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2014射频集成电路复习

第一章1.频谱划分⏹无线电波段中,将30~300千赫范围内的频率称低频(LF)⏹中频(MF)是指,频段由300KHz 到3000KHz的频率⏹高频(HF),介于3MHz与30MHz之间的频率⏹RFID,13MHz⏹个人移动通信: 900MHz,1.8GHz,1.9GHz,2GHz⏹射频:频率范围从300KHz~30GHz之间,目前研究的主要频段为30MHz ~3GH2.通信系统模型4.调制原因⏹为了有效地把信号用电磁波辐射出去⏹有效的利用频带传输多路频率范围基本相同的基带信号第二章1.阻抗匹配网络的作用阻抗匹配网络的使用是为了让放大器从信号源获得最大的功率,或者让放大器向负载传输最大的功率,或使放大器具有最小噪声系数等。

2.长线、短线概念,集总参数、分布参数传输线有长线和短线之分。

所谓长线是指传输线的几何长度与线上传输电磁波的波长比值(电长度)大于或接近1,反之称为短线。

满足L<<λ条件的电路称为集总参数电路。

不满足L<<λ条件的电路称为分布参数电路。

3.馈线匹配问题⏹无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗,用Z0 表示。

⏹同轴电缆的特性阻抗的计算公式为Z。

=〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 欧]。

⏹式中,D 为同轴电缆外导体铜网内径;d 为同轴电缆芯线外径;εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。

通常Z0 = 50 欧,也有Z0 = 75 欧的。

由上式不难看出,馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关,而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关4.史密斯圆图的用途①读取阻抗、导纳、反射系数、驻波比等②阻抗和传输线匹配网络设计③微波、射频放大器设计④微波、射频振荡器设计第三章1.分立电路与集成电路中,无源元件与有源元件的对比⏹分立电路中,无源元件和有源元件相比价格低、易实现⏹集成电路中,无源元件占用面积大、成本高、品质因数低2.趋肤效应:随着频率的增加,电流趋向于导体表面的效应3.集成无源元件的选择依据:集成无源元件的选择主要依据无源元件的成本、面积、品质因数、工作频率、寄生参数、容差、匹配、稳定性、线性度等指标4集成电感和分立电感的选择:在集成电路中所占面积第四章1.噪声普遍存在于电子元件、器件、网络和系统中,噪声会损害所需信号的质量;噪声主要有热噪声、闪烁噪声和散弹噪声等;为便于分析二端口网络的噪声,通常将一个有噪二端口网络等效为一个无噪二端口网络和其输入端的等效噪声电压源与等效噪声电流源的组合2.电路中常见的噪声类型:电阻的热噪声、散弹噪声、闪烁噪声3.器件噪声:①电阻热噪声;②二极管噪声;③双极晶体管噪声;④长沟道MOSFET噪声4.双极型晶体管和MOS晶体管的噪声特性对比⏹低频工作时MOS管等效输入噪声电流非常小,而三极管等效输入噪声电流由于含有闪烁噪声而较大,因此前者在高阻抗信号源的应用中占有优势;高频工作时随着电流增益的减小它们的等效输入噪声电流都增大⏹对于低阻抗信号源, MOS管需要更大的电流来提高gm 以抑制噪声电压,同时其闪烁噪声在低频时的影响很严重,所以更适合使用三极管⏹增大gm 可以降低输入噪声电压,这需要增大管子尺寸或增大偏置电流⏹减小偏置电流可以降低闪烁噪声和散弹噪声所引起的等效输入噪声电流⏹反馈电路对信号和噪声具有相同的影响,扣除反馈元件引入的噪声,反馈不会引起信噪比的变化5.噪声系数⏹除了用等效输入噪声源以外电路噪声还可用噪声系数来表示,并被广泛的应用于通信系统中:F=(SNRin) / (SNRout)⏹噪声系数等于系统输入信噪比与输出信噪比的比值,上式成立条件为系统是线性的⏹由于系统自身存在噪声,因此F>16.等比例缩小的原因:CMOS逻辑的零静态功耗和MOS管能够按比例缩小7.恒电场规则:①器件所有的几何尺寸缩小k倍;②阈值电压和电源电压缩小k 倍;③所有掺杂浓度放大k倍8.等比例缩小的器件各参数的变化:主要以电场和电压为依据按一定的比例进行缩放第五章1.射频发射机基本组成及完成功能,接收机基本组成及功能2.选择中频信道的原因及要注意的问题: ①镜像频率和镜频抑制;②邻信道干扰和选择性;③避开其它干扰。

3.无线接收机各功能模块简介 RF Filter 1:①选择工作频段,限制输入带宽,减少互调(IM)失真;②抑制杂散(Spurious)信号,避免杂散响应;③减小本振泄漏,在FDD 系统中作为频域双工器 LNA :在不造成接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益,抑制后续电路噪声RF Filter 2 :①抑制由LNA 放大或产生的镜像干扰;② 进一步抑制其它杂散信号;③减小本振泄漏Mixer:①下变频器;②接收机中输入射频信号最强的模块,线性度极为重要,同时要求较低的噪声Injection Filter :滤除来自本振的杂散信号IF Filter :①抑制相邻信道干扰,提供选择性;②滤除混频器等产生的互调干扰③如果存在第二次变频,需要抑制第二镜频IF Amplifier :①将信号放大到一定的幅度供后续电路( 如模数转换或解调器) 处理②通常需要较大的增益并实现增益控制六、1.在射频接收机前端,噪声系数和增益特别重要, 陆上微波通信,与天线直接的第一级放大器必需用低噪声放大器;而在其它场合,功率增益和输出功率更重要。

2.输入阻抗与输出阻抗3.隔离度:放大器输入端与输出端之间相互隔离程度,衡量信号通过反向串扰程度。

主要原因是放大管极间电容和寄生参数的影响。

4.信号流图(二端口网络 、放大器) (2)50o L R R ==ΩI.要求输出电II.要求输出电III.要求输出通常的射si R R <II.为使放④放大到足够的功率并发射 主要指标:频谱、功率、效率 ①产生正弦载波 射频发射级5.两类稳定,放大器的稳定措施(1) 绝对稳定:无论晶体管放大器接什么样的无源负载阻抗和源阻抗,均有和。

(2) 条件稳定:不是所有的无源负载阻抗和源阻抗,均使晶体管放大器的和。

6. LNA用于通信接收机的最前端,其常与天线或调谐网络相接。

技术要求如下:①NF越小越好;②足够的增益;③足够的带宽;④足够大的动态范围;⑤良好的匹配(与前接天线或预选频波器)。

7. PA用于通信发射机的最前端,其常与天线或双工器相接。

技术要求如下:①效率越高越好;②线性度越高越好;③足够高的增益;④足够高的输出功率;⑤足够大的动态范围;⑥良好的匹配(与后接天线或控制开关)。

主要性能指标:①工作频率;②输出功率;③效率;④功率增益;⑤线性度8.中频放大器的作用:(1)提供足够大的增益;(2)对变频后的信号作进一步的滤波;(3)为后级提供足够大且稳定的信号。

第七章1.混频器(mixer)是通信系统的重要组成部分,用于在所有的射频和微波系统进行频率变换。

频率变换应该是不失真的,原载频已调波的调制方式和所携带的信息不变。

2.从频域角度来看,混频是一种频谱的线性搬移,输出IF与输入RF的频谱结构相同。

3.镜像频率:有一个射频输入信号f R,一个干扰信号f IMG = f R +2 f I,与本振f混频后L可能产生频率相同的中频信号:f L - f R = f I = f IMG - f L,产生两个中频信号,由干扰信号所产生的中频信号称为镜频,用f IMG表示。

4.消除或减少交调、互调干扰的方法:1) 采用线性度好的混频器,选择合适静态工作点;2) 降低射频信号输入幅度,使混频器工作在线性时变工作状态,减少混频的高次谐波分量;3) 从电路结构上考虑,采用多个非线性器件构成平衡混频电路,抵消一部分无用的组合频率分量;4) 采用补偿及负反馈技术实现接近理想的相乘运算。

5.消除或减少互易混频干扰的方法:1) 采用线性度较好的混频器2) 提高本振信号频谱纯度6.混频器的主要指标①变频增益或损耗;②变频压缩;③三阶互调阻断点;④端口隔离度7.有源混频器优缺点优点:1) 通过端接适当负载,可以获得一定的电压增益; 2) 对本振的振幅要求降低;3) 端口的隔离度更好,更适于低电压工作。

缺点:需要一定的偏置电流,带来了直流功耗和射频电压的直流分量,线性度也受限制。

第八章1.振荡器是将直流电源能量转换成交流能量的电路2.振荡器的分类‒可以分为环形振荡器、LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器和压控振荡器。

‒也可以从单端或双端的角度来区分振荡器。

3.振荡器的主要技术指标:频率和功率。

第九章1.频率合成技术:将一个高稳定度和高精度的频率(参考频率)经过加、减、乘、除的四则运算产生同样稳定度和精确度的大量离散频率的技术。

2.频率合成方法:(1)直接合成法:①模拟直接合成法;②数字直接合成法(2)间接合成法:锁相频率合成法3.频率合成器的主要技术指标:①频率范围;②频率分辨率Δf o;③频率准确度;④频谱纯度;⑤换频时间t s第十章1.在版图设计中需要考虑的寄生效应:①晶体管寄生电容;②连线寄生电容和电感2.闩锁效应及解决办法闩锁效应是CMOS工艺所特有的寄生效应,严重时会导致电路的失效,甚至烧毁芯片为了防止闩锁效应:①需要将环路增益控制在1以下;②从工艺的角度,可以合理的选择掺杂浓度;③从电路设计的角度,需要在NMOS和PMOS的有源区附近设置尽可能多的接触孔,以减小寄生电阻;④还可以对大电流NMOS和PMOS分别加保护环3.衬底串扰噪声的解决方法:①添加保护环;②三阱工艺4.怎样避免天线效应:尽可能减小与晶体管栅极连接的多晶硅和第一层金属的面积,或通过跨层连接的方式来切断大面积的多晶硅或金属5.三种芯片测试方法:在片、键和、封装GPS:全球定位系统RFID:无线射频识别PD:光电二极管环路滤波器:LFVCO:压控振荡器 VGA:视频图形阵列ASK:幅度键控PSK:相位键控FSK:频率键控FDMA:频分多址SDMA:空分多址TDMA:时分多址IIP3 OIP3:输入输出三阶截获点。

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