Radio Frequency Integrated Circuits and Technologies (Hardcover)
暫譯: 射頻積體電路與技術(精裝)

Frank Ellinger

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商品描述

Description

The operation frequencies, bandwidths and data capacities of communications systems are continuously increasing by employing advanced technologies and aggressive scaling of device dimensions. However, the restrictions inherent in scaling make the design of radio frequency integrated circuits a demanding task. To meet the corresponding challenges designers must provide profound skills in several areas including circuit theory, silicon and compound semiconductor technologies, communications standards, system design, measurement techniques, etc. The book aims at addressing all these multidisciplinary issues in a compact and comprehensive form and in a single volume. Suitable for students, engineers and scientists, the manuscript offers the necessary theoretical background together with cookbook-like optimisation strategies and state-of-the-art design examples.

 

Table of Contents 

1 Introduction 1
1.1 History 1
1.2 Generic Transceiver 7
1.3 Modulation and Multiple Access 7
1.4 RF Frequency Bands 8
1.5 Channel Capacity 9
1.6 Air Propagation 9
1.7 Overview of RF Applications and Markets 11
1.8 Mobile Phones 11
1.9 Wireless Local Area Networks 15
1.10 Positioning 19
1.11 Overview IC Design 24
1.12 IC Foundries and Markets 32
1.13 Tutorials 34
References 35
2 Transceiver Architectures 37
2.1 Receiver 37
2.2 Transmitter 48
2.3 Transceiver Example 51
2.4 Smart Antenna Transceivers 52
2.5 Tutorials 53
References 54
3 S-Parameters and Impedance Transformation 57
3.1 Reflection Coefficient 58
3.2 Smith Chart 59
3.3 Signal Flow Analysis 62
3.4 S-Parameters 64
3.5 Parameter Conversion 67
3.6 Impedance Transformation 69
3.7 Tutorials 76
References 78
xii Contents
4 RF Basics 79
4.1 Stability 79
4.2 Power Gain 83
4.3 Noise 88
4.4 Linearity and Compression 98
4.5 Dynamic Range 105
4.6 Tutorials 106
References 108
5 Transistor and Technologies 109
5.1 Invention of Transistor and Integrated Circuit 109
5.2 Charge Transport in Transistors 111
5.3 Materials 114
5.4 MOSFET 119
5.5 MESFET 157
5.6 HEMT 164
5.7 Bipolar Transistor 167
5.8 Heterojunction Bipolar Transistor 176
5.9 BiCMOS 179
5.10 Overview of Noise Performance 180
5.11 Conclusions 181
5.12 Tutorials 183
References 185
6 Passive Devices and Networks 191
6.1 Transmission Lines 191
6.2 Inductors 196
6.3 Transformers 210
6.4 Capacitors 215
6.5 Varactors 217
6.6 Resistors 218
6.7 Signal Pads 220
6.8 Wiring 221
6.9 Simple Filters 225
6.10 Combiners and Dividers 227
6.11 Tutorials 232
References 234
7 Basic Amplifier Circuits 237
7.1 Topologies 237
7.2 Stabilisation Networks 261
7.3 Bias Supply 263
7.4 Wideband Amplifiers 269
7.5 Tutorials 278
References 279
Contents xiii
8 Low Noise Amplifiers 281
8.1 Design Strategies 281
8.2 Narrow-Band Design 283
8.3 Wideband Design 292
8.4 Tutorials 303
References 304
9 Power Amplifiers 307
9.1 Choice of Basic Topology 308
9.2 Classic Current Source Based Amplifiers 309
9.3 Switched Amplifiers 321
9.4 Summary 335
9.5 Efficiency and Linearity Enhancements 337
9.6 Power Combining 346
9.7 Tutorials 349
References 351
10 Mixers 353
10.1 Nonlinearities and Mixing Products 353
10.2 Noise 357
10.3 Topologies 358
10.4 Tutorials 376
References 376
11 Oscillators 381
11.1 Simple Time Domain Model 382
11.2 Feedback Theory 384
11.3 Negative Resistance Theory 385
11.4 Noise 391
11.5 Topologies 399
11.6 Design Examples 409
11.7 Tutorials 420
References 422
12 Phase Locked Loops and Synthesisers 425
12.1 Phase Locked Loop Basics 425
12.2 Integer-N Synthesiser 432
12.3 Fractional-N Synthesiser 436
12.4 Tutorials 439
References 440
13 Amplitude Control and Switches 441
13.1 Attenuators and Switches 443
13.2 Variable Gain Amplifiers 449
13.3 Tutorials 456
References 457
xiv Contents
14 Phase Shifters 459
14.1 Varactor Tuned Transmission Lines 459
14.2 Reflective Type Phase Shifters 464
14.3 Vector Modulators 470
14.4 Digitally Adjustable Phase Shifters 475
14.5 Phase Control Range/Frequency Multiplication 476
14.6 Comparison of Phase Shifters 478
14.7 Tutorials 478
References 478
15 RF Measurement Basics 481
15.1 Overview 481
15.2 The 50 Ω Reference Impedance 483
15.3 Basic Equipment 484
15.4 Key Measurements 489
15.5 Tutorials 496
References 497
Abbreviations and Symbols 499
Index 503
About the Author 509
 

商品描述(中文翻譯)

描述

通訊系統的操作頻率、頻寬與資料容量,透過採用先進技術以及積極縮小元件尺寸,持續不斷地提升。然而,尺寸微縮所固有的限制,使得射頻積體電路(radio frequency integrated circuits)的設計成為一項極具挑戰性的工作。為了因應相關挑戰,設計人員必須具備多個領域的深厚技能,包括電路理論、矽與化合物半導體技術、通訊標準、系統設計、量測技術等。本書旨在以精簡且完整的形式,於單一著作中涵蓋所有這些跨學科議題。本書適合學生、工程師與科學家閱讀,除了提供必要的理論背景,也介紹如同食譜般的最佳化策略,以及最先進的設計實例。

目錄

1 緒論 1
1.1 歷史 1
1.2 一般化收發器 7
1.3 調變與多重存取 7
1.4 射頻頻段 8
1.5 通道容量 9
1.6 空氣中的傳播 9
1.7 射頻應用與市場概觀 11
1.8 行動電話 11
1.9 無線區域網路 15
1.10 定位 19
1.11 積體電路設計概觀 24
1.12 積體電路晶圓代工廠與市場 32
1.13 教學 34
參考文獻 35

2 收發器架構 37
2.1 接收器 37
2.2 發射器 48
2.3 收發器實例 51
2.4 智慧型天線收發器 52
2.5 教學 53
參考文獻 54

3 S 參數與阻抗轉換 57
3.1 反射係數 58
3.2 Smith 圖 59
3.3 訊號流程分析 62
3.4 S 參數 64
3.5 參數轉換 67
3.6 阻抗轉換 69
3.7 教學 76
參考文獻 78

xii 目錄

4 射頻基礎 79
4.1 穩定性 79
4.2 功率增益 83
4.3 雜訊 88
4.4 線性度與壓縮 98
4.5 動態範圍 105
4.6 教學 106
參考文獻 108

5 電晶體與技術 109
5.1 電晶體與積體電路的發明 109
5.2 電晶體中的電荷傳輸 111
5.3 材料 114
5.4 MOSFET 119
5.5 MESFET 157
5.6 HEMT 164
5.7 雙極性電晶體 167
5.8 異質接面雙極性電晶體 176
5.9 BiCMOS 179
5.10 雜訊效能概觀 180
5.11 結論 181
5.12 教學 183
參考文獻 185

6 被動元件與網路 191
6.1 傳輸線 191
6.2 電感 196
6.3 變壓器 210
6.4 電容器 215
6.5 變容器 217
6.6 電阻器 218
6.7 訊號焊墊 220
6.8 配線 221
6.9 簡單濾波器 225
6.10 組合器與分配器 227
6.11 教學 232
參考文獻 234

7 基本放大器電路 237
7.1 拓撲 237
7.2 穩定化網路 261
7.3 偏壓供應 263
7.4 寬頻放大器 269
7.5 教學 278
參考文獻 279

目錄 xiii

8 低雜訊放大器 281
8.1 設計策略 281
8.2 窄頻設計 283
8.3 寬頻設計 292
8.4 教學 303
參考文獻 304

9 功率放大器 307
9.1 基本拓撲的選擇 308
9.2 以經典電流源為基礎的放大器 309
9.3 切換式放大器 321
9.4 摘要 335
9.5 效率與線性度提升 337
9.6 功率合成 346
9.7 教學 349
參考文獻 351

10 混頻器 353
10.1 非線性與混頻產物 353
10.2 雜訊 357
10.3 拓撲 358
10.4 教學 376
參考文獻 376

11 振盪器 381
11.1 簡單的時域模型 382
11.2 回授理論 384
11.3 負電阻理論 385
11.4 雜訊 391
11.5 拓撲 399
11.6 設計實例 409
11.7 教學 420
參考文獻 422

12 鎖相迴路與頻率合成器 425
12.1 鎖相迴路基礎 425
12.2 整數 N 型頻率合成器 432
12.3 分數 N 型頻率合成器 436
12.4 教學 439
參考文獻 440

13 振幅控制與開關 441
13.1 衰減器與開關 443
13.2 可變增益放大器 449
13.3 教學 456
參考文獻 457

xiv 目錄

14 移相器 459
14.1 變容器調諧傳輸線 459
14.2 反射式移相器 464
14.3 向量調變器 470
14.4 數位可調式移相器 475
14.5 相位控制範圍/頻率倍增 476
14.6 移相器比較 478
14.7 教學 478
參考文獻 478

15 射頻量測基礎 481
15.1 概觀 481
15.2 50 Ω 參考阻抗 483
15.3 基本設備 484
15.4 重要量測 489
15.5 教學 496
參考文獻 497

縮寫與符號 499
索引 503
作者簡介 509