High-Frequency Oscillator Design for Integrated Transceivers pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Kluwer Academic Publishers

作者:Tang, Johan van der

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2003-9

价格:$ 236.17

装帧:

isbn号码:9781402075643

丛书系列:

图书标签:

射频电路
振荡器
集成电路
无线通信
高速电路
模拟电路
transceiver
高频设计
低功耗
芯片设计

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具体描述

This text covers the analysis and design of all high-frequency oscillators required to realize integrated transceivers for wireless and wired applications. Starting with an in-depth review of basic oscillator theory, the authors provide a detailed analysis of many oscillator types and circuit topologies.

射频集成电路设计：从基础理论到先进应用图书简介本书旨在为读者提供一个全面、深入的射频（RF）和微波集成电路（IC）设计的理论框架和实践指南。内容覆盖了射频电路设计从基础器件建模、关键模块实现到系统级集成的整个流程，特别侧重于当前无线通信系统对高性能、低功耗IC的迫切需求。本书结构严谨，逻辑清晰，力求在理论深度与工程实用性之间取得最佳平衡。第一部分：射频与微波电路基础本部分为后续高级主题奠定坚实的理论基础。第一章：射频电路基础与器件特性本章首先回顾并深入探讨了射频和微波频段的电磁场理论在电路设计中的应用，特别是传输线理论（如史密斯圆图的应用、阻抗匹配的几何和代数方法）。随后，详细分析了半导体器件在射频下的非理想行为。重点讨论了双极性晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在高频下的等效电路模型，包括跨导的频率依赖性、噪声系数的计算，以及高频开关效应的影响。此外，还探讨了有源器件的非线性特性，如三阶交调点（IP3）和饱和功率（Psat）的评估方法，为后续的线性度设计打下基础。第二章：噪声、线性度与功耗优化本章专注于射频电路设计中两个核心的性能指标：噪声和线性度。系统地介绍了噪声源、噪声系数（NF）的定义及其在级联电路中的有效计算方法（如Friis公式）。通过分析热噪声、散弹噪声和闪烁噪声（1/f噪声），指导读者进行低噪声放大器（LNA）的设计，以满足整体系统噪声预算的要求。在线性度方面，深入剖析了放大器饱和与失真产生的物理机制，详细推导了二阶和三阶谐波失真与交调的表达式。本章还引入了现代CMOS工艺中处理非线性问题的技术，例如偏置点的选择对IP3的影响，以及使用反馈机制进行线性度增强的原理。同时，探讨了功耗与性能之间的权衡，介绍了亚阈值偏置和动态电压和频率调节（DVFS）在低功耗射频前端设计中的应用。第二部分：关键射频模块设计本部分将理论应用于实际电路模块的构建，是本书的核心实践内容。第三章：低噪声放大器（LNA）设计 LNA是接收机前端的第一个有源电路，其性能直接决定了接收机的灵敏度。本章从噪声优化、增益平坦度和输入阻抗匹配三个方面系统地指导LNA设计。详细讲解了如何利用史密斯圆图和噪声圆图来确定最优的噪声匹配条件，以及如何平衡噪声性能与最大增益的实现。针对不同应用场景（如宽带、窄带、高Q值），介绍了共源极（CS）、共基极（CB）以及共源共基极（CS-CB）等主流LNA拓扑的优缺点和适用范围。重点分析了工艺角、负载牵引效应和片外无源元件对LNA性能的实际影响，并提供了在先进CMOS工艺中实现高Q值电感的布局布线策略。第四章：混频器与上变频器设计混频器是实现频率转换的关键组件。本章详细分析了乘法器工作原理及其在混频器中的应用。重点讨论了理想混频器和实际混频器的非理想特性，包括本征混频、插入损耗、噪声系数的贡献以及LO泄漏问题。详细讲解了无源混频器（如肖特基二极管混频器）和有源混频器（如开关对、Gilbert Cell结构）的设计原理、偏置策略和性能优化。特别是针对Gilbert Cell，深入分析了其偏置电流对线性度和转换增益的影响，并探讨了如何通过优化开关管的尺寸来最小化寄生电容对高频性能的劣化。第五章：功率放大器（PA）设计与效率优化功率放大器是发射机链中功耗最大的部分，其效率和线性度是系统成本和续航能力的关键。本章首先分类介绍了PA的几种主要工作模式：A类、AB类、B类以及C类。随后，将重点聚焦于高效率的开关模式放大器，如D类、E类和F类放大器，详细推导了它们在特定工作频率下的集成功率和效率公式。对于线性度要求高的应用（如WCDMA、LTE），详细阐述了为提高PA线性度而设计的预失真技术，包括基带数字预失真（DPD）和射频模拟预失真（APDC）的实现原理和系统集成。此外，讨论了负载牵引效应在PA设计中的重要性，以及如何通过片上匹配网络实现宽带高效率匹配。第三部分：集成电路中的无源元件与布局高质量的无源元件和精良的版图设计是射频IC成功的基石。第六章：集成无源元件建模与优化本章专注于将无源元件集成到半导体工艺中的挑战。详细分析了片上电感器的寄生效应，包括串联电阻、自谐振频率（SRF）以及品质因数（Q值）的频率依赖性。提供了电感器的结构优化方法，如优选多层金属结构和导线宽度。对于集成电容器，讨论了MOS电容、变容和MOM（金属-氧化物-金属）电容的特点，侧重于如何实现高Q值和良好的温度稳定性。此外，还深入讲解了集成电阻器的工艺实现和噪声特性。第七章：射频集成电路的布局、布线与电磁兼容性（EMC）本章强调了版图设计对射频性能的决定性作用。系统阐述了“布局即设计”的理念，重点讨论了如何应对衬底耦合噪声、串扰和寄生耦合。详细介绍了关键电路（如LNA、混频器、振荡器）的版图设计规则，包括元件对称性、元件间距的控制、以及地平面（Ground Plane）的优化策略。针对电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC），介绍了屏蔽环、陷波结构的使用，以及如何通过版图设计来最小化基板损耗和辐射。本章还引入了先进的电磁（EM）仿真工具在验证和优化版图阶段的应用。第四部分：频率生成与锁相环（PLL）设计频率合成是现代收发机中复杂且至关重要的环节。第八章：压控振荡器（VCO）与频率合成本章首先聚焦于压控振荡器（VCO）的设计。详细分析了振荡器的工作原理（Barkhausen准则），并对比了LC振荡器和环形振荡器的适用性。重点研究了LC振荡器的相位噪声性能，推导了LC振荡器相位噪声与Q因子、谐波成分和相移的关系。随后，将重点转向锁相环（PLL）的整体设计。详细讲解了鉴相器（PD，如电荷泵PD）的工作原理、环路滤波器（LPF）的特性对锁环时间、抖动和相位噪声的影响。本章还深入讨论了现代高频PLL设计中的关键挑战，如瞬态响应优化、环路带宽的选择，以及如何通过优化VCO的调谐范围来平衡PLL的各项指标。 --- 本书内容全面覆盖了从微波基础到系统级模块的实现，旨在培养读者解决实际射频集成电路问题的能力，特别适用于高等院校的射频/微波电子学研究生，以及在通信、雷达和电子战领域工作的射频IC设计工程师。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者似乎对射频电路设计有着一种近乎偏执的钻研精神，从头到尾都透露出一种扎实而深邃的专业功底。读这本书的过程，简直就像是跟着一位经验丰富的老工程师进行了一场高强度的技术拉练。书中对于振荡器核心概念的阐述极其到位，毫不避讳那些晦涩难懂的理论推导，反而将其视为理解电路行为的基石。特别是对相噪（Phase Noise）的分析部分，作者并没有停留在表面的公式堆砌，而是深入挖掘了噪声源的物理本质，以及如何通过精巧的电路拓扑来抑制这些噪声。我发现自己经常需要停下来，反复琢磨那些复杂的麦克斯韦方程组在实际电路中的映射关系。对于那些希望真正掌握振荡器底层机制，而不是仅仅会套用公式的读者来说，这本书无疑是一剂强效的“清醒剂”。它要求你不仅要“知道”电路如何工作，更要“理解”为什么它会以那样的方式工作。那种对细节的把控，使得整本书的论述充满了无可辩驳的说服力，让人在阅读时产生一种强烈的问题导向和自我挑战的欲望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和内容组织方式，坦白说，对于初学者可能不太友好，更像是一份为资深工程师准备的“武功秘籍”。它没有使用那种软文式的、循序渐进的引导，而是直接将读者扔进了高频设计的“深水区”。我欣赏这种直击要害的写作风格，它节省了大量无关紧要的铺垫，直奔解决实际问题而去。不过，这种高密度的信息量也带来了不小的阅读压力。书中对特定器件模型的讨论，比如在高Q值谐振腔中的非线性效应，描述得极为细致，甚至包括了版图布局对耦合系数的微小影响。这部分内容对于追求极致性能的跨阻抗接收机设计人员来说，简直是如获至宝，因为它触及了仿真和实际测试结果之间差异的根源。我尤其注意到作者在描述不同频率合成架构时的那种审慎态度，他没有盲目推崇最新的技术，而是根据不同的应用场景（如低功耗与高精度）权衡利弊，这种成熟的工程判断力，是通过无数次失败和优化换来的宝贵经验结晶。

评分☆☆☆☆☆

如果把市面上大多数射频设计书籍比作一本“菜谱”，那么这本书绝对是关于“食材化学分析”的深度报告。它极少涉及对现有商业化IC设计流程的宏观概述，而是将焦点完全锁定在振荡器作为系统核心部件的微观物理和电磁特性上。我感觉作者的视角非常“工程师化”，他关注的不是最终的产品说明书上那些漂亮的指标，而是如何通过调整栅极偏置点来提升某个特定频率处的谐波抑制。书中对锁相环（PLL）中环路滤波器设计对抖动（Jitter）的连锁反应分析，简直是教科书级别的。作者似乎对“抖动”这个困扰无数射频工程师的幽灵有着深刻的理解，他不仅仅是给出滤波器的传递函数，而是将其与时钟数据恢复（CDR）电路的性能需求紧密挂钩。这种跨模块的思维，极大地拓宽了我对振荡器在整个收发机链中定位的认识，不再将其视为一个孤立的功能模块。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它成功地将理论的严谨性和实践的复杂性编织在一起，形成了一种独特的阅读体验。它迫使读者走出舒适区，去直面那些真正决定产品成败的关键技术瓶颈。对于那些已经掌握了基础微波工程知识，但渴望在振荡器设计领域实现“质的飞跃”的读者而言，这本书是一次不可多得的洗礼。它没有提供现成的答案，而是提供了一套完整、深入且经过实战检验的分析框架。我特别欣赏作者在不同设计方案之间进行权衡时所展现出的那种务实主义精神——没有绝对完美的电路，只有最适合当前约束条件的优化解。这种哲学层面的思考，使得这本书超越了单纯的技术手册范畴，更像是一部关于高频系统思维方式的深度论述。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我产生了一种强烈的代入感，仿佛坐在实验室里，面前摆着示波器和频谱分析仪，正对着一个难以驯服的电路进行调试。这本书最打动我的一点是，它非常坦诚地讨论了理想模型与现实世界之间的巨大鸿沟。例如，在讨论LC振荡器的启动条件和振幅稳定机制时，作者没有回避寄生参数和工艺角带来的实际挑战。他对于如何利用仿真工具中的高级功能来模拟这些非理想因素，提供了非常具体的指导，这些技巧是普通教程中难以找到的“独门秘笈”。特别是书中对晶体振荡器（XO）和压控振荡器（VCO）在不同温度漂移下的等效电路建模进行了细致的对比，这对于需要设计宽温工作范围产品的团队来说，具有极高的实用价值。它教导读者，设计不仅仅是画图，更是一场与物理限制的持续对话。

评分☆☆☆☆☆