387
14．3．5  感性反射388
14．3．6  端接策略391
14．4  有损传输线392
14．4．1  损耗源393
14．4．2  导线损耗393
14．4．3  介质损耗395
14．4．4  有损线建模397
14．4．5  眼图399
14．5  传输线的串扰402
14．5．1  串扰模型402
14．5．2  容性耦合与感性耦合404
14．5．3  近端串扰与远端串扰406
14．5．4  差分阻抗与共模阻抗410
14．5．5  奇模传输与偶模传输412
14．5．6  差分对的端接415
14．6  眼图案例一则415
14．6．1  案例背景415
14．6．2  USB 2．0眼图简介416
14．6．3  不同容值TVS管对眼图
的影响417
14．6．4  小结419
第15章  各种新功能420
15．1  HAC420
15．1．1  HAC的概念420
15．1．2  助听器的工作模型420
15．1．3  两种耦合的优缺点422
15．1．4  HAC评级423
15．1．5  M评级423
15．1．6  T评级425
15．1．7  HAC认证常见问题427
15．2  TTY/TDD428
15．2．1  TTY/TDD 的定义428
15．2．2  TTY终端429
15．2．3  TTY呼叫系统431
15．2．4  TTY设备工作模式434
15．2．5  TTY测试434
15．3  线充电434
15．3．1  线充电的概念434
15．3．2  线充电的方式434
15．3．3  线充电的效能指标440
15．3．4  线充电的标准442
15．3．5  对线充电的疑问444
15．3．6  小结445

案例分析篇

第16章  ADC与电池温度监测448
16．1  ADC的重要性448
16．2  A/D的基本原理449
16．2．1  模拟与数字449
16．2．2  A/D的分类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
误差451
16．2．5  量化处理452
16．2．6  Σ-Δ型A/D453
16．3  电池温度监测电路455
16．4  误差分析457
16．4．1  NTC电阻离散性导致的
误差458
16．4．2  A/D转换导致的误差458
16．4．3  电路拓扑导致的误差460
16．4．4  多项式插值导致的误差461
16．5  系统总误差462
16．6  实际测试结果463
第17章  Receiver的低频爆震464
17．1  项目背景464
17．2  故障现象464
17．3  调试过程465
17．3．1  检查Receiver的SPL与
THD465
17．3．2  调整Receiver的功率465
17．3．3  调整RFR的低频部分466
17．3．4  Receiver的工作高度466
17．3．5  Receiver厂家的测试过程467
17．4  FFT测试468
17．5  小结472
17．6  FFT在音频设计中的应用473
17．6．1  Audio PA Noise Analysis473
17．6．2  Good Speaker or Bad 
Speaker474
第18章  UXX的TDD Noise477
18．1  项目背景477
18．2  故障现象477
18．3  实验测试479
18．4  定位噪声引入点480
18．5  案例反思482
第19章  EN55020案例一则483
19．1  EN55020测试环境483
19．2  实测结果484
19．3  测试结果分析486
19．3．1  干扰信号采用FM方式486
19．3．2  干扰信号采用AM方式487
19．3．3  故障优化487
19．4  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490
20．1  磁钢与主板TDD Noise490
20．2  Receiver的啸叫490
20．3  波浪状的频响曲线491
20．4  切换模式后的Echo Loss Fail492
20．5  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495
21．1  目前现状495
21．2  检测原理496
21．3  方案步骤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  确定门限499
21．5．1  SPL_STD_Criteria及RES_STD_ 
Criteria的门限499
21．5．2  测试距离500
21．6  性能分析501
21．6．1  频谱分辨力501
21．6．2  误判率501
21．6．3  鲁棒性502
第22章  开机自动进入测试模式503
22．1  故障状态503
22．2  故障分析504
22．2．1  信号测量504
22．2．1  原因分析505
22．3  深层思索507
第23章  GPS受扰案例一则509
23．1  故障定位509
23．2  故障解决512
23．2．1  定位干扰源512
23．2．2  解决思路513
23．2．3  原理分析513
23．2．4  优化结果517
23．2．5  Sorting方案519
23．3  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