第1章清华大学课件射频通信系统

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阻抗匹配、阻抗变换、滤波器

射频电路--有源电路放大器、振荡器、变频器、收发信机

有源电路定义

•中国习惯指含半导体器件的各种电路

•英文书刊: active circuit指有高频能量增长的电路如：放大器、振荡器passive circuit指无能量增长的电路

如：混频器、检波器、开关、限幅器

信息工业领域

信息传输

3. 移动通信与个人通信

9GSM900（890～960 MHz）

9CDMA、DCS1800（1710～1880MHz）

9PCS1900（1850～1990 MHz）

9UMTS2000（1920～2170 MHz）

9BlueTooth（2400～2480 MHz）

9IMT-2000（1885～2025 / 2110～2200 / 2500～2690 MHz）9IPERLAN（5150～5350 / 5470～5725 MHz）

9TD－SCDMA（2010-2025MHz）

9802.11a（5150～5350 / 5725～5825 MHz）

9WLAN 802.11b/g（2400～2484 MHz）

9DVB-T标准（470～862MHz）

4. 雷达、气象、测距、定位

雷达远程警戒P, L, S, C

精确制导X, Ka

气象 1.7 GHz, 0.1375GHz

汽车防撞、自动记费36 GHz, 60GHz 防盗9.4 GHz

全球定位GPS 1.57542 GHz

本课程的主要内容：

几种微波管：三极管（晶体管）、二极管

几种电路：放大器、混频器、振荡器、控制电路外加：外围电路（包括匹配电路）

2. 有源器件

(1) 有源器件种类

* 真空器件大功率行波管、返波管、磁控管、回旋管、速调管

* 半导体小功率

(2) 根据半导体材料和性能划分

Si BJT MEMS

GaAs FET

GaAs/AlGaAs HBT HEMT

InGaAs/AlGaAs PHEMT

InP/AlGaAs HBT

Si-Ge HBT

特性阻抗

(2) Waveguide 波导鳍线

(3) Lumped 集中(总)参数元件适于1~3GHz

片式元件自动焊表面安装技术（SMT）微组装(4) 微波单片(Monolithic)集成电路MMIC

四、发展趋势

(1) MIC (2) MMIC

(3) MCM (4) SoC

(5) 微组装(6) 新器件

三维集成是发展的必然趋势

•七十年代末到九十年代中期GaAs几乎就是MMIC的同义词，目前GaAs依然是MMIC的主流技术

•九十年代后，半导体材料技术的巨大进步使SiGe、InP及GaAs MHEMT、SiC和GaN及锑基化合物(主要包括在InP 或GaAs衬底上生长AlSb/InAs HEMT或InGaSb HBT)等走上了竞争舞台。

•硅基MMIC凭借高集成低成本优势迅速发展，宽禁带半导体在大功率方面有独到优势，InP和GaAs MHEMT争夺毫米波高端，窄禁带半导体重新受到关注（窄禁带半导体早期曾因热稳定性差而被认为不适合微波应用，近年来随着材料技术的进展，成功实现异质结外延生长，窄禁带半导体重新受到重视）

•Si RF CMOS集成电路技术的不断升级使其工作频率扩展到微波甚至毫米波范围

•从GaAs一花独放到多种半导体百花争艳

GaAs vs. Si-Based Technologies

GaAs

¾Advantages

9Semi-insulating substrate

9Better high frequency gain

due to higher mobility

9Good noise performance at

high frequencies

9High output power capability ¾Disadvantages

9Difficult to integrate with

baseband circuit

9Larger chip size Si (CMOS, SiGe BiCMOS)¾Advantages

9Potential to integrate with

the baseband blocks

9Multi-layer interconnections 9Smaller line width and

spacing limitation

¾Disadvantages

9Lossy substrate

9Difficult to achieve high

output power in CMOS

MMIC应用：两类市场

¾半导体MMIC的市场包括截然不同的两大块：大规模应用市场和专用设备市场（高端市场）

¾大规模应用

9目前用到的微波半导体主要包括Si CMOS、SiGe、GaAs、InP等，即将用GaAs MHEMT、SiC、GaN及窄禁带半导体9产品技术发展的驱动力主要是：缩小尺寸、增加集成度、减小功耗、最终目的降低每项功能的成本

¾专用设备市场

9目前用到的微波半导体主要基于GaAs和Si RF CMOS

9产品技术发展的驱动力主要是：以功能、性能为主，例如高功率、高效率、高线性、超低噪声、低相噪、抗辐射、高可靠等，以及满足性能指标前提下的低成本

第1章 清华大学 课件 射频通信系统

第1章清华大学课件射频通信系统