Contents目录

Chapter 1

INTRODUCTION TO RF AND WIRELESS 

TECHNOLOGY

1.1A Wireless World

1.2RF Design Is Challenging

1.3The Big Picture

Chapter 2

BASIC CONCEPTS IN RF DESIGN

2.1General Considerations

2.1.1Units in RF Design

2.1.2Time Variance

2.1.3Nonlinearity

2.2Effects of Nonlinearity

2.2.1Harmonic Distortion

2.2.2Gain Compression

2.2.3Cross Modulation

2.2.4Intermodulation

2.2.5Cascaded Nonlinear Stages

2.2.6AM/PM Conversion

2.3Noise

2.3.1Noise as a Random Process

2.3.2Noise Spectrum

2.3.3Effect of Transfer Function on Noise

2.3.4Device Noise

2.3.5Representation of Noise in Circuits

2.4Sensitivity and Dynamic Range

2.4.1Sensitivity

2.4.2Dynamic Range

2.5Passive Impedance Transformation

2.5.1Quality Factor

2.5.2SeriestoParallel Conversion

2.5.3Basic Matching Networks

2.5.4Loss in Matching Networks

2.6Scattering Parameters

2.7Analysis of Nonlinear Dynamic Systems

2.8Volterra Series

Chapter 3

COMMUNICATION CONCEPTS

3.1General Considerations

3.2Analog Modulation

3.2.1Amplitude Modulation

3.2.2Phase and Frequency Modulation

3.3Digital Modulation

3.3.1Intersymbol Interference

3.3.2Signal Constellations

3.3.3Quadrature Modulation

3.3.4GMSK and GFSK Modulation

3.3.5Quadrature Amplitude Modulation

3.3.6Orthogonal Frequency Division Multiplexing

3.4Spectral Regrowth

3.5Mobile RF Communications

3.6Multiple Access Techniques

3.6.1Time and Frequency Division Duplexing

3.6.2FrequencyDivision Multiple Access

3.6.3TimeDivision Multiple Access

3.6.4CodeDivision Multiple Access

3.7Wireless Standards

3.7.1GSM

3.7.2IS95 CDMA

3.7.3Wideband CDMA

3.7.4Bluetooth

3.7.5IEEE802.11a/b/g

3.8Appendix I: Differential Phase Shift Keying

Chapter 4

TRANSCEIVER ARCHITECTURES

4.1General Considerations

4.2Receiver Architectures

4.2.1Basic Heterodyne Receivers

4.2.2Modern Heterodyne Receivers

4.2.3DirectConversion Receivers

4.2.4ImageReject Receivers

4.2.5LowIF Receivers

4.3Transmitter Architectures

4.3.1General Considerations

4.3.2DirectConversion Transmitters

4.3.3Modern DirectConversion Transmitters

4.3.4Heterodyne Transmitters

4.3.5Other TX Architectures

4.4OOK Transceivers

Chapter 5

LOWNOISE AMPLIFIERS

5.1General Considerations

5.2Problem of Input Matching

5.3LNA Topologies

5.3.1CommonSource Stage with Inductive Load

5.3.2CommonSource Stage with Resistive Feedback

5.3.3CommonGate Stage

5.3.4Cascode CS Stage with Inductive Degeneration

5.3.5Variants of CommonGate LNA

5.3.6NoiseCancelling LNAs

5.3.7ReactanceCancelling LNAs

5.4Gain Switching

5.5Band Switching

5.6HighIP2 LNAs

5.6.1Differential LNAs

5.6.2Other Methods of IP2 Improvement

5.7Nonlinearity Calculations

5.7.1Degenerated CS Stage

5.7.2Undegenerated CS Stage

5.7.3Differential and QuasiDifferential Pairs

5.7.4Degenerated Differential Pair

Chapter 6

MIXERS

6.1General Considerations

6.1.1Performance Parameters

6.1.2Mixer Noise Figures

6.1.3SingleBalanced and DoubleBalanced Mixers

6.2Passive Downconversion Mixers

6.2.1Gain

6.2.2LO SelfMixing

6.2.3Noise

6.2.4Input Impedance

6.2.5CurrentDriven Passive Mixers

6.3Active Downconversion Mixers

6.3.1Conversion Gain

6.3.2Noise in Active Mixers

6.3.3Linearity

6.4Improved Mixer Topologies

6.4.1Active Mixers with CurrentSource Helpers

6.4.2Active Mixers with Enhanced Transconductance

6.4.3Active Mixers with High IP2

6.4.4Active Mixers with Low Flicker Noise

6.5Upconversion Mixers

6.5.1Performance Requirements

6.5.2Upconversion Mixer Topologies

Chapter 7

PASSIVE DEVICES

7.1General Considerations

7.2Inductors

7.2.1Basic Structure

7.2.2Inductor Geometries

7.2.3Inductance Equations

7.2.4Parasitic Capacitances

7.2.5Loss Mechanisms

7.2.6Inductor Modeling

7.2.7Alternative Inductor Structures

7.3Transformers

7.3.1Transformer Structures

7.3.2Effect of Coupling Capacitance

7.3.3Transformer Modeling

7.4Transmission Lines

7.5Varactors

7.6Constant Capacitors

7.6.1MOS Capacitors

7.6.2MetalPlate Capacitors

Chapter 8

OSCILLATORS

8.1Performance Parameters

8.2Basic Principles

8.2.1Feedback View of Oscillators

8.2.2OnePort View of Oscillators

8.3CrossCoupled Oscillator

8.4ThreePoint Oscillators

8.5VoltageControlled Oscillators

8.5.1Tuning Range Limitations

8.5.2Effect of Varactor Q

8.6LC VCOs with Wide Tuning Range

8.6.1VCOs with Continuous Tuning

8.6.2Amplitude Variation with Frequency Tuning

8.6.3Discrete Tuning

8.7Phase Noise

8.7.1Basic Concepts

8.7.2Effect of Phase Noise

8.7.3Analysis of Phase Noise: Approach Ⅰ

8.7.4Analysis of Phase Noise: Approach Ⅱ

8.7.5Noise of Bias Current Source

8.7.6Figures of Merit of VCOs

8.8Design Procedure

8.9LO Interface

8.10Mathematical Model of VCOs

8.11Quadrature Oscillators

8.11.1Basic Concepts

8.11.2Properties of Coupled Oscillators

8.11.3Improved Quadrature Oscillators

8.12Appendix I: Simulation of Quadrature Oscillators

Chapter 9

PHASELOCKED LOOPS

9.1Basic Concepts

9.2TypeⅠ PLLs

9.2.1Alignment of a VCO’s Phase

9.2.2Simple PLL

9.2.3Analysis of Simple PLL

9.2.4Loop Dynamics

9.2.5Frequency Multiplication

9.2.6Drawbacks of Simple PLL

9.3TypeⅡ PLLs

9.3.1Phase/Frequency Detectors

9.3.2Charge Pumps

9.3.3ChargePump PLLs

9.3.4Transient Response

9.3.5Limitations of ContinuousTime Approximation

9.3.6FrequencyMultiplying CPPLL

9.3.7HigherOrder Loops

9.4PFD/CP Nonidealities

9.4.1Up and Down Skew and Width Mismatch

9.4.2Voltage Compliance

9.4.3Charge Injection and Clock Feedthrough

9.4.4Random Mismatch between Up and Down Currents

9.4.5ChannelLength Modulation

9.4.6Circuit Techniques

9.5Phase Noise in PLLs

9.5.1VCO Phase Noise

9.5.2Reference Phase Noise

9.6Loop Bandwidth

9.7Design Procedure

9.8Appendix Ⅰ: Phase Margin of TypeⅡ PLLs

Chapter 10

INTEGERN FREQUENCY SYNTHESIZERS

10.1General Considerations

10.2Basic IntegerN Synthesizer

10.3Settling Behavior

10.4Spur Reduction Techniques

10.5PLLBased Modulation

10.5.1InLoop Modulation

10.5.2Modulation by Offset PLLs

10.6Divider Design

10.6.1Pulse Swallow Divider

10.6.2DualModulus Dividers

10.6.3Choice of Prescaler Modulus

10.6.4Divider Logic Styles

10.6.5Miller Divider

10.6.6InjectionLocked Dividers

10.6.7Divider Delay and Phase Noise

Chapter 11

FRACTIONALN SYNTHESIZERS

11.1Basic Concepts

11.2Randomization and Noise Shaping

11.2.1Modulus Randomization

11.2.2Basic Noise Shaping

11.2.3HigherOrder Noise Shaping

11.2.4Problem of OutofBand Noise

11.2.5Effect of Charge Pump Mismatch

11.3Quantization Noise Reduction Techniques

11.3.1DAC Feedforward

11.3.2Fractional Divider

11.3.3Reference Doubling

11.3.4Multiphase Frequency Division

11.4Appendix I: Spectrum of Quantization Noise

Chapter 12

POWER AMPLIFIERS

12.1General Considerations

12.1.1Effect of High Currents

12.1.2Efficiency

12.1.3Linearity

12.1.4SingleEnded and Differential PAs

12.2Classification of Power Amplifiers

12.2.1Class A Power Amplifiers

12.2.2Class B Power Amplifiers

12.2.3Class C Power Amplifiers

12.3HighEfficiency Power Amplifiers

12.3.1Class A Stage with Harmonic Enhancement

12.3.2Class E Stage

12.3.3Class F Power Amplifiers

12.4Cascode Output Stages

12.5LargeSignal Impedance Matching

12.6Basic Linearization Techniques

12.6.1Feedforward

12.6.2Cartesian Feedback

12.6.3Predistortion

12.6.4Envelope Feedback

12.7Polar Modulation

12.7.1Basic Idea

12.7.2Polar Modulation Issues

12.7.3Improved Polar Modulation

12.8Outphasing

12.8.1Basic Idea

12.8.2Outphasing Issues

12.9Doherty Power Amplifier

12.10Design Examples

12.10.1Cascode PA Examples

12.10.2PositiveFeedback PAs

12.10.3PAs with Power Combining

12.10.4Polar Modulation PAs

12.10.5Outphasing PA Example

Chapter 13

TRANSCEIVER DESIGN EXAMPLE

13.1SystemLevel Considerations

13.1.1Receiver

13.1.2Transmitter

13.1.3Frequency Synthesizer

13.1.4Frequency Planning

13.2Receiver Design

13.2.1LNA Design

13.2.2Mixer Design

13.2.3AGC

13.3TX Design

13.3.1PA Design

13.3.2Upconverter

13.4Synthesizer Design

13.4.1VCO Design

13.4.2Divider Design

13.4.3Loop Design

第1章

射频与无线技术简介

1.1无线世界

1.2射频设计的挑战

1.3总览

第2章

射频设计的基本概念

2.1概述

2.1.1射频设计中的单位

2.1.2时变性

2.1.3非线性

2.2非线性效应

2.2.1谐波失真

2.2.2增益压缩

2.2.3交叉调制

2.2.4互调

2.2.5级联非线性级

2.2.6AM/PM转换

2.3噪声

2.3.1噪声作为随机过程

2.3.2噪声频谱

2.3.3传递函数对噪声的影响

2.3.4器件噪声

2.3.5电路中噪声的表示

2.4灵敏度和动态范围

2.4.1灵敏度

2.4.2动态范围

2.5无源阻抗变换

2.5.1品质因数

2.5.2串并转换

2.5.3基本匹配网络

2.5.4匹配网络中的损耗

2.6散射参数

2.7非线性动态系统分析

2.8沃尔泰拉级数

第3章

通信理论基础

3.1概述

3.2模拟调制

3.2.1幅度调制

3.2.2相位调制和频率调制

3.3数字调制

3.3.1符号间干扰

3.3.2信号星座

3.3.3正交调制

3.3.4GMSK和GFSK调制

3.3.5正交幅度调制

3.3.6正交频分复用

3.4频谱再生

3.5移动射频通信

3.6多址接入技术

3.6.1时频分双工

3.6.2频分多址

3.6.3时分多址

3.6.4码分多址

3.7无线标准

3.7.1全球移动通信系统

3.7.2IS95码分多址

3.7.3宽带CDMA

3.7.4蓝牙

3.7.5IEEE802.11a/b/g

3.8附录： 差动相移键控(电子资源)

第4章

收发机架构

4.1概述

4.2接收机架构

4.2.1基本外差接收机

4.2.2现代外差接收机

4.2.3直接转换接收机

4.2.4图像抑制接收机

4.2.5低中频接收机

4.3发射机架构

4.3.1概述

4.3.2直接转换发射机

4.3.3现代直接转换发射机

4.3.4外差发射机

4.3.5其他发射机架构

4.4OOK收发机

第5章

低噪声放大器

5.1概述

5.2输入匹配问题

5.3LNA拓扑结构

5.3.1带电感负载的共源极放大级

5.3.2带电阻反馈的共源极放大级

5.3.3共栅极

5.3.4含电感退化的共源共栅放大级

5.3.5共栅LNA的衍生结构

5.3.6噪声抵消LNA

5.3.7电抗抵消LNA

5.4增益切换

5.5频带切换

5.6高IP2 LNA

5.6.1差分LNA

5.6.2IP2改进的其他方法

5.7非线性计算

5.7.1退行性CS阶段

5.7.2未生成的CS阶段

5.7.3差分和准差分对

5.7.4退化差分对

第6章

混频器

6.1概述

6.1.1性能参数

6.1.2混频器噪声系数

6.1.3单平衡和双平衡混频器

6.2无源下变频混频器

6.2.1增益

6.2.2LO自混合

6.2.3噪声

6.2.4输入阻抗

6.2.5电流驱动无源混频器

6.3有源下变频混频器

6.3.1转换增益

6.3.2有源混频器中的噪声

6.3.3线性

6.4改进的混频器

6.4.1带电流源辅助器的有源混频器

6.4.2具有增强跨导的有源混频器

6.4.3高IP2有源混频器

6.4.4低闪烁噪声有源混频器

6.5上变频混频器

6.5.1性能要求

6.5.2上变频混频器拓扑结构

第7章

无源器件

7.1概述

7.2电感器

7.2.1基本结构

7.2.2电感器几何形状

7.2.3电感方程

7.2.4寄生电容

7.2.5损耗机制

7.2.6电感器建模

7.2.7替代电感器结构

7.3变压器

7.3.1变压器结构

7.3.2耦合电容的影响

7.3.3变压器建模

7.4传输线

7.5变容器

7.6恒流电容器

7.6.1MOS电容器

7.6.2金属板电容器

第8章

振荡器

8.1性能参数

8.2基本原理

8.2.1振荡器反馈视角

8.2.2振荡器的单端口视角

8.3交叉耦合振荡器

8.4三点式振荡器

8.5压控振荡器

8.5.1调谐范围限制

8.5.2变容二极管Q的影响

8.6宽调谐范围LC VCO

8.6.1带连续调谐的VCO

8.6.2频率调谐时的振幅变化

8.6.3离散调谐

8.7相位噪声

8.7.1基本概念

8.7.2相位噪声的影响

8.7.3相位噪声分析： 方法Ⅰ

8.7.4相位噪声分析： 方法Ⅱ

8.7.5偏置电流源的噪声

8.7.6VCO品质因数

8.8设计流程

8.9LO接口

8.10VCO的数学模型

8.11正交振荡器

8.11.1基本概念

8.11.2耦合振荡器的特性

8.11.3改进的正交振荡器

8.12附录： 正交振荡器的仿真(电子资源)

第9章

锁相环

9.1基本概念

9.2Ⅰ型PLL

9.2.1VCO相位对齐

9.2.2简单PLL

9.2.3简单PLL分析

9.2.4环路动态特性

9.2.5倍频

9.2.6简单PLL的缺点

9.3Ⅱ型PLL

9.3.1相位/频率检测器

9.3.2电荷泵

9.3.3电荷泵PLL

9.3.4瞬态响应

9.3.5连续时间近似的局限性

9.3.6倍频CPPLL

9.3.7高阶循环

9.4PFD/CP非理想特性

9.4.1上下偏斜和宽度不匹配

9.4.2电压合规性

9.4.3电荷注入和时钟馈通

9.4.4上下电流之间的随机失配

9.4.5信道长度调制

9.4.6电路技术

9.5PLL中的相位噪声

9.5.1VCO相位噪声

9.5.2参考相位噪声

9.6环路带宽

9.7设计流程

9.8附录： Ⅱ型PLL的相位裕度(电子资源)

第10章

整数N频率合成器

10.1概述

10.2基本整数N合成器

10.3稳定特性

10.4杂散抑制技术

10.5基于PLL的调制

10.5.1环路内调制

10.5.2偏移PLL调制

10.6分频器设计

10.6.1吞脉冲分频器

10.6.2双模分频器

10.6.3预分频器模数的选择

10.6.4分频器逻辑样式

10.6.5米勒分频器

10.6.6注入锁定分频器

10.6.7分频器延迟和相位噪声

第11章

分数N频率合成器

11.1基本概念

11.2随机化与噪声整形

11.2.1模数随机化

11.2.2基本噪声整形

11.2.3高阶噪声整形

11.2.4带外噪声问题

11.2.5电荷泵失配的影响

11.3量化噪声抑制

11.3.1DAC前馈

11.3.2分数分频器

11.3.3参考倍增

11.3.4多相分频

11.4附录： 量化噪声频谱(电子资源)

第12章

功率放大器

12.1概述

12.1.1大电流的影响

12.1.2效率

12.1.3线性

12.1.4单端和差分功率放大器

12.2功率放大器的分类

12.2.1A类功率放大器

12.2.2B类功率放大器

12.2.3C类功率放大器

12.3高效功率放大器

12.3.1带谐波增强的A类功率放大器

12.3.2E类功率放大器

12.3.3F类功率放大器

12.4共源共栅输出级

12.5大信号阻抗匹配

12.6基本线性化技术

12.6.1前馈

12.6.2笛卡儿反馈

12.6.3预失真

12.6.4包络反馈

12.7极化调制

12.7.1基本思想

12.7.2极化调制问题

12.7.3改进的极化调制

12.8异相

12.8.1基本思想

12.8.2延期问题

12.9Doherty功率放大器

12.10设计示例

12.10.1共源共栅功率放大器实例

12.10.2正反馈功率放大器

12.10.3带功率合成的功率放大器

12.10.4极化调制功率放大器

12.10.5异相功率放大器实例

第13章

收发机设计实例

13.1系统级技术指标

13.1.1接收机

13.1.2发射机

13.1.3频率合成器

13.1.4频率规划

13.2接收机设计

13.2.1LNA设计

13.2.2混频器设计

13.2.3AGC

13.3发射机设计

13.3.1功率放大器设计

13.3.2上变频器

13.4合成器设计

13.4.1压控振荡器设计

13.4.2分频器设计

13.4.3环路设计