射频与通信集成电路设计-硬件和射频工程师.PDF

射频与通信集成电路设计 东南大学射频与光电集成电路研究所 李智群 Email: zhiqunli@ Tel:8116 1 概 述 • 通信系统的组成 • RFIC设计成为无线通信系统发展的瓶颈 • 无线通信与RFIC设计 2 • 无线通信系统和技术飞速发展 • 无线通信发展的理论技术基础 – James Maxwell 在1864年伦敦英国皇家学会发表的论文中首次 提出了电场和磁场通过其所在的空间中交连耦合会导致波传 播的设想。 – 1887年Heinrich Hertz 实验证实了电磁能量可以通过空间发射 和接收。 – 1901年Guglielmo Marconi 成功地实现了无线电信号(Radio Signals) 横越大西洋。 – 从此无线技术正式诞生。从1920年的无线电，1930年的TV传 输，直到1980年的移动电话和1990年的全球定位系统(GPS) 及当今的移动通信和无线局域网(WLAN) 。 – 射频集成电路(RFIC) 的发展推动了无线通信技术的发展，是 当代无线通信的基础。 • RFIC已在世界范围内成为大学、研究院所和通信相关 产业研究开发的热点 3 • 频谱的划分 – 当今最通用的频谱分段法是由电气和电子工程师学会(IEEE) 建立的 4 通信系统的组成 • 组成框图 输 入 输 出 信息源 发射机 信道 接收机 收信者 变换器 变换器 噪声和干扰 发送端 – 输入变换器：将要传递的信号变换成电信号，通常为低频信号，称 为基带信号(baseband)，该信号可以是模拟信号，也可以是数字信号 – 发射机：将基带信号进行调制，变换为适合信道传输的频率，并送 入信道。调制后的信号称为已调信号或通带信号(passband) 。 接收端： – 接收机：将已调信号进行解调，还原成基带信号 – 输出变换器：将解调后的基带信号变换为相应的信息 5 • 调制的原因 无线通信中把基带信号变成射频已调信号有两个原因： – 为了有效地把信号用电磁波辐射出去 • 基带信号是低频信号，如话音信号频率为300-3400Hz，波长达1000km，天 线长度取1/10波长，对应的天线长度达100km以上，不可能实现。 • 为了有效地辐射，发射信号的频率必须是高频，以降低天线的尺寸。发射 机中振荡器产生的高频信号称为载波。 – 为了有效地利用频带来传输多路频率范围基本相同的基带信号，可将 多路基带信号分别调制到不同频率的载波上，以避免基带信号