矽基射頻集成電路和系統

目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1引言1
1.2矽基射頻集成電路技術的發展3
1.3矽基射頻集成收發機芯片進展17
1.4展望20
參考文獻21

第2章射頻電路和系統基礎23
2.1反射係數與Smith圓圖23
2.2阻抗匹配和阻抗變換24
2.3非線性28
2.3.1功率1dB壓縮點(P1dB) 28
2.3.2減敏與阻塞29
2.3.3交調信號及其影響30
2.3.4 IIP3和IIP2 30
2.3.5級聯非線性31
2.4噪聲32
2.4.1噪聲係數33
2.4.2靈敏度34
2.4.3動態範圍35
2.5調製解調35
2.5.1模擬調製/解調35
2.5.2數字調製/解調36
2.5.3正交調製/解調37
2.5.4恆包絡調製/解調38
2.6多址接入技術41
2.6.1時分複用和頻分複用41
2.6.2頻分多址( FDMA) 43
2.6.3時分多址(TDMA) 43
2.6.4碼分多址(CDMA) 44
2.7接收機系統架構44
2.7.1外差接收機44
2.7.2零中頻接收機49
2.8發射機架構53
2.8. 1直接變頻發射機53
2.8.2外差發射機54
參考文獻54

第3章射頻集成器件及其模型56
3.1集成電阻、電容及其高頻模型56
3.1.1集成電阻及其高頻模型56
3.1 .2集成電容及其高頻模型57
3.1.3 RF變容管及其高頻模型58
3.2集成傳輸線60
3.2.1集成傳輸線簡介60
3.2.2傳輸線基礎61
3.2.3慢波集成傳輸線63
3.3集成感性元件及其模型64
3.3.1集成感性元件簡介64
3.3.2集成電感及其模型65
3.3.3集成變壓器及其模型68
3.3.4集成感性元件物理效應解析模型71
3.4 MOSFET器件與模型76
3.4 .1 MOSFET器件簡介76
3.4.2 MOSFET器件手算直流模型76
3.4.3 MOSFET器件低頻等效小信號模型77
3.4.4 MOSFET器件高頻模型77
3.4.5 MOSFET高頻噪聲80
3.4.6有源器件高頻測試和參數提取簡介81
參考文獻84

第4章射頻接收機集成電路技術86
4.1低噪聲放大器86
4.1.1低噪聲放大器簡介86
4.1.2放大器電路輸入阻抗87
4.1.3源簡併低噪聲放大器88
4.1.4輸入端電阻直接匹配低噪聲放大器92
4.1 .5共柵阻抗匹配低噪聲放大器94
4.1.6負反饋電阻匹配低噪聲放大器95
4.1.7高線性低噪聲放大器95
4.2混頻器97
4.2.1混頻器簡述97
4.2.2混頻器折疊噪聲99
4.2.3諧波抑制混頻器100
4.2.4 Sub-harmonic混頻器103
4.3射頻集成濾波器106
4.3.1射頻集成濾波器簡介106
4.3.2 N通道濾波器阻抗變換107
4.3. 3典型的N通道濾波器結構110
4.3.4多相濾波器111
4.4模擬基帶電路114
4.4.1連續時間濾波器114
4.4.2分立時間濾波器120
4.4.3鏡像抑制濾波器122
參考文獻125

第5章射頻發射機集成電路技術127
5.1功率放大器性能指標127
5.1.1輸出功率127
5.1.2峰值-均值功率比128
5.1.3效率128
5.1.4線性度129
5.1.5星座圖和誤差矢量幅度129
5.2線性功率放大器130
5.2.1線性功率放大器分類及簡介130
5.2.2共軛匹配和功率匹配132
5.2.3負載線理論132
5.2.4功率放大器的穩定性133
5.3線性功率放大器設計實例134
5.3.1 CMOS功率放大器設計難點134
5.3.2 UHF頻段功率放大器設計136
5.3.3 Loadpull技術和Sourcepull技術147
5.4非線性開關類功率放大器149
5.4.1 D類功率放大器149
5.4.2 E類功率放大器152
5.5非線性功率放大器線性化技術155
5.5.1極坐標發射機155
5.5.2差相發射機156
5.5.3 Doherty PA 159
5.6數字射頻發射機161
5.6.1數字射頻發射機簡介161
5.6.2數控功率放大器161
5.6.3數控相位插值器164
5.6.4數字極坐標發射機167
5.6.5數字正交發射機168
5.6. 6數字差相發射機172
參考文獻173

第6章頻率綜合器電路技術175
6.1鎖相環基礎175
6.1.1鎖相環頻率綜合器簡介175
6.1.2相噪聲基礎176
6.1.3鎖定頻率分辨率178
6.1.4環路帶寬與鎖定時間179
6.1.5雜散179
6.1.6頻率調製和相位調製179
6.2電荷泵鎖相環電路技術180
6.2.1鎖相環環路特性180
6.2.2壓控振盪器186
6.2.3分頻器191
6.2.4鑑頻鑑相器和電荷泵電路192
6.2.5小數分頻鎖相環196
6.3全數字鎖相環電路技術200
6.3.1數字鎖相環的小數分頻技術201
6.3.2高精度時間數字轉換器技術204
6.3.3高精度數控振盪器技術207
6.3.4數字鎖相環的環路分析211
6.3.5數字鎖相環的行為級建模213
6.3.6數字鎖相環設計實例218
參考文獻223

第7章低功耗物聯網射頻集成電路與系統技術225
7.1低功耗藍牙射頻集成電路與系統技術226
7.1.1 BLE系統簡介226
7.1.2 BLE電路系統指標分析232
7.1.3 BLE收發機參考設計指標237
7.1.4低功耗藍牙關鍵電路與系統技術238
7.1.5 BLE SoC芯片實例247
7.2低功耗廣域物聯網射頻與系統電路技術251
7.2.1 NB-IoT簡介252
7.2.2 NB-IoT收發機關鍵電路和系統技術255
7.3基於非對等通信的RFID電路與系統技術260
7.3.1 UHF RFID工作原理和通信協議261
7.3.2 UHF RFID閱讀器芯片技術267
7.3.3 UHF RFID標籤芯片技術276
7.4超寬帶射頻集成電路與系統技術281
7.4.1 UWB通信技術簡介281
7.4.2 UWB射頻系統關鍵問題283
7.4.3 UWB射頻集成電路和系統技術283
7.5無線人體傳感網射頻集成電路與系統288
7.5.1無線人體傳感網288
7.5.2體表通信環境傳輸特性289
7.5.3無線人體傳感網通信方式291
7.5.4人體信道通信收發機技術進展292
參考文獻296

第8章可重構射頻集成電路與系統技術299
8.1可重構射頻系統簡介299
8.2可重構射頻收發機技術挑戰302
8.2.1接收機系統要求分析302
8.2.2本振信號系統要求分析305
8.2.3發射機系統要求分析306
8.3可重構接收機系統和關鍵電路技術307
8.3.1可重構接收機架構308
8.3.2高度可配置模擬基帶電路技術322
8.4面向可重構應用的頻率綜合器電路技術327
8.4 .1寬工作頻率範圍頻率綜合器電路技術327
8.4.2低相噪聲頻率綜合器電路技術330
8.5可重構發射機系統和關鍵電路技術337
8.5.1寬帶發射機架構和相關電路技術337
8.5. 2全集成雙工器技術349
參考文獻351

第9章矽基毫米波集成電路與系統技術354
9.1矽基毫米波系統概述354
9.1.1毫米波通信頻段354
9.1.2毫米波雷達概述354
9.1.3矽基毫米波電路難點357
9.2毫米波系統鏈路預算357
9.2.1毫米波通信鏈路預算357
9.2.2毫米波雷達鏈路預算357
9.2.3陣列天線與增益358
9.3相控陣技術359
9.3.1相控陣原理359
9.3.2相控陣收發機架構361
9.3.3相控陣的非理想效應分析364
9.4 MIMO技術369
9.4.1 MIMO技術原理369
9.4.2 MIMO串擾問題373
9.5毫米波雷達技術374
9.5.1調頻連續波雷達原理374
9.5.2高精度調頻連續波雷達技術375
9.5.3雷達抗干擾技術380
9.6矽基毫米波關鍵電路382
9.6.1倍頻器382
9.6.2移相器384
9.6.3線性頻率源387
參考文獻393
中英文術語對照表396