目 錄


第1章 射頻集成電路基礎(chǔ)知識 1
1.1 增益 1
1.2 非線性效應(yīng) 2
1.2.1 諧波現(xiàn)象 2
1.2.2 增益壓縮 3
1.2.3 減敏（阻塞）現(xiàn)象 4
1.2.4 互調(diào)現(xiàn)象 5
1.2.5 交調(diào)現(xiàn)象 5
1.2.6 級聯(lián)系統(tǒng)的非線性特性 10
1.2.7 典型放大器結(jié)構(gòu)的非線性表征 13
1.3 噪聲 21
1.3.1 電阻熱噪聲 21
1.3.2 晶體管噪聲 24
1.3.3 噪聲通過濾波器系統(tǒng) 26
1.3.4 輸入?yún)⒖荚肼?28
1.3.5 噪聲系數(shù) 33
1.3.6 級聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù) 35
1.3.7 有損系統(tǒng)的噪聲系數(shù) 37
1.3.8 等效噪聲溫度 38
1.4 靈敏度 39
1.5 鏈路預(yù)算 40
參考文獻(xiàn) 42
第2章 射頻集成電路阻抗匹配及穩(wěn)定性 43
2.1 傳輸線理論 44
2.1.1 傳輸線 44
2.1.2 集總參數(shù)系統(tǒng)與分布參數(shù)系統(tǒng) 44
2.1.3 傳輸線波動(dòng)方程 46
2.1.4 傳輸線終端接負(fù)載 48
2.1.5 傳輸線特征阻抗 52
2.2 雙端口網(wǎng)絡(luò)理論和信號流圖 53
2.2.1 雙端口網(wǎng)絡(luò) 53
2.2.2 信號流圖 56
2.3 Smith圓圖理論 59
2.4 基于無源匹配網(wǎng)絡(luò)或微帶線的功率傳輸理論 63
2.4.1 無源RLC網(wǎng)絡(luò) 65
2.4.2 基于Smith圓圖的L型匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 72
2.4.3 基于Smith圓圖的T型匹配網(wǎng)絡(luò)和?型匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 76
2.5 基于Smith圓圖的微帶線匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 78
2.6 射頻集成電路中的電壓/電流傳輸理論 83
2.7 射頻集成電路穩(wěn)定性 84
參考文獻(xiàn) 88
第3章 射頻集成電路頻域分析 89
3.1 系統(tǒng) 89
3.2 系統(tǒng)響應(yīng)與傳輸函數(shù) 90
3.3 卷積和乘積 93
3.4 傅里葉級數(shù) 96
3.5 傅里葉變換 103
3.6 拉普拉斯變換 105
3.7 離散傅里葉變換 107
3.8 Z變換 109
3.9 功率譜密度與頻譜 110
3.10 頻域概念在射頻集成電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 111
3.11 射頻集成電路頻域模型 116
附錄1 離散時(shí)間域單位沖激函數(shù) 121
附錄2 DAC輸出信號頻譜 121
第4章 射頻通信基礎(chǔ)與通信鏈路預(yù)算 123
4.1 基本通信過程 123
4.2 調(diào)制和解調(diào) 127
4.2.1 幅移鍵控（ASK） 127
4.2.2 相移鍵控（PSK） 130
4.2.3 頻移鍵控（FSK） 132
4.2.4 正交幅度調(diào)制（QAM） 136
4.2.5 頻率選擇性衰落與正交頻分復(fù)用 137
4.2.6 碼速率和調(diào)制方式與信號帶寬的關(guān)系 139
4.2.7 碼間串?dāng)_與成型濾波 141
4.2.8 眼圖與星座圖 142
4.3 各調(diào)制方式誤比特性能分析 144
4.3.1 二進(jìn)制通信誤碼性能分析 145
4.3.2 MASK誤碼性能分析 151
4.3.3 MPSK誤碼性能分析 153
4.3.4 MFSK誤碼性能分析 155
4.3.5 MQAM誤碼性能分析 157
4.3.6 不同調(diào)制方式之間的解調(diào)性能對比 158
4.3.7 常用調(diào)制方式非相干解調(diào)誤碼性能分析 159
4.4 雙工模式與多址接入技術(shù) 162
4.4.1 頻分雙工與時(shí)分雙工 162
4.4.2 頻分多址與頻分多路復(fù)用 162
4.4.3 時(shí)分多址與時(shí)分多路復(fù)用 164
4.4.4 碼分多址與碼分多路復(fù)用 165
4.4.5 空分多址與空分多路復(fù)用 167
4.5 MIMO技術(shù) 169
4.5.1 空間分集 170
4.5.2 空間復(fù)用 172
4.6 通信鏈路預(yù)算 173
4.6.1 自由空間鏈路衰減 173
4.6.2 通信鏈路預(yù)算 175
參考文獻(xiàn) 178
第5章 射頻集成電路架構(gòu) 179
5.1 射頻收發(fā)集成電路一般性設(shè)計(jì)考慮 180
5.1.1 接收鏈路鏡像問題 182
5.1.2 載波同步問題 184
5.1.3 發(fā)射鏈路帶外干擾抑制問題 188
5.2 超外差接收機(jī) 189
5.2.1 一級變頻超外差接收機(jī) 190
5.2.2 二級變頻超外差接收機(jī) 191
5.2.3 零中頻超外差接收機(jī) 192
5.2.4 低中頻超外差接收機(jī) 193
5.3 零中頻接收機(jī) 195
5.3.1 正交失配 196
5.3.2 正交失配校準(zhǔn) 199
5.3.3 本振泄漏及本振諧波 202
5.3.4 直流偏移 203
5.3.5 直流偏移校準(zhǔn) 204
5.3.6 偶階非線性失真 208
5.3.7 偶階非線性失真校準(zhǔn) 210
5.3.8 閃爍噪聲 212
5.4 低中頻接收機(jī) 213
5.4.1 復(fù)數(shù)域鏡像抑制濾波器設(shè)計(jì) 215
5.4.2 正交失配 218
5.4.3 正交失配校準(zhǔn) 221
5.4.4 直流偏移及直流偏移校準(zhǔn) 222
5.4.5 基于無源多相網(wǎng)絡(luò)的低中頻接收機(jī) 226
5.5 直接變頻射頻發(fā)射機(jī) 227
5.5.1 正交失配 228
5.5.2 正交失配校準(zhǔn) 230
5.5.3 載波泄漏 232
5.5.4 載波泄漏校準(zhǔn) 233
5.5.5 信號調(diào)制方式與非線性效應(yīng) 234
5.5.6 鎖相環(huán)注入頻率牽引與設(shè)計(jì)優(yōu)化 236
5.6 低中頻射頻發(fā)射機(jī) 238
5.7 超外差射頻發(fā)射機(jī) 240
5.8 面向軟件定義無線電的射頻集成電路架構(gòu) 242
5.8.1 諧波抑制 243
5.8.2 寬帶可配置濾波器帶寬校準(zhǔn) 247
5.8.3 發(fā)射泄漏校準(zhǔn) 249
5.8.4 自適應(yīng)干擾抑制 251
5.9 射頻集成電路的多片同步校準(zhǔn) 253
參考文獻(xiàn) 254
第6章 低噪聲放大器 259
6.1 低噪聲放大器設(shè)計(jì)考慮 259
6.1.1 噪聲系數(shù) 260
6.1.2 阻抗匹配 262
6.1.3 增益與帶寬 262
6.1.4 線性度 264
6.1.5 穩(wěn)定性 265
6.1.6 功耗 266
6.2 窄帶匹配低噪聲放大器 267
6.2.1 電路結(jié)構(gòu) 267
6.2.2 匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 269
6.2.3 增益計(jì)算 273
6.2.4 噪聲性能 274
6.2.5 窄帶匹配低噪聲放大器線性性能 277
6.2.6 設(shè)計(jì)過程 279
6.3 寬帶匹配低噪聲放大器 279
6.3.1 基于共源結(jié)構(gòu)的寬帶低噪聲放大器 279
6.3.2 基于共源負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的寬帶低噪聲放大器 281
6.3.3 基于共柵結(jié)構(gòu)的寬帶低噪聲放大器 283
6.3.4 基于帶通濾波器結(jié)構(gòu)的寬帶低噪聲放大器 289
6.4 噪聲抵消低噪聲放大器 291
6.4.1 基于共源負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的寬帶低噪聲放大器噪聲抵消技術(shù) 292
6.4.2 基于共柵負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的寬帶低噪聲放大器噪聲抵消技術(shù) 293
6.5 高線性度低噪聲放大器 294
6.5.1 二階失真優(yōu)化 294
6.5.2 三階失真優(yōu)化 297
6.6 鏡像抑制低噪聲放大器 299
參考文獻(xiàn) 300
第7章 射頻混頻器 302
7.1 射頻混頻器設(shè)計(jì)考慮 302
7.1.1 噪聲系數(shù) 303
7.1.2 轉(zhuǎn)換增益 306
7.1.3 線性度 307
7.1.4 饋通效應(yīng) 307
7.2 射頻混頻器工作原理 308
7.2.1 單平衡混頻器與雙平衡混頻器 311
7.2.2 正交混頻器 313
7.2.3 多相混頻器 314
7.2.4 次諧波混頻器 317
7.3 電壓模無源下變頻混頻器 319
7.3.1 單平衡電壓模無源下變頻混頻器 320
7.3.2 雙平衡電壓模無源下變頻混頻器 327
7.3.3 八相結(jié)構(gòu)電壓模無源下變頻混頻器 329
7.4 電流模無源下變頻混頻器 331
7.5 有源下變頻混頻器 338
7.5.1 轉(zhuǎn)換增益 338
7.5.2 噪聲 342
7.5.3 線性性能 347
7.6 上變頻混頻器 351
7.6.1 單邊帶上變頻混頻器 353
7.6.2 上變頻混頻器線性性能 355
參考文獻(xiàn) 356
第8章 功率放大器 357
8.1 功率放大器設(shè)計(jì)考慮 357
8.1.1 阻抗匹配與功率匹配 358
8.1.2 Knee電壓影響 361
8.1.3 大信號條件下近似線性效應(yīng) 362
8.1.4 功率放大器的負(fù)載牽引特性 364
8.2 功率放大器設(shè)計(jì)指標(biāo) 367
8.2.1 增益 367
8.2.2 功率轉(zhuǎn)換效率及附加功率轉(zhuǎn)換效率 369
8.2.3 功率轉(zhuǎn)換因子 369
8.2.4 線性度 370
8.2.5 峰值-均值功率比 370
8.3 壓控電流型功率放大器 370
8.3.1 A類功率放大器 371
8.3.2 B類功率放大器 375
8.3.3 C類功率放大器 378
8.3.4 AB類功率放大器 379
8.3.5 壓控電流型功率放大器性能比較 380
8.4 壓控開關(guān)型功率放大器 382
8.4.1 D類功率放大器 382
8.4.2 E類功率放大器 386
8.4.3 F類功率放大器 393
8.4.4 壓控開關(guān)型功率放大器性能比較 396
8.5 功率放大器的效率提升技術(shù) 396
8.5.1 包絡(luò)跟蹤功率放大器 397
8.5.2 包絡(luò)消除與恢復(fù)功率放大器 403
8.5.3 LINC功率放大器 405
8.5.4 Doherty功率放大器 410
8.6 功率放大器的線性化技術(shù) 412
8.6.1 高線性LINC功率放大器 412
8.6.2 數(shù)字預(yù)失真 413
8.6.3 前饋技術(shù) 419
8.6.4 Cartesian反饋技術(shù) 420
8.6.5 包絡(luò)反饋技術(shù) 421
8.7 數(shù)字功率放大器 421
8.7.1 開關(guān)電容數(shù)字功率放大器 422
8.7.2 高效率G類開關(guān)電容數(shù)字功率放大器 423
8.7.3 高效率Doherty開關(guān)電容數(shù)字功率放大器 426
8.8 全數(shù)字發(fā)射機(jī) 429
8.8.1 數(shù)字相位插值器 429
8.8.2 數(shù)字極化發(fā)射機(jī) 430
8.8.3 數(shù)字LINC發(fā)射機(jī) 433
8.8.4 數(shù)字正交發(fā)射機(jī) 433
參考文獻(xiàn) 434
第9章 射頻振蕩器 438
9.1 射頻振蕩器原理 438
9.1.1 閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡法 439
9.1.2 反饋法 447
9.1.3 負(fù)阻補(bǔ)償法 451
9.2 描述函數(shù) 454
9.3 常用射頻振蕩器類型 458
9.3.1 反饋式LC振蕩器 458
9.3.2 環(huán)形振蕩器 463
9.3.3 負(fù)阻振蕩器 472
9.3.4 晶體振蕩器 472
9.4 壓控振蕩器 477
9.4.1 壓控變?nèi)莨?477
9.4.2 數(shù)控人工電介質(zhì)傳輸線 479
9.4.3 壓控振蕩器頻率調(diào)諧 481
9.5 相位噪聲 485
9.5.1 相位噪聲的由來 485
9.5.2 相位噪聲對系統(tǒng)性能的影響 486
9.5.3 相位噪聲數(shù)學(xué)模型 491
9.5.4 常用振蕩器相位噪聲性能分析 500
9.6 頻率鎖定與牽引 508
9.6.1 振蕩器注入頻率鎖定 508
9.6.2 振蕩器注入頻率牽引 512
9.6.3 振蕩器耦合頻率鎖定與耦合頻率牽引 514
9.7 正交信號的產(chǎn)生 516
9.7.1 RC-CR串聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 517
9.7.2 分頻器 518
9.7.3 無源多相網(wǎng)絡(luò) 518
9.7.4 正交負(fù)阻振蕩器 524
參考文獻(xiàn) 529
第10章 鎖相環(huán) 531
10.1 鎖相環(huán)基本原理和結(jié)構(gòu) 531
10.1.1 鎖相環(huán)傳輸函數(shù) 532
10.1.2 鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)方程 533
10.2 鑒相器 534
10.2.1 異或電路鑒相器 534
10.2.2 乘法器型鑒相器 536
10.2.3 序列鑒相器 536
10.3 一階Ⅰ型鎖相環(huán) 538
10.4 二階Ⅰ型鎖相環(huán) 540
10.5 二階Ⅱ型鎖相環(huán) 542
10.6 基于鑒頻鑒相器的Ⅱ型鎖相環(huán) 546
10.6.1 鑒頻鑒相器 546
10.6.2 二階Ⅱ型鎖相環(huán) 548
10.6.3 三階Ⅱ型鎖相環(huán) 549
10.6.4 四階Ⅱ型鎖相環(huán) 552
10.7 應(yīng)用于頻率綜合器的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu) 553
10.8 高性能鑒頻鑒相器設(shè)計(jì) 556
10.8.1 死區(qū)效應(yīng) 556
10.8.2 傳輸路徑時(shí)延 557
10.8.3 電荷注入與時(shí)鐘饋通 559
10.8.4 電荷共享 561
10.8.5 充電電流和放電電流失配 562
10.8.6 高性能鑒頻鑒相器設(shè)計(jì) 563
10.9 鎖相環(huán)相位噪聲性能分析 564
10.10 鎖相環(huán)的頻率牽引效應(yīng) 570
10.10.1 鎖相環(huán)注入頻率牽引 570
10.10.2 鎖相環(huán)耦合頻率牽引 571
10.11 鎖相環(huán)的其他應(yīng)用場景 573
10.11.1 載波跟蹤 573
10.11.2 調(diào)制和解調(diào) 574
10.11.3 數(shù)據(jù)采樣和傳輸?shù)耐�步�?576
10.11.4 時(shí)鐘/數(shù)據(jù)恢復(fù) 577
10.11.5 延遲鎖定環(huán) 579
參考文獻(xiàn) 582
第11章 頻率綜合器 583
11.1 直接數(shù)字頻率綜合器 584
11.1.1 工作原理 584
11.1.2 相位噪聲性能分析 587
11.1.3 雜散分析 587
11.1.4 雜散抑制 593
11.1.5 直接數(shù)字頻率綜合器在調(diào)制解調(diào)中的應(yīng)用 601
11.1.6 直接數(shù)字頻率綜合器作為任意波形發(fā)生器 602
11.1.7 直接數(shù)字頻率綜合器與鎖相環(huán)型頻率綜合器的混合設(shè)計(jì)技術(shù) 602
11.2 模擬域鎖相環(huán)型整數(shù)分頻頻率綜合器 603
11.2.1 基于雙模預(yù)分頻器的吞脈沖型整數(shù)分頻器 604
11.2.2 雙模預(yù)分頻器 605
11.2.3 常用分頻器邏輯單元 616
11.2.4 基于2/3雙模預(yù)分頻器的級聯(lián)整數(shù)分頻器 622
11.2.5 其他分頻器結(jié)構(gòu) 626
11.3 模擬域鎖相環(huán)型小數(shù)分頻頻率綜合器 629
11.3.1 ∑-Δ調(diào)制器 631
11.3.2 單環(huán)高階∑-Δ調(diào)制器 634
11.3.3 高階級聯(lián)∑-Δ調(diào)制器 637
11.3.4 小數(shù)分頻頻率綜合器相位噪聲減小技術(shù) 642
11.4 鎖相環(huán)型小數(shù)分頻頻率綜合器在信號調(diào)制過程中的應(yīng)用 649
11.5 寬帶頻率綜合器設(shè)計(jì) 651
11.5.1 自動(dòng)頻率校準(zhǔn) 652
11.5.2 寬帶頻率綜合器穩(wěn)定性校準(zhǔn) 658
11.6 全數(shù)字頻率綜合器 663
11.6.1 全數(shù)字頻率綜合器基本架構(gòu) 664
11.6.2 全數(shù)字頻率綜合器頻域模型 668
11.6.3 全數(shù)字頻率綜合器主要模塊 673
11.6.4 全數(shù)字頻率綜合器相位噪聲模型 693
11.6.5 全數(shù)字頻率綜合器設(shè)計(jì) 699
附錄 小數(shù)分頻頻率綜合器相位噪聲計(jì)算 710
參考文獻(xiàn) 711
第12章 射頻收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 714
12.1 射頻集成電路設(shè)計(jì)流程 714
12.2 窄帶多模導(dǎo)航射頻集成電路設(shè)計(jì) 716
12.2.1 多模導(dǎo)航系統(tǒng)射頻通信鏈路預(yù)算 716
12.2.2 多模導(dǎo)航射頻接收機(jī)架構(gòu)及頻率規(guī)劃 717
12.2.3 射頻接收鏈路預(yù)算 718
12.2.4 主要模塊設(shè)計(jì) 723
12.2.5 測試結(jié)果 732
12.3 寬帶軟件定義無線電射頻收發(fā)機(jī) 736
12.3.1 軟件定義無線電射頻收發(fā)機(jī)架構(gòu) 736
12.3.2 射頻接收前端電路設(shè)計(jì) 738
12.3.3 接收鏈路模擬中頻電路設(shè)計(jì) 740
12.3.4 頻率綜合器 742
12.3.5 數(shù)字基帶部分 745
12.3.6 發(fā)射鏈路 746
12.3.7 多通道應(yīng)用場景中的射頻鏈路與基帶采樣同步操作 747
12.4 全數(shù)字發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 749
附錄 運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)方法 753
參考文獻(xiàn) 757