射频集成电路与系统

第一章 绪论
1.1 射频集成电路系统框架 002
1.2 射频集成电路发展历程 003
1.3 本书主要内容 004
第二章 射频电路基础
2.1 引言 008
2.2 传输线 008
2.2.1 传输线方程 008
2.2.2 无耗传输线 010
2.2.3 端接负载的无耗传输线 010
2.2.4 无耗传输线的特殊情况 012
2.3 史密斯圆图 013
2.3.1 史密斯圆图简介 013
2.3.2 阻抗圆图 014
2.3.3 导纳圆图 015
2.3.4 史密斯圆图上的集总元件值 015
2.3.5 史密斯圆图上的传输线阻抗 016
2.3.6 史密斯圆图上的Q值圆 016
2.4 二端口网络 016
2.4.1 Z、Y、H和ABCD参数 017
2.4.2 散射参数 018
2.4.3 网络的互联 020
2.5 阻抗匹配 021
2.5.1 匹配原则 021
2.5.2 品质因子 022
2.5.3 RLC谐振及串并转换 023
2.5.4 集总元件匹配 026
2.5.5 传输线匹配 029
2.5.6 集总参数和分布参数等效 031
2.6 射频电路主要设计考量 034
2.6.1 增益 034
2.6.2 噪声与灵敏度 035
2.6.3 非线性 040
2.7 射频电路仿真工具介绍 043
2.7.1 ADS 043
2.7.2 ADE 044
2.7.3 HFSS 044
2.8 常用半导体工艺介绍 044
2.8.1 硅基（CMOS）工艺 044
2.8.2 锗硅（SiGe）BiCMOS工艺 045
2.8.3 砷化镓工艺 046
2.8.4 氮化镓工艺 047
第三章 射频集成电路器件基础
3.1 引言 052
3.2 无源器件设计与模型 052
3.2.1 集成电阻 053
3.2.2 集成电容 057
3.2.3 集成电感 060
3.2.4 集成传输线 066
3.2.5 植入式融合设计功能电路 073
3.3 有源器件设计与模型 076
3.3.1 金属-氧化物半导体场效应管（MOSFET） 076
3.3.2 高电子迁移率晶体管（HEMT） 084
3.3.3 硅基双极结型晶体管（Si-BJT） 088
3.3.4 异质结双极晶体管（HBT） 092
3.3.5 不同有源器件的特性比较 093
3.4 射频集成电路器件发展趋势 095
3.4.1 无源集成电路与器件的发展趋势 095
3.4.2 有源器件的发展趋势 098
第四章 射频收发机系统架构
4.1 引言 104
4.2 性能指标 104
4.2.1 双工方式 104
4.2.2 噪声系数 105
4.2.3 线性度 105
4.2.4 灵敏度 107
4.2.5 动态范围 107
4.2.6 本振泄漏和杂散响应 108
4.2.7 输出功率 108
4.2.8 效率及频谱 108
4.3 经典收发机架构 109
4.3.1 超外差收发机 109
4.3.2 零中频收发机 110
4.3.3 低中频接收机 111
4.3.4 镜像抑制接收机 111
4.3.5 小结 113
4.4 特定功能的收发机架构 114
4.4.1 雷达收发机 114
4.4.2 相控阵收发机 120
4.4.3 MIMO收发机 123
4.5 收发机系统架构设计实例 124
4.6 技术发展趋势 129
4.6.1 全双工收发机 130
4.6.2 全数字波束赋形及混合波束赋形架构 130
4.6.3 毫米波高阶直接调制架构 131
第五章 放大器
5.1 引言 134
5.2 低噪声放大器 134
5.2.1 性能指标 134
5.2.2 基本电路结构 138
5.2.3 性能提升技术 142
5.2.4 宽带LNA设计实例 155
5.2.5 技术发展趋势 160
5.3 可变增益放大器 161
5.3.1 性能指标 161
5.3.2 基本设计原理 162
5.3.3 性能提升技术 165
5.3.4 基带VGA设计实例 168
5.3.5 技术发展趋势 172
第六章 功率放大器
6.1 引言 178
6.2 性能指标 178
6.2.1 1 dB输出功率压缩点 178
6.2.2 功率附加效率 178
6.2.3 邻近信道功率比 179
6.3 功率放大器的基本类型 179
6.3.1 A类、B类、AB类和C类功率放大器 179
6.3.2 D类功率放大器 181
6.3.3 F类功率放大器 182
6.4 功率放大器的基本结构及设计 183
6.5 功率放大器性能提升技术 185
6.5.1 带宽提升技术 185
6.5.2 效率提升技术 190
6.5.3 线性度提升技术 196
6.6 功率放大器设计实例 203
6.6.1 基于CMOS工艺的毫米波Doherty功率放大器设计 203
6.6.2 基于GaAs工艺的Ku波段宽带功率放大器设计 208
6.7 技术发展趋势 212
第七章 混频器
7.1 引言 218
7.2 性能指标 218
7.2.1 转换增益 218
7.2.2 噪声系数 219
7.2.3 线性度 220
7.2.4 端口隔离度 223
7.3 混频器的类型与结构 224
7.3.1 基本原理与结构 224
7.3.2 单平衡混频器和双平衡混频器 226
7.3.3 无源混频器和有源混频器 228
7.3.4 镜像抑制混频器 229
7.4 有源混频器的分析与设计 231
7.4.1 双平衡有源混频器的性能指标分析 231
7.4.2 有源混频器的设计 235
7.5 混频器的性能提升技术 237
7.5.1 转换增益提升技术 238
7.5.2 线性度提高技术 240
7.5.3 降噪技术 243
7.6 应用于5G通信的毫米波混频器设计实例 244
7.6.1 电路工作原理 245
7.6.2 电路设计流程 246
7.6.3 测试结果与讨论 246
7.7 技术发展趋势 247
7.7.1 工作频段更高 247
7.7.2 工艺和器件更先进 248
第八章 射频控制电路
8.1 引言 252
8.2 射频开关 252
8.2.1 性能指标 252
8.2.2 射频开关的类型与结构 255
8.2.3 射频开关的分析与设计 260
8.2.4 射频开关性能提升技术 260
8.2.5 射频开关设计实例 267
8.3 射频移相器 270
8.3.1 性能指标 270
8.3.2 射频移相器的类型 271
8.3.3 矢量合成有源移相器的分析与设计 271
8.3.4 移相器性能提升技术 273
8.3.5 高相位分辨率矢量合成移相器设计实例 277
8.4 射频衰减器 281
8.4.1 衰减器的性能指标 281
8.4.2 衰减器的类型与结构 282
8.4.3 衰减器性能提升技术 286
8.5 射频限幅器 290
8.5.1 限幅器的性能指标 290
8.5.2 限幅器的类型与结构 291
8.5.3 限幅器性能提升技术 292
8.6 技术发展趋势 293
8.6.1 射频开关工艺的演进 293
8.6.2 基于新型收发架构的射频开关 293
8.6.3 高分辨率移相器 294
8.6.4 新型双向移相器 295
8.6.5 高性能可变衰减器 295
8.6.6 基于Si、GaAs及GaN技术的限幅器 295
第九章 射频频率源
9.1 引言 302
9.2 振荡器 302
9.2.1 基本电路结构 302
9.2.2 频率控制方式 306
9.2.3 相位噪声 309
9.2.4 设计方法 310
9.2.5 性能提升技术 311
9.3 分频器 313
9.3.1 组合逻辑型分频器 313
9.3.2 组合逻辑分频器电路实现 316
9.3.3 注入锁定型分频器 318
9.4 倍频器 322
9.4.1 组合逻辑型倍频器 322
9.4.2 注入锁定型倍频器 322
9.5 闭环频率源 324
9.5.1 基本功能及分类 324
9.5.2 模拟锁相环 325
9.5.3 全数字锁相环 330
9.6 振荡器设计实例 335
9.6.1 电路工作原理 335
9.6.2 相移产生机理 337
9.6.3 电路设计流程 338
9.6.4 结果与讨论 339
9.7 新型锁相环发展趋势 341
9.7.1 亚采样锁相环 342
9.7.2 参考采样锁相环 344
9.7.3 注入锁定锁相环 345
第十章 射频系统单片集成技术
10.1 引言 350
10.2 单片集成的设计考虑 350
10.2.1 系统设计规划 350
10.2.2 单端、差分信号 351
10.2.3 级间阻抗匹配 352
10.2.4 版图布局与优化 352
10.2.5 SPI数控设计 353
10.2.6 ESD设计 354
10.2.7 系统校准 356
10.2.8 片上测试 356
10.3 集成芯片测试技术 357
10.3.1 输入输出匹配 357
10.3.2 链路增益 357
10.3.3 噪声系数 358
10.3.4 线性度 359
10.4 相控阵接收机设计实例 361
10.4.1 系统架构 361
10.4.2 电路设计流程 363
10.4.3 芯片实验结果 365
10.5 技术发展趋势 368
10.5.1 CMOS工艺 368
10.5.2 工作频段更高 368
10.5.3 未来应用 369
第十一章 射频芯片与天线集成封装技术
11.1 引言 372
11.2 射频集成电路封装 372
11.2.1 工艺与材料 372
11.2.2 互连技术 375
11.2.3 散热技术 376
11.3 集成天线设计技术 378
11.3.1 主要性能指标 378
11.3.2 常用集成天线类型与设计 380
11.3.3 集成天线设计新技术 383
11.4 芯片与天线集成封装实例 389
11.4.1 60 GHz收发模组的互连设计 389
11.4.2 5G毫米波相控阵的互连设计 390
11.5 封装天线技术发展趋势 391
11.5.1 新封装材料和工艺 391
11.5.2 封装天线技术的挑战 392