00-introduction 东南大学射频课件
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射频设计概要PPT课件
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基本参数
• 噪声系数
噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常这样定义： 单元输入信噪比除输出信噪比，如下图：
对于线性单元，不会产生信号与噪声的互调产物 及信号的失真，这时噪声系数可以用下式表示：
Si Ni NF So No
P Pno表示输出噪声功率，Pni表示输入 n N G P 噪声功率，G为单元增益。 n F
18
基本参数
dBm
dBm 是 一 个 考 征 功 率 绝 对 值 的 值 ， 计 算 公 式 为 ： 10lgP （ 功 率 值 /1mw ） 。 10lg（2W/1mw）=10lg（2000）=10lg2+10lg1000=33dBm
17
基本参数
• 回波损耗
回波损耗也是射频上用得比较多得一个名词，它和前面得反射系数、 驻波比都是用来反映端口得匹配状况的。回波损耗表示端口的反射波 的功率与入射波功率之比。回波损耗与反射系数的关系为：
回波损耗＝20log（） 由公式可以计算：回波损耗为26dB时，对应的反射系数为0.05，驻波 比为1.1。由此也可以估计一下，驻波为2时的回波损耗是多少 （9.5dB），也就可以理解对于功放后级的驻波要求为何严格。
失真可以分为 线性失真 非线性失真
• 产生线性失真的主要有一些滤波器等无源器件 • 产生非线性失真的主要有一些放大器、混频器等
有源器件 • 另外射频通道还会有一些加性噪声和乘性噪声的
引入。
11
基本参数
• 非线性幅度失真
非线性幅度失真常用1dB压缩点、三阶交调、三阶截止点等指标衡量， 下面分别讨论这三个指标。
• 电容：一个充电的绝缘导电物体潜在具有的最大电荷率，单位：法 拉，F
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基本参数
• 噪声系数
噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常这样定义： 单元输入信噪比除输出信噪比，如下图：
对于线性单元，不会产生信号与噪声的互调产物 及信号的失真，这时噪声系数可以用下式表示：
Si Ni NF So No
P Pno表示输出噪声功率，Pni表示输入 n N G P 噪声功率，G为单元增益。 n F
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基本参数
dBm
dBm 是 一 个 考 征 功 率 绝 对 值 的 值 ， 计 算 公 式 为 ： 10lgP （ 功 率 值 /1mw ） 。 10lg（2W/1mw）=10lg（2000）=10lg2+10lg1000=33dBm
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基本参数
• 回波损耗
回波损耗也是射频上用得比较多得一个名词，它和前面得反射系数、 驻波比都是用来反映端口得匹配状况的。回波损耗表示端口的反射波 的功率与入射波功率之比。回波损耗与反射系数的关系为：
回波损耗＝20log（） 由公式可以计算：回波损耗为26dB时，对应的反射系数为0.05，驻波 比为1.1。由此也可以估计一下，驻波为2时的回波损耗是多少 （9.5dB），也就可以理解对于功放后级的驻波要求为何严格。
失真可以分为 线性失真 非线性失真
• 产生线性失真的主要有一些滤波器等无源器件 • 产生非线性失真的主要有一些放大器、混频器等
有源器件 • 另外射频通道还会有一些加性噪声和乘性噪声的
引入。
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基本参数
• 非线性幅度失真
非线性幅度失真常用1dB压缩点、三阶交调、三阶截止点等指标衡量， 下面分别讨论这三个指标。
• 电容：一个充电的绝缘导电物体潜在具有的最大电荷率，单位：法 拉，F
东南大学《电磁场与电磁波》课件10
a
2k z l 2 p p kz l
12/24/2012
m kx , a
n ky b
Lab of Photonics & Optical Communications SEU, China
分布式谐振腔等效电路
k k k
2 2 x 2 y 2
2 z 2 2
Q
G0
谐振腔研究的思路框图
Lab of Photonics & Optical Communications SEU, China 12/24/2012
一、谐振频率0
谐振腔中谐振频率 0 ( 或 f0) 和谐振 波长 0 是最基本参数，但是要注意 0 是 不变量，而0则与媒质r0有关。 在一个封闭系统中，电能与磁能相 等称之为谐振。谐振腔的规律同样服从 Maxwell 方程组，可导出 Helmholtz 方程。
- 差别：电磁辐射，空间电磁振荡源
Lab of Photonics & Optical Communications SEU, China
12/24/2012
Lab of Photonics & Optical Communications SEU, China
12/24/2012
Lab of Photonics & Optical Communications SEU, China
1 1 2al 2 , 101 2 a l a2 l 2
12/24/2012
Lab of Photonics & Optical Communications SEU, China
已知，金属波导TE10模中
东南射频讲义(低噪放1)
射频集成电路设计基础 > 低噪声放大器 (LNA) >Bipola; <
>
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MOS LNA
Bipolar LNA 的设计中，由于有清楚定义的噪声源和精确的电路模型，设计步骤 和电路结构都很清晰明确。 CMOS LNA 的设计则较为复杂，一方面短沟道 MOS 管的噪声参数往往需要通过测试而无法从电路参数直接获得，器件模型和电路 模拟结果不能精确反映实际噪声性能；另一方面，栅极感应噪声的存在和高频 时非准静态的工作状态使分析复杂度大为增加。
2 Gu ⁄ Rn + Gc
1 + 2 R n ( G opt + G c )
在不同信号源导纳下的放大器噪声系数可以使用 (1) 计算得到。而通过输入匹配 网络的设计，可以改变源导纳达到给定的噪声指标。而改变 YS 或 ZS 会同时影响 放大器的其它性能如增益和稳定性等。经典的高频放大器设计中，匹配网络对 这些指标的影响都在 Smith 圆图上得到直观的体现。 对公式 (1) 中的电阻和导纳归一化，
(3)
如果把 ΓS 整理出来，有
F – F min Γ S – Γ opt 2 ------------------ 1 + Γ opt -----------------------= 4 rn 1 – ΓS 2
2
对于某一给定的噪声系数 Fi，等式右边为一常量，定义它为 Ni，即
F i – F min - 1 + Γ opt 2 N i = ------------------4 rn
射频集成电路设计基础 > 低噪声放大器 (LNA) > 二端口网络的噪声系数
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MOS LNA
Bipolar LNA 的设计中，由于有清楚定义的噪声源和精确的电路模型，设计步骤 和电路结构都很清晰明确。 CMOS LNA 的设计则较为复杂，一方面短沟道 MOS 管的噪声参数往往需要通过测试而无法从电路参数直接获得，器件模型和电路 模拟结果不能精确反映实际噪声性能；另一方面，栅极感应噪声的存在和高频 时非准静态的工作状态使分析复杂度大为增加。
2 Gu ⁄ Rn + Gc
1 + 2 R n ( G opt + G c )
在不同信号源导纳下的放大器噪声系数可以使用 (1) 计算得到。而通过输入匹配 网络的设计，可以改变源导纳达到给定的噪声指标。而改变 YS 或 ZS 会同时影响 放大器的其它性能如增益和稳定性等。经典的高频放大器设计中，匹配网络对 这些指标的影响都在 Smith 圆图上得到直观的体现。 对公式 (1) 中的电阻和导纳归一化，
(3)
如果把 ΓS 整理出来，有
F – F min Γ S – Γ opt 2 ------------------ 1 + Γ opt -----------------------= 4 rn 1 – ΓS 2
2
对于某一给定的噪声系数 Fi，等式右边为一常量，定义它为 Ni，即
F i – F min - 1 + Γ opt 2 N i = ------------------4 rn
射频集成电路设计基础 > 低噪声放大器 (LNA) > 二端口网络的噪声系数
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射频基础知识及其主要指标PPT课件
A＝e· 50 ＝E·λ/π
50
·
73 .13
73 .13
若以dBμv计，则有 A＝E＋20lgλ/π ＋20lg ＝E＋20lg λ/π －1.65（dB
50
7μ3v.）13
＝E＋20lgλ－11.6（dBμv）
对于其它接收天线，只需增加其相对于
半波偶极天线的增益Gr即可
即：A＝E＋20lgλ－11.6＋Gr
Comba Telecom Systems
为满足第三代（3G）蜂窝移动通信技术和业务发展的需求， 中国于2002年对3G系统使用的频谱作出了如下规划： ①第三代公众蜂窝移动通信系统的主要工作频段： 频分双工(FDD)方式：1920~1980 MHz / 2110~2170 MHz；
时分双工(TDD)方式：1880~1920MHz、2010~2025 MHz。
②第三代公众蜂窝移动通信系统的补充工作频段： 频分双工(FDD)方式：1755~1785 MHz / 1850~1880 MHz；
时分双工(TDD)方式：2300~2400MHz，与无线电定位业 务共用，均为主要业务。
Comba Telecom Systems
③IMT-2000的卫星移动通信系统工作频段：1980-2010 MHz / 2170-2200 MHz。
带宽或者提高载噪比来达到。
Comba Telecom Systems
电场强度、电压及功率电平的换算
电场强度是指长度为1m的天线所感应到的电压，以V/m,mV/m或μV/m计。对 半波耦合天线而言，其有效长度为λ/π，故其感应的电压为：
e＝E·λ/π（V） 式中，E为电场强度（V/m）, λ为波长（m） 由于半波偶极天线的阻抗是73.13Ω，而移动通信接收机的输入阻抗通常为 50Ω，在天线与接收机之间需有一个匹配网络，如图所示，此时，接收机的输 入电压A（开路电压）为：
东南射频集成电路讲义 东南大学射频与光电集成电路研究所 陈志恒 , Oct24, 2002.pdf
– 可以认为杂质在常温下完全电离，而通常 ND » ni ，此时的自由电子浓度 n ≈ ND ；自由电子与空穴的复合 (Recombination) 的机会随电子浓度的增加而 增加，因此空穴浓度大为降低，但自由电子与空穴浓度乘积保持不变，即 np = nipi = ni2 ，或者表示为
射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础－ I > 半导体理论基本概念
2
I
=
µVT
⋅
qbc
⋅
n----(--0----)---–-----n---(---a---) a
，因此载流子通过半
导体所需的平均时间为
τ
=
--Q---I
=
-----a---2---2µVT
⋅
n-n---((--00----))---+–-----nn---((---aa---)-)
(14)
在 n(a) = 0 的特殊情况下，
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• 载流子的运动
– 漂移 （Drift）
载流子在外加电场作用下被加速而产生定向运动，但在加速过程中又与晶格 和杂质离子相互作用发生 “散射”，最后的结果是：一方面，载流子将达到 一个平均速度，即漂移速度 vd，宏观上可以观察到平均电流 I ；另一方面， 瞬时电流值在平均值附近发生无规律的起伏变化
现饱和现象
1. 对于硅来说，可以认为场强小于 0.3V/µm 和 0.6V/µm 分别是对自由电子和空穴较 “低”的电场强度。
射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础－ I > 半导体理论基本概念
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射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础－ I > 半导体理论基本概念
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I
=
µVT
⋅
qbc
⋅
n----(--0----)---–-----n---(---a---) a
，因此载流子通过半
导体所需的平均时间为
τ
=
--Q---I
=
-----a---2---2µVT
⋅
n-n---((--00----))---+–-----nn---((---aa---)-)
(14)
在 n(a) = 0 的特殊情况下，
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• 载流子的运动
– 漂移 （Drift）
载流子在外加电场作用下被加速而产生定向运动，但在加速过程中又与晶格 和杂质离子相互作用发生 “散射”，最后的结果是：一方面，载流子将达到 一个平均速度，即漂移速度 vd，宏观上可以观察到平均电流 I ；另一方面， 瞬时电流值在平均值附近发生无规律的起伏变化
现饱和现象
1. 对于硅来说，可以认为场强小于 0.3V/µm 和 0.6V/µm 分别是对自由电子和空穴较 “低”的电场强度。
射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础－ I > 半导体理论基本概念
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射频基础知识分解PPT学习教案
第4页/共61页
★选择性（带外衰减） 衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。衰减越大， 选择性越好。理想的滤波器的幅频特性是一个矩形。
幅频特性
第5页/共61页
噪声系数 噪声系数定义为系统的输入信噪功率比（SNR0）与输出 信噪功率比
（SNR1）的比值。噪声系数表征了信号通过系统后，系统 内部噪声造成信噪比恶化的程度。噪声系数越小越好。 噪声系数常用分贝表示： NF（dB）=10logF
1850 –1910 MHz
1930 –1990 MHz
1710-1785 MHz
1805-1880 MHz
1710-1755 MHz
2110-2155 MHz
824 – 849MHz
869-894MHz
830-840 MHz
875-885 MHz
第26页/共61页
★ TD－SCDMA简介
最小带宽 扩频技术 双工方式 帧长 调制方式 码片速率
第7页/共61页
★互调干扰（IMD） 由于不同频率的两个或多个射频信号在功放末端经非线性作用产生了 新的频率分量而引起的干扰。 互调产生的本来并不存在的“错误”信号，此信号会被系统误认为是 真实的信号。互调干扰分为偶次，奇次；奇次干扰较大，三阶互调 离主信号最近，影响最大。 互调可由有源元件（二极管，三极管，FET等）或无源元件（电缆， 接头，天线，滤波器等）引起。 互调一般是用于衡量GSM系统的关键指标。
第10页/共61页
无源器件介绍
★耦合器/定向耦合器 用于射频/微波领域需要按照一定相位和功率关系分配功率的场合。 常用耦合器有2种：金属腔体耦合器与微带线耦合器。 几个关键指标：
方向性： 方向性（dB）=10lg（耦合度/隔离度）=耦合度（dB）— 隔离度（dB）
★选择性（带外衰减） 衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。衰减越大， 选择性越好。理想的滤波器的幅频特性是一个矩形。
幅频特性
第5页/共61页
噪声系数 噪声系数定义为系统的输入信噪功率比（SNR0）与输出 信噪功率比
（SNR1）的比值。噪声系数表征了信号通过系统后，系统 内部噪声造成信噪比恶化的程度。噪声系数越小越好。 噪声系数常用分贝表示： NF（dB）=10logF
1850 –1910 MHz
1930 –1990 MHz
1710-1785 MHz
1805-1880 MHz
1710-1755 MHz
2110-2155 MHz
824 – 849MHz
869-894MHz
830-840 MHz
875-885 MHz
第26页/共61页
★ TD－SCDMA简介
最小带宽 扩频技术 双工方式 帧长 调制方式 码片速率
第7页/共61页
★互调干扰（IMD） 由于不同频率的两个或多个射频信号在功放末端经非线性作用产生了 新的频率分量而引起的干扰。 互调产生的本来并不存在的“错误”信号，此信号会被系统误认为是 真实的信号。互调干扰分为偶次，奇次；奇次干扰较大，三阶互调 离主信号最近，影响最大。 互调可由有源元件（二极管，三极管，FET等）或无源元件（电缆， 接头，天线，滤波器等）引起。 互调一般是用于衡量GSM系统的关键指标。
第10页/共61页
无源器件介绍
★耦合器/定向耦合器 用于射频/微波领域需要按照一定相位和功率关系分配功率的场合。 常用耦合器有2种：金属腔体耦合器与微带线耦合器。 几个关键指标：
方向性： 方向性（dB）=10lg（耦合度/隔离度）=耦合度（dB）— 隔离度（dB）
射频技术ppt课件
率范围内共存.
2020/11/19
10
跳频扩频 (FHSS)
•传输信号扩展到一个很宽的频率范围内 (2.4-2.4835 MHz) •发射时每秒钟50跳
Freq. f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1
2020/11/19
t1
t2
t3
t4
t5
t6 Time
11
跳频扩频(FHSS)
•截取信号的机会很小 • 拥塞和干扰的免疫性
Tbit/Tchip = ProcessGain(FCC规定PG>10) • 如果使用带特有特征的不同扩频序列，可以有多个系统在同一频率范
围内共存. (这些序列非常长，需要很高的传宽)
2020/11/19
8
直序扩展频谱(DSSS)
Power
Power
2020/11/19
原始信号
Freq
Direct Sequence spreadingFreq of initial signal
• 直序扩频系统接收干扰的电平值比跳频扩频的高.
• 然而，如果干扰的强度比它可接收的强，直扩系统将根本不工作。而跳 频系统使用没有被影响的跳频点继续工作.
扩频调制
发射信号的能量分布到所有的频点上 在所有的带宽内能量很低 实际的发射功率由数据信号和一个特定的与数据 无 关 的 编 码 决 定 (冗 余 传 输 ).
扩 展 能 量 => 低 能 量 密 度 =>小 的 覆 盖 范 围 (适 合 局 域 网 ).
大带宽 902 - 928 MHz - 28 MHz – 声 音 2.4 - 2.48 G H z - 83.5 M H z – 局 域 网 5.72 - 5.85 G H z - 130 M H z – 局 域 网
2020/11/19
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跳频扩频 (FHSS)
•传输信号扩展到一个很宽的频率范围内 (2.4-2.4835 MHz) •发射时每秒钟50跳
Freq. f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1
2020/11/19
t1
t2
t3
t4
t5
t6 Time
11
跳频扩频(FHSS)
•截取信号的机会很小 • 拥塞和干扰的免疫性
Tbit/Tchip = ProcessGain(FCC规定PG>10) • 如果使用带特有特征的不同扩频序列，可以有多个系统在同一频率范
围内共存. (这些序列非常长，需要很高的传宽)
2020/11/19
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直序扩展频谱(DSSS)
Power
Power
2020/11/19
原始信号
Freq
Direct Sequence spreadingFreq of initial signal
• 直序扩频系统接收干扰的电平值比跳频扩频的高.
• 然而，如果干扰的强度比它可接收的强，直扩系统将根本不工作。而跳 频系统使用没有被影响的跳频点继续工作.
扩频调制
发射信号的能量分布到所有的频点上 在所有的带宽内能量很低 实际的发射功率由数据信号和一个特定的与数据 无 关 的 编 码 决 定 (冗 余 传 输 ).
扩 展 能 量 => 低 能 量 密 度 =>小 的 覆 盖 范 围 (适 合 局 域 网 ).
大带宽 902 - 928 MHz - 28 MHz – 声 音 2.4 - 2.48 G H z - 83.5 M H z – 局 域 网 5.72 - 5.85 G H z - 130 M H z – 局 域 网
东南大学射频讲义_08_Active2
《射频集成电路设计基础》 讲义
有源器件和模拟电路基础－ II
MOS 管 SPICE 模型与等效电路 附录 MOSFET SPICE 参数 双极型晶体管 ( 三极管 ) 长沟道 MOS 管公式小结 PN 结的正偏 低频放大器设计与分析复习 CMOS 与 Bipolar 的比较 参考文献
射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础－ II >MOS 管 SPICE 模型与等效电路
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双 极型 晶 体管 ( 三 极管 )
• 载流子浓度
三极管在放大区工作时 BE 是正偏的， BC 是反偏的，以 NPN 管为例，根据附录 三，可以画出各部分少数载流子浓度的变化，如果基区电子和空穴的复合率较 低，那么可以证明其中自由电子 ( 少子 ) 的浓度将线性变化。
射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础－ II >MOS 管 SPICE 模型与等效电路
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g mb ∂V th γ - = ----------------------------- = – ---------η = ------gm ∂V BS 2 2 φ f + V SB
γµ C ox ( W ⁄ L ) ( V GS – V th ) ∂I D - = ---------------------------------------------------------g mb = ---------∂V BS 2 2 φ f + V SB
(10)
进一步观察可以发现
有源器件和模拟电路基础－ II
MOS 管 SPICE 模型与等效电路 附录 MOSFET SPICE 参数 双极型晶体管 ( 三极管 ) 长沟道 MOS 管公式小结 PN 结的正偏 低频放大器设计与分析复习 CMOS 与 Bipolar 的比较 参考文献
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双 极型 晶 体管 ( 三 极管 )
• 载流子浓度
三极管在放大区工作时 BE 是正偏的， BC 是反偏的，以 NPN 管为例，根据附录 三，可以画出各部分少数载流子浓度的变化，如果基区电子和空穴的复合率较 低，那么可以证明其中自由电子 ( 少子 ) 的浓度将线性变化。
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g mb ∂V th γ - = ----------------------------- = – ---------η = ------gm ∂V BS 2 2 φ f + V SB
γµ C ox ( W ⁄ L ) ( V GS – V th ) ∂I D - = ---------------------------------------------------------g mb = ---------∂V BS 2 2 φ f + V SB
(10)
进一步观察可以发现
射频基础知识培训课件知识
噪声相关概念
相位噪声 相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的壹个指标,在时域表现为信号过零点的抖动.理想的单音信号,在频域应为壹脉冲,而实际的单音总有壹定的频谱宽度,如下面所示.壹般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程,因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声.相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处,单位带宽内的功率与总信号功率相比.
无线通信使用的频段和波段
表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围和波段（续）
由于种种原因,在壹些欧、美、日等西方国家常常把部分微波 波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段）,具体 如表1 - 2所示.
无线通信使用的频段和波段
表 1-2 无线通信中所使用的部分微波波段的名称
第壹章 无线通信的基本概念
第壹节 概述 第二节 无线通信使用的频段和波段 第三节 无线通信的电磁波传播
无线通信的电磁波传输
无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点,下面按波长分述如下： 极长波（极低频ELF）传播 极长波是指波长为1~10万公里（频率为3~30Hz）的电磁波.理论研究表明,这壹波段的电磁波沿陆地表面和海水中传播的衰耗极小.
线性相关概念
信号在通过射频通道（这里所谓的射频通道是指射频收发信机通道,不包括空间段衰落信道）时会有壹定程度的失真,失真可以分为线性失真和非线性失真.产生线性失真的主要有壹些滤波器等无源器件,产生非线性失真的主要有壹些放(大)器、混频器等有源器件.另外射频通道还会有壹些加性噪声和乘性噪声的引入.
线性相关概念
第二章 射频常用计算单位简介
第壹节 功率单位简介 第二节 天线传播相关单位简介 第三节 其他
天线传播相关单位简介
天线和天线增益 天线增益壹般由dBi或dBd表示.dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比,dBd是指相对于半波振子Dipole 的功率能量密度之比,半波振子的增益为2.15dBi,因此0dBd=2.15dBi.
相位噪声 相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的壹个指标,在时域表现为信号过零点的抖动.理想的单音信号,在频域应为壹脉冲,而实际的单音总有壹定的频谱宽度,如下面所示.壹般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程,因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声.相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处,单位带宽内的功率与总信号功率相比.
无线通信使用的频段和波段
表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围和波段（续）
由于种种原因,在壹些欧、美、日等西方国家常常把部分微波 波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段）,具体 如表1 - 2所示.
无线通信使用的频段和波段
表 1-2 无线通信中所使用的部分微波波段的名称
第壹章 无线通信的基本概念
第壹节 概述 第二节 无线通信使用的频段和波段 第三节 无线通信的电磁波传播
无线通信的电磁波传输
无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点,下面按波长分述如下： 极长波（极低频ELF）传播 极长波是指波长为1~10万公里（频率为3~30Hz）的电磁波.理论研究表明,这壹波段的电磁波沿陆地表面和海水中传播的衰耗极小.
线性相关概念
信号在通过射频通道（这里所谓的射频通道是指射频收发信机通道,不包括空间段衰落信道）时会有壹定程度的失真,失真可以分为线性失真和非线性失真.产生线性失真的主要有壹些滤波器等无源器件,产生非线性失真的主要有壹些放(大)器、混频器等有源器件.另外射频通道还会有壹些加性噪声和乘性噪声的引入.
线性相关概念
第二章 射频常用计算单位简介
第壹节 功率单位简介 第二节 天线传播相关单位简介 第三节 其他
天线传播相关单位简介
天线和天线增益 天线增益壹般由dBi或dBd表示.dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比,dBd是指相对于半波振子Dipole 的功率能量密度之比,半波振子的增益为2.15dBi,因此0dBd=2.15dBi.
射频识别技术(RFID)基础理论PPT课件
的读写射频能量以电磁波的方式发送到定向的空间范 围内，形成阅读器的有效阅读区域，位于阅读器有效 阅读区域中的射频标签从阅读器天线发出的电磁场中 提取工作能源，并通过射频标签的内部电路及标签天 线将标签内存的数据信息传送到阅读器，阅读器对信 号解码后送计算机系统进行处理。电磁与电感耦合的 差别在于电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波 的形式发送出去。
.
29
图书管理
问题
条码管理需要大量人力时间 图书失窃 造成大量损失
中大型的图书馆由于进出人数众多，以及大量的馆藏图书， 使工作人员工作繁琐，读者长时间排队借还书
解决方案
优势
将RFID技术和电脑技术紧密结合， 利用RFID实施图书管理系统
读者则可自助完成借、还书等工作
工作人员可进行快速图书的盘点 图书防盗 结合读者和管理人员的借阅卡和工作卡，还可
编码 调制 解码
射频 空中接口 标签
RFID工作原理模型
.
22
.
23
射频识别系统的工作原理是利用射频标签与射频读写 之间的射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静 止的、移动的待识别物品的自动识别。
读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标 签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得 能量被启动。
阅读器向射频标签供给射频能量。 无源标签：工作能量来自阅读器射频能量。 半有源标签：阅读器的射频能量起到唤醒标签 转入工作状态的作用。 有源标签：不需利用阅读器的射频能量。
.
18
5. 时序 （1）双向系统（阅读器向标签发送命令和数据， 标签向阅读器返回所存储的数据）
阅读器先讲方式
射频标签先讲方式
（2）多标签识别系统 一般情况下，采用阅读器先讲方式，阅读器通过
.
29
图书管理
问题
条码管理需要大量人力时间 图书失窃 造成大量损失
中大型的图书馆由于进出人数众多，以及大量的馆藏图书， 使工作人员工作繁琐，读者长时间排队借还书
解决方案
优势
将RFID技术和电脑技术紧密结合， 利用RFID实施图书管理系统
读者则可自助完成借、还书等工作
工作人员可进行快速图书的盘点 图书防盗 结合读者和管理人员的借阅卡和工作卡，还可
编码 调制 解码
射频 空中接口 标签
RFID工作原理模型
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22
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23
射频识别系统的工作原理是利用射频标签与射频读写 之间的射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静 止的、移动的待识别物品的自动识别。
读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标 签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得 能量被启动。
阅读器向射频标签供给射频能量。 无源标签：工作能量来自阅读器射频能量。 半有源标签：阅读器的射频能量起到唤醒标签 转入工作状态的作用。 有源标签：不需利用阅读器的射频能量。
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18
5. 时序 （1）双向系统（阅读器向标签发送命令和数据， 标签向阅读器返回所存储的数据）
阅读器先讲方式
射频标签先讲方式
（2）多标签识别系统 一般情况下，采用阅读器先讲方式，阅读器通过
射频微波工程基础介绍课件
雷达天线
不同雷达系统中天线的设计和应用，如阵列天线 、相控阵天线等。
电子对抗系统中的射频微波技术
通信对抗
射频微波技术在通信对抗中的应用，包括通信干扰、通信侦察等 。
雷达对抗
射频微波技术在雷达对抗中的应用，包括雷达干扰、雷达侦察与 反侦察等。
电子支援措施
射频微波技术在电子支援措施中的应用，如电磁频谱监测、信号 分析等。
射频微波工程基础介绍课件
目录
CONTENTS
• 射频微波工程概述 • 射频微波基础知识 • 射频微波工程关键技术 • 射频微波工程应用实例 • 射频微波工程测试与仿真 • 射频微波工程发展趋势与挑战
01 射频微波工程概述
CHAPTER
射频微波工程定义
01
射频微波工程是一门研究射频和 微波频段内电磁波的产生、传输 、控制和应用的学科。
避免频谱冲突是射频微波工程需要解决的重要问题。
射频微波工程未来发展展望
5G/6G移动通信技术
随着5G/6G移动通信技术的不断发展，射频微波工程将在其 中发挥重要作用，如毫米波通信、大规模天线阵列等技术的 研究和应用。
物联网与智能家居
物联网和智能家居的快速发展为射频微波工程提供了新的应 用场景和需求，如无线传感器网络、智能家居控制系统等的 研究和开发。
射频微波在其他领域的应用
医学影像
射频微波技术在医学影像中的应用，如核磁共振成像（MRI）中的 射频脉冲发生器和接收器。
微波炉
射频微波技术在微波炉中的应用，利用微波加热食物。
工业加热与干燥
射频微波技术在工业加热与干燥中的应用，如高频感应加热、微波干 燥等。
05 射频微波工程测试与仿真
CHAPTER
射频微波信号特点与传播
不同雷达系统中天线的设计和应用，如阵列天线 、相控阵天线等。
电子对抗系统中的射频微波技术
通信对抗
射频微波技术在通信对抗中的应用，包括通信干扰、通信侦察等 。
雷达对抗
射频微波技术在雷达对抗中的应用，包括雷达干扰、雷达侦察与 反侦察等。
电子支援措施
射频微波技术在电子支援措施中的应用，如电磁频谱监测、信号 分析等。
射频微波工程基础介绍课件
目录
CONTENTS
• 射频微波工程概述 • 射频微波基础知识 • 射频微波工程关键技术 • 射频微波工程应用实例 • 射频微波工程测试与仿真 • 射频微波工程发展趋势与挑战
01 射频微波工程概述
CHAPTER
射频微波工程定义
01
射频微波工程是一门研究射频和 微波频段内电磁波的产生、传输 、控制和应用的学科。
避免频谱冲突是射频微波工程需要解决的重要问题。
射频微波工程未来发展展望
5G/6G移动通信技术
随着5G/6G移动通信技术的不断发展，射频微波工程将在其 中发挥重要作用，如毫米波通信、大规模天线阵列等技术的 研究和应用。
物联网与智能家居
物联网和智能家居的快速发展为射频微波工程提供了新的应 用场景和需求，如无线传感器网络、智能家居控制系统等的 研究和开发。
射频微波在其他领域的应用
医学影像
射频微波技术在医学影像中的应用，如核磁共振成像（MRI）中的 射频脉冲发生器和接收器。
微波炉
射频微波技术在微波炉中的应用，利用微波加热食物。
工业加热与干燥
射频微波技术在工业加热与干燥中的应用，如高频感应加热、微波干 燥等。
05 射频微波工程测试与仿真
CHAPTER
射频微波信号特点与传播
《射频基础知识培训》课件
换为中频信号
射频功率放大器： 用于放大射频信 号的功率
射频天线：用于 发射和接收射频
信号
射频开关：用于 控制射频信号的
传输路径
直射传输：信号直接传播到接收端，适用于近距离通信 反射传输：信号通过反射物体传播到接收端，适用于远距离通信 散射传输：信号通过散射物体传播到接收端，适用于复杂环境通信 绕射传输：信号绕过障碍物传播到接收端，适用于障碍物较多的环境通信
GPS：全球定位系统，利用 卫星信号进行定位和导航
北斗：中国自主研发的全球 卫星导航系统，提供定位、 导航和授时服务
伽利略：欧洲研发的全球卫 星导航系统，提供定位和导 航服务
格洛纳斯：俄罗斯研发的全 球卫星导航系统，提供定位 和导航服务
区域导航系统：如美国的 WAAS、日本的MSAS等， 提供区域范围内的定位和 导航服务
调制方式：射频信号可以通过幅度、 频率、相位等多种方式进行调制
添加标题
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传播方式：射频信号可以通过空气、 电缆、光纤等多种介质进行传播
应用领域：射频信号广泛应用于无 线通信、广播电视、雷达、卫星通 信等领域
射频放大器：用 于放大射频信号
射频滤波器：用 于滤除不需要的
频率成分
射频混频器：用 于将射频信号转
射频振荡器是产生射频信号的电子设备 工作原理：通过振荡电路产生高频信号，然后通过放大器放大信号 振荡电路：由电容、电感、电阻等元件组成，通过调整元件参数可以改变信号频率 放大器：将振荡电路产生的信号放大，以满足传输或接收的要求 射频信号：高频电磁波，用于无线通信、雷达、广播电视等领域
射频放大器是射频电路中的关键部件，用于放大射频信号 射频放大器的工作原理主要是通过改变射频信号的频率和相位来实现信号的放大 射频放大器通常采用晶体管、场效应管等半导体器件作为放大元件 射频放大器的性能指标包括增益、噪声系数、线性度等
射频功率放大器： 用于放大射频信 号的功率
射频天线：用于 发射和接收射频
信号
射频开关：用于 控制射频信号的
传输路径
直射传输：信号直接传播到接收端，适用于近距离通信 反射传输：信号通过反射物体传播到接收端，适用于远距离通信 散射传输：信号通过散射物体传播到接收端，适用于复杂环境通信 绕射传输：信号绕过障碍物传播到接收端，适用于障碍物较多的环境通信
GPS：全球定位系统，利用 卫星信号进行定位和导航
北斗：中国自主研发的全球 卫星导航系统，提供定位、 导航和授时服务
伽利略：欧洲研发的全球卫 星导航系统，提供定位和导 航服务
格洛纳斯：俄罗斯研发的全 球卫星导航系统，提供定位 和导航服务
区域导航系统：如美国的 WAAS、日本的MSAS等， 提供区域范围内的定位和 导航服务
调制方式：射频信号可以通过幅度、 频率、相位等多种方式进行调制
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传播方式：射频信号可以通过空气、 电缆、光纤等多种介质进行传播
应用领域：射频信号广泛应用于无 线通信、广播电视、雷达、卫星通 信等领域
射频放大器：用 于放大射频信号
射频滤波器：用 于滤除不需要的
频率成分
射频混频器：用 于将射频信号转
射频振荡器是产生射频信号的电子设备 工作原理：通过振荡电路产生高频信号，然后通过放大器放大信号 振荡电路：由电容、电感、电阻等元件组成，通过调整元件参数可以改变信号频率 放大器：将振荡电路产生的信号放大，以满足传输或接收的要求 射频信号：高频电磁波，用于无线通信、雷达、广播电视等领域
射频放大器是射频电路中的关键部件，用于放大射频信号 射频放大器的工作原理主要是通过改变射频信号的频率和相位来实现信号的放大 射频放大器通常采用晶体管、场效应管等半导体器件作为放大元件 射频放大器的性能指标包括增益、噪声系数、线性度等
射频消融原理 ppt课件
60
**
55 50
*
** * *
P < 0.05
45
40
35
30
25
(n=21)
(n=21)
(n=20)
PPT课件
0.63±0.1cm²
51
灌注流速越大,表面损伤越小
30 W
30 W
5 ml/min
20 ml/min
11±1mm 9±2mm
8±1mm*
6±1mm*
(*p<0.05)
Antz et al, Z Kardiol, 2000
PPT课件
52
灌注流速对损伤大小的影响
Volume (mm3) 1200 1000 800 600 400 200
Peak Electrode Temperature
Thrombus Formation
During RF Application at 50 Watts
(ºC) 70
65
P < 0.05
****
P < 0.05
*Impedance Rise No Thrombus Thrombus Formation
• 中空导管头端有6个灌注孔，可以在消融期间灌注室温生理盐水， 对头电极和邻近组织进行冲洗冷却，被称为主动冷却
• 开环设计
灌注孔
尾部灌注接口
PPT课件
32
开放式灌注消融—主动冷却
• 开放式盐水灌注，保持电极组织界面低温， • 并不能反映创痕真实情况，此时我们须密切关注输出功率 • 射频仪为了达到目标温度而保持高功率输出。
PPT课件
24
局部血流的影响
• 消融过程中，局部血流对于电极未接触组织的部分有 冷却效果，称为被动冷却
东南大学射频讲议——接收机
∆z
– 电流和电压的偏微分方程组的解将电压和电流表示成时间 t 和坐标 z 的 函数，并且具有波动方程的形式 ∂ v ( t, z ) = LC ∂ v ( t, z ) ∂z2 ∂ t2 ∂ ∂ i ( t, z ) = LC i ( t, z ) ∂z2 ∂ t2
射频集成电路设计基础 > 射频与微波技术复习 > 传输线 (Transmission Lines) 2 2 2 2
• 品质因数 (Quality Factor, Q 值 )
– 根据定义 Maximum Energy Stored Q ≡ 2 π -----------------------------------------------------------Energy Dissipated
(1)
per AC cycle
(3)
Y(ω) 的相位 φ ( ω ) = atan ( 2 RC ∆ω ) , 当 ∆ω 趋近于 0 时， φ ( ω ) ≈ 2 RC ∆ω , dφ 2Q ≈ 2 RC = -----dω ω0
(4)
这个公式在分析振荡器电路时非常有用。
射频集成电路设计基础 > 射频与微波技术复习 > 无源元件 (Passive Components)
– 环路电压和节点电流定律在任何时候都成立吗？ 当然，如果你的模型没错的话。 – 任何电路、元器件、连接线本质上都是分布系统，在某些条件下它们的 分布特性可以被忽略，正如在某些条件下微积分可以简化为四则运算 – 对于一条长度为 l 的低损耗连接线和波长为 λ 的信号，
» 当 l << 0.1λ，连线可以看成理想的电路连接线 ( 阻抗为 0 的集总系统 ) » 当 l > 0.1λ，我们认为它是一个分布系统－传输线
射频基础知识讲座PPT课件
• 频综
• 耦合
• 检测（功率）
•57
射频电路的基本功能部件
• 频综的组成 ▽ VCO、VCXO 、TCXO、OCXO ▽ PLL（锁相环）
•58
射频电路的基本功能部件
• 频综的主要参数 ▽频率 ▽相噪 ▽功率
•59
射频电路的基本功能部件
• 放大
• 衰减
• 混频 RF
IF LO
• 滤波
• 频综
算
10*log(2)=3dB
10*log(4)=6dB
级联增益=2*4=8倍
10*log(8)=9dB
级联增益=3+6=9dB
•24
射频的一些基本概念
• dBm ▽是一个功率的单位 ▽10*log(功率/mW) ▽1W=10*log(1W/1mW) =10*log(1000) =30dBm
•25
射频的一些基本概念
▽压控衰减器
▽AGC（自动增益控制）
•48
射频电路的基本功能部件
• 衰减器的主要参数 ▽衰减量 ▽IP3（P1dB) ▽输入输出阻抗
•49
射频电路的基本功能部件
• 放大
• 衰减
• 混频 RF
IF LO
• 滤波
• 频综
• 耦合
• 检测（功率）
•50
射频电路的基本功能部件
• 混频 ▽无源混频 ▽有源混频
RFE
TRx
DIV
RFE功能示意框图
•16
基站射频系统的基本组成与架构
天 线1
BT M注 入 获 取
R FCM
LNA
4分
路器
TE ST TR X
天 线0
BTM 注入 获取
射频技术入门共21页PPT资料
环境中的射频
• 趋肤效应——产生趋肤效应的原因是由于感抗的作用,导体内部比表面具
有更大的电感L,因此对交流电的阻碍作用大,使得电流密集于导体表面.趋 肤效应使得导体的有效横截面减小,因而导体对交流电的有效电阻比对直 流电的电阻大.
• 自由空间损耗——自由空间是指相对介电常数和相对导磁率都为1的均匀 介质所存在的空间，它是一个理想的无限大的空间，是为简化问题研究而 提出的一种科学抽象。自由空间无线电波传播，仅考虑由能量扩散引起的 损耗，即接收机和发射机之间是无任何阻挡的视距路径时的传播损耗。
4000= 2 X 2 X 10 X 10 X 10
=3dB+3dB+10dB+10dB+10dB=36dB
射频行为(cont’d)
带宽
• 带宽是描述频率范围的方法，它等于器件或应用中最高频率和最低频率的差值， 所以需要两个频率值来定义带宽。有时带宽也用百分比来表达，它等于实际带宽 除以上下频率的平均值。
射频硬件
天线
• 天线可以使有源器件也可以是无源器件。有源天线仅仅是比无源天线在内 部多了一个放大器。
• 天线的大小和形状取决于3个因素：天线需要处理的频率；无线电波传播 的方向；天线发送或接收的功率。
• 天线增益——与平常理解的增益不同，射频能量的绝对值并没有真正变大。 这是方向增益而不是功率增益。是相对于各向同性天线的增益。度量单位 为dBi。
10。如果有两个这样的放大器串接，增益结果将是100(而不是20)。即信 号放大10后，再放大10倍，最后的信号是原始信号的100倍。
• 插入损耗——如果从一个无源器件出来的信号是进入信号的1/100，那么
该器件的损耗为100，即将数据信号除以100可以得到输出信号的幅度。 将信号通过一个无源器件所经历的损耗称为插入损耗。
• 趋肤效应——产生趋肤效应的原因是由于感抗的作用,导体内部比表面具
有更大的电感L,因此对交流电的阻碍作用大,使得电流密集于导体表面.趋 肤效应使得导体的有效横截面减小,因而导体对交流电的有效电阻比对直 流电的电阻大.
• 自由空间损耗——自由空间是指相对介电常数和相对导磁率都为1的均匀 介质所存在的空间，它是一个理想的无限大的空间，是为简化问题研究而 提出的一种科学抽象。自由空间无线电波传播，仅考虑由能量扩散引起的 损耗，即接收机和发射机之间是无任何阻挡的视距路径时的传播损耗。
4000= 2 X 2 X 10 X 10 X 10
=3dB+3dB+10dB+10dB+10dB=36dB
射频行为(cont’d)
带宽
• 带宽是描述频率范围的方法，它等于器件或应用中最高频率和最低频率的差值， 所以需要两个频率值来定义带宽。有时带宽也用百分比来表达，它等于实际带宽 除以上下频率的平均值。
射频硬件
天线
• 天线可以使有源器件也可以是无源器件。有源天线仅仅是比无源天线在内 部多了一个放大器。
• 天线的大小和形状取决于3个因素：天线需要处理的频率；无线电波传播 的方向；天线发送或接收的功率。
• 天线增益——与平常理解的增益不同，射频能量的绝对值并没有真正变大。 这是方向增益而不是功率增益。是相对于各向同性天线的增益。度量单位 为dBi。
10。如果有两个这样的放大器串接，增益结果将是100(而不是20)。即信 号放大10后，再放大10倍，最后的信号是原始信号的100倍。
• 插入损耗——如果从一个无源器件出来的信号是进入信号的1/100，那么
该器件的损耗为100，即将数据信号除以100可以得到输出信号的幅度。 将信号通过一个无源器件所经历的损耗称为插入损耗。
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• 无线信道中的干扰
– – – – – 多径衰落 邻近频道干扰 多普勒频率、频谱色散 无线移动信道是条件最为恶劣的一种信道 快速发展的无线通信技术正是为了克服无线信道的缺陷，以保证通 信的可靠性
6
RFIC设计成为无线通信系统发展的瓶颈
• 射频设计工程师应具备较宽的知识面
7
– RFIC所涉及的相关学科和技术
• RFIC已在世界范围内成为大学、研究院所和通信相关 产业研究开发的热点
2
• 频谱的划分
– 当今最通用的频谱分段法是由电气和电子工程师学会 (IEEE) 建立的
3
通信系统的组成
• 组成框图
信息源 输 入 变换器 发射机 信 道 接收机 输 出 变换器 收信者
噪声和干扰
发送端 – 输入变换器：将要传递的信号变换成电信号，通常为低频信号，称 为基带信号 (baseband)，该信号可以是模拟信号，也可以是数字信号 – 发射机：将基带信号进行调制，变换为适合信道传输的频率，并送 入信道。调制后的信号称为已调信号或通带信号 (passband)。 接收端： – 接收机：将已调信号进行解调，还原成基带信号 – 输出变换器：将解调后的基带信号变换为相应的信息
– 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。
• 调制方式
– 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。 – 模拟调制：用模拟信号调制载波 – 数字调制：用数字信号调制载波
5
• 信道
– 信道是传输媒介，分为有线和无线两类 – 有线信道：电线、电缆、光纤、波导 – 无线信道：自由空间
• Spice, ADS, Cadence
– 在射频器件的非线性、时变特性、电路的分布参数、不稳定 性等方面缺乏精确的模型，设计是否成功在很大程度上取决 于设计师的经验
• 前仿真 • 后仿真：版图参数提取，连线R和C提取（不提取L） • 低温、高温、Slow、Fast、Typical • 集成电路制造（流片） • 测试
概 述
• 通信系统的组成 • RFIC设计成为无线通信系统发展的瓶颈 • 无线通信与RFIC设计
1
• 无线通信系统和技术飞速发展 • 无线通信发展的理论技术基础
– James Maxwell 在1864年伦敦英国皇家学会发表的论文中首次 提出了电场和磁场通过其所在的空间中交连耦合会导致波传 播的设想。 – 1887年Heinrich Hertz 实验证实了电磁能量可以通过空间发射 和接收。 – 1901年Guglielmo Marconi 成功地实现了无线电信号 (Radio Signals) 横越大西洋。 – 从此无线技术正式诞生。从1920年的无线电，1930年的TV传 输，直到1980年的移动电话和1990年的全球定位系统 (GPS) 及当今的移动通信和无线局域网 (WLAN)。 – 射频集成电路 (RFIC) 的发展推动了无线通信技术的发展，是 当代无线通信的基础。
8
• RFIC正处于发展阶段
– 基带部分可以采用成熟的数字集成电路技术
• Artisan: Memory generator, Standard Cells, I/O Cells
– 射频集成电路还处于发展阶段，电感的性能急待提高
• Mixed-signal, RF 工艺
• EDA工具处于起步阶段
– 分析和综合的结果只起参考作用
4
• 调制的原因
无线通信中把基带信号变成射频已调信号有两个原因： – 为了有效地把信号用电磁波辐射出去
• 基带信号是低频信号，如话音信号频率为300-3400Hz，波长达1000km，天 线长度取1/10波长，对应的天线长度达100km以上，不可能实现。 • 为了有效地辐射，发射信号的频率必须是高频，以降低天线的尺寸。发射 机中振荡器产生的高频信号称为载波。
10
RF section of a cellphone
11
•
研究内容
– 射频收发机 (Transceiver) 体系结构，频率、功耗、增益、噪声、非线性的总 体要求系统的影响
目的
– 合理分配资源，降低系统成本、功耗、体积，满足系统整体性能要求
12
9
无线通信与RFIC设计
• 无线通信系统包括射频部分和基带部分 射频部分 • • • 基带部分
基带部分的功能：完成频率较低的数字信号或模拟信号的处理功能 射频部分的功能：处理宽动态范围的高频模拟信号 – 调制、解调、低噪声放大、功率放大、频率变换、滤波 射频设计的要求 – 良好的选择性 – 低噪声、高动态范围 – 接受机对杂散频率信号有良好的抑制能力 – 本振信号应具有很低的相位噪声 – 发射机必须严格限制带外辐射 – 低功耗设计 – 发射机功率放大器应具有高效率