从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版）

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 2016-10
• 版次 2
• ISBN 9787121299445
• 定价 99.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 596页
• 字数 954千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

本书是由一线资深工程师撰写的详细阐述手机硬件研发与设计的专业图书。全书由入门篇、提高篇、高级篇和案例分析篇四部分共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、从功能到性能的顺序进行编写。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他电子、通信产品的设计。本书可作为硬件研发工程师及电子电气信息类学生的参考书或培训教材，在忽略高级篇部分理论性较强的章节后，亦可作为维修工程师、电子爱好者的参考资料。

【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无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。汤?，南京审计大学金审学院教师。

【目录】

入 门 篇

第1章 移动通信发展史和关键技术 2

1．1 无线电通信发展史 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 我国移动通信发展史 15

第2章 手机电路系统组成 19

2．1 手机的基本架构 19

2．2 手机基本组件 21

2．2．1 CPU与PMU 21

2．2．2 Memory 23

2．2．3 Transceiver 26

2．2．4 RF PA 28

2．2．5 天线电路 30

2．2．6 LCD 32

2．2．7 Acoustic 35

2．2．8 键盘与触摸屏 37

2．2．9 蓝牙 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与Proximity 

Sensor 47

2．2．16 Gyro Sensor 49

2．2．17 SIM卡 50

2．3 手机的电源系统 50

2．3．1 系统电源与外设电源 51

2．3．2 电源的分类 52

2．4 手机中的常用接口 53

2．4．1 总线型接口 53

2．4．2 非总线型接口 54

2．5 手机中的关键信号 55

2．5．1 Acoustic信号 55

2．5．2 I/Q信号 59

2．5．3 Clock信号 59

2．6 天线 61

2．6．1 手机天线的分类 61

2．6．2 手机天线的演化 63

2．6．3 天线的电路参数 68

2．6．4 天线的辐射参数 71

2．6．5 与法规相关的指标 77

2．6．6 小结 78

第3章 分立元件与PCB基础知识 79

3．1 电阻、电容与电感 79

3．1．1 电阻 79

3．1．2 电容 80

3．1．3 电感 85

3．2 晶体管与场效应管 89

3．2．1 晶体管 89

3．2．2 场效应管 91

3．3 PCB基础知识 91

3．3．1 PCB的常规术语 92

3．3．2 PCB的电气性能 94

3．3．3 特殊PCB 95

3．3．4 手机PCB的层面分布 95

第4章 DFX基础 98

4．1 DFX的基本概念 98

4．2 Designs for Structure 98

4．2．1 系统架构 99

4．2．2 器件选型 99

4．2．3 原理图设计 99

4．2．4 调试方案 100

4．3 Designs for SMT 100

4．3．1 防呆标志 100

4．3．2 焊盘设计 100

4．3．3 金边粘锡 101

4．3．4 AOI与X-Ray 103

4．4 Designs for Assembly 105

4．5 Designs for Repair 105

4．6 对降成本的思考 106

4．7 一些DFX案例 108

提 高 篇

第5章 电源系统与设计 112

5．1 线性电源与开关电源 112

5．1．1 线性电源 112

5．1．2 开关电源 115

5．2 LDO与DC-DC的优缺点 117

5．2．1 电压大小 118

5．2．2 电源纹波 118

5．2．3 电源效率 121

5．3 其他形式的电源 122

5．4 充电设计 123

5．4．1 充电状态转移图 123

5．4．2 充电电路 125

5．4．3 充电判满 127

5．5 案例分析 128

5．6 电源分配与布线 130

5．7 小结 130

第6章 时钟系统 131

6．1 手机时钟系统简介 131

6．1．1 时钟分类 131

6．1．2 时钟的基本作用 132

6．1．3 振荡原理 133

6．1．4 小结 137

6．2 常见振荡电路 138

6．2．1 RC振荡电路 138

6．2．2 LC振荡电路 142

6．2．3 晶体振荡电路 148

6．3 手机电路中的振荡器 151

6．4 时钟精度 153

6．4．1 Q值的影响 153

6．4．2 准确度与稳定度 157

6．4．3 相位噪声的影响 159

6．5 锁相环简介 159

6．6 晶体校准案例一则 161

6．6．1 故障现象 161

6．6．2 登网注册流程 161

6．6．3 故障分析 162

第7章 语音通话的性能指标 164

7．1 国际规范 164

7．2 3GPP的音频测试 165

7．3 响度评定原理 172

7．4 测试系统 173

7．4．1 测试系统组成 173

7．4．2 人工耳与人工嘴 174

7．5 高通平台调试 177

7．5．1 调试准备工作 177

7．5．2 语音链路 178

7．5．3 TDD Noise与RF Power 181

7．6 MTK平台的语音链路 181

7．7 频响调整 182

7．7．1 滤波器分类 182

7．7．2 FIR滤波器与IIR滤波器 183

7．7．3 线性相位 183

7．7．4 幅度响应 184

7．7．5 高通与MTK的选择 185

7．8 其他模块 186

7．9 主观测试 186

7．10 手机音频中的声学设计 187

7．11 逸事一则 190

第8章 FM立体声接收机 192

8．1 调制与解调 192

8．1．1 调制与解调的概念 192

8．1．2 调制的必要性 193

8．2 频率调制（FM） 194

8．2．1 FM的数学表达式 194

8．2．2 FM的特点 195

8．2．3 我国FM的规定 196

8．3 立体声 197

8．3．1 立体声的原理 197

8．3．2 调频立体声 199

8．3．3 我国的调频立体声广播 201

8．3．4 预加重与去加重 201

8．3．5 RDS广播 202

8．4 FM立体声接收 203

8．5 FM立体声接收机芯片 206

8．6 FM立体声接收机的性能指标 207

8．6．1 信噪比（S/N） 207

8．6．2 接收灵敏度（Sensitivity） 207

8．6．3 总谐波失真（THD） 208

8．6．4 邻道选择性（Adjacent 

Channel Selectivity） 208

8．6．5 立体声分离度（Stereo 

Separation） 208

8．6．6 调幅抑制度（AM 

Suppression） 211

8．6．7 其他指标 211

8．7 案例分析 212

第9章 通信电路与调制解调 216

9．1 收信机架构 216

9．1．1 超外差接收机 216

9．1．2 零中频接收机 218

9．1．3 近零中频接收机 219

9．2 发信机架构 220

9．2．1 发射上变频架构 220

9．2．2 直接变换架构 222

9．2．3 偏移锁相环架构 223

9．3 数字调制与解调 225

9．3．1 数字与模拟 225

9．3．2 GMSK调制 226

9．3．3 QPSK调制 230

9．3．4 恒包络与非恒包络 232

9．4 射频功放 236

9．4．1 GSM功放的近似分析 236

9．4．2 C类功放的特性 239

9．4．3 极化调制PA 245

9．4．4 WCDMA线性PA 248

第10章 常规RF性能指标 249

10．1 测试规范 249

10．2 RF基础知识 249

10．2．1 频段划分 249

10．2．2 常见物理单位 251

10．2．3 常见指标 252

10．3 GSM手机RF测试 262

10．3．1 发射机指标 263

10．3．2 接收机指标 270

10．4 其他RF指标 275

10．4．1 发射指标 275

10．4．2 接收指标 282

第11章 ESD防护 284

11．1 ESD的原理 284

11．2 ESD的模型 284

11．2．1 人体模型（Human Body 

Model） 284

11．2．2 机器模型（Machine 

Model） 285

11．2．3 带电器件模型（Charged 

Device Model） 285

11．3 人体模型充放电原理 285

11．3．1 人体充电 286

11．3．2 人体放电 287

11．3．3 多次放电 288

11．4 静电的影响 289

11．5 ESD设计原则 290

11．5．1 软件防护设计 290

11．5．2 硬件防护设计 291

11．6 手机的ESD测试 296

11．6．1 我国标准 296

11．6．2 测试模型与环境 296

11．6．3 结果判定 298

11．7 案例一则 299

11．7．1 产品基本状况 299

11．7．2 定位静电导入点 300

11．7．3 整改方案 300

11．7．4 小结 303

高 级 篇

第12章 高级音频设计 306

12．1 音频信号处理滤波器 306

12．2 关于FIR滤波器与IIR

滤波器 307

12．3 FIR滤波器 308

12．3．1 FIR滤波器的定义 308

12．3．2 FIR滤波器窗口设计法 308

12．3．3 FIR滤波器频率采样法 308

12．3．4 小结 309

12．4 IIR滤波器 310

12．4．1 IIR滤波器的定义 310

12．4．2 Yule-Walker方程 310

12．5 量化误差与有限字长效应 312

12．5．1 量化误差 312

12．5．2 有限字长效应 313

12．5．3 零/极点波动 313

12．6 随机过程通过线性系统 315

12．6．1 Rayleigh商 315

12．6．2 输入、输出信噪比 317

12．6．3 Wiener滤波器 317

12．6．4 Wiener滤波器的应用 319

12．7 自适应滤波器 320

12．7．1 最陡下降法 320

12．7．2 LMS算法 321

12．8 噪声抑制与回声抵消 323

12．8．1 Single Microphone降噪 323

12．8．2 回声抑制的原理 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 高级音频指标 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 小结 336

第13章 相机的高级设计 337

13．1 色度学 337

13．1．1 光学的预备知识 338

13．1．2 颜色的确切含意 338

13．1．3 颜色三要素 339

13．1．4 三原色及三补色 340

13．1．5 格拉斯曼定理与CIE的

颜色表示系统 341

13．2 颜色模型 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 白平衡与色温 345

13．3．1 白平衡 345

13．3．2 色温 346

13．3．3 白平衡的定义 346

13．3．4 人眼的自动白平衡与相机

白平衡 347

13．3．5 Gamma校正 347

13．4 人的视觉特性 348

13．4．1 人眼构造 348

13．4．2 人眼的视觉成像 348

13．4．3 人眼的亮度感觉 349

13．4．4 人眼亮度感觉与图像

处理 351

13．5 图像处理 352

13．6 图像增强 354

13．6．1 灰度变换 354

13．6．2 直方图修正 355

13．6．3 图像平滑与锐化 356

13．7 图像恢复 361

13．7．1 退化模型 361

13．7．2 线性运动退化 362

13．7．3 图像的无约束恢复 363

13．7．4 图像的有约束恢复 363

13．8 手机相机的测试 364

13．8．1 色彩还原性（Color 

Reproduction Quality） 364

13．8．2 鬼影炫光（Ghost Flare） 365

13．8．3 成像均匀性（Shading） 365

13．8．4 分辨率（Resolution） 366

13．8．5 成像畸变（Distortion） 366

13．8．6 自动白平衡（Auto 

White Balance） 367

13．8．7 灰阶（Gray Scale） 367

13．8．8 视场角（FOV） 368

13．8．9 曝光误差（Exposure 

Error） 369

13．8．10 信噪比 369

13．9 调制转移函数 369

13．10 两个案例 373

13．10．1 LCD反色 373

13．10．2 四基色电视 375

第14章 信号完整性 376

14．1 信号完整性概述 376

14．1．1 信号完整性的意义 376

14．1．2 手机设计中的信号完整性 377

14．2 高频模型 380

14．2．1 频谱与带宽 380

14．2．2 阻容感模型 384

14．2．3 传输线模型 387

14．2．4 手机中的传输线 395

14．3 反射与端接 396

14．3．1 反射的机理 396

14．3．2 反射图 399

14．3．3 容性反射与时延累加 401

14．3．4 走线中间的容性反射 403

14．3．5 感性反射 404

14．3．6 端接策略 407

14．4 有损传输线 408

14．4．1 损耗源 408

14．4．2 导线损耗 409

14．4．3 介质损耗 410

14．4．4 有损线建模 412

14．4．5 眼图 414

14．5 传输线的串扰 418

14．5．1 串扰模型 418

14．5．2 容性耦合与感性耦合 420

14．5．3 近端串扰与远端串扰 422

14．5．4 差分阻抗与共模阻抗 426

14．5．5 奇模传输与偶模传输 428

14．5．6 差分对的端接 431

14．6 眼图案例一则 431

14．6．1 案例背景 431

14．6．2 USB 2．0眼图简介 432

14．6．3 不同容值TVS管对眼图的

影响 433

14．6．4 小结 435

第15章 各种新功能 436

15．1 HAC 436

15．1．1 HAC的概念 436

15．1．2 助听器的工作模型 436

15．1．3 两种耦合的优缺点 438

15．1．4 HAC评级 439

15．1．5 M评级 439

15．1．6 T评级 441

15．1．7 HAC认证常见问题 443

15．2 TTY/TDD 444

15．2．1 TTY/TDD 的定义 444

15．2．2 TTY终端 445

15．2．3 TTY呼叫系统 447

15．2．4 TTY设备工作模式 450

15．2．5 TTY测试 450

15．3 无线充电 450

15．3．1 无线充电的概念 450

15．3．2 无线充电的方式 450

15．3．3 无线充电的效能指标 456

15．3．4 无线充电的标准 458

15．3．5 对无线充电的疑问 460

15．3．6 小结 461

案例分析篇

第16章 ADC与电池温度监测 464

16．1 ADC的重要性 464

16．2 A/D的基本原理 465

16．2．1 模拟与数字 465

16．2．2 A/D的分类 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

误差 467

16．2．5 量化处理 468

16．2．6 Σ-Δ型A/D 469

16．3 电池温度监测电路 471

16．4 误差分析 473

16．4．1 NTC电阻离散性导致的

误差 474

16．4．2 A/D转换导致的误差 474

16．4．3 电路拓扑导致的误差 476

16．4．4 多项式插值导致的误差 477

16．5 系统总误差 478

16．6 实际测试结果 479

第17章 Receiver的低频爆震 480

17．1 项目背景 480

17．2 故障现象 480

17．3 调试过程 481

17．3．1 检查Receiver的SPL与

THD 481

17．3．2 调整Receiver的功率 481

17．3．3 调整RFR的低频部分 482

17．3．4 Receiver的工作高度 482

17．3．5 Receiver厂家的测试过程 483

17．4 FFT测试 484

17．5 小结 488

17．6 FFT在音频设计中的应用 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 项目背景 493

18．2 故障现象 493

18．3 实验测试 495

18．4 定位噪声引入点 496

18．5 案例反思 498

第19章 EN55020案例一则 499

19．1 EN55020测试环境 499

19．2 实测结果 500

19．3 测试结果分析 502

19．3．1 干扰信号采用FM方式 502

19．3．2 干扰信号采用AM方式 503

19．3．3 故障优化 503

19．4 充电器与充电线的影响 504

第20章 Acoustic调试中值得关注

的几个现象 506

20．1 磁钢与主板TDD Noise 506

20．2 Receiver的啸叫 506

20．3 波浪状的频响曲线 507

20．4 切换模式后的Echo Loss 

Fail 508

20．5 按压电池盖导致RCV响度

下降 509

第21章 工厂端音频自动检测方案 511

21．1 目前现状 511

21．2 检测原理 512

21．3 方案步骤 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 确定门限 515

21．5．1 SPL_STD_Criteria及RES_

STD_Criteria的门限 515

21．5．2 测试距离 516

21．6 性能分析 517

21．6．1 频谱分辨力 517

21．6．2 误判率 517

21．6．3 鲁棒性 518

第22章 开机自动进入测试模式 519

22．1 故障状态 519

22．2 故障分析 520

22．2．1 信号测量 520

22．2．2 原因分析 521

22．3 深层思索 523

第23章 GPS受扰案例一则 525

23．1 故障定位 525

23．2 故障解决 528

23．2．1 定位干扰源 528

23．2．2 解决思路 529

23．2．3 原理分析 529

23．2．4 优化结果 533

23．2．5 Sorting方案 535

23．3 小结 536

附录A 几何光学成像 537

附录B 立体声原理 541

附录C 手机声学结构设计 553

附录D “苦逼”IT男的那些事儿 569

附录E 读者反馈 574