cmos射频集成电路分析与设计

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1、高等学校教材CMOS射频集成电路分析与设计AnalysisandDesignofCMOSRFIntegratedCircuits池保勇余志平石秉学清华大学出版社2006年1月16日第2页,共587页前言前前前言言言近年来，无线通信技术及其应用得到了非常迅速地发展。数字编码及数字信号处理的引入是推动无线通信技术发展的原动力。高性能、低成本的CMOS工艺的进步，使得芯片上单位面积内可以集成越来越多的数字功能，从而可以采用复杂的编解码和调制解调算法，获得高性能的无线通信。无线通信的飞速发展给无线收发机射频前端的设计带来了很多挑战。

2、射频前端是天线和无线收发机后端基带处理器之间的接口。它需要检测在GHz频段的微弱接收信号（¹V量级），同时还要在相同的频段发射大功率的射频信号（可高达2W）。这需要高性能的射频前端电路，例如低噪声放大器、变频器、功率放大器、滤波器、频率合成器等。在天线和基带处理器之间，射频前端电路完成将信号从一个频带搬移到另一个频带的功能。高性能、低功耗和低成本是射频前端电路的设计目标。在GHz频段要实现高性能、低功耗、低成本的电路是相当困难的，这使得射频前端设计成了无线收发机设计的一个瓶颈。采用分立元件来实现无线收发机射频前端使得价格居高

3、不下，系统体积也非常庞大，这与人们的需求是相矛盾的。随着工艺技术和集成电路设计技术的发展，实现集成化的无线收发机射频前端已经有了可能。考虑到绝大多数无线收发机的基带处理器都是采用CMOS工艺实现的，射频前端也应采用CMOS工艺来实现，以便最终将射频前端和基带处理器集成在同一块芯片上，实现单芯片的收发机。而目前随着深压微米技术的发展，CMOS晶体管的特征频率不断提高，CMOS工艺已经可以满足或者接近于满足射频集成电路的需要。现在，大学和工业界的研究组都在进行射频集成电路的研究，采用CMOS工艺实现的射频集成电路产品越来越多，功

4、能也越来越复杂，CMOS射频集成电路开始进入真正的产品开发阶段。与这一阶段相适应，工业界对射频集成电路设计人才具有巨大的需求，而且在不久的将来该需求还会逐渐增加。为了加快射频集成电路人才的培养，国内迫切需要一本较好的射频集成电路教材。本书正是在这样的背景下完成的。它以实现一个完整的无线收发机射频前端为主线，按照“射频电路基础－射频电路元器件－无线收发机系统结构－射频模块分析与设计－后端设计与SOC集成－无线收发机实例”的结构编写的。在编写过程中，编者力图面向实际应用，在介绍清楚基本概念的基础上，着重讨论在集成射频前端框架下各

5、模块电路的设计方法以及提高性能的措施。书中讲述的主要概念和方法都尽量通过具有实际应用价值的设计实例加以解释和说明，并以较大篇幅介绍了它们的求解方法，使读者能够举一反三，独立解决CMOS射频集成电路设计中的实际问题。通过本书的学习，读者可以进行基本的射频集成电路设计，并对无线收发机射频前端结构选择以及模块划分、性能指标分配等具有初步了解。编写本书的另一个初衷是对目前为止出现的射频电路设计技术进行总结，供读者进一步研究之用，因此本书的内容力图反映射频集成电路领域的最新进展，在内容上包括了很多先进的射频集成电路设计技术。本书涉及面

6、比较宽，作为一本教材，并非所有内容都要在课内讲授，使用本教材的教师应结合需要对本书内容进行适当裁减，灵活选择授课内容。全书共分为15章，全书结构如下图所示第i页,共587页前言
⚣ᵯẠ⚣ᡂᵯᐗᘤᦈ᪀ஹஹஹ"⚣#ᙽᑖ᪆'()*+ᓝ-.()'SOCᡂᓝ/ᦈ⚣0.12ᓝ第一章是绪论，介绍射频电路的发展历史，讨论无线通信系统的组成以及射频电路在系统中的作用与地位、射频电路与微波电路和低频电路的关系、应用领域。第二章讨论了

7、线性射频电路的基本特性和分析方法。首先讨论了传输线的基本特性；接着引入线性射频电路的基本分析工具Smith圆图，然后讨论了描述线性射频电路性能的基本参数（S参数）以及应用S参数来分析线性网络的方法，最后在附录部分介绍了无源分立集总参数元件应用于射频电路时可能出现的寄生效应及其等效模型。第三章讨论无源RLC网络的基本特性、阻抗匹配的概念以及实现阻抗匹配的方法。首先讨论了无源RLC网络的基本特性；然后讨论了串并联阻抗等效互换以及回路抽头时的阻抗变换，这些简单的变换关系在射频集成电路的设计中经常用到；最后讨论阻抗匹配的概念以及L匹

8、配、Pi型匹配、T型匹配、微带线匹配的原理以及设计方法，这些匹配是射频集成电路设计或者测试中最常用到的阻抗匹配类型。第四章介绍了衡量射频电路性能的各种参数并讨论如何从系统描述推导出射频前端的性能描述；紧接着讨论了射频电路的仿真问题并介绍几种商用的射频电路仿真软件；最后对CMOS射频集成电路