本書系統(tǒng)地介紹了射頻集成電路與系統(tǒng)的基本原理、設計方法和技術。全書分為射頻與微波基礎知識、無線收發(fā)機系統(tǒng)結構、射頻集成電路功能模塊設計和基于Cadence軟件環(huán)境的射頻集成電路設計及仿真實驗四部分,主要包括傳輸線、二端口網(wǎng)絡與S參數(shù)、Smith圓圖、阻抗匹配網(wǎng)絡、無源器件、有源器件、噪聲、無線收發(fā)機結構、射頻放大器、寬帶放大器、低噪聲放大器、混頻器、射頻功率放大器、振蕩器、鎖相與頻率合成器、射頻集成電路版圖設計與芯片測試!以及射頻集成電路主要模塊的設計和仿真實驗等內(nèi)容。本書通過對無線通信收發(fā)系統(tǒng)和基本模塊的分析,使讀者對射頻集成電路與系統(tǒng)有一個較為全面的認識,掌握基本的設計原則、設計方法和設計技術,具備在相關領域進行科研開發(fā)的能力。
本書可作為電路與系統(tǒng)、集成電路設計、微電子等專業(yè)研究生教材,也可供相關專業(yè)高年級本科生和電路設計人員參考。
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本書為國家集成電路工程領域工程碩士系列教材之一。本教材在詳細論述集成電路的基礎理論的基礎上,強調(diào)了其工程性,安排講解了大量具體的集成電路設計技術,使得理論與實踐聯(lián)系起來,可以加深學生對理論的理解。 全書共13章,分別為引言、射頻與微波基礎知識、無源元件、噪聲及有源器件、無線收發(fā)機結構、射頻放大器、低噪聲放大器、混頻器、射頻功率放大器、振蕩器、鎖相環(huán)與頻率合成器、射頻IC版圖設計與芯片測試、基于Cadence軟件平臺的RFIC設計和仿真實驗。書中每章均有本章小結和習題,可幫助學生強化學習。
目錄
前言
第1章 引言(1)
1.1 無線通信技術的發(fā)展(1)
1.2 頻譜劃分(1)
1.3 通信系統(tǒng)的組成(2)
1.4 無線通信系統(tǒng)舉例(5)
1.5 無線通信與RFIC設計(6)
1.6 本書的內(nèi)容組成(8)
第2章 射頻與微波基礎知識(9)
2.1 概述(9)
2.2 傳輸線(9)
2.3 傳輸線阻抗變換(17)
2.4 二端口網(wǎng)絡與S參數(shù)(19)
2.5 Smith圓圖(28)
2.6 阻抗匹配(34)
2.7 用方程計算法設計阻抗匹配網(wǎng)絡(36)
2.8 用Smith圓圖法設計阻抗匹配網(wǎng)絡(48)
2.9 本章小結(54)
參考文獻(54)
習題(55)
第3章 無源元件(59)
3.1 概述(59)
3.2 趨膚效應(59)
3.3 分立電路中的無源元件(61)
3.4 集成電路中的無源元件(63)
3.5 本章小結(83)
參考文獻(83)
習題(84)
第4章 噪聲及有源器件(86)
4.1 概述(86)
4.2 噪聲(86)
4.3 特征頻率和單位功率增益頻率(104)
4.4 等比例縮小與短溝道效應(107)
4.5 有源器件的非線性模型(114)
4.6 本章小結(126)
參考文獻(126)
習題(126)
第5章 無線收發(fā)機結構(129)
5.1 概述(129)
5.2 中頻選擇(129)
5.3 混頻(130)
5.4 無線接收機結構(137)
5.5 無線發(fā)射機結構(150)
5.6 本章小結(151)
參考文獻(152)
習題(152)
第6章 射頻放大器(154)
6.1 概述(154)
6.2 信號流圖及其應用(154)
6.3 放大器穩(wěn)定性(161)
6.4 射頻放大器設計(166)
6.5 寬帶放大器設計(175)
6.6 放大器的非線性(187)
6.7 本章小結(195)
參考文獻(196)
習題(196)
第7章 低噪聲放大器(198)
7.1 概述(198)
7.2 LNA的功能和指標(198)
7.3 設計考慮(199)
7.4 LNA噪聲系數(shù)(202)
7.5 低噪聲放大器結構(205)
7.6 MOS管非準靜態(tài)(NQS)模型和柵極感應噪聲(215)
7.7 CMOS最小噪聲系數(shù)和最佳噪聲匹配(219)
7.8 本章小結(222)
參考文獻(222)
習題(223)
第8章 混頻器(226)
8.1 概述(226)
8.2 混頻器指標(226)
8.3 混頻基本原理(228)
8.4 混頻器結構(231)
8.5 線性度及其改善技術(242)
8.6 噪聲系數(shù)及其優(yōu)化(246)
8.7 本章小結(249)
參考文獻(249)
習題(249)
第9章 射頻功率放大器(252)
9.1 概述(252)
9.2 功率放大器與小信號放大器的區(qū)別(253)
9.3 主要指標(254)
9.4 PA的分類(255)
9.5 大信號阻抗匹配(267)
9.6 線性化技術(267)
9.7 CMOS功率放大器特點(270)
9.8 本章小結(271)
參考文獻(271)
習題(271)
第10章 振蕩器(275)
10.1 概述(275)
10.2 振蕩器基本原理(275)
10.3 環(huán)行振蕩器(276)
10.4 LC 振蕩器(277)
10.5 振蕩器的干擾和相位噪聲(286)
10.6 相位噪聲帶來的問題(291)
10.7 正交(I/Q)信號的產(chǎn)生(293)
10.8 LC 交叉耦合振蕩器優(yōu)化設計(294)
10.9 本章小結(301)
參考文獻(301)
習題(302)
第11章 鎖相環(huán)與頻率合成器(306)
11.1 概述(306)
11.2 PLL基本原理(306)
11.3 PLL的線性分析(311)
11.4 電荷泵PLL (355)
11.5 頻率合成(374)
11.6 本章小結(382)
參考文獻(383)
習題(383)
第12章 射頻IC版圖設計與芯片測試(386)
12.1 版圖設計(386)
12.2 芯片制造(391)
12.3 芯片測試(391)
12.4 本章小結(404)
參考文獻(405)
第13章 基于Cadence軟件平臺的RFIC設計和仿真實驗(406)
13.1 Spectre_RF介紹(406)
13.2 VGA的設計和仿真實驗(415)
13.3 LNA的設計和仿真實驗(455)
13.4 Mixer的設計和仿真實驗(466)
13.5 VCO的設計和仿真實驗(478)
13.6 本章小結(485)