射頻集成電路與系統(tǒng)

第一章 緒論
1.1 射頻集成電路系統(tǒng)框架 002
1.2 射頻集成電路發(fā)展歷程 003
1.3 本書主要內(nèi)容 004
第二章 射頻電路基礎(chǔ)
2.1 引言 008
2.2 傳輸線 008
2.2.1 傳輸線方程 008
2.2.2 無耗傳輸線 010
2.2.3 端接負(fù)載的無耗傳輸線 010
2.2.4 無耗傳輸線的特殊情況 012
2.3 史密斯圓圖 013
2.3.1 史密斯圓圖簡介 013
2.3.2 阻抗圓圖 014
2.3.3 導(dǎo)納圓圖 015
2.3.4 史密斯圓圖上的集總元件值 015
2.3.5 史密斯圓圖上的傳輸線阻抗 016
2.3.6 史密斯圓圖上的Q值圓 016
2.4 二端口網(wǎng)絡(luò) 016
2.4.1 Z、Y、H和ABCD參數(shù) 017
2.4.2 散射參數(shù) 018
2.4.3 網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 020
2.5 阻抗匹配 021
2.5.1 匹配原則 021
2.5.2 品質(zhì)因子 022
2.5.3 RLC諧振及串并轉(zhuǎn)換 023
2.5.4 集總元件匹配 026
2.5.5 傳輸線匹配 029
2.5.6 集總參數(shù)和分布參數(shù)等效 031
2.6 射頻電路主要設(shè)計(jì)考量 034
2.6.1 增益 034
2.6.2 噪聲與靈敏度 035
2.6.3 非線性 040
2.7 射頻電路仿真工具介紹 043
2.7.1 ADS 043
2.7.2 ADE 044
2.7.3 HFSS 044
2.8 常用半導(dǎo)體工藝介紹 044
2.8.1 硅基（CMOS）工藝 044
2.8.2 鍺硅（SiGe）BiCMOS工藝 045
2.8.3 砷化鎵工藝 046
2.8.4 氮化鎵工藝 047
第三章 射頻集成電路器件基礎(chǔ)
3.1 引言 052
3.2 無源器件設(shè)計(jì)與模型 052
3.2.1 集成電阻 053
3.2.2 集成電容 057
3.2.3 集成電感 060
3.2.4 集成傳輸線 066
3.2.5 植入式融合設(shè)計(jì)功能電路 073
3.3 有源器件設(shè)計(jì)與模型 076
3.3.1 金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET） 076
3.3.2 高電子遷移率晶體管（HEMT） 084
3.3.3 硅基雙極結(jié)型晶體管（Si-BJT） 088
3.3.4 異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT） 092
3.3.5 不同有源器件的特性比較 093
3.4 射頻集成電路器件發(fā)展趨勢 095
3.4.1 無源集成電路與器件的發(fā)展趨勢 095
3.4.2 有源器件的發(fā)展趨勢 098
第四章 射頻收發(fā)機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)
4.1 引言 104
4.2 性能指標(biāo) 104
4.2.1 雙工方式 104
4.2.2 噪聲系數(shù) 105
4.2.3 線性度 105
4.2.4 靈敏度 107
4.2.5 動態(tài)范圍 107
4.2.6 本振泄漏和雜散響應(yīng) 108
4.2.7 輸出功率 108
4.2.8 效率及頻譜 108
4.3 經(jīng)典收發(fā)機(jī)架構(gòu) 109
4.3.1 超外差收發(fā)機(jī) 109
4.3.2 零中頻收發(fā)機(jī) 110
4.3.3 低中頻接收機(jī) 111
4.3.4 鏡像抑制接收機(jī) 111
4.3.5 小結(jié) 113
4.4 特定功能的收發(fā)機(jī)架構(gòu) 114
4.4.1 雷達(dá)收發(fā)機(jī) 114
4.4.2 相控陣收發(fā)機(jī) 120
4.4.3 MIMO收發(fā)機(jī) 123
4.5 收發(fā)機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例 124
4.6 技術(shù)發(fā)展趨勢 129
4.6.1 全雙工收發(fā)機(jī) 130
4.6.2 全數(shù)字波束賦形及混合波束賦形架構(gòu) 130
4.6.3 毫米波高階直接調(diào)制架構(gòu) 131
第五章 放大器
5.1 引言 134
5.2 低噪聲放大器 134
5.2.1 性能指標(biāo) 134
5.2.2 基本電路結(jié)構(gòu) 138
5.2.3 性能提升技術(shù) 142
5.2.4 寬帶LNA設(shè)計(jì)實(shí)例 155
5.2.5 技術(shù)發(fā)展趨勢 160
5.3 可變增益放大器 161
5.3.1 性能指標(biāo) 161
5.3.2 基本設(shè)計(jì)原理 162
5.3.3 性能提升技術(shù) 165
5.3.4 基帶VGA設(shè)計(jì)實(shí)例 168
5.3.5 技術(shù)發(fā)展趨勢 172
第六章 功率放大器
6.1 引言 178
6.2 性能指標(biāo) 178
6.2.1 1 dB輸出功率壓縮點(diǎn) 178
6.2.2 功率附加效率 178
6.2.3 鄰近信道功率比 179
6.3 功率放大器的基本類型 179
6.3.1 A類、B類、AB類和C類功率放大器 179
6.3.2 D類功率放大器 181
6.3.3 F類功率放大器 182
6.4 功率放大器的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 183
6.5 功率放大器性能提升技術(shù) 185
6.5.1 帶寬提升技術(shù) 185
6.5.2 效率提升技術(shù) 190
6.5.3 線性度提升技術(shù) 196
6.6 功率放大器設(shè)計(jì)實(shí)例 203
6.6.1 基于CMOS工藝的毫米波Doherty功率放大器設(shè)計(jì) 203
6.6.2 基于GaAs工藝的Ku波段寬帶功率放大器設(shè)計(jì) 208
6.7 技術(shù)發(fā)展趨勢 212
第七章 混頻器
7.1 引言 218
7.2 性能指標(biāo) 218
7.2.1 轉(zhuǎn)換增益 218
7.2.2 噪聲系數(shù) 219
7.2.3 線性度 220
7.2.4 端口隔離度 223
7.3 混頻器的類型與結(jié)構(gòu) 224
7.3.1 基本原理與結(jié)構(gòu) 224
7.3.2 單平衡混頻器和雙平衡混頻器 226
7.3.3 無源混頻器和有源混頻器 228
7.3.4 鏡像抑制混頻器 229
7.4 有源混頻器的分析與設(shè)計(jì) 231
7.4.1 雙平衡有源混頻器的性能指標(biāo)分析 231
7.4.2 有源混頻器的設(shè)計(jì) 235
7.5 混頻器的性能提升技術(shù) 237
7.5.1 轉(zhuǎn)換增益提升技術(shù) 238
7.5.2 線性度提高技術(shù) 240
7.5.3 降噪技術(shù) 243
7.6 應(yīng)用于5G通信的毫米波混頻器設(shè)計(jì)實(shí)例 244
7.6.1 電路工作原理 245
7.6.2 電路設(shè)計(jì)流程 246
7.6.3 測試結(jié)果與討論 246
7.7 技術(shù)發(fā)展趨勢 247
7.7.1 工作頻段更高 247
7.7.2 工藝和器件更先進(jìn) 248
第八章 射頻控制電路
8.1 引言 252
8.2 射頻開關(guān) 252
8.2.1 性能指標(biāo) 252
8.2.2 射頻開關(guān)的類型與結(jié)構(gòu) 255
8.2.3 射頻開關(guān)的分析與設(shè)計(jì) 260
8.2.4 射頻開關(guān)性能提升技術(shù) 260
8.2.5 射頻開關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)例 267
8.3 射頻移相器 270
8.3.1 性能指標(biāo) 270
8.3.2 射頻移相器的類型 271
8.3.3 矢量合成有源移相器的分析與設(shè)計(jì) 271
8.3.4 移相器性能提升技術(shù) 273
8.3.5 高相位分辨率矢量合成移相器設(shè)計(jì)實(shí)例 277
8.4 射頻衰減器 281
8.4.1 衰減器的性能指標(biāo) 281
8.4.2 衰減器的類型與結(jié)構(gòu) 282
8.4.3 衰減器性能提升技術(shù) 286
8.5 射頻限幅器 290
8.5.1 限幅器的性能指標(biāo) 290
8.5.2 限幅器的類型與結(jié)構(gòu) 291
8.5.3 限幅器性能提升技術(shù) 292
8.6 技術(shù)發(fā)展趨勢 293
8.6.1 射頻開關(guān)工藝的演進(jìn) 293
8.6.2 基于新型收發(fā)架構(gòu)的射頻開關(guān) 293
8.6.3 高分辨率移相器 294
8.6.4 新型雙向移相器 295
8.6.5 高性能可變衰減器 295
8.6.6 基于Si、GaAs及GaN技術(shù)的限幅器 295
第九章 射頻頻率源
9.1 引言 302
9.2 振蕩器 302
9.2.1 基本電路結(jié)構(gòu) 302
9.2.2 頻率控制方式 306
9.2.3 相位噪聲 309
9.2.4 設(shè)計(jì)方法 310
9.2.5 性能提升技術(shù) 311
9.3 分頻器 313
9.3.1 組合邏輯型分頻器 313
9.3.2 組合邏輯分頻器電路實(shí)現(xiàn) 316
9.3.3 注入鎖定型分頻器 318
9.4 倍頻器 322
9.4.1 組合邏輯型倍頻器 322
9.4.2 注入鎖定型倍頻器 322
9.5 閉環(huán)頻率源 324
9.5.1 基本功能及分類 324
9.5.2 模擬鎖相環(huán) 325
9.5.3 全數(shù)字鎖相環(huán) 330
9.6 振蕩器設(shè)計(jì)實(shí)例 335
9.6.1 電路工作原理 335
9.6.2 相移產(chǎn)生機(jī)理 337
9.6.3 電路設(shè)計(jì)流程 338
9.6.4 結(jié)果與討論 339
9.7 新型鎖相環(huán)發(fā)展趨勢 341
9.7.1 亞采樣鎖相環(huán) 342
9.7.2 參考采樣鎖相環(huán) 344
9.7.3 注入鎖定鎖相環(huán) 345
第十章 射頻系統(tǒng)單片集成技術(shù)
10.1 引言 350
10.2 單片集成的設(shè)計(jì)考慮 350
10.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 350
10.2.2 單端、差分信號 351
10.2.3 級間阻抗匹配 352
10.2.4 版圖布局與優(yōu)化 352
10.2.5 SPI數(shù)控設(shè)計(jì) 353
10.2.6 ESD設(shè)計(jì) 354
10.2.7 系統(tǒng)校準(zhǔn) 356
10.2.8 片上測試 356
10.3 集成芯片測試技術(shù) 357
10.3.1 輸入輸出匹配 357
10.3.2 鏈路增益 357
10.3.3 噪聲系數(shù) 358
10.3.4 線性度 359
10.4 相控陣接收機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 361
10.4.1 系統(tǒng)架構(gòu) 361
10.4.2 電路設(shè)計(jì)流程 363
10.4.3 芯片實(shí)驗(yàn)結(jié)果 365
10.5 技術(shù)發(fā)展趨勢 368
10.5.1 CMOS工藝 368
10.5.2 工作頻段更高 368
10.5.3 未來應(yīng)用 369
第十一章 射頻芯片與天線集成封裝技術(shù)
11.1 引言 372
11.2 射頻集成電路封裝 372
11.2.1 工藝與材料 372
11.2.2 互連技術(shù) 375
11.2.3 散熱技術(shù) 376
11.3 集成天線設(shè)計(jì)技術(shù) 378
11.3.1 主要性能指標(biāo) 378
11.3.2 常用集成天線類型與設(shè)計(jì) 380
11.3.3 集成天線設(shè)計(jì)新技術(shù) 383
11.4 芯片與天線集成封裝實(shí)例 389
11.4.1 60 GHz收發(fā)模組的互連設(shè)計(jì) 389
11.4.2 5G毫米波相控陣的互連設(shè)計(jì) 390
11.5 封裝天線技術(shù)發(fā)展趨勢 391
11.5.1 新封裝材料和工藝 391
11.5.2 封裝天線技術(shù)的挑戰(zhàn) 392