通信集成電路設計與應用

通信集成電路是指通信領域常用的數字電路和模擬射頻電路。
本書系統地介紹了這兩類集成電路的設計、驗證和物理實現。
全書共9章，首先簡要介紹通信系統和集成電路的一些基本知識，然後詳細介紹硬件描述語言、
驗證方法、基帶信號處理的關鍵技術、數字電路邏輯和物理設計等，接下來介紹CMOS射頻集成電路設計和功放收發電路設計，
最後介紹集成電路封裝集成中的基本概念和先進技術。
本書可作為集成電路設計和測試等相關專業本科生和研究生的教材或參考書籍，
也可作為剛從事相關設計工作的工程技術人員的參考書。

李斌

通信與電子工程專業碩士，中國電子科技集團公司第五十四研究所副總工程師、研究員級高級工程師。
多年來致力於通信領域集成電路設計研發工作，先後主持了科技部、工信部等部委數十項***重點課題的研發工作，
研發成果多次獲得中國電子科技集團公司嘉獎。

目錄
第1章通信集成電路引論1
1．1通信系統簡介1
1．1．1通信系統的定義1
1．1．2通信系統的分類2
1．1．3通信系統的現狀與發展3
1． 2集成電路簡介5
1．2．1集成電路的發展歷程5
1．2．2集成電路的分類7
1．3通信集成電路簡介8
參考文獻11

第2章數字電路邏輯設計12
2．1硬件描述語言12
2．1．1 Verilog語言12
2．1．2 VHDL語言15
2．2 HDL的可綜合建模17
2．2．1 Verilog的可綜合語法17
2．2．2 VHDL的可綜合語法22
2．3 VHDL編碼規範27
2．3．1命名規則27
2．3．2代碼模塊劃分31
2．3．3編碼風格32
2．4 Verilog編碼規範34
2．4．1編碼通用要求34
2． 4．2命名規則35
2．4．3代碼格式規範39
2．5文件的命名與管理42
2．5．1文件命名42
2．5．2版本管理43
2．6 IP復用46
2．6 ．1 IP開發46
2．6．2 IP驗證48
2．7功能驗證50
2．7．1功能仿真50
2．7．2原型驗證51
參考文獻53

第3章先進的驗證方法54
3．1 SystemVerilog的基本語法54
3 ．1．1數據類型54
3．1．2數組57
3．1．3過程語句59
3．2接口和類65
3．2．1接口65
3．2．2類71
3．3隨機化81
3 ．4覆蓋率89
3．5 UVM簡介99
參考文獻110

第4章通信基帶信號處理111
4．1信道編譯碼112
4．1．1 RS編譯碼112
4．1．2卷積碼與維特比譯碼119
4．2擴頻125
4．2．1擴頻原理126
4．2．2擴頻通信解擴127
4．3數字調製130
4．3．1正交相移鍵控130
4．3． 2正交振幅調製133
4．4數字變頻136
4．4．1採樣定理136
4．4．2數字變頻137
4．5快速傅里葉變換140
4．5．1蝶形運算單元實現140
4．5．2原位尋址FFT算法流圖143
4．6同步144
4．6．1載波同步144
4．6．2幀同步151
4．7信道估計156
4．7．1導頻的插入156
4．7．2信道估計算法158
4．7．3插值算法159
參考文獻161
第5章基帶信號處理的邏輯設計162
5．1通信基帶模塊邏輯設計162
5．1．1信道編譯碼電路設計162
5．1．2擴頻解擴電路168
5．1．3星座調製解調170
5．1．4數字上下變頻173
5．1．5 FFT/IFFT模塊178
5．1．6同步電路179
5．1．7信道估計電路183
5．2通信電路設計技巧196
5．2．1同步電路與異步電路196
5．2．2狀態機的實現方式203
5 ．2．3複製電路，減少扇出，提高設計速度208
5．2．4流水線技術211
5．2．5寄存輸入和寄存輸出214
參考文獻216

第6章數字通信電路的物理實現技術217
6． 1邏輯綜合與優化217
6．1．1邏輯綜合概述217
6．1．2數據庫準備220
6．1．3環境設置和約束設置221
6．1．4設計優化226
6．1．5綜合結果分析227
6．2靜態時序分析229
6．2．1時序路徑229
6．2．2延遲計算231
6．3等效性檢查234
6．3．1等效性檢查的基本原理235
6．3．2等效性檢查的基本流程235
6．4門級仿真237
6．5物理版圖設計240
6．5．1佈局規劃242
6．5．2電壓降248
6．5．3電遷移250
6．5．4時鍾樹設計252
6 ．6低功耗設計253
6．7可測試性設計256
6．7．1可測試性設計的基本原理256
6．7．2故障模型257
6．7．3可測試性設計方法260
6．7 ．4可測試性設計過程263
6．7．5自動測試設備對芯片的測試273
參考文獻275

第7章CMOS射頻集成電路設計276
7．1低噪聲放大器276
7．1．1噪聲分析276
7． 1．2主要性能指標281
7．1．3低噪聲放大器的拓撲結構285
7．2混頻器288
7．2．1混頻器技術指標290
7．2．2混頻器的分類與結構298
7．3濾波器302
7 ．3．1濾波器的作用302
7．3．2濾波器的選擇響應函數303
7．3．3濾波器的主要性能參數315
7．4數字輔助技術319
7．4．1數字自動增益控制320
7．4．2直流失配補償327
7．4．3 I/Q匹配330
7．5數模/模數轉換器332
7．5．1數模轉換器332
7．5．2模數轉換器338
7．5．3模數轉換器實現方法345
參考文獻353

第8章功率放大器電路設計355
8．1功率放大器概述355
8．1．1工藝材料概述355
8．1．2功率放大器的作用357
8．2功率放大器的種類358
8．2．1線性放大器358
8．2．2非線性放大器368
8．3功率放大器設計技術373
8．3．1功率提高技術373
8．3．2帶寬擴展技術378
8．3．3線性化技術382
8．3．4包絡分離與跟踪387
8．3．5 LINC技術389
8．4主要指標391
8．4．1輸出功率和增益391
8．4．2功率放大器效率和功率附加效率392
8． 4．3線性度393
8．5化合物功率放大器設計398
8．5．1化合物功率放大器設計基本流程398
8．5．2阻抗匹配的確定399
8．5．3功率放大器電路設計400
8．6 CMOS功率放大器設計405
8．6．1 CMOS工藝的特點405
8．6．2 CMOS功率放大器的設計方法408
參考文獻419

第9章通信集成電路的封裝與集成420
9．1封裝形式420
9．2封裝技術422
9．2．1引線鍵合423
9．2．2倒裝芯片425
9．2．3晶圓級封裝429
9．2．4矽通孔技術432
9．3系統級封裝437
9．3 ．1系統級封裝技術簡介437
9．3．2系統級封裝的主要優點439
9．3．3 3D-SiP封裝439
9．3．4系統級封裝的主要應用442
參考文獻446