從應用到創(chuàng)新：手機硬件研發(fā)與設計（第二版）

入 門 篇
第1章 移動通信發(fā)展史和關鍵技術 2
1．1 無線電通信發(fā)展史 2
1．2 移動通信網(wǎng) 3
1．2．1 交換子系統(tǒng)（SSS） 4
1．2．2 基站子系統(tǒng)（BSS） 5
1．2．3 操作維護子系統(tǒng)（OMS） 5
1．2．4 移動電話機（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(shù)字調(diào)制 11
1．4．1 語音編碼 11
1．4．2 信道編碼 13
1．4．3 數(shù)字調(diào)制 14
1．5 我國移動通信發(fā)展史 15
第2章 手機電路系統(tǒng)組成 19
2．1 手機的基本架構 19
2．2 手機基本組件 21
2．2．1 CPU與PMU 21
2．2．2 Memory 23
2．2．3 Transceiver 26
2．2．4 RF PA 28
2．2．5 天線電路 30
2．2．6 LCD 32
2．2．7 Acoustic 35
2．2．8 鍵盤與觸摸屏 37
2．2．9 藍牙 39
2．2．10 FM Radio Receiver 41
2．2．11 Wi-Fi 42
2．2．12 GPS 43
2．2．13 G Sensor 45
2．2．14 E-compass 46
2．2．15 Light Sensor與Proximity
Sensor 47
2．2．16 Gyro Sensor 49
2．2．17 SIM卡 50
2．3 手機的電源系統(tǒng) 50
2．3．1 系統(tǒng)電源與外設電源 51
2．3．2 電源的分類 52
2．4 手機中的常用接口 53
2．4．1 總線型接口 53
2．4．2 非總線型接口 54
2．5 手機中的關鍵信號 55
2．5．1 Acoustic信號 55
2．5．2 I/Q信號 59
2．5．3 Clock信號 59
2．6 天線 61
2．6．1 手機天線的分類 61
2．6．2 手機天線的演化 63
2．6．3 天線的電路參數(shù) 68
2．6．4 天線的輻射參數(shù) 71
2．6．5 與法規(guī)相關的指標 77
2．6．6 小結 78
第3章 分立元件與PCB基礎知識 79
3．1 電阻、電容與電感 79
3．1．1 電阻 79
3．1．2 電容 80
3．1．3 電感 85
3．2 晶體管與場效應管 89
3．2．1 晶體管 89
3．2．2 場效應管 91
3．3 PCB基礎知識 91
3．3．1 PCB的常規(guī)術語 92
3．3．2 PCB的電氣性能 94
3．3．3 特殊PCB 95
3．3．4 手機PCB的層面分布 95
第4章 DFX基礎 98
4．1 DFX的基本概念 98
4．2 Designs for Structure 98
4．2．1 系統(tǒng)架構 99
4．2．2 器件選型 99
4．2．3 原理圖設計 99
4．2．4 調(diào)試方案 100
4．3 Designs for SMT 100
4．3．1 防呆標志 100
4．3．2 焊盤設計 100
4．3．3 金邊粘錫 101
4．3．4 AOI與X-Ray 103
4．4 Designs for Assembly 105
4．5 Designs for Repair 105
4．6 對降成本的思考 106
4．7 一些DFX案例 108
提 高 篇
第5章 電源系統(tǒng)與設計 112
5．1 線性電源與開關電源 112
5．1．1 線性電源 112
5．1．2 開關電源 115
5．2 LDO與DC-DC的優(yōu)缺點 117
5．2．1 電壓大小 118
5．2．2 電源紋波 118
5．2．3 電源效率 121
5．3 其他形式的電源 122
5．4 充電設計 123
5．4．1 充電狀態(tài)轉移圖 123
5．4．2 充電電路 125
5．4．3 充電判滿 127
5．5 案例分析 128
5．6 電源分配與布線 130
5．7 小結 130
第6章 時鐘系統(tǒng) 131
6．1 手機時鐘系統(tǒng)簡介 131
6．1．1 時鐘分類 131
6．1．2 時鐘的基本作用 132
6．1．3 振蕩原理 133
6．1．4 小結 137
6．2 常見振蕩電路 138
6．2．1 RC振蕩電路 138
6．2．2 LC振蕩電路 142
6．2．3 晶體振蕩電路 148
6．3 手機電路中的振蕩器 151
6．4 時鐘精度 153
6．4．1 Q值的影響 153
6．4．2 準確度與穩(wěn)定度 157
6．4．3 相位噪聲的影響 159
6．5 鎖相環(huán)簡介 159
6．6 晶體校準案例一則 161
6．6．1 故障現(xiàn)象 161
6．6．2 登網(wǎng)注冊流程 161
6．6．3 故障分析 162
第7章 語音通話的性能指標 164
7．1 國際規(guī)范 164
7．2 3GPP的音頻測試 165
7．3 響度評定原理 172
7．4 測試系統(tǒng) 173
7．4．1 測試系統(tǒng)組成 173
7．4．2 人工耳與人工嘴 174
7．5 高通平臺調(diào)試 177
7．5．1 調(diào)試準備工作 177
7．5．2 語音鏈路 178
7．5．3 TDD Noise與RF Power 181
7．6 MTK平臺的語音鏈路 181
7．7 頻響調(diào)整 182
7．7．1 濾波器分類 182
7．7．2 FIR濾波器與IIR濾波器 183
7．7．3 線性相位 183
7．7．4 幅度響應 184
7．7．5 高通與MTK的選擇 185
7．8 其他模塊 186
7．9 主觀測試 186
7．10 手機音頻中的聲學設計 187
7．11 逸事一則 190
第8章 FM立體聲接收機 192
8．1 調(diào)制與解調(diào) 192
8．1．1 調(diào)制與解調(diào)的概念 192
8．1．2 調(diào)制的必要性 193
8．2 頻率調(diào)制（FM） 194
8．2．1 FM的數(shù)學表達式 194
8．2．2 FM的特點 195
8．2．3 我國FM的規(guī)定 196
8．3 立體聲 197
8．3．1 立體聲的原理 197
8．3．2 調(diào)頻立體聲 199
8．3．3 我國的調(diào)頻立體聲廣播 201
8．3．4 預加重與去加重 201
8．3．5 RDS廣播 202
8．4 FM立體聲接收 203
8．5 FM立體聲接收機芯片 206
8．6 FM立體聲接收機的性能指標 207
8．6．1 信噪比（S/N） 207
8．6．2 接收靈敏度（Sensitivity） 207
8．6．3 總諧波失真（THD） 208
8．6．4 鄰道選擇性（Adjacent
Channel Selectivity） 208
8．6．5 立體聲分離度（Stereo
Separation） 208
8．6．6 調(diào)幅抑制度（AM
Suppression） 211
8．6．7 其他指標 211
8．7 案例分析 212
第9章 通信電路與調(diào)制解調(diào) 216
9．1 收信機架構 216
9．1．1 超外差接收機 216
9．1．2 零中頻接收機 218
9．1．3 近零中頻接收機 219
9．2 發(fā)信機架構 220
9．2．1 發(fā)射上變頻架構 220
9．2．2 直接變換架構 222
9．2．3 偏移鎖相環(huán)架構 223
9．3 數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 225
9．3．1 數(shù)字與模擬 225
9．3．2 GMSK調(diào)制 226
9．3．3 QPSK調(diào)制 230
9．3．4 恒包絡與非恒包絡 232
9．4 射頻功放 236
9．4．1 GSM功放的近似分析 236
9．4．2 C類功放的特性 239
9．4．3 極化調(diào)制PA 245
9．4．4 WCDMA線性PA 248
第10章 常規(guī)RF性能指標 249
10．1 測試規(guī)范 249
10．2 RF基礎知識 249
10．2．1 頻段劃分 249
10．2．2 常見物理單位 251
10．2．3 常見指標 252
10．3 GSM手機RF測試 262
10．3．1 發(fā)射機指標 263
10．3．2 接收機指標 270
10．4 其他RF指標 275
10．4．1 發(fā)射指標 275
10．4．2 接收指標 282
第11章 ESD防護 284
11．1 ESD的原理 284
11．2 ESD的模型 284
11．2．1 人體模型（Human Body
Model） 284
11．2．2 機器模型（Machine
Model） 285
11．2．3 帶電器件模型（Charged
Device Model） 285
11．3 人體模型充放電原理 285
11．3．1 人體充電 286
11．3．2 人體放電 287
11．3．3 多次放電 288
11．4 靜電的影響 289
11．5 ESD設計原則 290
11．5．1 軟件防護設計 290
11．5．2 硬件防護設計 291
11．6 手機的ESD測試 296
11．6．1 我國標準 296
11．6．2 測試模型與環(huán)境 296
11．6．3 結果判定 298
11．7 案例一則 299
11．7．1 產(chǎn)品基本狀況 299
11．7．2 定位靜電導入點 300
11．7．3 整改方案 300
11．7．4 小結 303
高 級 篇
第12章 高級音頻設計 306
12．1 音頻信號處理濾波器 306
12．2 關于FIR濾波器與IIR
濾波器 307
12．3 FIR濾波器 308
12．3．1 FIR濾波器的定義 308
12．3．2 FIR濾波器窗口設計法 308
12．3．3 FIR濾波器頻率采樣法 308
12．3．4 小結 309
12．4 IIR濾波器 310
12．4．1 IIR濾波器的定義 310
12．4．2 Yule-Walker方程 310
12．5 量化誤差與有限字長效應 312
12．5．1 量化誤差 312
12．5．2 有限字長效應 313
12．5．3 零/極點波動 313
12．6 隨機過程通過線性系統(tǒng) 315
12．6．1 Rayleigh商 315
12．6．2 輸入、輸出信噪比 317
12．6．3 Wiener濾波器 317
12．6．4 Wiener濾波器的應用 319
12．7 自適應濾波器 320
12．7．1 最陡下降法 320
12．7．2 LMS算法 321
12．8 噪聲抑制與回聲抵消 323
12．8．1 Single Microphone降噪 323
12．8．2 回聲抑制的原理 325
12．8．3 Far-end消噪 327
12．8．4 其他模式下的Dual
Microphone降噪 328
12．9 高級音頻指標 329
12．9．1 T-MOS 329
12．9．2 G-MOS 330
12．9．3 Double Talk 331
12．9．4 Echo Attenuation vs． Time 333
12．9．5 Spectral Echo Attenuation 334
12．9．6 BGNT 334
12．10 小結 336
第13章 相機的高級設計 337
13．1 色度學 337
13．1．1 光學的預備知識 338
13．1．2 顏色的確切含意 338
13．1．3 顏色三要素 339
13．1．4 三原色及三補色 340
13．1．5 格拉斯曼定理與CIE的
顏色表示系統(tǒng) 341
13．2 顏色模型 343
13．2．1 RGB模型 343
13．2．2 CMY模型 343
13．2．3 YUV模型 344
13．2．4 HSI模型 344
13．3 白平衡與色溫 345
13．3．1 白平衡 345
13．3．2 色溫 346
13．3．3 白平衡的定義 346
13．3．4 人眼的自動白平衡與相機
白平衡 347
13．3．5 Gamma校正 347
13．4 人的視覺特性 348
13．4．1 人眼構造 348
13．4．2 人眼的視覺成像 348
13．4．3 人眼的亮度感覺 349
13．4．4 人眼亮度感覺與圖像
處理 351
13．5 圖像處理 352
13．6 圖像增強 354
13．6．1 灰度變換 354
13．6．2 直方圖修正 355
13．6．3 圖像平滑與銳化 356
13．7 圖像恢復 361
13．7．1 退化模型 361
13．7．2 線性運動退化 362
13．7．3 圖像的無約束恢復 363
13．7．4 圖像的有約束恢復 363
13．8 手機相機的測試 364
13．8．1 色彩還原性（Color
Reproduction Quality） 364
13．8．2 鬼影炫光（Ghost Flare） 365
13．8．3 成像均勻性（Shading） 365
13．8．4 分辨率（Resolution） 366
13．8．5 成像畸變（Distortion） 366
13．8．6 自動白平衡（Auto
White Balance） 367
13．8．7 灰階（Gray Scale） 367
13．8．8 視場角（FOV） 368
13．8．9 曝光誤差（Exposure
Error） 369
13．8．10 信噪比 369
13．9 調(diào)制轉移函數(shù) 369
13．10 兩個案例 373
13．10．1 LCD反色 373
13．10．2 四基色電視 375
第14章 信號完整性 376
14．1 信號完整性概述 376
14．1．1 信號完整性的意義 376
14．1．2 手機設計中的信號完整性 377
14．2 高頻模型 380
14．2．1 頻譜與帶寬 380
14．2．2 阻容感模型 384
14．2．3 傳輸線模型 387
14．2．4 手機中的傳輸線 395
14．3 反射與端接 396
14．3．1 反射的機理 396
14．3．2 反射圖 399
14．3．3 容性反射與時延累加 401
14．3．4 走線中間的容性反射 403
14．3．5 感性反射 404
14．3．6 端接策略 407
14．4 有損傳輸線 408
14．4．1 損耗源 408
14．4．2 導線損耗 409
14．4．3 介質損耗 410
14．4．4 有損線建模 412
14．4．5 眼圖 414
14．5 傳輸線的串擾 418
14．5．1 串擾模型 418
14．5．2 容性耦合與感性耦合 420
14．5．3 近端串擾與遠端串擾 422
14．5．4 差分阻抗與共模阻抗 426
14．5．5 奇模傳輸與偶模傳輸 428
14．5．6 差分對的端接 431
14．6 眼圖案例一則 431
14．6．1 案例背景 431
14．6．2 USB 2．0眼圖簡介 432
14．6．3 不同容值TVS管對眼圖的
影響 433
14．6．4 小結 435
第15章 各種新功能 436
15．1 HAC 436
15．1．1 HAC的概念 436
15．1．2 助聽器的工作模型 436
15．1．3 兩種耦合的優(yōu)缺點 438
15．1．4 HAC評級 439
15．1．5 M評級 439
15．1．6 T評級 441
15．1．7 HAC認證常見問題 443
15．2 TTY/TDD 444
15．2．1 TTY/TDD 的定義 444
15．2．2 TTY終端 445
15．2．3 TTY呼叫系統(tǒng) 447
15．2．4 TTY設備工作模式 450
15．2．5 TTY測試 450
15．3 無線充電 450
15．3．1 無線充電的概念 450
15．3．2 無線充電的方式 450
15．3．3 無線充電的效能指標 456
15．3．4 無線充電的標準 458
15．3．5 對無線充電的疑問 460
15．3．6 小結 461
案例分析篇
第16章 ADC與電池溫度監(jiān)測 464
16．1 ADC的重要性 464
16．2 A/D的基本原理 465
16．2．1 模擬與數(shù)字 465
16．2．2 A/D的分類 466
16．2．3 逐次逼近型A/D的原理 466
16．2．4 逐次逼近型A/D的量化
誤差 467
16．2．5 量化處理 468
16．2．6 Σ-Δ型A/D 469
16．3 電池溫度監(jiān)測電路 471
16．4 誤差分析 473
16．4．1 NTC電阻離散性導致的
誤差 474
16．4．2 A/D轉換導致的誤差 474
16．4．3 電路拓撲導致的誤差 476
16．4．4 多項式插值導致的誤差 477
16．5 系統(tǒng)總誤差 478
16．6 實際測試結果 479
第17章 Receiver的低頻爆震 480
17．1 項目背景 480
17．2 故障現(xiàn)象 480
17．3 調(diào)試過程 481
17．3．1 檢查Receiver的SPL與
THD 481
17．3．2 調(diào)整Receiver的功率 481
17．3．3 調(diào)整RFR的低頻部分 482
17．3．4 Receiver的工作高度 482
17．3．5 Receiver廠家的測試過程 483
17．4 FFT測試 484
17．5 小結 488
17．6 FFT在音頻設計中的應用 489
17．6．1 Audio PA Noise Analysis 489
17．6．2 Good Speaker or Bad
Speaker 490
第18章 UXX的TDD Noise 493
18．1 項目背景 493
18．2 故障現(xiàn)象 493
18．3 實驗測試 495
18．4 定位噪聲引入點 496
18．5 案例反思 498
第19章 EN55020案例一則 499
19．1 EN55020測試環(huán)境 499
19．2 實測結果 500
19．3 測試結果分析 502
19．3．1 干擾信號采用FM方式 502
19．3．2 干擾信號采用AM方式 503
19．3．3 故障優(yōu)化 503
19．4 充電器與充電線的影響 504
第20章 Acoustic調(diào)試中值得關注
的幾個現(xiàn)象 506
20．1 磁鋼與主板TDD Noise 506
20．2 Receiver的嘯叫 506
20．3 波浪狀的頻響曲線 507
20．4 切換模式后的Echo Loss
Fail 508
20．5 按壓電池蓋導致RCV響度
下降 509
第21章 工廠端音頻自動檢測方案 511
21．1 目前現(xiàn)狀 511
21．2 檢測原理 512
21．3 方案步驟 513
21．4 Loudness、Resonance/Echo及
TDMA Noise判定 514
21．4．1 Loudness、Resonance/Echo
判定 514
21．4．2 TDMA Noise判定 514
21．5 確定門限 515
21．5．1 SPL_STD_Criteria及RES_
STD_Criteria的門限 515
21．5．2 測試距離 516
21．6 性能分析 517
21．6．1 頻譜分辨力 517
21．6．2 誤判率 517
21．6．3 魯棒性 518
第22章 開機自動進入測試模式 519
22．1 故障狀態(tài) 519
22．2 故障分析 520
22．2．1 信號測量 520
22．2．2 原因分析 521
22．3 深層思索 523
第23章 GPS受擾案例一則 525
23．1 故障定位 525
23．2 故障解決 528
23．2．1 定位干擾源 528
23．2．2 解決思路 529
23．2．3 原理分析 529
23．2．4 優(yōu)化結果 533
23．2．5 Sorting方案 535
23．3 小結 536
附錄A 幾何光學成像 537
附錄B 立體聲原理 541
附錄C 手機聲學結構設計 553
附錄D “苦逼”IT男的那些事兒 569
附錄E 讀者反饋 574