從應用到創新：手機硬件研發與設計(第二版)

入門篇
第1章移動通信發展史和關鍵技術
1.1無線電通信發展史
1.2移動通信網
1.2.1交換子系統（SSS）
1.2.2基站子系統（BSS）
1.2.3操作維護子系統（OMS）
1.2.4移動電話機（MS）
1.3多址接入
1.3.1頻分多址（FDMA）
1.3.2時分多址（TDMA）
1.3.3碼分多址（CDMA）
1.4編碼與數字調制
1.4.1語音編碼
1.4.2信道編碼
1.4.3數字調制
1.5我國移動通信發展史
第2章手機電路系統組成
2.1手機的基本架構
2.2手機基本組件
2.2.1CPU與PMU
2.2.2Memory
2.2.3Transceiver
2.2.4RFPA
2.2.5天線電路
2.2.6LCD
2.2.7Acoustic
2.2.8鍵盤與觸摸屏
2.2.9藍牙
2.2.10FMRadioReceiver
2.2.11Wi—Fi
2.2.12GPS
2.2.13GSensor
2.2.14E—compass
2.2.15LightSensor與Proximity
Sensor
2.2.16GyroSensor
2.2.17SIM卡
2.3手機的電源系統
2.3.1系統電源與外設電源
2.3.2電源的分類
2.4手機中的常用接口
2.4.1總線型接口
2.4.2非總線型接口
2.5手機中的關鍵信號
2.5.1Acoustic信號
2.5.2I／Q信號
2.5.3Clock信號
2.6天線
2.6.1手機天線的分類
2.6.2手機天線的演化
2.6.3天線的電路參數
2.6.4天線的輻射參數
2.6.5與法規相關的指標
2.6.6小結
第3章分立組件與PCB基礎知識
3.1電阻、電容與電感
3.1.1電阻
3.1.2電容
3.1.3電感
3.2晶體管與場效應管
3.2.1晶體管
3.2.2場效應管
3.3PCB基礎知識
3.3.1PCB的常規術語
3.3.2PCB的電氣性能
3.3.3特殊PCB
3.3.4手機PCB的層面分布
第4章DFX基礎
4.1DFX的基本概念
4.2Designsfor Structure
4.2.1系統架構
4.2.2器件選型
4.2.3原理圖設計
4.2.4調試方案
4.3DesignsforSMT
4.3.1防呆標志
4.3.2焊盤設計
4.3.3金邊粘錫
4.3.4AOI與X—Ray
4.4Designsfor Assembly
4.5Designsfor Repair
4.6對降成本的思考
4.7一些DFX案例
提高篇
第5章電源系統與設計
5.1線性電源與開關電源
5.1.1線性電源
5.1.2開關電源
5.2LDO與DC—DC的優缺點
5.2.1電壓大小
5.2.2電源紋波
5.2.3電源效率
5.3其他形式的電源
5.4充電設計
5.4.1充電狀態轉移圖
5.4.2充電電路
5.4.3充電判滿
5.5案例分析
5.6電源分配與布線
5.7小結
第6章時鍾系統
6.1手機時鍾系統簡介
6.1.1時鍾分類
6.1.2時鍾的基本作用
6.1.3振盪原理
6.1.4小結
6.2常見振盪電路
6.2.1RC振盪電路
6.2.2LC振盪電路
6.2.3晶體振盪電路
6.3手機電路中的振盪器
6.4時鍾精度
6.4.1Q值的影響
6.4.2准確度與穩定度
6.4.3相位噪聲的影響
6.5鎖相環簡介
6.6晶體校准案例一則
6.6.1故障現象
6.6.2登網注冊流程
6.6.3故障分析
第7章語音通話的性能指標
7.1國際規范
7.23GPP的音頻測試
7.3響度評定原理
7.4測試系統
7.4.1測試系統組成
7.4.2人工耳與人工嘴
7.5高通平台調試
7.5.1調試准備工作
7.5.2語音鏈路
7.5.3TDDNoise與RFPower
7.6MTK平台的語音鏈路
7.7頻響調整
7.7.1濾波器分類
7.7.2FIR濾波器與IIR濾波器
7.7.3線性相位
7.7.4幅度響應
7.7.5高通與MTK的選擇
7.8其他模塊
7.9主觀測試
7.10手機音頻中的聲學設計
7.11逸事一則
第8章FM立體聲接收機
8.1調制與解調
8.1.1調制與解調的概念
8.1.2調制的必要性
8.2頻率調制（FM）
8.2.1FM的數學表達式
8.2.2FM的特點
8.2.3我國FM的規定
8.3立體聲
8.3.1立體聲的原理
8.3.2調頻立體聲
8.3.3我國的調頻立體聲廣播
8.3.4預加重與去加重
8.3.5RDS廣播
8.4FM立體聲接收
8.5FM立體聲接收機芯片
8.6FM立體聲接收機的性能指標
8.6.1信噪比（S／N）
8.6.2接收靈敏度（Sensitivity）
8.6.3總諧波失真（THD）
8.6.4鄰道選擇性（Adjacent
ChannelSelectivity）
8.6.5立體聲分離度（Stereo Separation）
8.6.6調幅抑制度（AM Suppression）
8.6.7其他指標
8.7案例分析
第9章通信電路與調制解調
9.1收信機架構
9.1.1超外差接收機
9.1.2零中頻接收機
9.1.3近零中頻接收機
9.2發信機架構
9.2.1發射上變頻架構
9.2.2直接變換架構
9.2.3偏移鎖相環架構
9.3數字調制與解調
9.3.1數字與模擬
9.3.2GMSK調制
9.3.3QPSK調制
9.3.4恆包絡與非恆包絡
9.4射頻功放
9.4.1GSM功放的近似分析
9.4.2C類功放的特性
9.4.3極化調制PA
9.4.4WCDMA線性PA
第10章常規RF性能指標
10.1測試規范
10.2RF基礎知識
10.2.1頻段划分
10.2.2常見物理單位
10.2.3常見指標
10.3GSM手機RF測試
10.3.1發射機指標
10.3.2接收機指標
10.4其他RF指標
10.4.1發射指標
10.4.2接收指標
第11章ESD防護
11.1ESD的原理
11.2ESD的模型
11.2.1人體模型（HumanBody Model）
11.2.2機器模型（Machine Model）
11.2.3帶電器件模型（Charged DeviceModel）
11.3人體模型充放電原理
11.3.1人體充電
11.3.2人體放電
11.3.3多次放電
11.4靜電的影響
11.5ESD設計原則
11.5.1軟件防護設計
11.5.2硬件防護設計
11.6手機的ESD測試
11.6.1我國標准
11.6.2測試模型與環境
11.6.3結果判定
11.7案例一則
11.7.1產品基本狀況
11.7.2定位靜電導入點
11.7.3整改方案
11.7.4小結
高級篇
第12章高級音頻設計
12.1音頻信號處理濾波器
12.2關於FIR濾波器與IIR濾波器
12.3FIR濾波器
12.3.1FIR濾波器的定義
12.3.2FIR濾波器窗口設計法
12.3.3FIR濾波器頻率采樣法
12.3.4小結
12.4IIR濾波器
12.4.1IIR濾波器的定義
12.4.2Yule—Walker方程
12.5量化誤差與有限字長效應
12.5.1量化誤差
12.5.2有限字長效應
12.5.3零／極點波動
12.6隨機過程通過線性系統
12.6.1Rayleigh商
12.6.2輸入、輸出信噪比
12.6.3Wiener濾波器
12.6.4Wiener濾波器的應用
12.7自適應濾波器
12.7.1最陡下降法
12.7.2LMS算法
12.8噪聲抑制與回聲抵消
12.8.1SingleMicrophone降噪
12.8.2回聲抑制的原理
12.8.3Far—end消噪
12.8.4其他模式下的Dual
Microphone降噪
12.9高級音頻指標
12.9.1T—MOS
12.9.2G—MOS
12.9.3Double Talk
12.9.4Echo Attenuationvs.Time
12.9.5Spectral Echo Attenuation
12.9.6BGNT
12.10小結
第13章相機的高級設計
13.1色度學
13.1.1光學的預備知識
13.1.2顏色的確切含意
13.1.3顏色三要素
13.1.4三原色及三補色
13.1.5格拉斯曼定理與CIE的顏色表示系統
13.2顏色模型
13.2.1RGB模型
13.2.2CMY模型
13.2.3YUV模型
13.2.4HSI模型
13.3白平衡與色溫
13.3.1白平衡
13.3.2色溫
13.3.3白平衡的定義
13.3.4人眼的自動白平衡與相機白平衡
13.3.5Gamma校正
13.4人的視覺特性
13.4.1人眼構造
13.4.2人眼的視覺成像
13.4.3人眼的亮度感覺
13.4.4人眼亮度感覺與圖像處理
13.5圖像處理
13.6圖像增強
13.6.1灰度變換
13.6.2直方圖修正
13.6.3圖像平滑與銳化
13.7圖像恢復
13.7.1退化模型
13.7.2線性運動退化
13.7.3圖像的無約束恢復
13.7.4圖像的有約束恢復
13.8手機相機的測試
13.8.1色彩還原性（Color Reproduction Quality）
13.8.2鬼影炫光（Ghost Flare）
13.8.3成像均勻性（Shading）
13.8.4分辨率（Resolution）
13.8.5成像畸變（Distortion）
13.8.6自動白平衡（Auto
White Balance）
13.8.7灰階（Gray Scale）
13.8.8視場角（FOV）
13.8.9曝光誤差（Exposure Error）
13.8.10信噪比
13.9調制轉移函數
13.10兩個案例
13.10.1LCD反色
13.10.2四基色電視
第14章信號完整性
14.1信號完整性概述
14.1.1信號完整性的意義
14.1.2手機設計中的信號完整性
14.2高頻模型
14.2.1頻譜與帶寬
14.2.2阻容感模型
14.2.3傳輸線模型
14.2.4手機中的傳輸線
14.3反射與端接
14.3.1反射的機理
14.3.2反射圖
14.3.3容性反射與時延累加
14.3.4走線中間的容性反射
14.3.5感性反射
14.3.6端接策略
14.4有損傳輸線
14.4.1損耗源
14.4.2導線損耗
14.4.3介質損耗
14.4.4有損線建模
14.4.5眼圖
14.5傳輸線的串擾
14.5.1串擾模型
14.5.2容性耦合與感性耦合
14.5.3近端串擾與遠端串擾
14.5.4差分阻抗與共模阻抗
14.5.5奇模傳輸與偶模傳輸
14.5.6差分對的端接
14.6眼圖案例一則
14.6.1案例背景
14.6.2USB2.0眼圖簡介
14.6.3不同容值TVS管對眼圖的影響
14.6.4小結
第15章各種新功能
15.1HAC
15.1.1HAC的概念
15.1.2助聽器的工作模型
15.1.3兩種耦合的優缺點
15.1.4HAC評級
15.1.5M評級
15.1.6T評級
15.1.7HAC認證常見問題
15.2TTY／TDD
15.2.1TTY／TDD的定義
15.2.2TTY終端
15.2.3TTY呼叫系統
15.2.4TTY設備工作模式
15.2.5TTY測試
15.3無線充電
15.3.1無線充電的概念
15.3.2無線充電的方式
15.3.3無線充電的效能指標
15.3.4無線充電的標准
15.3.5對無線充電的疑問
15.3.6小結
案例分析篇
第16章ADC與電池溫度監測
16.1ADC的重要性
16.2A／D的基本原理
16.2.1模擬與數字
16.2.2A／D的分類
16.2.3逐次逼近型A／D的原理
16.2.4逐次逼近型A／D的量化誤差
16.2.5量化處理
16.2.6Σ—Δ型A／D
16.3電池溫度監測電路
16.4誤差分析
16.4.1NTC電阻離散性導致的誤差
16.4.2A／D轉換導致的誤差
16.4.3電路拓撲導致的誤差
16.4.4多項式插值導致的誤差
16.5系統總誤差
16.6實際測試結果
第17章Receiver的低頻爆震
17.1項目背景
17.2故障現象
17.3調試過程
17.3.1檢查Receiver的SPL與THD
17.3.2調整Receiver的功率
17.3.3調整RFR的低頻部分
17.3.4Receiver的工作高度
17.3.5Receiver廠家的測試過程
17.4FFT測試
17.5小結
17.6FFT在音頻設計中的應用
17.6.1AudioPANoise Analysis
17.6.2Good Speakeror Bad Speaker
第18章UXX的TDDNoise
18.1項目背景
18.2故障現象
18.3實驗測試
18.4定位噪聲引入點
18.5案例反思
第19章EN55020案例一則
19.1EN55020測試環境
19.2實測結果
19.3測試結果分析
19.3.1干擾信號采用FM方式
19.3.2干擾信號采用AM方式
19.3.3故障優化
19.4充電器與充電線的影響
第20章Acoustic調試中值得關注的幾個現象
20.1磁鋼與主板TDDNoise
20.2Receiver的嘯叫
20.3波浪狀的頻響曲線
20.4切換模式后的EchoLoss Fail
20.5按壓電池蓋導致RCV響度下降
第21章工廠端音頻自動檢測方案
21.1目前現狀
21.2檢測原理
21.3方案步驟
21.4Loudness、Resonance／Echo及TDMANoise判定
21.4.1Loudness、Resonance／Echo判定
21.4.2TDMANoise判定
21.5確定門限
21.5.1SPL_STD_Criteria及RES_
STD_Criteria的門限
21.5.2測試距離
21.6性能分析
21.6.1頻譜分辨力
21.6.2誤判率
21.6.3魯棒性
第22章開機自動進入測試模式
22.1故障狀態
22.2故障分析
22.2.1信號測量
22.2.2原因分析
22.3深層思索
第23章GPS受擾案例一則
23.1故障定位
23.2故障解決
23.2.1定位干擾源
23.2.2解決思路
23.2.3原理分析
23.2.4優化結果
23.2.5Sorting方案
23.3小結
附錄A幾何光學成像
附錄B立體聲原理
附錄C手機聲學結構設計
附錄D「苦逼」IT男的那些事兒
附錄E讀者反饋

當今世界科技發展日新月異，全球信息化浪潮洶涌澎拜，信息產業極大地推進了經濟和社會發展，已成為國民經濟的重要支柱產業。作為信息技術的重要應用領域，移動通信和互聯網技術給人們提供了越來越方便和快速、高質量的信息獲取與交流手段，而手機作為最重要的移動信息終端，正在不斷提高和改變人們的生活質量和生活習慣，成為必不可少的大眾化消費產品。

手機的研發和制造涉及許多關鍵信息技術，如集成電路、操作系統、通信技術、互聯網技術、信息處理及智能化技術等。其中既有基礎科學技術作為支撐，又有大量工程化技術的實踐和應用。目前，智能手機已逐步替代傳統手機成為發展趨勢，同時也成為重要的信息產業的增長點。

作為東南大學信號與信息處理國家重點學科的博士生導師，我指導過不少博士和碩士研究生，一些學生在畢業后也常與我有來往。他們中的大多數現在依然從事信息和通信技術方面的研發與設計工作，但有一個共同的感受，那就是盡管他們在大學學習了大量的數學、物理、電路、信號、通信、計算機、網絡等方面的專業課程，盡管他們在各自特定的專業方向都很有成績，但真正能夠在實際工作中綜合運用這些知識的人才並不多，更不要說達到舉一反三、融會貫通的境界了。

本書作者既有扎實的理論功底，又有很高的工程化研發和應用能力，他圍繞手機的研發設計，系統地提出設計步驟和方法，為廣大讀者提供了這本難得的非常實用的有關手機研發設計的專業指導書。

縱覽本書，作者將手機硬件設計放置在電路理論、信號理論和電磁理論的框架下討論，既有技術方面的充分描述，又有科學的理論指導，理論和實踐相互交融，相得益彰。盡管這只是一本講述手機硬件設計的書，盡管其分析對象不如交換機、通信網絡這般宏大，盡管這本書還可能需要不斷完善，但我很欣喜地看到本書的作者（也是我曾經的學生）在這方面做出的努力與嘗試。

感謝電子工業出版社李樹林編輯的專業眼光與辛勤勞動，也衷心祝願我國出版界能夠多出一些快速適應工程發展所需，理論和工程實踐更好結合的專業書籍，以滿足不同層次讀者的需要。

廣州大學校長 鄒采榮