描述
开 本: 16开纸 张: 轻型纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121260773丛书名: 经典译丛·微波与射频技术
内容简介
几乎所有的移动设备均有射频元件,本书的目的就在于告诉读者如何使用各种有效的方法设计与集成这些组件。本书与版相比,大大增加了无线方面的内容,但仍保留了一些经典且不过时的内容,增加了全新的关于射频前端设计与射频设计工具的两章。另外,本书还包含了集成电路以及系统级设计方面的内容。全书理论与实践相结合,强调了在构建模拟射频无线电路时的应用。全书内容如下:基本概念(电缆、电阻、电容与电感),谐振电路(谐振、插入损耗),滤波器设计(高通、带通、带阻),阻抗匹配(L形网络、史密斯圆图、软件设计工具),晶体管(材料、Y参数、S参数),小信号射频放大器(晶体管偏置、Y参数、S参数),射频功率放大器(自动关闭电路、宽带变压器、实用绕阻提示),射频前端(结构、软件定义无线电、ADC效应),以及射频设计工具(语言、流图与建模)。
目 录
第1章元件与系统
1.1导线
1.1.1趋肤效应
1.1.2直导线电感
1.2电阻
1.2.1电阻的等效电路
1.3电容
1.3.1平板电容
1.3.2实际的电容
1.3.3电容的分类
1.4电感
1.4.1实际电感
1.4.2单层空心电感的设计
1.4.3磁芯材料
1.5环形磁芯
1.5.1磁芯的性质
1.5.2铁粉与铁氧体
1.6环形电感设计
1.7实用绕线要点第2章谐振电路
2.1定义
2.2谐振(无耗元件)
2.3有载Q值
2.3.1Rs和RL对有载Q值的影响
2.3.2元件Q值对有载Q值的影响
2.4插入损耗
2.5阻抗变换
2.6耦合谐振电路
2.6.1容性耦合
2.6.2感性耦合
2.6.3有源耦合
2.7小结第3章滤波器设计
3.1背景
3.2现代滤波器设计
3.3归一化低通原型
3.4滤波器的类型
3.4.1巴特沃思响应
3.4.2切比雪夫响应
3.4.3贝塞尔滤波器
3.5频率和阻抗的反归一化
3.6高通滤波器设计
3.7对偶网络
3.8带通滤波器设计
3.9带通滤波器设计步骤小结
3.10带阻滤波器设计
3.11有限Q值的影响第4章阻抗匹配
4.1背景
4.2L形网络
4.3复负载的匹配问题
4.4三元件匹配
4.4.1Π形网络
4.4.2T形网络
4.5低Q或宽带匹配网络
4.6史密斯圆图
4.6.1史密斯圆图的结构
4.6.2基本史密斯圆图的要点
4.6.3阻抗值标定
4.6.4在史密斯圆图上进行阻抗运算
4.6.5阻抗到导纳的转换
4.6.6在史密斯圆图上进行导纳运算
4.7在史密斯圆图上进行阻抗匹配
4.7.1两元件匹配
4.7.2三元件匹配
4.7.3多元件匹配
4.8软件设计工具
4.8.1史密斯圆图工具
4.8.2集成设计工具
4.9小结第5章射频晶体管
5.1射频晶体管材料
5.2晶体管的等效电路
5.2.1输入阻抗
5.2.2输出阻抗
5.2.3反馈特性
5.2.4增益
5.2.5晶体管开关
5.2.6微电子机械系统(MEMS)开关
5.3Y参数
5.3.1晶体管的二端口网络模型
5.3.2二端口网络的Y参数
5.4S参数
5.4.1传输线理论基础
5.4.2S参数和二端口网络
5.5理解射频晶体管的数据手册
5.6小结第6章小信号射频放大器设计
6.1一些定义
6.2晶体管偏置
6.3利用Y参数(导纳参数)设计
6.3.1稳定性计算
6.3.2资用增益
6.3.3双共轭匹配(无条件稳定晶体管)
6.3.4转换增益
6.3.5利用潜在不稳定晶体管进行设计
6.4用S参数(散射参数)进行设计
6.4.1稳定性
6.4.2资用增益
6.4.3双共轭匹配(无条件稳定晶体管)
6.4.4转换增益
6.4.5固定增益的设计
6.4.6稳定圆
6.4.7噪声系数设计
6.4.8设计举例第7章射频(大信号)功率放大器
7.1射频功率晶体管特性
7.1.1射频功率晶体管的数据表
7.2晶体管偏置
7.2.1A类放大器和线性度
7.2.2B类功率放大器
7.2.3C类功率放大器
7.3射频半导体器件
7.3.1单片微波集成电路(MMIC)
7.4功率放大器设计
7.4.1集电极负载电阻
7.4.2驱动放大器和级间匹配
7.5同轴馈线的匹配
7.6自动保护电路
7.7宽带变压器
7.7.1功率分配器
7.7.2功率合成器
7.8实用绕线建议
7.9小结第8章射频前端电路设计
8.1高层次的集成
8.2基本的接收机结构
8.2.1调幅检波接收机
8.2.2射频调谐接收机
8.2.3直接变频接收机
8.2.4超外差接收机
8.2.5前端放大器
8.2.6选择性
8.3模数转换器对前端设计的影响
8.4软件无线电
8.5现代通信接收机案例分析
8.5.1中频放大器设计第9章射频设计工具
9.1设计工具基础
9.2设计语言
9.2.1Verilog
9.2.2VerilogAMS
9.2.3VerilogA
9.2.4SystemVerilog
9.2.5VHDL
9.2.6VHDLAMS
9.2.7VHDLAMS/FD
9.2.8VHDLRF/MW
9.2.9C/C++
9.2.10SystemC
9.2.11MATLAB/RF工具箱/Simulink
9.2.12SPICE
9.3RFIC设计流程
9.3.1系统级设计
9.3.2电路设计
9.3.3电路版图
9.3.4参数提取
9.3.5全芯片验证
9.4RFIC设计流程举例
9.4.1HDL多级仿真
9.4.2模块电路设计
9.4.3具体实现
9.4.4参数提取
9.4.5校准模型
9.5仿真实例1
9.6仿真实例2
9.7建模
9.7.1建模问题
9.8印制电路板设计
9.8.1流程
9.8.2PCB设计工具
9.9封装
9.9.1封装形式的选择
9.9.2设计方案
9.10实例研究
9.10.1系统级收发信机设计
9.10.2接收机电路设计
9.10.3低噪声放大器(LNA)设计
9.10.4器件特性
9.10.5电路设计
9.10.6下变频电路设计
9.10.7发射机电路设计
9.10.8上变频器设计
9.10.9混频器设计
9.10.10功率放大器(PA)设计
9.10.11功率放大器的器件特性
9.10.12功率放大器电路设计
9.11小结
附录A 射频与天线
附录B 相量代数
参考文献
1.1导线
1.1.1趋肤效应
1.1.2直导线电感
1.2电阻
1.2.1电阻的等效电路
1.3电容
1.3.1平板电容
1.3.2实际的电容
1.3.3电容的分类
1.4电感
1.4.1实际电感
1.4.2单层空心电感的设计
1.4.3磁芯材料
1.5环形磁芯
1.5.1磁芯的性质
1.5.2铁粉与铁氧体
1.6环形电感设计
1.7实用绕线要点第2章谐振电路
2.1定义
2.2谐振(无耗元件)
2.3有载Q值
2.3.1Rs和RL对有载Q值的影响
2.3.2元件Q值对有载Q值的影响
2.4插入损耗
2.5阻抗变换
2.6耦合谐振电路
2.6.1容性耦合
2.6.2感性耦合
2.6.3有源耦合
2.7小结第3章滤波器设计
3.1背景
3.2现代滤波器设计
3.3归一化低通原型
3.4滤波器的类型
3.4.1巴特沃思响应
3.4.2切比雪夫响应
3.4.3贝塞尔滤波器
3.5频率和阻抗的反归一化
3.6高通滤波器设计
3.7对偶网络
3.8带通滤波器设计
3.9带通滤波器设计步骤小结
3.10带阻滤波器设计
3.11有限Q值的影响第4章阻抗匹配
4.1背景
4.2L形网络
4.3复负载的匹配问题
4.4三元件匹配
4.4.1Π形网络
4.4.2T形网络
4.5低Q或宽带匹配网络
4.6史密斯圆图
4.6.1史密斯圆图的结构
4.6.2基本史密斯圆图的要点
4.6.3阻抗值标定
4.6.4在史密斯圆图上进行阻抗运算
4.6.5阻抗到导纳的转换
4.6.6在史密斯圆图上进行导纳运算
4.7在史密斯圆图上进行阻抗匹配
4.7.1两元件匹配
4.7.2三元件匹配
4.7.3多元件匹配
4.8软件设计工具
4.8.1史密斯圆图工具
4.8.2集成设计工具
4.9小结第5章射频晶体管
5.1射频晶体管材料
5.2晶体管的等效电路
5.2.1输入阻抗
5.2.2输出阻抗
5.2.3反馈特性
5.2.4增益
5.2.5晶体管开关
5.2.6微电子机械系统(MEMS)开关
5.3Y参数
5.3.1晶体管的二端口网络模型
5.3.2二端口网络的Y参数
5.4S参数
5.4.1传输线理论基础
5.4.2S参数和二端口网络
5.5理解射频晶体管的数据手册
5.6小结第6章小信号射频放大器设计
6.1一些定义
6.2晶体管偏置
6.3利用Y参数(导纳参数)设计
6.3.1稳定性计算
6.3.2资用增益
6.3.3双共轭匹配(无条件稳定晶体管)
6.3.4转换增益
6.3.5利用潜在不稳定晶体管进行设计
6.4用S参数(散射参数)进行设计
6.4.1稳定性
6.4.2资用增益
6.4.3双共轭匹配(无条件稳定晶体管)
6.4.4转换增益
6.4.5固定增益的设计
6.4.6稳定圆
6.4.7噪声系数设计
6.4.8设计举例第7章射频(大信号)功率放大器
7.1射频功率晶体管特性
7.1.1射频功率晶体管的数据表
7.2晶体管偏置
7.2.1A类放大器和线性度
7.2.2B类功率放大器
7.2.3C类功率放大器
7.3射频半导体器件
7.3.1单片微波集成电路(MMIC)
7.4功率放大器设计
7.4.1集电极负载电阻
7.4.2驱动放大器和级间匹配
7.5同轴馈线的匹配
7.6自动保护电路
7.7宽带变压器
7.7.1功率分配器
7.7.2功率合成器
7.8实用绕线建议
7.9小结第8章射频前端电路设计
8.1高层次的集成
8.2基本的接收机结构
8.2.1调幅检波接收机
8.2.2射频调谐接收机
8.2.3直接变频接收机
8.2.4超外差接收机
8.2.5前端放大器
8.2.6选择性
8.3模数转换器对前端设计的影响
8.4软件无线电
8.5现代通信接收机案例分析
8.5.1中频放大器设计第9章射频设计工具
9.1设计工具基础
9.2设计语言
9.2.1Verilog
9.2.2VerilogAMS
9.2.3VerilogA
9.2.4SystemVerilog
9.2.5VHDL
9.2.6VHDLAMS
9.2.7VHDLAMS/FD
9.2.8VHDLRF/MW
9.2.9C/C++
9.2.10SystemC
9.2.11MATLAB/RF工具箱/Simulink
9.2.12SPICE
9.3RFIC设计流程
9.3.1系统级设计
9.3.2电路设计
9.3.3电路版图
9.3.4参数提取
9.3.5全芯片验证
9.4RFIC设计流程举例
9.4.1HDL多级仿真
9.4.2模块电路设计
9.4.3具体实现
9.4.4参数提取
9.4.5校准模型
9.5仿真实例1
9.6仿真实例2
9.7建模
9.7.1建模问题
9.8印制电路板设计
9.8.1流程
9.8.2PCB设计工具
9.9封装
9.9.1封装形式的选择
9.9.2设计方案
9.10实例研究
9.10.1系统级收发信机设计
9.10.2接收机电路设计
9.10.3低噪声放大器(LNA)设计
9.10.4器件特性
9.10.5电路设计
9.10.6下变频电路设计
9.10.7发射机电路设计
9.10.8上变频器设计
9.10.9混频器设计
9.10.10功率放大器(PA)设计
9.10.11功率放大器的器件特性
9.10.12功率放大器电路设计
9.11小结
附录A 射频与天线
附录B 相量代数
参考文献
前 言
前言
自从Chris Bowick的RF Circuit Design首次出版(大约30多年前)以来,一切都发生了巨大的变化。但事实上,我们只能说自Marconi和Tesla时代开始,射频工业发展迅猛。从人类使用无线电通信开始,这两位具有远见卓识的工程师注定要被载入史册。如今无线电已成为所有移动便携式通信系统的关键要素,在此之前,谁又能预见到正是这两位先驱者在19世纪末所做的开创性工作为无线电的终发现奠定了基础呢?或者说,正是他们的贡献促成了今天的雷达、无绳电话等凡此种种一系列引人注目的射频应用。时至今日,无线电已成为无线工业的支柱。事实上,对于任意无线设备,不管是蜂窝电话、用于制造业的测量检测系统、卫星通信系统、电视系统还是无线局域网,射频无处不在。
当然,回到20世纪80年代早期,当这本书刚开始撰写的时候,射频被普遍看做一种军事防卫技术,它被用于美国武器军工厂和雷达、反干扰设备等。1985年,美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)实现了无线频谱若干频段(如工业、科学、医疗,ISM)的自由公用,人们对射频的印象也随之改观。也许联邦通信委员会甚至没有充分考虑他们这么做终会产生何种力量,但他们此举无疑是播下了参天大树的种子,让射频工业日后成长为价值数十亿美金的工业。
今日的射频工业已不仅仅局限于航空航天和军事防卫,它更多地是满足随时随地连接的无线应用需求,除了用于像CDMA、EGPRS、GSM和LTE(Long Term Evolution)等3G和4G蜂窝技术以外,正被广泛用于一系列新式、重要的无线协议中,比如Bluetooth、WiFi(802.11 WLAN)、WiMAX和ZigBee。若要证据,无须多说,看看手机的普及就知道了。大约从1990年到2000年,10年之内,无线应用从初小规模的半职业化市场发展至几乎无处不在,用户数量占据全世界18%的人口。时至今日,已有近20亿人将手机作为日常必需品,不仅是为了打电话,更是为了逐日递增的社交、车载导航和互联网应用。多亏手机和电信业务的工业革命,今天的普通消费者不仅可以期待这种无处不在的灵动,他们也正在享受着这种灵动。
然而,未来为消费者的射频应用留下了怎样的空间呢?自射频工业找到并确立其的目标——实现真正的大一统开始,这个问题的答案就已经相当明确了。换句话说,射频工业的未来就是要实现下一代移动设备在射频频谱上的无界限融合。到那时,本质上来说,这种整合式移动设备将能够在移动平台上实现所有传统的、互异的功能(比如手机、电视、个人计算机、个人数字助理等)。
如前所述,这种整合式移动设备发展的明显不过的实例就是蜂窝电话。它为射频标准和技术的融合提供了理想的平台。这种融合提供了大量新功能和可能性,其巨大的前景让作为群体的我们甚至都无法想象。该方向的探索已经开始。根据IDC世界移动电话追踪系统分析师的分析,在2006年,这种整合式移动设备在整个超过8000万用户中占据的市场已扩大了42%。仅在第四季度一季内,就有总共2350千万台设备上市,比上年同期增长33%。这真是相当了不起的成就。要知道在20世纪90年代中期之前,人们还认为根本不可能实现真正的射频融合,混频、取样和直接变换技术被狭隘地认为过于笨拙并受限于为这种梦想的实现提供基础的依据。
不管这个真正融合的目标于何时且怎样终实现,在过去25年的发展与创新当中,有一点正变得突出和明确,那就是射频工业依然生机勃勃并发展良好。更重要的是,它已经为一个充满不竭创新和扩张市场的未来做好了准备。
诚然,这些变化为射频工业带来了大量的商业机遇,也为射频工程师越来越深入的研究带来了新的挑战。如今,新的机遇意味着新的设计挑战,射频工程师——不管是专家与否——都将不得不面对。
一个关键性的挑战是如何顺应蜂窝手机多波段接收的需求。该需求也要求在更高频率具有更高带宽,这反过来又意味着相应的无源元件的关键尺寸要缩减。结果,以前可以忽略的版图要素(如互连区、接触区、过孔、焊接点等)变得不可忽略并将影响电路性能。
针对这些挑战,电子工业已经开始了变革并将继续创新。例如,30多年前,电子设计自动化(EDA)还仅仅是一个新兴工业,专门针对高频的射频和微波工程。当时仅有几个可用的商业工具,但大多数公司都选择发展自己的高频设计工具而不是采用现成的。随着设计过程的愈加复杂和内部工具开发与维护的高成本,工程师们转向设计自动化以满足他们的需求。由于多个EDA公司的不断改革与创新,工程师们现在可以使用全部射频/微波范围内的EDA产品和方法来帮助他们完成任何需求的设计、分析与验证。
但创新并非止步于此,射频前端结构已经并且仍将继续伴随多波段接收的蜂窝手机逐步演变。成本越来越低、上市时间不断缩减的趋势催生了高度集成的射频前端和接收机电路的需求,而多波段子系统和不断缩减的元件尺寸也正与这种趋势紧密联系在一起。系统的高度集成反过来又导致包含前端滤波器、放大器和混频器的单片模块的诞生。然而,单片射频前端设计需要在子系统连接,如天线和数字基带系统之间保持性能上的一种平衡。达到这个目标就意味着模拟电路设计者要与数字基带的同行更加密切地配合,这将导致传统模拟与数字设计团队更深入的一体化。
射频工业在其他领域的创新将来自对射频功率管的改进,使之能够为无线基本结构——功放提供更优异的性能,比如更加可靠、更加稳定等。RFIC希望通过CMOS工艺的推广使得在降低成本的情况下,通过密集封装让新兴手机实现多媒体功能。诸如GaAs之类占有巨大市场份额的材料为了与时俱进已经发展到能承受更高的电压。此外,用于多波段WCDMA系统的功率放大双工滤波功能模块也将迅速取代传统的分立器件。单片多模收发信机将取代WEDGE手机中的分立EDGE和WCDMA/HSDPA收发信机。正如能够对线圈和互连等射频单片结构进行精确的电磁建模一样,这种可精确建模和返回处理的不断缩小的版图元件将成为关键,它们还可以更好地处理电路上的寄生效应和高速效应。
在GaN和MEMS等射频领域产生的新兴技术将成为创新的另一着眼点。在MEMS领域,高性能微机设备正与CMOS信号处理和调节电路集成以满足大容量市场需求,比如手机和便携式电子产品。根据ABI研究公司的市场调研,到2008年手机将不再使用存储器。这要归功于先进技术带来的便携灵活和性能优势,所有这些决定了未来自适应、多功能手机的实现。
本书中不仅将重现上文的各种创新,还会展示与之联系甚密的各种不断发展变化的应用需求和市场机遇。由此可见,这本书要想一直保持射频电路设计的实用指导的地位,必须与时俱进。本书基于此而出版。书中既有对以前版本中诸如谐振电路、阻抗匹配和射频放大器设计等主题的完善,又新增了有关射频前端设计和射频设计工具等内容。不管是针对处在发展变化的射频工业中的射频工程师,还是针对聚焦于信息/通信/娱乐市场融合前沿的远见卓识者,这些信息都很实用。
Cheryl Ajluni,John Blyler致谢
没有哪个人是独立的个体。正是得益于许多人从百忙之中抽身相助,才使得Chris原书的修订得以完成。这里列出的几位都是新老朋友,他们都慷慨地花费时间和精力为本书的射频前端章节进行了审阅,尤其感谢:Synopsys(美国新思科技)市场部副总George Zafiropoulos,感谢他重新燃起我对业余无线电的兴趣; MathWork公司的射频产品经理Colin Warwick,感谢他细致周全的审阅; Agilent EDA电子工程师、研发经理Rick Lazansky; Synapse的软件工程主管David Ewing; 还有Clearbrook Technology会长George Opsahl。
在准备所有技术信息时,艰巨的任务之一是选择合适的研究实例。在Analog Devices 公司和Agilent Technologies顾问Jean Rousset的帮助下,这项工作也变得易于完成。
要是没有我的合作者和好朋友、Penton的Wireless Systems Design杂志的前任编辑Cheryl Ajluni的帮助,本书的修订也难以完成。还要感谢Microwave and RF杂志的主编Jack Browne,感谢他的真知灼见和在我写作的关键部分同我分享经验。后,我要感谢两位对任何要出书的作者都很重要的人,他们就是Elsevier(爱思唯,的科技及医学出版公司)的组稿编辑 Rachel Roumeliotis 和项目经理 Anne B. McGee。感谢所有人的杰出工作!
John Blyler
自从Chris Bowick的RF Circuit Design首次出版(大约30多年前)以来,一切都发生了巨大的变化。但事实上,我们只能说自Marconi和Tesla时代开始,射频工业发展迅猛。从人类使用无线电通信开始,这两位具有远见卓识的工程师注定要被载入史册。如今无线电已成为所有移动便携式通信系统的关键要素,在此之前,谁又能预见到正是这两位先驱者在19世纪末所做的开创性工作为无线电的终发现奠定了基础呢?或者说,正是他们的贡献促成了今天的雷达、无绳电话等凡此种种一系列引人注目的射频应用。时至今日,无线电已成为无线工业的支柱。事实上,对于任意无线设备,不管是蜂窝电话、用于制造业的测量检测系统、卫星通信系统、电视系统还是无线局域网,射频无处不在。
当然,回到20世纪80年代早期,当这本书刚开始撰写的时候,射频被普遍看做一种军事防卫技术,它被用于美国武器军工厂和雷达、反干扰设备等。1985年,美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)实现了无线频谱若干频段(如工业、科学、医疗,ISM)的自由公用,人们对射频的印象也随之改观。也许联邦通信委员会甚至没有充分考虑他们这么做终会产生何种力量,但他们此举无疑是播下了参天大树的种子,让射频工业日后成长为价值数十亿美金的工业。
今日的射频工业已不仅仅局限于航空航天和军事防卫,它更多地是满足随时随地连接的无线应用需求,除了用于像CDMA、EGPRS、GSM和LTE(Long Term Evolution)等3G和4G蜂窝技术以外,正被广泛用于一系列新式、重要的无线协议中,比如Bluetooth、WiFi(802.11 WLAN)、WiMAX和ZigBee。若要证据,无须多说,看看手机的普及就知道了。大约从1990年到2000年,10年之内,无线应用从初小规模的半职业化市场发展至几乎无处不在,用户数量占据全世界18%的人口。时至今日,已有近20亿人将手机作为日常必需品,不仅是为了打电话,更是为了逐日递增的社交、车载导航和互联网应用。多亏手机和电信业务的工业革命,今天的普通消费者不仅可以期待这种无处不在的灵动,他们也正在享受着这种灵动。
然而,未来为消费者的射频应用留下了怎样的空间呢?自射频工业找到并确立其的目标——实现真正的大一统开始,这个问题的答案就已经相当明确了。换句话说,射频工业的未来就是要实现下一代移动设备在射频频谱上的无界限融合。到那时,本质上来说,这种整合式移动设备将能够在移动平台上实现所有传统的、互异的功能(比如手机、电视、个人计算机、个人数字助理等)。
如前所述,这种整合式移动设备发展的明显不过的实例就是蜂窝电话。它为射频标准和技术的融合提供了理想的平台。这种融合提供了大量新功能和可能性,其巨大的前景让作为群体的我们甚至都无法想象。该方向的探索已经开始。根据IDC世界移动电话追踪系统分析师的分析,在2006年,这种整合式移动设备在整个超过8000万用户中占据的市场已扩大了42%。仅在第四季度一季内,就有总共2350千万台设备上市,比上年同期增长33%。这真是相当了不起的成就。要知道在20世纪90年代中期之前,人们还认为根本不可能实现真正的射频融合,混频、取样和直接变换技术被狭隘地认为过于笨拙并受限于为这种梦想的实现提供基础的依据。
不管这个真正融合的目标于何时且怎样终实现,在过去25年的发展与创新当中,有一点正变得突出和明确,那就是射频工业依然生机勃勃并发展良好。更重要的是,它已经为一个充满不竭创新和扩张市场的未来做好了准备。
诚然,这些变化为射频工业带来了大量的商业机遇,也为射频工程师越来越深入的研究带来了新的挑战。如今,新的机遇意味着新的设计挑战,射频工程师——不管是专家与否——都将不得不面对。
一个关键性的挑战是如何顺应蜂窝手机多波段接收的需求。该需求也要求在更高频率具有更高带宽,这反过来又意味着相应的无源元件的关键尺寸要缩减。结果,以前可以忽略的版图要素(如互连区、接触区、过孔、焊接点等)变得不可忽略并将影响电路性能。
针对这些挑战,电子工业已经开始了变革并将继续创新。例如,30多年前,电子设计自动化(EDA)还仅仅是一个新兴工业,专门针对高频的射频和微波工程。当时仅有几个可用的商业工具,但大多数公司都选择发展自己的高频设计工具而不是采用现成的。随着设计过程的愈加复杂和内部工具开发与维护的高成本,工程师们转向设计自动化以满足他们的需求。由于多个EDA公司的不断改革与创新,工程师们现在可以使用全部射频/微波范围内的EDA产品和方法来帮助他们完成任何需求的设计、分析与验证。
但创新并非止步于此,射频前端结构已经并且仍将继续伴随多波段接收的蜂窝手机逐步演变。成本越来越低、上市时间不断缩减的趋势催生了高度集成的射频前端和接收机电路的需求,而多波段子系统和不断缩减的元件尺寸也正与这种趋势紧密联系在一起。系统的高度集成反过来又导致包含前端滤波器、放大器和混频器的单片模块的诞生。然而,单片射频前端设计需要在子系统连接,如天线和数字基带系统之间保持性能上的一种平衡。达到这个目标就意味着模拟电路设计者要与数字基带的同行更加密切地配合,这将导致传统模拟与数字设计团队更深入的一体化。
射频工业在其他领域的创新将来自对射频功率管的改进,使之能够为无线基本结构——功放提供更优异的性能,比如更加可靠、更加稳定等。RFIC希望通过CMOS工艺的推广使得在降低成本的情况下,通过密集封装让新兴手机实现多媒体功能。诸如GaAs之类占有巨大市场份额的材料为了与时俱进已经发展到能承受更高的电压。此外,用于多波段WCDMA系统的功率放大双工滤波功能模块也将迅速取代传统的分立器件。单片多模收发信机将取代WEDGE手机中的分立EDGE和WCDMA/HSDPA收发信机。正如能够对线圈和互连等射频单片结构进行精确的电磁建模一样,这种可精确建模和返回处理的不断缩小的版图元件将成为关键,它们还可以更好地处理电路上的寄生效应和高速效应。
在GaN和MEMS等射频领域产生的新兴技术将成为创新的另一着眼点。在MEMS领域,高性能微机设备正与CMOS信号处理和调节电路集成以满足大容量市场需求,比如手机和便携式电子产品。根据ABI研究公司的市场调研,到2008年手机将不再使用存储器。这要归功于先进技术带来的便携灵活和性能优势,所有这些决定了未来自适应、多功能手机的实现。
本书中不仅将重现上文的各种创新,还会展示与之联系甚密的各种不断发展变化的应用需求和市场机遇。由此可见,这本书要想一直保持射频电路设计的实用指导的地位,必须与时俱进。本书基于此而出版。书中既有对以前版本中诸如谐振电路、阻抗匹配和射频放大器设计等主题的完善,又新增了有关射频前端设计和射频设计工具等内容。不管是针对处在发展变化的射频工业中的射频工程师,还是针对聚焦于信息/通信/娱乐市场融合前沿的远见卓识者,这些信息都很实用。
Cheryl Ajluni,John Blyler致谢
没有哪个人是独立的个体。正是得益于许多人从百忙之中抽身相助,才使得Chris原书的修订得以完成。这里列出的几位都是新老朋友,他们都慷慨地花费时间和精力为本书的射频前端章节进行了审阅,尤其感谢:Synopsys(美国新思科技)市场部副总George Zafiropoulos,感谢他重新燃起我对业余无线电的兴趣; MathWork公司的射频产品经理Colin Warwick,感谢他细致周全的审阅; Agilent EDA电子工程师、研发经理Rick Lazansky; Synapse的软件工程主管David Ewing; 还有Clearbrook Technology会长George Opsahl。
在准备所有技术信息时,艰巨的任务之一是选择合适的研究实例。在Analog Devices 公司和Agilent Technologies顾问Jean Rousset的帮助下,这项工作也变得易于完成。
要是没有我的合作者和好朋友、Penton的Wireless Systems Design杂志的前任编辑Cheryl Ajluni的帮助,本书的修订也难以完成。还要感谢Microwave and RF杂志的主编Jack Browne,感谢他的真知灼见和在我写作的关键部分同我分享经验。后,我要感谢两位对任何要出书的作者都很重要的人,他们就是Elsevier(爱思唯,的科技及医学出版公司)的组稿编辑 Rachel Roumeliotis 和项目经理 Anne B. McGee。感谢所有人的杰出工作!
John Blyler
如果没有许多朋友和同事的辛勤努力,这本《射频电路设计》的修订版将无法面世,在此我向他们致以诚挚的感谢与敬意。他们的技术贡献、辛勤审阅和中肯的意见给我以莫大的帮助。我尤其要感谢 Doron Aronson、Michael C’deBaca、Joseph Curcurio、John Dunn、Suzanne Graham、Sonia Harrison、Victoria Juarez de Savin、Jim Lev、Daren McClearnon、Tom Quan、Mark Ravenstahl、Craig Schmidt、Dave Smith、Janet Smith、Heidi Vantulden 和 Per Viklund,还要感谢以下公司:Agilent Technologies、Ansoft、Applied Wave Research、Cadence Design Systems、Mentor Graphics、Microwave Software 和 The MathWorks。
此外还要感谢Anne B.McGee、Ganesan Murugesan 和 Rachel Roumeliotis等所有同
评论
还没有评论。