射频集成电路设计与系统 1 绪论

jokerxb

额 老鸽子了 终于开学了 真的万分感谢各位对上面写的几篇模集文章的喜爱
因为选了射集的课，我也是从0开始学习射集  所以在eetop上写文章的另一个目的是督促自己学习
对于理论学习的内容，大致分为以下几个部分
（参考书是 李智群 王志功 老师 编著 的《射频集成电路与系统》）
我大概会按照以下顺序进行每周更新
理论篇：
一、概述RFIC
二、RFIC与MMIC的理论基础
三、无源器件
四、噪声、非线性和等比例缩小
五、无线收发的基本结构
六、射频放大器
七、低噪声放大器LNA
八、混频器
九、功率放大器PA
十、振荡器OSC
十一、锁相环PLL


实践：
1 我会在第七章理论分析结束后使用cadence设计一个LNA
2 第八章Mixer设计
3 D类功率放大器PA设计
4 锁相环设计与仿真
5 综合训练：学完所有理论基础，我们综合接受器、发射器、频率综合器这三个模块进行无线局域网WLAN、无线传感网WSM收发芯片的设计。


废话不多说，直接开始第一章概述RFIC
1.1 无线通信技术的发展
1.2 频谱划分
1.3 通信系统的组成
1.4 无线通信系统举例
1.5 无线通信与RFIC设计


1.1 无线通信技术的发展
    首先肯定是麦克斯韦了，他站在库伦、安培、法拉第的肩膀上给出了Maxwell方程，开创了电磁学，磁场和电场在空间中的耦合会导致波的传播——之后就是1887年赫兹证明了电磁能量可以在空间进行收发——到了1901年马可尼实现了跨大西洋无线电信号的传递，无线电诞生了——之后开始迅速发展，从1920的无线电通信，1930年的TV传输，1980年的移动电话，1990年的GPS、以及现在的无线局域网WLAN.到未来第四代通信的无线城域网WMAN、无线个人网WPAN。（说明了射集的重要性）


1.2 频谱划分
通信系统中不同的信道有不同的工作频率范围。



1.3 通信系统的组成
对于一般的模型：

信源输出基带信号baseband,
发送设备把baseband调制成带通信号passband送入信道。
信道是传输媒介，分有线（电线、电缆、光纤、波导）和无线（自由空间）
接受设备是将passband还原成baseband
信宿是将解调后的baseband变换成相应的信息。


通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统，其实都是对收发器件设备进行变形。
对于模拟通信系统：

注意两种变换：
1 模拟信号是连续信号，首先需要在信源中把连续消息转化成电信号来作为baseband
2 baseband有频率很小的频谱分量，不能直接到信道中，所以需要把baseband通过调制器转换成适合信道的信号。
对于解调器则重复与2相反的变换成passband，解调后的已调信号passband携带信息，并且适合在信道中传播，频谱也具有带通形式，通常把已调信号称为频带信号。


对于数字通信系统分为以下几类:（简略过一下，数字信号要注意离散的特性）
1 数字频带传输通信系统：

2 数字基带传输通信系统



日常生活中肯定还是要有混合信号AD DA转换的：



通信系统的模型基本就这样，下面说一下基带信号需要调制成射频已调信号的原因（用基带信号控制载波的幅度、频率和相位分别对应调幅、调频和调相）：
1  首先是为了把信号用电磁波辐射出去：基带信号是低频的信号，比如说咱们的话音信号差不多300-3400Hz,波长λ=v/f=3*10^8/300=100km。天线取1/10*λ=100km，这是不可能的，所以为了有效地辐射，发射信号的频率f必须是高频来降低天线的尺寸。我们把发射机中OSC振荡产生的高频信号称为载波。
2  为了有效地利用频带来传输多路频率范围基本相同的基带信号，可将多路基带信号分别调制到不同频率的载波上，以避免基带信号之间的
相互干扰


1.4 无线通信系统举例
现代无线通信系统很多，比如我们的手机、WLAN、GPS、RFID等等，来介绍一下无线系统的发射机和接收机模型：
发射机：

基带信号控制载波进行调制后送入PA在送入信道。


接收机：

被调制过的基带信号进过低噪声放大器LNA后控制载波进行下变频解调之后把音频信号进行放大输出。


手机射频前端原理：

开关往上打时：信号进过LNA——Image Reject Filter镜像抑制滤波器——LNA——Image Reject Filter镜像抑制滤波器——Mixer混频器——400MHz SAW Filter声表面滤波器——混频器——低通滤波器LPF输出正交IQ基带信号。
开关往下打时：正交IQ基带信号——Mixer——400MHz  LC滤波器——中频电平控制——SSB Mixer单边带混频器——buffer缓冲器——PA——信道
关于上边使用的镜像抑制滤波器和下边LC 滤波器的使用：上边很明显是需要抽取出初始信号合适的频率信息，初始有很多其他分量的谐波，对滤波器要求比较高，所以使用镜像抑制滤波器，而对已经混频好的正交IQ基带信号要求就比较小了，可以使用LC 滤波器.(水平有限 暂时这么解释吧）


1.5 无线通信与RFIC设计
首先对于RFIC设计用的软件这个应该都知道：ADS+cadence
对于射集应该具有的知识面：

1 首先是于通信有关的各种系统级知识
2 模集的电路知识
3 半导体物理器件和一些知识、器件的建模......（mems使用一些特定的材料做射频也是高校很热门的方向）
关于无线通信系统包括基带部分和射频部分，基带部分就是频率低的数字和模拟信号的处理，射频就是要完成高动态范围的高频模拟信号的处理，基本模块包括：
LNA、PA、PLL、Filter、调制和解调。

对于RFIC的设计应有良好的选择性、低噪声和宽动态范围的要求，接收机需要对杂散频率信号有良好的抑制能力，本征信号有较低的信号噪声，发射机需要限制带外辐射，PA应具有高效率或高线性度，总体需要采用低功耗设计。
对于整体的设计步骤类比一下模集的设计就行,不需要多说了
、

第一章如果有通信知识的话确实都是一些基础常数额，写的有点废话，我当是做笔记了，第二章开启痛苦面具。

tu_yjq123

多谢分享。

zampple

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szx.

感谢

vaeping123

楼主加油，射频我也是新手

huawencs

多谢分享