硅基射頻集成電路和系統(tǒng)

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 硅基射頻集成電路技術的發(fā)展 3
1.3 硅基射頻集成收發(fā)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(tǒng)基礎 23
2.1 反射系數(shù)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(diào)信號及其影響 30
2.3.4 IIP3和IIP2 30
2.3.5 級聯(lián)非線性 31
2.4 噪聲 32
2.4.1 噪聲系數(shù) 33
2.4.2 靈敏度 34
2.4.3 動態(tài)范圍 35
2.5 調(diào)制解調(diào) 35
2.5.1 模擬調(diào)制/解調(diào) 35
2.5.2 數(shù)字調(diào)制/解調(diào) 36
2.5.3 正交調(diào)制/解調(diào) 37
2.5.4 恒包絡調(diào)制/解調(diào) 38
2.6 多址接入技術 41
2.6.1 時分復用和頻分復用 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(tǒng)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(fā)射機架構 53
2.8.1 直接變頻發(fā)射機 53
2.8.2 外差發(fā)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?nèi)莨芗捌涓哳l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(shù)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 源簡并低噪聲放大器 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(xù)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(fā)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(wěn)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(fā)射機 155
5.5.2 差相發(fā)射機 156
5.5.3 Doherty PA 159
5.6 數(shù)字射頻發(fā)射機 161
5.6.1 數(shù)字射頻發(fā)射機簡介 161
5.6.2 數(shù)控功率放大器 161
5.6.3 數(shù)控相位插值器 164
5.6.4 數(shù)字極坐標發(fā)射機 167
5.6.5 數(shù)字正交發(fā)射機 168
5.6.6 數(shù)字差相發(fā)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(huán)基礎 175
6.1.1 鎖相環(huán)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(huán)路帶寬與鎖定時間 179
6.1.5 雜散 179
6.1.6 頻率調(diào)制和相位調(diào)制 179
6.2 電荷泵鎖相環(huán)電路技術 180
6.2.1 鎖相環(huán)環(huán)路特性 180
6.2.2 壓控振蕩器 186
6.2.3 分頻器 191
6.2.4 鑒頻鑒相器和電荷泵電路 192
6.2.5 小數(shù)分頻鎖相環(huán) 196
6.3 全數(shù)字鎖相環(huán)電路技術 200
6.3.1 數(shù)字鎖相環(huán)的小數(shù)分頻技術 201
6.3.2 高精度時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器技術 204
6.3.3 高精度數(shù)控振蕩器技術 207
6.3.4 數(shù)字鎖相環(huán)的環(huán)路分析 211
6.3.5 數(shù)字鎖相環(huán)的行為級建模 213
6.3.6 數(shù)字鎖相環(huán)設計實例 218
參考文獻 223
第7章 低功耗物聯(lián)網(wǎng)射頻集成電路與系統(tǒng)技術 225
7.1 低功耗藍牙射頻集成電路與系統(tǒng)技術 226
7.1.1 BLE系統(tǒng)簡介 226
7.1.2 BLE電路系統(tǒng)指標分析 232
7.1.3 BLE收發(fā)機參考設計指標 237
7.1.4 低功耗藍牙關鍵電路與系統(tǒng)技術 238
7.1.5 BLE SoC芯片實例 247
7.2 低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)射頻與系統(tǒng)電路技術 251
7.2.1 NB-IoT簡介 252
7.2.2 NB-IoT收發(fā)機關鍵電路和系統(tǒng)技術 255
7.3 基于非對等通信的RFID電路與系統(tǒng)技術 260
7.3.1 UHF RFID工作原理和通信協(xié)議 261
7.3.2 UHF RFID閱讀器芯片技術 267
7.3.3 UHF RFID標簽芯片技術 276
7.4 超寬帶射頻集成電路與系統(tǒng)技術 281
7.4.1 UWB通信技術簡介 281
7.4.2 UWB射頻系統(tǒng)關鍵問題 283
7.4.3 UWB射頻集成電路和系統(tǒng)技術 283
7.5 無線人體傳感網(wǎng)射頻集成電路與系統(tǒng) 288
7.5.1 無線人體傳感網(wǎng) 288
7.5.2 體表通信環(huán)境傳輸特性 289
7.5.3 無線人體傳感網(wǎng)通信方式 291
7.5.4 人體信道通信收發(fā)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(tǒng)技術 299
8.1 可重構射頻系統(tǒng)簡介 299
8.2 可重構射頻收發(fā)機技術挑戰(zhàn) 302
8.2.1 接收機系統(tǒng)要求分析 302
8.2.2 本振信號系統(tǒng)要求分析 305
8.2.3 發(fā)射機系統(tǒng)要求分析 306
8.3 可重構接收機系統(tǒng)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 寬工作頻率范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(fā)射機系統(tǒng)和關鍵電路技術 337
8.5.1 寬帶發(fā)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 硅基毫米波集成電路與系統(tǒng)技術 354
9.1 硅基毫米波系統(tǒng)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 硅基毫米波電路難點 357
9.2 毫米波系統(tǒng)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(fā)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(diào)頻連續(xù)波雷達原理 374
9.5.2 高精度調(diào)頻連續(xù)波雷達技術 375
9.5.3 雷達抗干擾技術 380
9.6 硅基毫米波關鍵電路 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