課程名稱：射頻集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)專題

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1、課程名稱：射頻集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)專題@3@%9E先修課程：微波電路、微波技術(shù):d#NnR0^L適用學(xué)科范圍：電磁場(chǎng)與微波技術(shù)pE<''`開課形式：雙語(yǔ)授課方式9N29dp>g{{R3PhKdQ"課程目的和基本要求：hJ<2bgQo射頻，通常指包括高頻、甚高頻和超高頻，其頻率在3MHz-1000MHz，是無(wú)線通信領(lǐng)域最為活躍的頻段。在最近十幾年里，無(wú)線通信技術(shù)得到了飛躍式的發(fā)展，射頻器件快速的代替了使用分立半導(dǎo)體器件的混合電路，這些技術(shù)都是對(duì)設(shè)計(jì)者的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在使用的數(shù)字、模擬手機(jī)電話，個(gè)人通信服務(wù)和

2、一些新技術(shù)都離不開RFIC的應(yīng)用和設(shè)計(jì)，例如，無(wú)線局域網(wǎng)、汽車的無(wú)鑰進(jìn)入、無(wú)線收費(fèi)、全球自動(dòng)定位（GPS）自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、遠(yuǎn)端控制。形成了對(duì)收發(fā)信機(jī)射頻集成電路（RFIC）的巨大需求。隨著特征尺寸的減小，深亞微米工藝MOS管的特征頻率已經(jīng)達(dá)到50GHz以上，使得利用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)GHz頻段的高頻模擬電路成為可能，并在全世界形成了一個(gè)研究熱點(diǎn)。~<%cc+;`@}gdOaw目前，IC工作的頻率越來(lái)越高，在設(shè)計(jì)中必須考慮信號(hào)頻率高帶來(lái)的相應(yīng)問(wèn)題。具有RF電路的知識(shí)有助于提高IC設(shè)計(jì)能力。

3、本課程從設(shè)計(jì)方法學(xué)角度講解射頻集成電路設(shè)計(jì)的問(wèn)題、方法和常用電路。主要包括：RF基本原理、分析方法、常用電路和技術(shù)，以及相關(guān)仿真軟件的使用等，使學(xué)生了解通信系統(tǒng)中的RFIC的應(yīng)用和使用RF電路仿真軟件正確設(shè)計(jì)RF電路。本課程重點(diǎn)是如何設(shè)計(jì)和構(gòu)造主要射頻電路模塊以使IC技術(shù)與RF技術(shù)相結(jié)合的方法學(xué)。39jd}]efh^_=R(/課程主要內(nèi)容：B`F82_O對(duì)于RFIC設(shè)計(jì)而言，只有在工藝出現(xiàn)后才可能有RF器件模型和庫(kù)，因此RFIC具有其特殊半導(dǎo)體集成工藝與射頻電路相結(jié)合所具有的獨(dú)特的特點(diǎn)而形成了一門

4、新的學(xué)科方向。隨著低功耗、可移動(dòng)個(gè)人無(wú)線通信的發(fā)展和CMOS工藝性能的提高,用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)的射頻前端不僅必要而且可能，.本課程討論用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)射頻集成電路的特殊問(wèn)題.首先介紹各種收發(fā)器的體系結(jié)構(gòu),對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較,指出在設(shè)計(jì)中要考慮的一些問(wèn)題。其次討論CMOS射頻前端的重要功能單元,包括低噪聲放大器、混頻器、頻率綜合器和功率放大器。對(duì)各單元模塊在設(shè)計(jì)中的技術(shù)指標(biāo)，可能采用的電路結(jié)構(gòu)以及應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。.%rR.;2!c'mT9本課程還討論射頻頻段電感、電容等

5、無(wú)源器件集成的可能性以及方法。本課程還討論對(duì)射頻模塊的不同的設(shè)計(jì)限制，包括設(shè)計(jì)中主要涉及的頻率響應(yīng)、增益、穩(wěn)定性、噪聲、失真（非線性）、阻抗匹配和功率損耗。本課程重點(diǎn)是如何設(shè)計(jì)和構(gòu)造主要射頻電路模塊以使IC技術(shù)與RF技術(shù)相結(jié)合的方法學(xué)。第一章介紹RF基本原理、分析方法、常用電路和技術(shù)，以及相關(guān)仿真軟件的使用等。第二章主要描述模塊級(jí)的性能指標(biāo)。第三章主要介紹IC技術(shù)和晶體管的特性。第四章介紹阻抗匹配的方法，這對(duì)于片上電路之間的互連是相當(dāng)重要的。第五章主要介紹無(wú)源電路在IC中的實(shí)現(xiàn)和限制。第六章至第十

6、章介紹不同的電路模塊，例如，本振、混頻器、電壓控制振蕩器、濾波器、功率放大器。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生將具有以下能力：DR/)hAEl熟悉RFIC的設(shè)計(jì)方法。VOQt{v{1

7、l熟悉RFIC的常用電路和技術(shù)。{yHfE,l熟悉現(xiàn)代RFIC仿真工具的使用方法。-G;1Ul熟悉現(xiàn)代RFIC的性能分析方法。dYd~9主要包括：RF基本原理、分析方法、常用電路和技術(shù)，以及相關(guān)仿真軟件的使用等，突破RFIC產(chǎn)品設(shè)計(jì)的高難度障礙，為進(jìn)入3G、4G等眾多的需要RFIC的無(wú)線通信領(lǐng)域的設(shè)計(jì)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。通過(guò)本課程學(xué)

8、習(xí)，使學(xué)生了解通信系統(tǒng)中的RFIC的應(yīng)用和使用RF電路仿真軟件正確設(shè)計(jì)RF電路。`5Btg.&X{}#hyYk"p2vBj.*J教學(xué)大綱詳細(xì)內(nèi)容如下：h50StZ8Yr+^?-}v緒論OLNn3JRFIC的重要性@$d5Q(GRFIC和MMIC的區(qū)別V6MT>TRFIC的特性0jP00RFIC的仿真方法z<6P3x

9、RFIC設(shè)計(jì)中的問(wèn)題：噪聲、線性化和濾波T[h}A"yK;介紹ckN(`W,xp噪聲HwW[M[qA射頻電路中的線性化和失真mnQjX?動(dòng)態(tài)范圍$^=jPk]+濾波問(wèn)題$qtU;}

10、eEG{`Y"UoCT7X主要的技術(shù)回顧!jX+ox介紹ay:P.`5)雙極晶體管描述Tc3ih~LvG小信號(hào)模式b*FU*)<4.小信號(hào)參數(shù)X[~f:E[1J雙極晶體管中的噪聲o>Rw}R晶體管模式中的噪聲源a(x.{}uG,雙極晶體管的設(shè)計(jì)1(:b{BlCMOS晶體管E2qB:阻抗匹配t7*G91Hoq&介紹c69U1阻抗匹配n~"g'Y串聯(lián)和并聯(lián)電感和電容之間的轉(zhuǎn)換aR="5{en{:互感的概念8g#c%eZ阻抗變換器qXP1Q3寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò),`%k'ecNL