射频集成电路设计详解共104页
无线通信设备中的射频集成电路设计和优化方法
无线通信设备中的射频集成电路设计和优化方法射频集成电路（RFIC）是无线通信设备中非常重要的组成部分。
其设计和优化方法的研究对提高无线通信设备的性能至关重要。
本文将重点介绍射频集成电路设计和优化方法的关键原理和技术。
首先，射频集成电路的设计方法包括电路拓扑设计、器件选择和布局等方面。
在电路拓扑设计中，需要考虑到整个射频电路的变频、放大、滤波等关键功能，根据设备的要求选择合适的电路拓扑结构。
同时，在器件选择和布局方面，需要根据电路设计所用到的器件的特性和性能进行合理的选择，并合理安排其布局，以最大限度地提高电路的性能。
其次，射频集成电路的优化方法包括器件参数优化、电路参数优化和系统参数优化等方面。
在器件参数优化中，需要针对每个器件的特性和性能进行优化，以满足整个射频电路的设计要求。
在电路参数优化中，需考虑电路中各个元件之间的相互关系和对整个电路性能的影响，通过调整元件的参数，例如电阻、电容、电感等，来优化电路的性能。
在系统参数优化中，需要考虑整个无线通信系统的参数，例如工作频率、通信速率等，通过调整这些参数来优化整个无线通信系统的性能。
另外，射频集成电路的设计和优化方法还包括电源和地线的设计和优化。
在电源设计和优化中，需要考虑到电源的电压和电流的稳定性，以及对电路的干扰等因素进行合理的设计和优化。
在地线设计和优化中，需要考虑到地线与电路中其他元件之间的互连关系，以及地线的长度、形状和位置等因素对电路性能的影响，通过合理设计和优化地线，可以降低电路的耦合和噪声，提高电路的性能。
最后，射频集成电路的设计和优化方法还包括射频信号的仿真和测试等方面。
通过射频信号的仿真和测试可以评估和验证射频集成电路设计的性能。
在仿真中，可以使用电磁仿真软件进行各种射频电路和器件的仿真，以评估其性能。
在测试中，可以使用射频测试仪器对射频电路的性能进行测试，例如对电路的增益、带宽、线性度等指标进行测试，以验证设计的准确性。
综上所述，射频集成电路设计和优化方法是无线通信设备中非常重要的环节。
射频集成电路设计详解
对于低损耗传输线
R1 L1
G1 C1
(R1 jL1)(G1 jC1)
1
1
j
L1C1 1
R1
j L1
2
1
G1
jC1
2
1 2
R1
C1 L1
G1
L1 C1
j
L1C1
所以
R1
2
C1 G1 L1 2
L1 C1
R1 2Z0
G1Z0 2
c
d
L1C1
c
R1 2Z0
射频集成电路设计 第二章射频与微波基础知识
第二章射频与微波基础知识
2.1概述 2.2传输线 2.3传输线阻抗变换 2.4二端口网络与S参数 2.5 Smith圆图 2.6 阻抗匹配 2.7 用方程计算法设计阻抗匹配网络 2.8用Smith圆图法设计阻抗匹配网络 2.9本章小结
作业
简述传输线、传输线阻抗变换、二端口网络、S 参数、Smith圆图、阻抗匹配网络等概念
Z0
R1 jL1 G1 jC1
L1 C1
1
1 2
R1
j L1
1
1 2
G1
jC1
L1 C1
1
j
1 2
R1
L1
G1
C1
L1 C1
对于工程上常用的双导线传输线，其特性阻抗为
Z0
L1 C1
120ln
2D
d （空气介质）
式中D为两导线间距离，d为导线半径。一般Z0在100 ～1000 之间，常用的有200 、300 、400 、600
L
R
＋
～源
－
负
C
G
载
CMOS射频集成电路分析与设计.
1 绪论1.1 发展历史1.2 现代通信系统概述1.2.1 通信系统的组成图1-1 通信系统的功能方框图1.2.2 数字通信系统图1-2 数字通信系统的组成1.2.3 通信信道及其特性1.2.4 通信信道的数学模型图1-3 加性噪声信道图1-4 带加性噪声的线性滤波信道图1-5 带加性噪声的线性时变滤波器1.3 射频电路在系统中的作用与地位图1-6 射频通信系统示意图图1-7 射频前端方框图1.4 射频电路与微波电路和低频电路的关系1.4.1 频段划分1.4.2 电路的寄生效应1.4.3 电路的设计考虑1.5 应用1.5.1 无线局域网图1-8 Prism Duette双频带收发机芯片组的总体结构图141.5.2 GSM1.5.3 WCDMA1.6 总结参考文献2 线性射频电路的基本特性和分析方法2.1 传输线图2-1 射频电路中常用的均匀传输线2.1.1 传输线波动方程图2-2 一小段传输线的等效电路2.1.2 终端接负载的无损传输线图2-3 以负载处为原点的坐标体系2.1.3 终端接特定负载的无损传输线的工作状态图2-4 短路传输线上电压、电流和输入阻抗的分布图图2-5 开路传输线上电压、电流和输入阻抗的分布图2.1.4 阻抗的周期性和倒置性2.1.5 微带线设计图2-6 微带线的几何结构图2-7 微带线的特性阻抗图2-8 微带线的有效介电常数2.2 Smith圆图2.2.1 阻抗圆图图2-9 阻抗圆图上的归一化阻抗2.2.2 Smith圆图上的反射系数和驻波系数图2-10 阻抗圆图2.2.3 导纳圆图图2-11 导纳圆图上的归一化导纳2.2.4 Smith圆图应用举例图2-12 例2.2的电路图图2-13 利用Smith圆图求解例2.2 2.3 双端口网络2.3.1 网络参量图2-14 双端口网络的电压和电流方向图2-15 双端口网络的入射波和反射波图2-16 S参数的测量2.3.2 网络的互联图2-17 双端口网络的串联图2-18 双端口网络的并联图2-19 双端口网络的串并联图2-20 双端口网络的并串联图2-21 双端口网络的级联2.3.3 信号流图分析法图2-22 信号流图分析法的简化规则图2-23 含电源和负载的双端口网络图2-24 用信号流图分析法分析双端口网络的简化过程2.4 射频电路中的无源分立集总参数元件图2-25 铝金属线归一化电流密度的横截面分布示意图图2-26 铝金属线横截面上的归一化电流密度分布随频率的变化(a=1mm)图2-27 金属铜和铝的趋肤深度随工作频率的变化图2-28 薄膜片上电阻图2-29 炭质电阻图2-30 高频电阻模型图2-31 炭质电阻的阻抗与频率的关系图2-32 表面贴封电容的内部结构图2-33 高频电容模型图2-34 实际电容的阻抗与频率的关系图2-35 高频电感\图2-36 高频电感模型图2-37 实际电感的阻抗与频率的关系2.5 总结参考文献习题图2-38 习题4图图2-39 习题7图图2-40 习题8图3 无源RLC网络和阻抗匹配3.1 无源RLC网络3.1.1 串联RLC网络图3-1 串联RLC网络图3-2 串联RLC网络的阻抗特性图3-3 串联RLC网络中电感储存的磁能、电容储存的电能以及回路储存的总能量随时间的变化情况图3-4 品质因子Q取不同值时回路阻抗的幅频特性和相频特性3.1.2 并联RLC网络图3-5 并联RLC网络图3-6 并联RLC网络的阻抗特性图3-7 品质因子QP取不同值时并联谐振回路阻抗的幅频特性和相频特性3.2 串并联阻抗等效互换图3-8 串并联RLC网络图3-9 电阻R和电抗X的串联形式和并联形式3.3 回路抽头时的阻抗变换图3-10 电感抽头和电容抽头的RLC谐振回路3.4 阻抗匹配图3-11 借以说明阻抗匹配概念的简单电路图3.4.1 L匹配图3-12 L匹配的电路结构图3-13 并/串联电感和电容的阻抗变化轨迹图3-14 利用Smith圆图来求解L匹配问题图3-15 L匹配网络图3-16 Smith圆图上的恒Qn圆3.4.2 T匹配和Pi匹配图3-17 T匹配网络图3-18 利用Smith圆图来设计T匹配网络图3-19 Pi匹配网络图3-20 利用Smith圆图来设计Pi匹配网络3.4.3 微带线匹配图3-21 微带线匹配网络图3-22 利用Smith圆图来设计微带线匹配网络图3-23 归一化阻抗zin=rin+jxin与电容所在位置之间的关系图3-24 更复杂的微带线匹配网络图3-25 全部由微带线组成的匹配网络3.5 总结参考文献习题图3-26 习题3图4 射频集成电路中的基本问题4.1 射频电路的性能度量4.1.1 功率增益和电压增益4.1.2 灵敏度和噪声系数图4-1 电阻的噪声模型4.1.3 线性度和动态范围图4-2 非线性4.1.4 系统设计4.2 射频电路仿真算法及商用仿真软件介绍4.2.1 SPICE模拟器应用于射频领域所遇到的限制4.2.2 射频电路仿真算法4.2.3 射频电路仿真工具4.3 CMOS射频集成电路实现的难点4.4 总结参考文献习题5 集成无源元件5.1 电阻图5-1 有拐角的电阻5.2 电容图5-2 MOS电容的理想C-V曲线图5-3 MIM电容的结构图5-4 三种互连线结构图5-5 “夹心”金属电容5.3 电感图5-6 射频集成电路中电感的典型应用5.3.1 片上平面螺旋型电感图5-7 片上平面螺旋型电感的结构图5-8 接地隔离层图5-9 片上平面螺旋型电感模型图5-10 焊盘的校准结构。
射频电路
第四节射频电路结构和工作原理一、射频电路组成和特点：普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。
其主要负责接收信号解调；发射信息调制。
早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。
更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成在中频内部。
RXI-PRXQ-PRXQ-N（射频电路方框图）1、接收电路的结构和工作原理：接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。
1、该电路掌握重点:（1）、接收电路结构。
（2）、各元件的功能与作用。
(3)、接收信号流程。
电路分析:（1）、电路结构。
接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。
早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。
（接收电路方框图）（2）、各元件的功能与作用。
1)、手机天线：结构：（如下图）由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。
塑料封套螺线管（外置天线）（内置天线）作用：a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。
b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。
2)、天线开关：结构：（如下图）手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。
900M收收GSM900M收控收控900M发控GSM900M发入GSM（图一）（图二）作用：其主要作用有两个：a ）、 完成接收和发射切换；b ）、 完成900M/1800M 信号接收切换。
逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号（GSM-RX-EN ；DCS- RX-EN ；GSM-TX-EN ；DCS- TX-EN ），令各自通路导通，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。
RF射频集成电路设计与测试
物联网系统中的应用
随着物联网技术的发展，射频集成电路 在物联网领域的应用也越来越广泛。在 物联网系统中，射频集成电路被用于无 线传感器网络、智能家居、智能交通等
领域。
物联网系统中的射频集成电路需要具备 低功耗、小型化、高可靠性和低成本等 特点，以满足物联网大规模应用的需求
电磁仿真技术
01
时域有限差分法（ FDTD）
用于模拟电磁波在二维平面内的 传播。
02
有限元法（FEM）
03
矩量法（MOM）
将问题域离散为有限个小的单元 ，通过求解每个单元的场量来逼 近整体问题的解。
将电磁波的波动方程转化为求解 矩阵方程的问题，适用于求解天 线、微波器件等复杂结构。
CHAPTER 03
医疗电子系统中的射频集成电路需要 具备高可靠性、低功耗和小型化等特 点，以确保医疗设备的稳定性和安全 性。
THANKS
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2
通过光刻、刻蚀、沉积等工艺，可以制造出各种 微型机械元件，如微振荡器、微传感器和微执行 器等。
3
MEMS工艺在射频集成电路中用于实现高频元件 和滤波器等。
纳米压印工艺
纳米压印工艺是一种高分辨率、高效率的制造技术。
通过将模板上的图案转移到衬底上，可以制造出具有高精度和一致性的电路元件。
纳米压印工艺具有低成本、高产量和可重复性高的优点，在射频集成电路制造中具 有广阔的应用前景。
可靠性分析软件
如Silvaco TCAD等，用于分析器件可靠性和 寿命。
设计中的关键问题
信号完整性
确保信号在传输过程中 不发生畸变或失真。
射频集成电路设计-第4篇
射频集成电路设计
射频集成电路测试与调试
射频集成电路测试与调试
射频集成电路测试与调试概述
1.测试与调试在射频集成电路设计中的重要性。 2.射频集成电路测试与调试的基本流程和步骤。 3.测试与调试对提高射频集成电路性能的作用。
射频集成电路测试方法
1.在片测试：通过直接在芯片上进行测试，获取准确的性能参 数。 2.系统级测试：测试整个系统的性能，以评估射频集成电路在 实际应用中的表现。 3.自动化测试：利用自动化测试设备和方法，提高测试效率和 准确性。
医疗器械
1.射频集成电路在医疗器械中也有广泛的应用，如无线监护设 备、无线手术器械等。 2.关键技术包括低功耗设计、生物兼容性等，这些技术能够确 保医疗器械的可靠性和安全性。
1.低功耗设计是射频集成电路技术的重要发展方向，旨在提高 设备续航能力和用户体验。 2.采用低功耗设计技术，可以有效降低射频集成电路的功耗， 提高设备的工作效率和可靠性。
射频集成电路关键技术
▪ 射频集成电路关键技术：高性能滤波器设计
1.高性能滤波器是射频集成电路的重要组成部分，用于滤除无用的干扰信号，保证通信质量。 2.通过优化滤波器设计和制造工艺，可以提高滤波器的性能和稳定性，满足不断增长的通信需 求。
1.布局是将电路转换为实际芯片的关键步骤，需要根据电路设 计结果进行元件的布局和布线。 2.布局需要考虑电路的性能、可靠性、制造成本等因素，以实 现最优的布局方案。 3.常用的布局方法包括手动布局、自动布局等，设计师需要根 据实际情况选择合适的方法。
▪ 仿真
1.仿真是验证射频集成电路性能的重要手段，需要对电路进行 电气特性仿真、电磁场仿真等。 2.仿真结果需要满足系统指标要求，否则需要对电路进行修改 和优化。 3.常用的仿真软件包括HFSS、ADS等，设计师需要熟练掌握 这些工具的使用方法。
射频电路设计要点与设计方案(图文并茂)
射频电路设计要点与设计方案（图文并茂）目录1、射频电路中元器件封装的注意事项 (3)01.电路板的叠构 (4)02.阻抗控制 (5)03.射频元器件的摆放 (6)04.射频走线应该注意的问题 (7)05.过孔的放置 (8)2、射频电路电源设计注意事项 (9)3、射频PCB设计的EMC规范 (14)1）、层分布 (14)2）、接地 (15)3）、屏蔽 (16)4）、屏蔽材料和方法 (18)5）、屏蔽罩设计 (19)4、射频走线与地 (22)5、设计 (26)一、布局注意事项 (34)二、布线注意事项 (37)三、接地处理 (38)1、射频电路中元器件封装的注意事项成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。
而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。
近几年来，由于蓝牙设备、无线局域网络(WLAN)设备，和移动电话的需求与成长，促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。
从过去到现在，RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。
若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。
射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种黑色艺术。
但这只是一种以偏盖全的观点，RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。
不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。
重要的RF设计课题包括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波等。
在 WiFi 产品的开发过程中，射频电路的布线是极为关键的一个过程。
很多时候，我们可能在原理上已经设计的很完善，但是在实际的制板，上件过后发现很不理想，实际上这些都是布线做的不够完善的原因。
射频电路在布线中应该注意的问题：01.电路板的叠构在进行布线之前，我们首先要确定电路板的叠构，就像盖房子要先有房子的墙壁。
射频电路和射频集成电路线路设计
射频电路和射频集成电路线路设计(9天)培训时间为9天课程特色1）本讲座总结了讲演者20多年的工作,报告包括o设计技术和技巧的经验，o获得的美国专利，o实际工程设计的例子，o讲演者的理论演译。
o【主办单位】中国电子标准协会【协办单位】智通培训资讯网【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司o2）本讲座分为三个部分：A. 第一部分讨论和強调在射频电路设计中的设计技术和技巧, 着重论述设计中关鍵性的技术和技巧,譬如,阻抗匹配,射频接地, 单端线路和差分线路之間的主要差別,射频集成电路设计中的难题……可以把它归类为橫向论述. 到目前为止，这种着重于设计技巧的論述是前所未有的，也是很独特的。
讲演者认为，作为一位合格的射频电路设计的设计者，不论是工程师，还是教授，应当掌握这一部分所论述的基本的设计技术和技巧，包括：•阻抗匹配；•接地；•射频集成电路设计；•测试•画制版图；• 6 Sigma 设计。
B. 第二部分: 描述射频系统的基本参数和系统设计的基本原理。
C. 第三部分: 提供个别射频线路设计的基本知识。
这一部份和现有的有关射频电路和射频集成电路设计的书中的论述相似, 其內容是讨论一个个射频方块,譬如,低噪声放大器,混频器,功率放大器,壓控振蕩器,頻率综合器……可以把它归类为纵向论述，其中的大多数内容来自本讲座的讲演者的设计•在十几年前就已经找到了最佳的低噪声放大器的设计方法但不曾经发表过。
在低噪声放大器的设计中可以同时达到最大的增益和最小的噪声；•获得了可调谐濾波器的美国专利；•本讲座的讲演者所建立的用单端线路的设计方法来进行差分对线路的设计大大简化了设计并缩短了线路仿真的时间；•获得了双线巴伦的美国专利。
学习目标在本讲座结束之后，学员可以了解到o比照数码电路，射頻电路设计的主要差別是什麼?o什么是射频设计中的基本概念?o在射频电路设计中如何做好窄带的阻抗匹配？o在射频电路设计中如何做好宽带的阻抗匹配？o在射频线路板上如何做好射频接地的工作?o为什么在射频和射频集成电路设计中有从单端至双差分的趋势?o为什么在射频电路设计中容许误差分析如此重要?o什么是射频和射频集成电路设计中的主要难题？射频和射频集成电路设计师如何克服这些障碍?课程内容(随后可能略加修改)第一部分设计技术技巧第一讲射频和数字电路的不同设计方法 1 小时(0.17 天)1.1争论1.1.1阻抗匹配1.1.2关键参数1.1.3线路测试和主要测试设备1.2在通讯系统中射频和数字方块的差别1.2.1阻抗1.2.2电流1.2.3方块位置1.3结论1.4给高速数字电路设计提点意见第二讲反射和自干扰2小时(0.33 天)2.1引言2.2从源发送电压至负载2.1.1从源发送电压至负载的一般表达式2.1.2在数字电路方块中的附加Jitter 或畸变。