射频集成电路设计基础.
《射频集成电路设计基础》讲义
低噪声放大器(LNA)
LNA的功能和指标
二端口网络的噪声系数
Bipolar LNA
MOS LNA
非准静态(NQS)模型和栅极感应噪声
CMOS最小噪声系数和最佳噪声匹配
参考文献
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LNA的功能和指标
? 第一级有源电路，其噪声、非线性、匹配等性
能对整个接收机至关重要
? 主要指标
LNA – 噪声系数(NF)
取决于系统要求，可从1 dB以下到好几个dB，NF与工作点有关– 增益(S21)
较大的增益有助于减小后级电路噪声的影响，但会引起线性度的恶化– 输入输出匹配(S11, S22)
决定输入输出端的射频滤波器频响
– 反向隔离(S12)
– 线性度(IIP3，P1dB)
未经滤除的干扰信号可通过互调(Intermodulation)等方式使接收质量降低
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二端口网络的噪声系数
? 噪声参数
,
定义
,则
Noiseless
Network i n S,2
Y S
v n2i
n
2
Source Two-port Network
i n i u i c
+
=i c Y c v n
=
F
i n S,2i n v n Y S
+
[]2
+
i n S,2
-----------------------------------------=
F
i n S,2i u v n Y S Y c
+
()
+
[]2
+
i n S,2
---------------------------------------------------------=
1
i u2Y S Y c
+2v n2
+
i n S,2
-------------------------------------
+
=
Y S G S jB S
+
=,Y c G c jB c
+
=R n
v n2
4kT f?
--------------
=,G u
i u2
4kT f?
--------------
= , G S
i n S,2
4kT f?
--------------
=
F1
G u Y S Y c
+2R n
+
G S
----------------------------------------
+1
G u
G S
-----
G S G C
+
()2B S B C
+
()2
+
G S
----------------------------------------------------------R
n
++
==
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当时，对给定，最小，且，为使F 最小，令
，并求解，得，因此
，由，得，代入的表达式，得
，即
(1)
B S B
C –=G S F F 1G u G S -----R n
G S -----G S G C +()2++=G S
d dF B S B C
–=0=G S G S G opt G C
2G u
R n
-----+==
Y opt G opt jB opt +G C
2G u R n -----+jB C –==
F min 1
G u
G opt ---------R n G opt
---------G opt G C +()2
++=G u R n G opt 2G C 2–()=F min 12R n G opt G C +()+=F F F min R n
G S
-----G S G opt –()2B S B opt –()2+[]+=F F min Y S Y opt –2R n
G S
------------------------------+=
当晶体管及其偏置确定后，以下噪声参数在也可以确定：
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Y
S 或Z
S
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，
(2)
再用反射系数表示y
S 和y
opt
，
Table 1: 二端口网络噪声参数
网络等效输入噪声电阻
最佳信号源导纳
最小噪声系数，其中
R n v n2
4kT f?
--------------
Y opt G
u
R n
?G c2
+jB c
–
F min12R
n
G opt G c
+ ()
+G
opt
G u R n
?G c2
+
=
F F min
y S y opt
–2r n
g S
---------------------------+
=
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那么噪声系数可以写成
(3)
这个方程与、、有关，被称为噪声参数。是器件工作电流和频率
的函数，不同的对应不同的。如果把ΓS 整理出来，有
对于某一给定的噪声系数F i ，等式右边为一常量，定义它为N i ，即
(4)
进一步分析显示，产生给定F i 的ΓS 位于一个圆周上，该圆的圆心和半径分别为
y S 1ΓS
–1ΓS
+--------------=y opt
1Γopt –1Γopt
+-----------------=F F min 4r n ΓS Γopt
–2
1ΓS 2–()1Γopt +2
?---------------------------------------------------+=F min r n Γopt F min F min Γopt ΓS Γopt –2
1ΓS
2–------------------------F F min –4r n ------------------1Γopt
+2
=N i F i F min
–4r n
--------------------1Γopt +2=
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(5a)
(5b)C F
i
Γopt 1N i
+--------------=r F
i
11N i
+--------------N i 2N i 1Γopt 2–()+=
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一般来说，最小噪声系数和最大增益所需要的ΓS 是不同的，右图给出了一个管子ΓS 平面上的噪声系数和G S 圆。最大增益，
，对应的
；
最小噪声系数，
，对应的G S
F
G S
3dB =ΓS 0.7110o
∠=F i 4dB ≈F min 0.8dB ≈ΓS 0.640o
∠=G S 1dB
–≈
这张图更清楚地说明了放大器设计中噪声、增益与匹配之间的折衷关系。
这是一个基于G
A
的设
计，对于当Γ
S
从向变化时，噪声系数和功率增益减小，输入驻波比增大。
ΓS,m Γopt
ΓS m,
Γopt
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Bipolar LNA
? 电路模型和等效输入噪声源
v b
2r b
i B
2r πC π
+
?
v be C μ
g m v be
i C
2i n 2v n
2r π
C π
+
v be C μ
g m v be
?
r b v b 24kTr b f ??=i C 22qI C f ??=i B 22qI B
f ??=v n 2v b 2i C 2
g m 2-----i B 2r b ++v b 2i C 2g m 2-----+≈≈i n 2i B 2i C 2βj ω()2
-------------------+=βj ω()β0
1j β0ωωT ?()
+------------------------------------=
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? 当信号源内阻为R S 时，电路的噪声系数
(6)
为了计算方便，v n 和i n 之间的相关性通常被忽略[1], 即
于是
(7)
F 1v n i n R S +()2
4kTR S f
??----------------------------+=v n i n R S +()2v n 2i n 2R S
2+=v b 21g m
2-----i C 2i B 2R S 2R S 2βj ω()2-------------------i C 2+++=4kTr b 4kT 12g m
---------2qI C R S 21β0-----1βj ω()2-------------------+????++f
?=F 1r b R S -----12g m R S
---------------g m R S 2------------1β0-----1βj ω()2-------------------++++=
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所以在设计中需要尽量减小基极电阻r b ，而跨导g m 的选择除了应减小总的噪声系数外还有增益、功耗、线性度等多方面的考虑。文献[2]给出了一个很好的设计实例。
如图所示，其基本结构为两级共发放大器，输入输出均匹配到50?。
噪声系数主要由第一级放大器决定，主要参数为 ，，
，，，因此
模拟结果显示第二级电路使F 上升为1.95dB 。
为减小噪声，第一级的输入匹配通过发射极电感负反馈获得：
r b 11?=g m 0.1 S ≈f T 5 GHz ≈β080=βω() 5.5≈F 11150-----550-----5160--------5
60
-----++++ 1.6 dB
≈≈Z in
r b g m L E
C π-----------j ωL E 1j ωC π
------------+++=
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。
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>
?
? 输入阻抗匹配的实现
分析和实践显示，右图所示的放大器结构能够提供与信号源匹配的输入电阻，但完全的匹配只在一个频率点获得，因此它仅适于窄带工作。与反馈等匹配方式相比，它在噪声和功耗上的优点非常明显。
忽略C gd ，源极反馈电感L s 使输入阻抗变为
如果C gs 和L s 谐振在工作频率 ，则
因此只要使 和 成立，即可形成匹配，但这样固定了管子
的尺寸，限制了对其它性能的控制。栅极电感L g 保证了C gs 可以不受阻抗匹配的限制而用于优化噪声系数，此时输入阻抗为
(8)
L s
L g
Z in R S
Z in '
Z in '
g m v gs
v gs
L s
M1Z in ′1sC gs ---------1g m
1sC gs ---------+????sL s +1sC gs
---------sL s g m C gs -------L s ++==ω0Z in ′g m
C gs
-------L s ωT L s ≈=ω01L s C gs ?=R S ωT L s =Z in s ()s L g L s +()1
sC gs
----------ωT L s
++=
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在这种放大器结构中L s 提供了匹配电阻，L g 使输入回路谐振在工作频率。
? 匹配条件下的噪声系数
上图所示共源放大器的主要噪声源分别为
? MOS 管沟道热噪声 ? 电感L g 的串联寄生电阻R l 的热噪声 ? MOS 管栅极多晶硅电阻R g 的热噪声 加上信号源内阻的热噪声 ，上图可改成
按照噪声系数的定义
i d 24kT γg d 0f
??=v rl 24kTR l f ??=v rg 24kTR g
f ??=v s 24kTR S f ??=L s
L g
Z in
R S
M1
i d
2v s 2
R l
R g
v rl
2v rg
2
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(9)
这可以通过输出噪声电流来计算，也可以将所有噪声源等效为输入噪声电压，在输入端计算，我们这里使用第一种方法。
假设 ，那么输入端的一个电压源所产生的输出电流可以通过右图等效电
路计算：该电路的等效跨导为
(10)
F Total output noise power
Output noise power due to the source
-----------------------------------------------------------------------------------------≡g m v gs
v gs L s
Z in
R S
L g v in i o
R l R g +R S ?i o g m v gs
g m 1j ωC gs ()
?Z in R S
+-------------------------v in
==G m j ω()i o
v in -----1j ωC gs ()?Z in R S +-------------------------g m g m j ωC gs j ωL g L s +()1
j ωC gs
-------------ωT L s R S
+++---------------------------------------------------------------------------------------------------===
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当输入回路谐振在工作频率时 ，故
(11)
由于 为输入谐振回路的等效Q 值，在文献[3]中将其定义为Q in 。利用G m 和三个输入噪声电压的不相关性，它们所产生的总的输出噪声电流为
(12)
其中由源电阻R S 所引起的部分为
(13)
另一部分输出噪声电流由MOS 管的沟道热噪声所引起，同样假设 ，
根据右图的等效电路，有
Z in ωT L s ≈G m j ω0()g m j ω0C gs ωT L s R S +()----------------------------------------------ωT
j ω0ωT L s R S +()
-------------------------------------≈≈1
ω0C gs ωT L s R S +()
---------------------
---------------------i
o 1
,2
v s
2v rl
2v rg
2++()G m
2
ωT 24kT R S R g R l ++()f ??ω02ωT L s R S +()
2------------------------------------------------------------==i o s
,2ωT 24kTR S
f ??ω02ωT L s R S +()2
-------------------------------------=R l R g +R S ?
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>
?
在谐振频率 处
(14a)(14b)
于是
(15)
该表达式显示，在给定信号源内阻的条件下，必须尽量减小输入端的寄生电阻
以及沟道噪声。
g m v gs
v gs
L s
R S
L g
i o
i d
i o d ,L S /C gs
–R S j ωL S L g +()1/j ωC gs ++------------------------------------------------------------------g m i d +??i o d
,=i o d
,R S j ωL s L g +()1j ωC gs ()?++R S j ωL s L g +()1j ωC gs ()?g m L s ()C gs
?+++----------------------------------------------------------------------------------------------------------i d =
ω0i o d ,R S
R S ωT L s
+-----------------------i d
≈i o d
,2R S 2R S ωT L s +()2------------------------------i d 2R S 24kT γg d 0f ??R S ωT L s +()
2-----------------------------------==F i o 1,2i o d ,2+i o s
,2---------------------ωT 24kT R S R g R l ++()f ??ω02ωT L s R S +()2------------------------------------------------------------R S 24kT γg d 0
f ??R S ωT L s +()2-----------------------------------+ωT 24kTR S f ??ω02ωT L s R S +()2
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1R g R S -----R l R S -----γg d 0R S ω0ωT -----????2+++===
输入寄生电阻中，R
l 取决于电感L
g
的品质因数，而R
g
则可通过多指结构的
版图进行优化。R
sq
为多晶硅栅极的方
块电阻，考虑分布效应并忽略接触孔电
阻，叉指数为n时单端连接的多指结构
的等效栅电阻为
(16a)
双端连接的多指结构的等效栅电阻为
(16b)
电阻的计算并没有考虑各栅极之间的连线电阻。
公式(15)中对噪声系数贡献最大的噪声源为管子的沟道热噪声，简单起见，
下面的讨论中我们将忽略R
l 和R
g
，所以
W
W/2
L
R g
1
3n2
-------
R sq W
L
------------=
R g
1
12n2
----------
R sq W
L
------------
=
F1γg d0R S
ω0
ωT
-----
??
??2
+
≈
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这个公式传递了一些很有意思的信息。
– 首先，随着工艺的发展，MOS 管的f T 的提高将使噪声系数同步减小– 其次，如果始终维持输入回路在 的谐振，噪声系数在理论上有可能趋向于1或0dB ，只要保持 不变而使 。根据 的表达式，
(17)
只要在保持偏置电压不变的前提下减小栅宽W 就可以做到这一点。假设W 减小k 倍，I D , g m 和C gs 也都成倍减小，因此ωT 不变；再根据公式(11)，整个电路的等效跨导G m 也保持不变，即增益不变。当k 取得很大时结论将非常有趣：我们可以用很小的MOS 管()、消耗极少量的功率()而获得近乎0dB 的噪声系数，并保持增益不变！另一方面，由于栅电容减小，其等效阻抗增大，信号在栅电容上的分压增大，使放大器的线性度变差。从谐振电路品质因数的角度，这也可以看成Q in 增大的过程。
这样的结论显然过于美好，因而是不真实的，实际上问题在于以上分析所使用的MOS 管的噪声模型还不够完整。
ω0ωT g d 00→g d 0g d 0
I D
?V DS
?-----------V DS 0
→μC ox W
L
----V GS V th –()
==W 0→I D 0→
射频电路调试测试流程
射频电路调试测试流程（准备阶段） 射频电路的调试作为通信整机研发工作中的重要一环，工作量非常大，几乎所有电路都需要调试，为了提高效率，需要对调试环境、调试方法等进行规范。 环境准备如下 1、防静电 佩戴“静电手环”，并良好接地，若着化纤、羊毛、羽绒服装，外层需加穿防静电服，或防辐射服；小功率、低电压、高频率、小封装的器件均ESD敏感，最容易被ESD击穿的射频器件：RF开关，其次是LNA；所有仪器，开机使用前必须将机壳良好接地；2、电源 稳压电源接入负载前，先校准输出电压，电压等于负载的额定电压； 3、仪器保护 为安全起见：只要射频功率大于20dBm，射频信号源（30dBm）、频谱分析仪(27dBm)、信号源分析仪（23dBm）输入端必须级联同轴衰减器，一般情况下，5W 5dB衰减器为常态配置，若测试功放模块需根据实际输出功率大小配置合适的衰减器； 4、仪器设置 射频信号源：Keysight输出功率<13dBm，R&S输出功率<18dBm，若超出，输出功率可能小于显示值，需实测并进行补偿； 频谱分析仪：屏幕显示的有效动态范围，FSV约70dB，FSW约80dB；仪器的线性输入功率<-3dBm，超出会恶化待测IM3（ACLR）、谐波，应选择合适的内部/外部衰减值； 矢量网络分析仪：仪器的IF带宽决定噪声，测无源器件的带外抑制，应适当降低IF带宽；调测任何电路，必须保证输出功率 射频电路调试经验及问题分析 1前言 文档总结了我工作一年半以来的一些射频（Radio Frequency）调试（以下称为Debug）经验，记录的是我在实际项目开发中遇到并解决问题的过程。现在我想利用这份文档与大家分享这些经验，如果这份文档能够对大家的工作起到一定的帮助作用，那将是我最大的荣幸。 个人感觉，Debug过程用的都是最简单的基础知识，如果能够对RF的基础知识有极为深刻（注意，是极为深刻）的理解，我相信，所有的Bug解起来都会易如反掌。同样，我的这篇文档也将会以最通俗易懂的语言，讲述最通俗易懂的Debug技巧。 在本文中，我尽量避免写一些空洞的理论知识，但是第二章的内容除外。“微波频率下的无源器件”这部分的内容截取自我尚未完成的“长篇大论”——Wi-Fi产品的一般射频电路设计（第二版）。 我相信这份文档有且不只有一处错误，如果能够被大家发现，希望能够提出，这样我们就能够共同进步。 2微波频率下的无源器件 在这一章中，主要讲解微波频率下的无源器件。一个简单的问题：一个1K的电阻在直流情况下的阻值是1K，在频率为10MHz的回路中可能还是1K，但是在10GHz的情况下呢？它的阻值还会是1K吗？答案是否定的。在微波频率下，我们需要用另外一种眼光来看待无源器件。 2.1.微波频率下的导线 微波频率下的导线可以有很多种存在方式，可以是微带线，可以是带状线，可以是同轴电缆，可以是元件的引脚等等。 2.1.1.趋肤效应 在低频情况下，导线内部的电流是均匀的，但是在微波频率下，导线内部会产生很强的磁场，这种磁场迫使电子向导体的边缘聚集，从而使电流只在导线的表面流动，这种现象就称为趋肤效应。趋肤效应导致导线的电阻增大，结果会怎样？当信号沿导体传输时衰减会很严重。在实际的高频场合，如收音机的感应线圈，为了减少趋肤效应造成的信号衰减，通常会使用多股导线并排绕线，而不会使用单根的导线。我们通常用趋肤深度来描述趋肤效应。趋肤深度是频率与导线本身共同的作用，在这里我们不会作深入的讨论。 2.1.2.直线电感 我们知道，在有电流流过的导线周围会产生磁场，如果导线中的电流是交变电流，那么磁场强度也会随着电流的变化而变化，因此，在导线两端会产生一个阻止电流变化的电压，这种现象称之为自感。也就是说，微波频率下的导线会呈现出电感的特性，这种电感称为直线电感。也许你会直线电感很微小，可以忽略，但是我们将会在后面的内容中看到，随着频率的增高，直线电感就越来越重要。 电感的概念是非常重要的，因为微波频率下，任何导线（或者导体）都会呈现出一定的电感特性，就连电阻，电容的引脚也不例外。 2.2.微波频率下的电阻 从根本上说，电阻是描述某种材料阻碍电流流动的特性，电阻与电流，电压的关系在欧姆定律中已经给出。但是，在微波频率下，我们就不能用欧姆定律去简单描述电阻，这个时候，电阻的特性应经发生了很大的变化。 2.2.1.电阻的等效电路 电阻的等效电路。其中R就是电阻在直流情况下电阻自身的阻值，L是电阻的引脚，C 因电阻结构的不同而不同。我们很容易就可以想到，在不同的频率下，同一个电阻会呈现出不同的阻值。想想平时在我们进行Wi-Fi产品的设计，几乎不用到直插的元件（大容量电解 最详细解读射频芯片 传统来说，一部可支持打电话、发短信、网络服务、APP应用的手机，一般包含五个部分部分：射频部分、基带部分、电源管理、外设、软件。 射频部分：一般是信息发送和接收的部分； 基带部分：一般是信息处理的部分； 电源管理：一般是节电的部分，由于手机是能源有限的设备，所以电源管理十分重要； 外设：一般包括LCD，键盘，机壳等； 软件：一般包括系统、驱动、中间件、应用。 在手机终端中，最重要的核心就是射频芯片和基带芯片。射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大；基带芯片负责信号处理和协议处理。那么射频芯片和基带芯片是什么关系？ 1. 射频芯片和基带芯片的关系 先讲一下历史，射频（Radio Frenquency）和基带（Base Band）皆来自英文直译。其中射频最早的应用就是Radio——无线广播（FM/AM），迄今为止这仍是射频技术乃至无线电领域最经典的应用。 基带则是band中心点在0Hz的信号，所以基带就是最基础的信号。有人也把基带叫做“未调制信号”，曾经这个概念是对的，例如AM为调制信号（无需调制，接收后即可通过发声元器件读取内容）。 但对于现代通信领域而言，基带信号通常都是指经过数字调制的，频谱中心点在0Hz的信号。而且没有明确的概念表明基带必须是模拟或者数字的，这完全看具体的实现机制。 言归正传，基带芯片可以认为是包括调制解调器，但不止于调制解调器，还包括信道编解码、信源编解码，以及一些信令处理。而射频芯片，则可看做是最简单的基带调制信号的上变频和下变频。 所谓调制，就是把需要传输的信号，通过一定的规则调制到载波上面让后通过无线收发器（RF Transceiver）发送出去的工程，解调就是相反的过程。 2.工作原理与电路分析 射频简称RF射频就是射频电流，是一种高频交流变化电磁波，为是Radio Frequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围在300KHz～300GHz之间。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。高频（大于10K）；射频（300K-300G）是高频的较高频段；微波频段（300M-300G）又是射频的较高频段。射频技术在无线通信领域中被广泛使用，有线电视系统就是采用射频传输方式。 实验三射频前端发射/接收机 1、实验设置的意义 由电子元器件可以构成各种功能电路，由这些功能电路按照一定的原理和要求又可以组成各类电子设备，各类电子设备按照入网要求和组成方案可组成网络或系统。元器件与电路、电路与设备以及设备与系统之间的关系是局部与整体的关系。 射频通信系统一般由发送装置、接收装置和传输媒质组成。发送装置包括换能器、发送机和发送天线三部分。其中发送机将电信号变换为足够强度的高频电振荡，发送天线则将高频电振荡变换为电磁波，向传输媒质辐射。本实验就是为了在压控振荡器实验和射频调制器实验的基础上，从整体角度了解和掌握射频发送机的原理和性能，巩固和加深对理论知识的理解，培养系统实验和测试技能 2、实验目的 2.1、了解射频发送/接收机的基本组成； 2.2、利用频谱仪测量射频发送/接收机的主要技术指标。 2.3、测量射频接收机前端的灵敏度。 3、实验原理 3.1、射频发射机原理 射频通信设备一般包括收发信机、天线设备(含馈线)、输入输出设备(如话筒、耳机等)、供电设备(如直流稳压电源)等等。其中主要组成部分是收发信机，因而射频通信设备的技术指标通常指的就是射频收/发信机的技术指标。 一般来说，收信机与发信机在体制上是相同的，如在频段划分、调制解调方式等要求相应一致，否则便不能达到通信的目的。在某些情况下，也允许收发信机存在某些不相对应的差异，如收信机的频率范围可以宽于发信机等。 射频发送设备的功能是将所要发送的信息(又称基带信号)经调制，将频谱搬移到射频上，再经过高频放大到额定功率后，馈送到天线发送到空间去。 射频发送机模块由VCO和功率放大器组成，它的模块方框图如图3－1所示。其功能是将所要发送的信息（又称基带信号）经过调制后，将频谱搬移到射频上，再经过高频放大，达到额定功率之后，馈送到天线，发送到空间去。 发送机的主要技术指标有工作种类、调制方式、频率范围、频率稳定度及准确度、输出功率、效率、杂散辐射等。下面对相关技术指标予以简介:发送机的工作种类指电话、电报，模拟、数字等。调制方式主要分调幅、调频和脉冲（数字）调制等。发射机的工作频率是指发射机的射频载波频率。发射机的频率准确度与频率稳定度也是相对于射频载波而言的。频率准确度是指实际工作频率对于标称工作频率的准确程度。频率准确度越高、建立通信就越快，以至于不寻找对方就可实现通信，提高通信的快速性。频率稳定度是指各种外界因素的影响下发射机频率稳定的程度。如果频率稳定度很高，建立通信后接收机不需要因频率变化而进行微调，从而提高了通信的可靠性。射频通信的有效距离及通信的可靠性均与发射天线的辐射功率有密切的关系。因而发射机必须保证输出足够大的功率。发射机的总效率是指发射机传送到天线馈线上的功率与整机输入功率的比值。在大功率发射机中，提高效率可以减小电源消耗，具有较大的经济意义。发射机的带外辐射统称为杂散辐射，如果发射机设计不当或使用不当，会使杂散辐射电平过高，干扰其他通信链路。当发射机使用宽带天线且带宽覆盖这些杂散频率时，干扰会更严重。为了尽量避免发生这种干扰，有关的规程和标准对发射机的杂散辐射都给出了一定的限制 3.2、射频接收机原理 射频接收机前端是射频接收机的关键部分，这里对此进行简单介绍。 (a)、最简单的射频前端结构 接收机前端电路有几种不同的结构。图3-2给出了一种最简单的形式。这种结构无射频放大器，在带通滤波器之后，只有混频器和本机振荡器。带通滤波器的输入来自天线，其 2.4GHz ISM射频前端模块的设计及应用 2.4GHz工业科学医疗设备(ISM)是全世界公开通用使用的无线频段，蓝牙( Bluetooth)、 Wi-Fi、ZigBee等短距离无线数据通信均工作在2.4GHz ISM频段。 针对2.4GHz ISM频段无线应用，锐迪科微电子公司推出了RDA T212射频前端模块。T212芯片集成了功率放大器( PA)、低噪声放大器( LNA)、天线开关(Antenna Switch)和功率检测器(Power Detector)，并特别增加PA带通及LNA带通的省电功能，内部还针对天线端做了 ESD保护设计。T212芯片采用标准的 QFN 3×3mm2超小型封装，输入和输出已集成隔直电容和匹配电路，外围元件仅需少量滤波电容，极大地简化了PCB设计。 高集成度、超小尺寸并提供省电功能的T212射频前端模块，在手机蓝牙以及802.11.b/g扩展应用中大有可为。同时，T212芯片还具有优异的线性度，支持Bluetooth 2.0的高速率应用。 T212模块的性能 T212射频前端模块内集成的功率放大器采用先进的砷化镓异质结双极晶体管( GaAs HBT)工艺制造，低噪声放大器和天线开关采用增强型高电子迁移率场效应晶体管( E-PHEMT)工艺制造。尽管没有采用差分PA的形式，但是T212依然为客户提供了差分输入管脚，从而使客户不需要再关心差分转单端的设计。 T212集成的功率放大器是一款高线性高效率PA，在2.4GHz~2.5GHz频段内有20dB增益，线性输出功率为18dBm时的三阶交调IM3小于-30dBc。PA的静态工作电流可低至10mA，饱和输出功率可达23dBm，功率附加效率高达45%，这么高的效率有助于延长供电时间。 2.4GHz收发系统射频前端的ADS设计与仿真 0 引言 近年来，随着无线通信业务的迅速发展，通信频段已经越来越拥挤。 1985 年美国联邦通信委员会(FCC)授权普通用户可以使用902MHz，2．4GHz 和5．8GHz 三个“工业、科技、医学”(ISM)频段。ISM 频段为无线通信设备提 供了无需申请在低发射功率下就能直接使用的产品频段，极大地推动了无线通 信产业的发展。虽然目前无线数字通信技术已经相当成熟，但射频设计仍然是 移动通信设计的瓶颈。射频电路的设计主要围绕着低成本、低功耗、高集成度、 高工作频率和轻重量等要求而进行。ISM 频段的射频电路的研究对未来无线通 信的发展具有重大的意义。国内外许多文献都对此作了研究，文献[2]中介绍了 在无线高速数据通信环境下，2．4GHz 发射机的设计。文献[3]介绍了一种低功 耗的CMOS 集成发射机的设计。 ADS(AdvancedDesignSystem)软件是Agilent 公司在HPEESOF 系列EDA 软件基础上发展完善的大型综合设计软件。它功能强大能够提供各种射频微波 电路的仿真和优化设计广泛应用于通信航天等领域。本文主要介绍了如何使用ADS 设计收发系统的射频前端，并在ADS 的模拟和数字设计环境下进行一些 仿真。 l 发射端的建模与仿真 由于设计是建立在实验室中已有的中频调制和解调的硬件基础上的，因 此发射端和接收端不考虑信号的调制和解调过程。实验室中的中频调制模块可 以输出大概8～10dBm 的40MHz 已调中频信号，经过分析选择，该发射端的 各个模块均参考MAXlM 公司的集成模块的参数而设计。本地振荡器采用的是MAX2700。MAX2700 是压控振荡器，通过设计合适的外围电路可以使它输出 Wi-Fi产品射频电路调试经验 https://www.sodocs.net/doc/a518939508.html,/article/11-04/422921302067041.html?sort=1111_1119_1438_0 2011-04-06 13:17:21 来源：电子发烧友 关键字：Wi-Fi 射频电路调试经验 这份文档是生花通信的一线射频工程师总结了的Wi-Fi产品开发过程中的一些射频调试经验，记录并描述在实际项目开发中遇到并解决问题的过程。 1 前言 这份文档总结了我工作一年半以来的一些射频（Radio Frequency）调试（以下称为Debug）经验，记录的是我在实际项目开发中遇到并解决问题的过程。现在我想利用这份文档与大家分享这些经验，如果这份文档能够对大家的工作起到一定的帮助作用，那将是我最大的荣幸。 个人感觉，Debug过程用的都是最简单的基础知识，如果能够对RF的基础知识有极为深刻（注意，是极为深刻）的理解，我相信，所有的Bug解起来都会易如反掌。同样，我的这篇文档也将会以最通俗易懂的语言，讲述最通俗易懂的Debug技巧。 在本文中，我尽量避免写一些空洞的理论知识，但是第二章的内容除外。“微波频率下的无源器件”这部分的内容截取自我尚未完成的“长篇大论”——Wi-Fi产品的一般射频电路设计（第二版）。 我相信这份文档有且不只有一处错误，如果能够被大家发现，希望能够提出，这样我们就能够共同进步。 2 微波频率下的无源器件 在这一章中，主要讲解微波频率下的无源器件。一个简单的问题：一个1K的电阻在直流情况下的阻值是1K，在频率为10MHz的回路中可能还是1K，但是在10GHz的情况下呢？它的阻值还会是1K吗？答案是否定的。在微波频率下，我们需要用另外一种眼光来看待无源器件。 2.1. 微波频率下的导线 微波频率下的导线可以有很多种存在方式，可以是微带线，可以是带状线，可以是同轴电缆，可以是元件的引脚等等。 2.1.1. 趋肤效应 在低频情况下，导线内部的电流是均匀的，但是在微波频率下，导线内部会产生很强的磁场，这种磁场迫使电子向导体的边缘聚集，从而使电流只在导线的表面流动，这种现象就称为趋肤效应。趋肤效应导致导线的电阻增大，结果会怎样？当信号沿导体传输时衰减会很严重。 在实际的高频场合，如收音机的感应线圈，为了减少趋肤效应造成的信号衰减，通常会使用多股导线并排绕线，而不会使用单根的导线。 射频电路PCB的设计技巧 摘要：针对多层线路板中射频电路板的布局和布线，根据本人在射频电路PCB设计中的经验积累，总结了一些布局布线的设计技巧。并就这些技巧向行业里的同行和前辈咨询，同时查阅相关资料，得到认可，是该行业里的普遍做法。多次在射频电路的PCB设计中采用这些技巧，在后期PCB的硬件调试中得到证实，对减少射频电路中的干扰有很不错的效果，是较优的方案。 关键词：射频电路；PCB；布局；布线 由于射频(RF)电路为分布参数电路，在电路的实际工作中容易产生趋肤效应和耦合效应，所以在实际的PCB设计中，会发现电路中的干扰辐射难以控制，如：数字电路和模拟电路之间相互干扰、供电电源的噪声干扰、地线不合理带来的干扰等问题。正因为如此，如何在PCB的设计过程中，权衡利弊寻求一个合适的折中点，尽可能地减少这些干扰，甚至能够避免部分电路的干涉，是射频电路PCB设计成败的关键。文中从PCB的LAYOUT角度，提供了一些处理的技巧，对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。 1 RF布局 这里讨论的主要是多层板的元器件位置布局。元器件位置布局的关键是固定位于RF路径上的元器件，通过调整其方向，使RF路径的长度最小，并使输入远离输出，尽可能远地分离高功率电路和低功率电路，敏感的模拟信号远离高速数字信号和RF信号。 在布局中常采用以下一些技巧。 1．1 一字形布局 RF主信号的元器件尽可能采用一字形布局，如图1所示。但是由于PCB板和腔体空间的限制，很多时候不能布成一字形，这时候可采用L形，最好不要采用U字形布局(如图2所示)，有时候实在避免不了的情况下，尽可能拉大输入和输出之间的距离，至少1．5 cm 以上。 1、解释基本概念：集成电路，集成度，特征尺寸 参考答案： A、集成电路（IC：integrated circuit）是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的集成块。 B、集成度是指在每个芯片中包含的元器件的数目。 C、特征尺寸是代表工艺光刻条件所能达到的最小栅长（L）尺寸。 2、写出下列英文缩写的全称：IC，MOS，VLSI，SOC，DRC，ERC，LVS，LPE 参考答案： IC：integrated circuit；MOS：metal oxide semiconductor；VLSI：very large scale integration；SOC：system on chip；DRC：design rule check；ERC：electrical rule check；LVS：layout versus schematic；LPE：layout parameter extraction 3、试述集成电路的几种主要分类方法 参考答案： 集成电路的分类方法大致有五种：器件结构类型、集成规模、使用的基片材料、电路功能以及应用领域。根据器件的结构类型，通常将其分为双极集成电路、MOS集成电路和Bi-MOS 集成电路。按集成规模可分为：小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。按基片结构形式，可分为单片集成电路和混合集成电路两大类。按电路的功能将其分为数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路。按应用领域划分，集成电路又可分为标准通用集成电路和专用集成电路。 4、试述“自顶向下”集成电路设计步骤。 参考答案： “自顶向下”的设计步骤中，设计者首先需要进行行为设计以确定芯片的功能；其次进行结构设计；接着是把各子单元转换成逻辑图或电路图；最后将电路图转换成版图，并经各种验证后以标准版图数据格式输出。 5、比较标准单元法和门阵列法的差异。 参考答案： 射频电路设计地困境及对策 hc360慧聪网通信行业频道 2004-04-16 11:23:41 射频电路地设计技术一度专属于少数专家掌握并拥有其自己地专用芯片组,如今已能和数字电路模块及模拟电路模块集成在同一块 IC 里了.再则,射频电路设计中固有地临界尺寸要求,更增加了工程压力. 要点●射频电路设计师必须经常采用间接测量电路性能地方式,来推断电路故障地原因. ●射频电路设计问题正在影响数字电路设计和模拟电路设计. ●将射频电路集成在同一块印制电路板或 IC 上,这会促使人们使用一种新地设计方法. ● EDA 厂商正在开始提供集成时域仿真和频域仿真地分析工具. 射频电路设计就是对发射电磁信号地电路进行设计.射频意为无线电频率,因为射频电路在其初期,只能发射调幅和调频两个波段地无线电信号.今天,把高频电路设计称为“射频电路设计”,只是沿用了历史名称.图1表明,自从 20 世纪 60 年代使用 UHF 电视技术以来,广播设备使用高于 300000 MHz地频率.从那时以来,通信设备地内容、频率和带宽都增加了.安捷伦科技 GPS接收机射频前端电路原理与设计 摘要：在天线单元设计中采用了高频、低噪声放大器，以减弱天线热噪声及前面几级单元电路对接收机性能的影响；基于超外差式电路结构、镜频抑制和信道选择原理，选用GP2010芯片实现了射频单元的三级变频方案，并介绍了高稳定度本振荡信号的合成和采样量化器的工作原理，得到了导航电文相关提取所需要的二进制数字中频卫星信号。 关键词：GPS接收机灵敏度超外差锁相环频率合成 利用GPS卫星实现导航定位时，用户接收机的主要任务是提取卫星信号中的伪随机噪声码和数据码，以进一步解算得到接收机载体的位置、速度和时间（PVT）等导航信息。因此，GPS接收机是至关重要的用户设备。目前实际应用的GPS接收机电路一般由天线单元、射频单元、通信单元和解算单元等四部分组成，如图1所示。本文在分析GPS卫星信号组成的基础上，给出了射频前端GP2010的原理及应用。 1 GPS卫星信号的组成 GPS卫星信号采用典型的码分多址（CDMA）调制技术进行合成（如图2所示），其完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。信号载波处于L波段，两载波的中心频率分别记作L1和L2。卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0的154倍频，即： fL1=154×f0=1575.42MHz (1) 其波长λ1=19.03cm；信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，即： fL2=120×f0=1227.60MHz (2) 其波长λ2=24.42cm。两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2的 28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。伪随机噪声码（PRN）即测距码主要有精测距码（P码）和粗测距码（C/A码）两种。其中P 码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D 码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历；总电文由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps。 龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/a518939508.html, 宽带微波接收机的射频前端设计探讨 作者：刘瑶潘威 来源：《科学与信息化》2018年第13期 摘要随着微波技术的发展，微波接收机已经被广泛应用于通信、雷达等多个领域。由于信道上受到外界因素干扰较多，为了保证微波接收机的性能，接收机需要有较高的线性度、灵敏度、动态范围和选择性，这些性能的实现与射频前端息息相关。本文将在分析射频前端设计对宽度微波接收机作用的基础上，对几种常见的射频前端结构进行阐述，然后就影响射频前端性能的几种因素进行分析，探讨应该如何合理设计射频前端。 关键词宽带微波接收机；射频前端；低噪声；动态范围 1 射频前端对微波接收机的重要意义 现代电子技术的发展，使得接收机的种类越来越多，性能也得到了各方面的完善，功能更加复杂和通用化。目前接收机正朝着体积小、重量轻和功耗小，性能更加优越的方向发展，要求微波接收机具有宽频带、大动态范围、高灵敏度和低噪声。基于上述影响微波接收机信噪比、影响信号处理的因素分析，必须要对接收机重要组成部分射频前端进行优化设计，从而可对接收机性能起到保障作用。射频前端主要实现抗烧毁、信号预选、增益控制、幅度均衡等几方面功能，噪声系数、滤波器选择、幅度均衡以及输入1dB压缩点等都会对接收机前端性能产生重要影响。 2 射频前端的几种构成形式 2.1 常用接收机射频前端结构 在微波接收机接收有用信号的过程中，会受到高电平干扰信号的影响，从而影响信噪比，对信号处理产生不利作用。为了保证信噪比，微波接收机应该具有高选择性、高线性和低噪声的特点。 对来自天线下来的信号，首先会使用限幅器对信号进行限幅处理，保护后级的放大器不被大信号烧毁；再使用带通滤波器进行信号预选，最后使用低噪声放大器对信号进行一级放大，放大后的信号进入下一级进行处理。 在这个过程中，限幅器保护后级链路不受大功率信号的损坏，带通滤波器隔离带外信号，低噪声放大器在尽可能减少对噪声恶化的情况下补偿增益，该结构的作用是可以通过带通滤波器使互调失真降到最低，削弱失真响应，同时具有成本较低、结构简单的优点。 2.2 采用YIG统调预选滤波器的结构 HY016射频设计6_射频匹配电路调试 全部频段在QSPR中校准通过后，便可以进行电路优化了，也就是我们通常说的调匹配。 我们实验室采用的是盲调，即以最终实测性能的好坏来决定最终的匹配电路；与之对应的另一种方法是根据器件规格书，用网络分析仪逐个端口调试，使其和规格书要求相对应。对于RDA PhaseII方案，盲调性能挺好。 对于频分电路（FDD LTE/WCDMA/CDMA），重点是调双工器的输入输出端匹配；对于时分电路(TDD-LTE/TDSCDMA)，重点是调滤波器的输入输出匹配。双工的调试相对复杂，本文会以HY016欧洲版中B20双工为例进行说明。 射频电路调试的最终原则包括： 1，发射端兼顾电流和线性度，也就是在ACLR余量足够的情况下尽可能的降低最大发射功率的电流，同时兼顾整个频段中高中低信道的平坦度。 2，接收端以提高接收灵敏度为最终原则 3，不是把某块板子的性能调到最佳为准；而是要留够余量，保证量产大批量板子的性能都能达到良好为准 双工器电路我通常的调试步骤： 1，初始bom采用datasheet的参考匹配 2，调节公共端的到地电感，让低、中、高信道特性一致，包括电流和ACLR 3，调节公共端的串联电感/电容，找出ACLR和电流的最佳权衡 4，调节发射端输入匹配，找出ACLR和电流的最佳权衡，最终确认发射端匹配 5，在QSPR下直接校准接收进行接收调试：若信道间差距过大就优先到地电感；若信道间差距不大则优化串联电感/电容；调试完成后实测灵敏度最终确认接收匹配 调试发射电路时，需要和仪表相连。通常在用QSPR完成校准后，再在QPST->PDC中导入并激活ROW_Gen_Commercial.MBN便可以和仪表通信了。关于MBN激活这部分，会在后续工厂文件部分详细说明，这里不再展开。 １前言 ＩＳＯ１５６９３标准协议是国际上规定的用于非接 触式ＩＣ卡的一种高频通信协议。该标准协议的非接触式ＩＣ卡的读写距离长达１００ｃｍ，比同是高频通信 协议的ＩＳＯ１４４４３规定的１０ｃｍ读写距离更大，应用范围也会更加广泛。ＩＳＯ１５６９３标准协议规定：读卡器到卡所发送的信号为采用脉冲位置编码的１０％ ＡＳＫ和１００％ＡＳＫ两种调制模式的频率都为 １３．５６ＭＨｚ的载波。 卡片解调电路的任务是把两种深秦燕青，葛元庆 （清华大学微电子学研究所，北京１０００８４） ＩＳＯ１５６９３非接触式 ＩＣ卡射频前端电路的设计 摘要：介绍了ＩＳＯ１５６９３非接触式ＩＣ卡射频前端电路，采用了一种巧妙的整流电路，提高了整流效率。同时使用了一种适用于ＩＳＯ１５６９３非接触式卡片的简单的稳压电路结构，有助于信号的解调，并且使卡片在接收到的信号为１０％ＡＳＫ和１００％ＡＳＫ两种调制模式时都能正常工作。芯片测试结果显示：电源产生电路能够产生２．２Ｖ－３．８Ｖ的直流电压，解调电路能够在２．０Ｖ－３．８Ｖ电压下可靠稳定的工作；在 ＩＳＯ１５６９３规定的最小场强０．１５Ａ／Ｍ处，整个芯片的电源电压为３．３Ｖ，且功耗小于６０μＷ。 关键词：ＩＳＯ１５６９３；非接触式ＩＣ卡；整流电路；电源产生电路；解调电路 ＤｅｓｉｇｎｏｆａＲＦｆｒｏｎｔ－ｅｎｄｃｉｒｃｕｉｔｏｆｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＩＣｃａｒｄｓｆｏｒＩＳＯ１５６９３ ＱＩＮＹａｎ－ｑｉｎｇ，ＧＥＹｕａｎ－ｑｉｎｇ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＲＦｆｒｏｎｔ－ｅｎｄｃｉｒｃｕｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＩＣｃａｒｄｓｃｏｍｐｌｙｉｎｇｗｉｔｈＩＳＯ１５６９３．Ａｎｏｖｅｌｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ａｓｉｍｐｌｅｌｉｍｉｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｉｎｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＩＣｃａｒｄｓ，ａｎｄｉｔｉｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｉｓｌｉｍｉｔｅｒｃａｎａｌｓｏｈｅｌｐｔｈｅａｂｏｖｅｃａｒｄｓｗｏｒｋｎｏｒｍａｌｌｙｗｈｅｎｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｉｓ１０％ＡＳＫｏｒ１００％ＡＳＫｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｍｏｄｅ．Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｏｗｅｒｇｅｎ－ｅｒａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａＤＣｓｕｐｐｌｙｖｏｌｔａｇｅｆｒｏｍ２．２Ｖｔｏ３．８Ｖ．Ｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｗｏｒｋｐｒｏｐｅｒｌｙａｎｄｓｔｅａｄｉｌｙｆｒｏｍ２．０Ｖｔｏ３．８Ｖ．Ｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ６０ｕＷａｔ３．３Ｖ，ｗｈｅｎｔｈｅｗｈｏｌｅｃｈｉｐｗｏｒｋｓａｔｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｏｐｅｒａｔｉｎｇｆｉｅｌｄ０．１５Ａ／Ｍ，ｗｈｉｃｈｉｓｐｒｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎＩＳＯ１５６９３． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＳＯ１５６９３；ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＩＣｃａｒｄｓ；ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ；ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔＥＥＡＣＣ：１２０５；１２５０ 射频发射机电路设计 文献综述 前言 超外差接收是一种巧妙的接收方法，利用它，能使因无线电信号直接接收和放大而引起的一系列困难得到解决。在费森登思想的基础上，1912年，阿姆斯特朗在接收机中设置了本机振荡(简称“本振”)电路，通过双联可变电容器进行同步调谐，保证本振频率始终跟踪外来信号频率的变化，而且始终比外来信号高一个固定的中频。这样，不管所接收的各个电台的载波频率差别多大，与本振频率混频后，产生的都是统一的中频信号。再对这个统一的中频信号进行放大、检波，就可得到所需要的音频信号。利用超外差原理设计的电路，能使接收机电路大大简化，接收机的性能与灵敏度也得到提高。当时阿姆斯特朗还成功地组装出一台超外差接收机。同年，阿姆斯特朗与德·福雷斯特及兰茂尔各自独立发明了再生电路。 超外差接收原理不仅适用于收音机电路，还具有广泛的应用价值，它适用于电视广播、微波通信、雷达等无线电技术的各个领域。超外差原理已成为现代无线电接收理论的基础，凡是涉及无线电信号接收的电子设备，都离不开超外差接收电路。阿姆斯特朗的这项重要发明，不仅推动了无线电技术早期发展的进程，而且在无线电事业的征途上至今还闪现着它的技术光芒。 超外差原理的典型应用是超外差接收机。从天线接收的信号经高频放大器（见调谐放大器）放大，与本地振荡器产生的信号一起加入混频器变频，得到中频信号，再经中频放大、检波和低频放大，然后送给用户。接收机的工作频率范围往往很宽，在接收不同频率的输入信号时，可以用改变本地振荡频率f1的方法使混频后的中频fi保持为固定的数值。 概述 超外差接收机是超外差电路的典型应用，是全面学习模拟电路基础知识最好的切入点之一。通过简单分析超外差式接收机中输入电路、变频电 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 o 2）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? 第48卷第1期（总第187期） 2019年3月 火控雷达技术 Fire Control Ｒadar Technology Vol.48No.1（Series 187） Mar.2019 收稿日期：2018-10-24作者简介：饶睿楠（1977－），男，高级工程师。研究方向为频率综合器及微波电路技术。 24GHz 射频前端频率合成器设计 饶睿楠 王 栋 余铁军 唐 尧 （西安电子工程研究所西安710100） 摘要：随着微波射频集成电路集成度越来越高， 24GHz 频段的高集成雷达收发芯片逐渐大规模使用。其中英飞凌科技公司的24GHz 锗硅工艺高集成单片雷达解决方案就是其中具有代表性的一种，被大量应用在液位或物料检测、照明控制、汽车防撞、安防系统。FMCW 为此种应用最多采用的信号调制方式。本文采用锁相环频率合成方案，产生系统所需的FMCW 调制信号。关键词：24GHz 射频前端；FMCW ；频率综合器BGT24AT2ADF4159中图分类号：TN95文献标志码：A 文章编号：1008－8652（2019）01－066－04 引用格式：饶睿楠，王栋，余铁军，唐尧．24GHz 射频前端频率合成器设计［ J ］．火控雷达技术，2019，48（1）：66－69． DOI ：10．19472/j．cnki．1008－8652．2019．01．014 Design of a Frequency Synthesizer for 24GHz ＲF Front Ends Ｒao Ｒuinan ，Wang Dong ，Yu Tiejun ，Tang Yao （Xi'an Electronic Engineering Ｒesearch Institute ，Xi'an 710100） Abstract ：With the increasing integration of microwave and radio-frequency integrated circuits ，highly integrated radar transceiver chips in 24GHz band have gradually found large-scale applications．Among those chips ，Infineon's 24GHz SiGe monolithic radar solution is a typical one．It has found wide applications in liquid （or material ）detec-tion ，lighting control ，automotive collision avoidance ，and security systems．FMCW is the most widely used signal modulation method in these applications．This paper uses PLL frequency synthesis scheme to generate FMCW mod-ulation signals required by the system． Keywords ：24GHz ＲF front end ；FMCW ；frequency synthesizer ；BGT24AT2；ADF4159 0引言 24GHz 频段雷达大量用于液位检测、照明控制、汽车防撞、安防等领域。近年来由于微波集成电路的高速发展，单芯片电路集成度越来越高，出现了一大批高集成、多功能的射频微波集成电路，以前需要几片或十几片芯片的电路被集成在一片集成电路之中。英飞凌公司推出的基于锗硅工艺的高集成单片雷达解决方案就是其中对具代表性的产品之一。FMCW 信号调制方式被广泛的应用于此类产品。本文采用英飞凌公司BGT24AT2单片信号源芯片与ADI 公司ADF4159锁相环芯片构成24GHz 射频前端频率合成器部分，产生了24GHz 24．2GHz FM-CW 发射信号。 1BGT24AT2锗硅24GHz MMIC 信号源芯片基本指标 BGT24AT2是一款低噪声24GHz ISM 波段多功能信号源。内部集成24GHzVCO 和分频器。3路独立的ＲF 输出可分别输出+10dBm 的信号，通过SPI 可对输出信号功率进行控制。发射信号的快速脉冲和相位反向可通过单独的输入引脚或通用的SPI 控制接口进行控制。片内集成输出功率及温度传感器，可对芯片工作情况进行监控。芯片工作的环境温度为－40? 125?，满足汽车级环境应用要求。封装为32脚VQFN 封装，单3．3V 电源供电，节省了大量板上空间。其原理框图如图1所示。射频电路调试经验及问题分析
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