射频微电子学简介.ppt
射频微电子学,课程简介,课程内容：研究通信系统中的射频集成电路课程目标：建立对射频系统的认识，熟练掌握射频系统组成及相关电路的基本原理授课时间：每周五3-5节（前8周）考核方法：平时+综述,课程基础,模拟电子线路通信电子线路半导体器件原理信号与系统电磁场理论,参考书目,Behzad Razavi，RF Microelectronics，清华大学出版社陈邦媛，射频通信电路，科学出版社池保勇，CMOS射频集成电路分析与设计，清华大学出版Reinhold Ludwig，射频电路设计-理论与应，电子工业出版Thomas H.Lee，The Design of CMOS Radio Frequency Integrated Circuits，电子工业出版社Behzad Razavi，模拟CMOS集成电路设计，西安交通大学出版吴建辉，CMOS模拟集成电路分析与设计，电子工业出版社,课程内容,第一章 简介第二章 射频基本概念第三章 调制解调基础第四章 收发机基本架构第五章 低噪声放大器及混频器第六章 振荡器第七章 频率综合器第八章 功率放大器,国外部分射频研究实验室,无所不在的无线通信,人人用得起通信设备,不断发展的通信技术,1820年，Oersted(奥斯特)发现电流会产生磁场；1831年，Faraday(法拉第)发现导线作切割磁力线运动产生感应电流；1864年，Maxwell提出电磁场方程组，预言电磁波存在；1887年，德国科学家赫兹的电磁波辐射实验，辐射出1000MHz电磁波；1894年，O.Lodge(洛奇)发明粉末检波器，在牛津检测到150码远发出的无线信号；,Maxwell,不断发展的通信技术,1895年 Marconi 发明的无线电报，传输2公里1897年 Marconi申请无线电报专利，建立无线电报公司1901年12月12日 Marconi在加拿大纽芬兰岛收到从英国Cornwall发出的无线信号，传输距离1700mile1900年 专利调谐电话获得批准，专利号为No.7777；同年公司改名为Marconi公司1907年 获诺贝尔物理奖1904年Flemin发明电子二极管；1906年De Forest发明电子三极管放大；1920年AM广播在美国Pitt b h开通,Marconi,不断发展的通信技术,在一次大战中E.Armstrong发明超外差AM接收机；1933年E.Armstrong发明FM；1929年美国人Zworykin发明电视；1933年英国BBC广播电视开通；1947年Brattain,Bardeen,Shockley发明晶体管；,W.SHOCKLEY,J.BARDEEN,W.H.BRATTAIN,不断发展的通信技术,Kilby和Noyce 发明集成电路1962年 Telstar I 卫星发射，转播欧、美之间电视广播；1965年 发射商用通信卫星；,不断发展的通信技术,70年代初 Bell实验室R.Frenkiel等提出蜂窝式无线移动通信网概念；1983年出现第一代商用蜂窝移动通信系统目前第二代第三代三代后；,Clinton总统給R.Frenkiel 授奖,造就当今移动通信辉煌局面的应首推 微电子技术和射频技术,射频技术的应用,无线局域网（WLAN 802.11a/b/g）全球定位系统（GPS）射频识别（RFID）个人无线通信（GSM/TDSCDMA/WCDMA/CDMA2000/LTE）家庭卫星网络（house satellite network）其他近距离无线通信：Zigbee（）UWB（）BlueTooth（）NFC（13.56MHz）,无线通信技术对比,无线通信标准,无线通信发展趋势传输速率,无线通信发展趋势能耗比,通信系统的组成,两种变换：,1、非电信号电信号(基带信号）基带信号：模拟或数字，低频2、基带信号通带信号(调制与解调)通带信号：高频窄带,调制的目的：有效的发射电磁波天线长度&信号波长相比拟（至少为1/10）话音频率3003400Hz 300km900MHz 33cm有效的利用频带调制方式:调幅 基带信号控制载波幅度调频 基带信号控制载波频率调相 基带信号控制载波相位,RF频带划分,无线信道的恶劣环境,接收信号微弱介质损耗多途径传输造成的多径衰落敞开信道收到的各种干扰同频临近频道移动接收中的多普勒频移和频谱色散多普勒频移：由于发射机和接收机间的相对运动，接收机接收到的信号频率与发射机发出的信号频率之间的差值,色散信道（dispersive channel）分为时间色散信道和频率色散信道时间色散信道当发射端发射一个极窄的脉冲信号时，接收端接收到这个信号（经过不同路径传播的）多个副本，在时间上展宽就是多径了；频率色散信道在多径环境中，发射端和接收端之间存在相对运动，并且/或者，该传播信道中有其它运动的反射体、散射体，及障碍物等。由于多普勒效应，各个路径的信号产生不同的（在非相关散射条件下，统计独立的）多普勒频移。接收天线处合成信号的效果就是接收信号的频谱展宽了。如果发射的是一个单频信号，就可以明显地看到接收信号的频谱变化。,什么是RF,RF:radio frequency射频：可以无线发射的频率工作频率：从几百MHz到GHz,多学科领域,射频前端电路,模拟通信机,数字通信机,无线数字手机的射频级电路,射频电路设计要求,良好的选择性低噪声、高动态范围信号小-噪声信号大-非线性度接收机对杂散频率信号有良好的抑制能力多次变频本振信号应具有低的相位噪声发射机必须严格限制带外衰减发射机功率放大器具有高的功率增加效率（PAE）低电压、低功耗,射频设计六边形,射频电路设计所需知识,Analog Circuit designBasic understanding of communication systems)Transmission line(On chip,On board)S-parameters,Smith chartNoise,linearityImplementing passive components on chipAnalog/RF layout techniquesBoard design,RFIC设计一般流程,SpecificationsIdentify Topology Options(Literature Search)Choose a FoundryObtain Foundrys Device Models and Design RulesInitial SimulationsChoose Final TopologyStability Analysis(Amplifier Only)Temperature Analysis,RFIC设计一般流程-Cont.,Initial LayoutInclude all Layout Parasitic Elements in TopologyMinimize Layout Area,Preserving Performance,the Art of the Trade OffComplete Final LayoutCreate Test Cells for Critical Circuit BlocksDRC at the FoundryAssemble the Reticle,TapeoutMask-Making,Wafer Fabrication,
