硅基射频集成电路和系统

《硅基射频集成电路和系统》以硅基射频集成芯片系统为核心，介绍射频电路和系统基础、射频集成电路基本理论和设计方法，以及国内外硅基射频集成电路和系统技术的新进展。《硅基射频集成电路和系统》分为射频电路和系统设计基础知识、射频收发机集成电路技术和面向特定应用的射频集成电路与系统技术三个部分。第一部分主要包括射频电路和系统基础与高频器件及模型；第二部分主要包括射频收发通道和频率综合器的关键电路技术；第三部分面向低功耗物联网、可重构射频系统和毫米波雷达等应用介绍相关射频集成电路与系统技术。

序
前言
第1章绪论1
1.1引言1
1.2硅基射频集成电路技术的发展3
1.3硅基射频集成收发机芯片进展17
1.4展望20
参考文献21
第2章射频电路和系统基础23
2.1反射系数与Smith圆图23
2.2阻抗匹配和阻抗变换24
2.3非线性28
2.3.1功率1dB压缩点(P1dB)28
2.3.2减敏与阻塞29
2.3.3交调信号及其影响30
2.3.4IIP3和IIP230
2.3.5级联非线性31
2.4噪声32
2.4.1噪声系数33
2.4.2灵敏度34
2.4.3动态范围35
2.5调制解调35
2.5.1模拟调制/解调35
2.5.2数字调制/解调36
2.5.3正交调制/解调37
2.5.4恒包络调制/解调38
2.6多址接入技术41
2.6.1时分复用和频分复用41
2.6.2频分多址(FDMA)43
2.6.3时分多址(TDMA)43
2.6.4码分多址(CDMA)44
2.7接收机系统架构44
2.7.1外差接收机44
2.7.2零中频接收机49
2.8发射机架构53
2.8.1直接变频发射机53
2.8.2外差发射机54
参考文献54
第3章射频集成器件及其模型56
3.1集成电阻、电容及其高频模型56
3.1.1集成电阻及其高频模型56
3.1.2集成电容及其高频模型57
3.1.3RF变容管及其高频模型58
3.2集成传输线60
3.2.1集成传输线简介60
3.2.2传输线基础61
3.2.3慢波集成传输线63
3.3集成感性元件及其模型64
3.3.1集成感性元件简介64
3.3.2集成电感及其模型65
3.3.3集成变压器及其模型68
3.3.4集成感性元件物理效应解析模型71
3.4MOSFET器件与模型76
3.4.1MOSFET器件简介76
3.4.2MOSFET器件手算直流模型76
3.4.3MOSFET器件低频等效小信号模型77
3.4.4MOSFET器件高频模型77
3.4.5MOSFET高频噪声80
3.4.6有源器件高频测试和参数提取简介81
参考文献84
第4章射频接收机集成电路技术86
4.1低噪声放大器86
4.1.1低噪声放大器简介86
4.1.2放大器电路输入阻抗87
4.1.3源简并低噪声放大器88
4.1.4输入端电阻直接匹配低噪声放大器92
4.1.5共栅阻抗匹配低噪声放大器94
4.1.6负反馈电阻匹配低噪声放大器95
4.1.7高线性低噪声放大器95
4.2混频器97
4.2.1混频器简述97
4.2.2混频器折叠噪声99
4.2.3谐波抑制混频器100
4.2.4Sub-harmonic混频器103
4.3射频集成滤波器106
4.3.1射频集成滤波器简介106
4.3.2N通道滤波器阻抗变换107
4.3.3典型的N通道滤波器结构110
4.3.4多相滤波器111
4.4模拟基带电路114
4.4.1连续时间滤波器114
4.4.2分立时间滤波器120
4.4.3镜像抑制滤波器122
参考文献125
第5章射频发射机集成电路技术127
5.1功率放大器性能指标127
5.1.1输出功率127
5.1.2峰值-均值功率比128
5.1.3效率128
5.1.4线性度129
5.1.5星座图和误差矢量幅度129
5.2线性功率放大器130
5.2.1线性功率放大器分类及简介130
5.2.2共轭匹配和功率匹配132
5.2.3负载线理论132
5.2.4功率放大器的稳定性133
5.3线性功率放大器设计实例134
5.3.1CMOS功率放大器设计难点134
5.3.2UHF频段功率放大器设计136
5.3.3Loadpull技术和Sourcepull技术147
5.4非线性开关类功率放大器149
5.4.1D类功率放大器149
5.4.2E类功率放大器152
5.5非线性功率放大器线性化技术155
5.5.1极坐标发射机155
5.5.2差相发射机156
5.5.3DohertyPA159
5.6数字射频发射机161
5.6.1数字射频发射机简介161
5.6.2数控功率放大器161
5.6.3数控相位插值器164
5.6.4数字极坐标发射机167
5.6.5数字正交发射机168
5.6.6数字差相发射机172
参考文献173
第6章频率综合器电路技术175
6.1锁相环基础175
6.1.1锁相环频率综合器简介175
6.1.2相噪声基础176
6.1.3锁定频率分辨率178
6.1.4环路带宽与锁定时间179
6.1.5杂散179
6.1.6频率调制和相位调制179
6.2电荷泵锁相环电路技术180
6.2.1锁相环环路特性180
6.2.2压控振荡器186
6.2.3分频器191
6.2.4鉴频鉴相器和电荷泵电路192
6.2.5小数分频锁相环196
6.3全数字锁相环电路技术200
6.3.1数字锁相环的小数分频技术201
6.3.2高精度时间数字转换器技术204
6.3.3高精度数控振荡器技术207
6.3.4数字锁相环的环路分析211
6.3.5数字锁相环的行为级建模213
6.3.6数字锁相环设计实例218
参考文献223
第7章低功耗物联网射频集成电路与系统技术225
7.1低功耗蓝牙射频集成电路与系统技术226
7.1.1BLE系统简介226
7.1.2BLE电路系统指标分析232
7.1.3BLE收发机参考设计指标237
7.1.4低功耗蓝牙关键电路与系统技术238
7.1.5BLESoC芯片实例247
7.2低功耗广域物联网射频与系统电路技术251
7.2.1NB-IoT简介252
7.2.2NB-IoT收发机关键电路和系统技术255
7.3基于非对等通信的RFID电路与系统技术260
7.3.1UHFRFID工作原理和通信协议261
7.3.2UHFRFID阅读器芯片技术267
7.3.3UHFRFID标签芯片技术276
7.4超宽带射频集成电路与系统技术281
7.4.1UWB通信技术简介281
7.4.2UWB射频系统关键问题283
7.4.3UWB射频集成电路和系统技术283
7.5无线人体传感网射频集成电路与系统288
7.5.1无线人体传感网288
7.5.2体表通信环境传输特性289
7.5.3无线人体传感网通信方式291
7.5.4人体信道通信收发机技术进展292
参考文献296
第8章可重构射频集成电路与系统技术299
8.1可重构射频系统简介299
8.2可重构射频收发机技术挑战302
8.2.1接收机系统要求分析302
8.2.2本振信号系统要求分析305
8.2.3发射机系统要求分析306
8.3可重构接收机系统和关键电路技术307
8.3.1可重构接收机架构308
8.3.2高度可配置模拟基带电路技术322
8.4面向可重构应用的频率综合器电路技术327
8.4.1宽工作频率范围频率综合器电路技术327
8.4.2低相噪声频率综合器电路技术330
8.5可重构发射机系统和关键电路技术337
8.5.1宽带发射机架构和相关电路技术337
8.5.2全集成双工器技术349
参考文献351
第9章硅基毫米波集成电路与系统技术354
9.1硅基毫米波系统概述354
9.1.1毫米波通信频段354
9.1.2毫米波雷达概述354
9.1.3硅基毫米波电路难点357
9.2毫米波系统链路预算357
9.2.1毫米波通信链路预算357
9.2.2毫米波雷达链路预算357
9.2.3阵列天线与增益358
9.3相控阵技术359
9.3.1相控阵原理359
9.3.2相控阵收发机架构361
9.3.3相控阵的非理想效应分析364
9.4MIMO技术369
9.4.1MIMO技术原理369
9.4.2MIMO串扰问题373
9.5毫米波雷达技术374
9.5.1调频连续波雷达原理374
9.5.2高精度调频连续波雷达技术375
9.5.3雷达抗干扰技术380
9.6硅基毫米波关键电路382
9.6.1倍频器382
9.6.2移相器384
9.6.3线性频率源387
参考文献393
中英文术语对照表396