实验二
混频器实验
一、实验内容
1、连接混频器实验板，将混频器设置为下变频模式。
2、用射频连接线将信号加至实验电路板，观测本振信号和射频信号以及中频输出的波形，记录并分析。
3、观测中频输出未经过滤波电路和经过滤波电路的输出信号，分别记录信号的波形并进行分析。
4、保持本振不变，改变射频信号的功率，测量得出混频器的1dB压缩点
二、实验记录
1．记录信号源产生的信号波形。
2．用示波器在测量点3、测量点4观测本振信号和射频信号的波形，记录并分析。
测量点3：本振信号
测量点4：射频信号
分析：设本振信号为：，射频信号为：，图可知对于本振信号为15MHZ，本振信号峰峰值为380mv。
对于射频信号为20MHZ，峰峰值为52mv。
3．用示波器在测量点5和输出2端分别观测未经过滤波电路和经过滤波电路的输出信号，分别记录信号的波形并进行分析。
测量点5输出信号波形：
分析：测试点5输出信号为中频信号，从频域角度看，变频是一种频谱的线性搬移，输出中频信号与输入射频信号的频谱结构相同，唯一不同得是载频。从时域波形看，输出中频信号的波形与输入射频信号的波形相同，不同的也是载波频率。
输出2端输出信号波形：
分析：滤波前的输出信号波形有毛刺，有失真，说明有噪声干扰；滤波后波形比较光滑。输出信号通过滤波器，利用电路的幅频特性，其通带的范围设为有用信号的范围，而把其他频谱成分过滤掉，从而滤除无用信号和噪声干扰。
4·改变射频信号的功率，在产生射频信号的信号源输出端和输出3端分别测量射频输入信号的幅度VRF和中频放大输出信号的幅度VIF，分析计算混频器的1dB压缩点。
输入信号幅度VRF（单位mV）：100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,1700
对应输出信号幅度VIF（单位mV）：66,124,176,230,278,320,365,388,408,416,445,448,456,464,464,464,472则计算可得
输入功率PRF（单位*10^4mW）：1,4,9,16,25,36,49,64,81,100,121,144,169,196,225,256,289
输出功率PIF（单位*10^3mW）:4.356,15.376,30.976,52.9,77.284,102.4,133.225,150.544,166.464,173.056,198.025,200.704,207.936,215.296,215.296,215.296,222.784对应图像：由于其电阻值相同，故功率可直接写成信号幅度的平方，对前四个值进行拟合后的函数为w=3.2414*x+1.1146
转换为dBm后的图像为(w=0.9011*x1+0.3469)：
由图可得1dB压缩点的位置大致在输入功率65dBm左右。
5、改变射频信号的频率，记录下不同的射频频率及其对应的中频信号频率，绘出中频频率随射频频率变化的曲线。
射频频率（MHz）：6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20
对应中频信号频率（MHz）：9.01,8.00,6.99,5.99,5.00,4.00,3.01,2.00,1.00,0.00,1.00,2.00,2.99,4.00,5.00
对应图像：
三、思考题
1、一般情况下，环行变频器的射频口输入信号都要求信号的频率值，而中频输出信号的频率值却可以从最高频率延伸到直流，请结合实验原理说明是什么原因？
因为中频输出信号频率fIF=fRF-fLO，本振信号频率fLO从0Hz到fIF，当fLO=0时，中频输出信号频率fIF=fRF，为最高频率当fLO=
fRF时，中频输出信号频率fIF=0。
2．混频器产生干扰的原因有哪些？
由于器件非线性特性的高次方项，使本振与输入信号除产生有用中频分量外还会产生很多组合频率，当某些组合频率落到中频带宽内，就形成了对有用中频信号的干扰。一般可分为以下几种：
（1）
干扰哨声
混频器的中频是。若本振和射频的谐波引起的组合满足，其中是音频，p、q为整数，它是由非线性器件的（p+q）次方产生的。则这些组合频率分量和有用中频就会在检波器输出产生差频，形成哨叫声，称此为干扰哨声。
（2）
寄生通道干扰
当混频器的输入信号中伴有干扰信号时，本振除与射频产生中频信号外，还可能与干扰相互作用产生中频，即：，它是由非线性器件的（q＋p）次方项产生的。若把射频信号与本振产生中频的通道称为主通道，则干扰与本振产生中频的通道称为寄生通道。寄生通道产生的中频干扰了有用信号的中频分量。
（3）
互调失真
当混频器的射频输入口有多个干扰信号、同时进入时，每个干扰信号单独与本振作用的组合频率并不等于中频，但可能会产生如式
所示的组合频率分量，使变频器的输出中频失真。它是由非线性器件的（r＋s＋1）次方产生的。这种由两个干扰信号相互作用而产生的干扰称为互调失真。r和s的值越小，相应产生的寄生中频分量的幅度越大，互调失真就越严重
3．混频器克服干扰的措施有哪些？
（1）提高混频器前端电路的选择性（如天线回路的选择性）
（2）将中频选在接收频段以外，避免产生最强干扰哨声，同时也可以有效地发挥混频前各级电路的滤波作用。
（3）合理选择混频管的工作点，使其主要工作在器件特性的二次方区域，或者选择具有平方律特性的场效应管作为混频器件，可减少输出组合频率数目，进而减少混频干扰。
（4）采取各种平衡电路，如模拟乘法器、平衡混频器、环形混频器，可以大大减少组合频率分量，也就减少了混频干扰。
四、实验总结与心得体会
通过此次实验理解了混频器的工作原理，也理解了混频器的产生干扰类型及原因以及克服干扰的措施，对1dB截止频率也有了更深的理解
经常有网友在网络上问，一个射频工程师应具备哪些知识，怎样才能把射频工作做好。有一个关于这个问题的讨论贴都跟贴了几十条，看来这是一个普遍的问题。那么怎么样才能把射频工作做好呢？可以说没有一个人敢说这样或者那样就一定可以学好射频，做好射频；很简单，如果你的大学老师，你的导师这样的专业理论教师都没让你感觉对学射频技术有所收获的话，那么很难说其它人就能让你知道怎么学习射频技术。我本身的专业不是学微波技术的，从事RF电路设计工作不到七年，可以说当初对如何学习射频技术根本就是没有方向的。如何学习RF技术，以前和现在都是我非常头脑的问题。那如何学好射频呢？我想必须从射频工作的具体内容说起。射频工程师的具体工作内容：现在人力资源领域把有关微波和射频技术方面的工程师分为几个名称，一般可以从名称看出其需要的射频工程师的工作内容。比如，如果一个职位是“微波工程师”或“射频工程师”，而这个公司是做通信设备的，那么其工作内容应该是小信号的低噪声放大器、频率合成器、混频器以及功率放大器等单元电路和电路系统的设计工作；如果一个职位是“射频工程师”，而这个公司是做RFID的，那么要不就是做微带天线和功率放大器、低噪声放大器、频率合成器的设计工作（900MHz以上的高频段），就是仅仅做电场天线和功率放大器的设计工作（30MHz以下频段）；其它如手机企业，都是专向的“手机射频工程师”等。那么这些射频工程师的具体工作内容有哪些呢？无外乎以下内容：
1、电路系统分析，有些通信设备公司的项目中，射频工程师需要负责对整个RF系统的电路进行系统分析，指导系统设计指标、分配单元模块指标、规范EMC设计原则、提出配附件功能和性能要求等等；
2、电路原理设计，包括框图设计和电路设计，这是射频工程师所必须具备的基本技能。这也是由系统设计延伸而来的，如何实现系统设计的目标，就是电路原理设计的目的，它也是器件选型评估的“前因”，因为设计电路的过程也是一个器件选型的过程。
3、器件选型与评估，要实现电路的指标要求，选择合适的器件是必不可少的，这个过程其实与电路原理设计是同时进行的。如何选择相应的器件，相比较而言同类型器件中哪一个更合适我们的产品设计？成本、性能、工艺要求、封装、供应商质量、货期等等，更是需要考虑的因素。4.软件仿真，不管是ADS，MWO，Ansoft还是CST、HFSS，反正你总得会一到两个仿真软件的使用吧。仿真软件不能让你的设计达到百分百的准确度，但总不会让你的设计偏离基本方向，起码它们在定性的仿真方面是准确的。所以一定要学会使用一至两种或更多种仿真软件，它的基本作用就是让你能够定性的分析你的设计，误差总是有的，但是它能增强你的信心。5.PCB-LAYOUT，原理就好比理论基础，一万个应用可以只依据一个理论，几个产品也有可能只有一个原理图，只要它的布线不一样，好比手机，同一个手机方案很多公司都拿来设计，原理图是一样的，但是不同的公司布出来的PCB板不一样，一个是外型不一样，一个是性能也有差异。性能的差异，其实就是PCB-LAYOUT的差异。符合要求的PCB，其布局与布线兼顾性能、外观、工艺、EMC等方面。所以，PCB-LAYOUT也是一个非常重要的技能。
6、调试分析，这个调试和生产调试不一样。生产调试是指令性的，研发产品的调试的重点在于发现问题和解决问题。调试是一个总结和积累经验的过程，不是说通过调试来积累调试经验，而是通过调试来积累设计经验；很多问题可能在设计时没有被发现，那么通过调试发现以后，就知道以后在设计时如何规避这些问题，如何改善这些问题。调试也是一个实践理论的最有效途径，我们可以通过调试过程来定性理解理论知识。
7、测试，其实测试是为调试服务的，调试是为设计服务的（设计是为市场服务的）。射频工程师必须熟练使用各种射频测试仪器，不管是频谱分析仪、网络分析仪、信号源、示波器、功率计、噪声系数测试仪、综合测试仪等等。不会测试就很难有效调试，不能发现问题如何得到提高呢？所以不要轻视测试技术，其实放眼国外RF企业，真正的高手都是从设计转到了测试技术，中间的原因值得我们思考。
射频调制器原理：
射频调制器，是调制器的一种，又名邻频调制器或有线电视调制器。使光、电信号的某些参数（如振幅、强度、频率或相位）按照另一信号的变化规律而变化的部件。有线电视台机房主要设备是调制器，射频调制器的存在和作用。射频调制器将视频信号调制成射频信号，再通过有线电视网络传输到千家万户。
射频调制器适用范围：
1、可用在需要加装卫星频道的酒店和单位，加上卫星接收设备可以收看如：凤凰卫视等节目。2.用于需要插播广告，自办频道的单位，如医院、学校需要播放广告或自办的教学内容。3.射频调制器可以用在歌舞厅、酒楼婚宴的现场直播，单位会议或监控的转播和传输。4.射频调制器可用在酒店、医院、沐足、出租屋、工厂宿舍等有上百台电视机的场所，为了节省收视费。
三、射频调制器方案介绍：
1、机顶盒+ ITS-T8004射频调制器安装在机房，房间不用机顶盒，重新搜台就能收看到30个频道。
2、购买8台艾特斯ITS-T8004射频调制器， 加上其他的配件如：分配器、F头、放大器等。3.到当地电视台申请30个机顶盒，这30个机顶盒当然每年都要按当地收费标准缴费。4.在靠近有线电视台进线的地方，找个房间自建一个前端机房。
5、可以用DVD取代一个机顶盒，自己播放电影，这样可以少缴一个机顶盒的费用。
肝癌射频消融适应症
射频消融可通过开腹术中直视下、腹腔镜直视下或超声（或CT）引导下经皮肝穿刺等三种途径之一进行。应在超声监测指导下行肿瘤射频消融治疗术：根据肿瘤大小、病灶多少、肿瘤位置及与原发肿瘤的关系确定射频参数，包括射频点的选择、射频范围、射频次数和持续时间。对于肿瘤仅局限于肝脏，多采用B超或CT引导下经皮肝穿刺射频消融方法。
（一）肝肿瘤射频消融的适应症与禁忌症
1.B超引导下经皮肝穿刺射频消融适应证
患者一般情况：（1）患者一般情况较好，无明显心、肺、肾等重要脏器器质性病变，功能状态良好，或仅有轻度损害；（2）肝功能正常，或仅有轻度损害，按肝功能分级属A级或B级。
局部情况：（1）<5cm的单个肿瘤，无手术指征或估计手术困难、疗效欠佳的原发性肝癌。（2）癌灶在5个以内，肿瘤直径小于5cm，伴有严重的肝硬化，全肝体积明显缩小；（3）肝切除术后近期复发的肝癌，不适宜或患者不愿接受再次肝切除者。(4)对于无手术指征的大肝癌，应先予肝动脉化疗栓塞，再行PRFA。
2、经腹腔镜应用适应证
主要用于经皮治疗有困难者，包括：（1）肝癌靠近膈顶部，经皮治疗易损伤膈肌；（2）肝癌靠近肝脏面， 经皮治疗易损伤邻近的胃肠等脏器；（3）肝癌靠近胆囊， 经皮治疗易损伤胆囊。
3．术中应用适应证与禁忌证
主要用于经皮经腹腔镜治疗有困难者，（1）疑肿瘤切缘有癌细胞残留者，可对残肝断面进行局部消融治疗；（2）主要病灶切除后，对术中Ｂ超检查发现的肝内残余灶进行局部消融治疗，既减少了癌残留使治疗更彻底，又最大程度地保留了正常肝组织；（3）术中对不可切除的巨块型肝癌行局部消融治疗，达到姑息性治疗的目的，或在经肝动脉栓塞化疗后，再联合应用局部消融治疗。
禁忌证：(1)肝功能为Child-Pugh C。(2)严重出血倾向。(3）有腹水。
关于RFIC技术现状和发展
综述 Xxx 【摘要】无线通信技术的迅猛发展带动了信息产业的整体发展，作为无线传输设备核心器件的射频集成电路（RFIC）不断朝着高性能、高集成度、低功耗和低成本方向发展。CMOS 工艺有着先天的优势：高集成度（与基带、数字信号处理模块工艺兼容）、低成本，而且CMOS 随着特征尺寸的缩小，射频性能不断提高，高精度的射频器件模型及RFIC 设计成为当前的研究热点。
近十年来，射频无线移动通信技术的发展显得尤为迅猛。其中起决定作用之一的技术就是RFIC技术。随着第三代移动通信体制的开始，对新一代无线通信射频集成电路（RFIC）的性能、材料和工艺等都提出了新的技术要求。本文总结了无线通信移动终端RFIC的发展历程和现状，对关键技术进行了探讨，，最后展望了未来的发展前景。
【关键词】射频集成电路，CMOS,发展，现状，工艺，材料
Status and development of technology on RFIC
Overview
Tao Wen 200808030324 Beijing Union University Institute of information Department of Communication Engineering
【Abstract】Wireless communication technology driven the rapid development of information industry whole development, as wireless transmission equipment core device of radio frequency integrated circuit(RFIC)toward high performance, high integration, low power consumption and low cost technology has advantage of high integration degree:(with a baseband, digital signal processing module processes compatible)， low cost, and CMOS as the feature size shrinks, RF continuously improve performance, high precision of the RF device model and RFIC design has become a research nearly ten years, wireless mobile communication technology development is swift and violent.Which plays a decisive role in one of the technology is RFIC technology.With the third generation mobile communication system to start, on a new generation of wireless communication RF integrated circuit(RFIC)performance, materials and process are put forward new requirements.This article summarizes the wireless communication mobile terminal RFIC development course and the present situation, the key technologies are discussed, finally, forecasts the future development foreground.【Key words】 radio frequency integrated circuit, CMOS, development, current situation, technology, material
引言：
射频集成电路(RF IC，radio frequency integrated circuits)在近十年内得到广泛重视，并在无线通信领域取得快速发展。如今，基带和中频带电路已经完全可以用CMOS工艺集成，但在射频收发端还有一定的困难。由于CMOS的低成本和高集成度，CMOS集成电路在无线通信领域1 GHz到2 GHz频段受到关注，也是目前单片集成研究的热点。射频技术在当今各个领域得到广泛应用，如：蜂窝式个人通信网(PCI,0、无线局域网(WLAN)、无线接入系统、无线互连（包括Bluetooth）、全球卫星定位系统(GPS)、低轨道卫星移动通信和多媒体移动接入通信系统(MMAC)等等。此外还在智能交通系统(ITS)、雷达等方面得到应用。巨大的市场需求促使世界发达国家及相关大公司投巨资竟相研发适应社会需求的无线通信系统。无线终端的微型化、低功耗、低成本、高性能是未来通信技术发展的新趋势，而整个无线通信系统的单片集成是适应这一趋势的必然选择，因此单片集成无线终端已成为当今无线通信系统研究开发的热点。本文总结了无线通信移动终端RFIC的发展历程和现状，对关键技术进行了探讨，，最后展望了未来的发展前景。
正文
近年来，通信技术以惊人的速度发展，而射频(RF)无线通信技术的发展显得尤为迅猛。当今，射频无线通信技术已经被广泛应用于生活的各个方面，如：蜂窝式个人通信与机站、无线接入系统、卫星通信、全球卫星定位系统、无线局域网等。随着多种无线通讯系统的蓬勃发展，使无线通讯系统中的关键模块—射频集成电路(RFIC)—成为当前的研究热点。射频IC的优化设计，除了数字IC所要求的功耗、速度、产量外，还必须考虑系统部件的噪声、增益、线性度、最大功率传输等因素。同时，由于激烈的市场竞争，通讯系统对射频IC的要求也越来越高，低成本、低功耗、高线性度、多功能等已经成为射频集成电路发展的趋势。21世纪是信息技术高度发展的时代，以微电子为基础的电子技术是推动信息技术发展的物质基础。集成电路是微电子的核心和主体，也是电子信息产业的基础。
一． 发展历史和现状：
21世纪是信息技术高度发展的时代，以微电子为基础的电子技术是推动信息技术发展的物质基础。集成电路是微电子的核心和主体，是电子信息产业的基础。
1.1.无线移动通信发展对RFIC的要求
射频移动通信技术的总趋势是：高速化、大带宽。
第一代和第二代手机使用5V电源电压，而第三代则使用3V 至 2V或甚至更低的电源电压。必须能实现长时间通话和待机，因此，低成本、低功耗、重量轻和小型化是未来RFIC发展的技术关键。从技术上讲，应实现高性能——高线性度、低噪声、高增益和高效率。从工艺实现上讲，可采用有:CMOS,BiCMOS,GaAsFET,HBT and PHEMT.第三代移动通信终端RFIC:
GaAs MESFET，Si／SiGe HBT(hetero junction bipolar transistor)，BJT 和PHEM T(pseudomorphic high electron mobility transistor)。因为混合器件的高Q值，在RF收发高频部分，为达到高集成度和高性能，常采用混合器件组成完整的系统。
RFIC 发展的理想选择是CMOS单片集成，这样将显著地降低成本并提高系统集成度。如同DSP(digital signal processor)
最终实现单片CMOS集成一样，预计
高集成度的单片CMOS射频电路也将在不久的将来实现。1.2.RFIC器件材料、工艺技术
• A.SiGe工艺
极低的噪声性能 高的截止频率高，低的生产成本。由于SiGe HBT的优异性能，SiGe器件有望取代GaAs RF器件。SiGe器件用于无线手机，使电源功率、性能、集成度和低成本溶于一体。
• B.CMOS工艺技术
• C.GaAs工艺技术
GaAs性能上的优势，历史基础好，但制造成本高（主要是材料较贵）。
• D.HBT器件
GaAs HBT是一种改进的双极晶体管，只需单一的正电源就可工作； 而GaAs MESFET和GaAs PHEMT则需双电源工作。
二。移动通信中射频集成电路（RFIC）的晶体管技术
在移动通信初期。通用技术是硅双极CMOS.硅双极晶体管(Si BJT)和砷化稼场效应晶体管(GaAs MESFET)。尤其是GaAs MESFET.由于其优良的噪声、增益和功率性能业己独占前端或射频单片微波集成电路(MMIC)应用。近年来随着工作频率的提高（频谱过分拥挤和对更高性能的需求）。开始追踪其它晶体管技术。开始研究GAAs异质结双极晶体管(HBT)和高电子迁移率晶体管(HEMT)。更吸引人的技术如Inp基晶体管也开始探索
不同晶体管技术性能比较
当今用于移动通信系统的GaAs IC大部分是MESFET}。己成为低噪声和功率放大器的主要微波固态器件。并目‘仍是MMIC的最重要工艺。MESFET的栅长是关键参数。它愈短。最高工作频率愈高。标准的MESFET工艺给出0.5um栅长。与其对应的最高工作频率约为18GHz.更高性能工艺给出栅长0.2Um.其对应的频率增加到25 GHz左右。耗尽型MESFET（最通用的型式）的缺点是为了控制栅极必须附加一个负的栅偏压。囚此为了器件正常工作。需要两个独立的电源。与MESFET相比。在性能和成本上都上一台阶的是屑配高电子迁移率晶体管(PHEMT}。该工艺技术传统上用在毫米波段(30-V300 GH2}。与采用同质结的常规器件不同。MESFET有一个异质结。由两种不同性质材料如AlGaAd、和GaAs构成结。这种结构的传输机理与MESFET 相比。给出更高的电子迁移率和更高的工作频率。PHEMT的主要优势是其可1.3．RFIC发展趋势
• 高度集成 • 减小体积 • 降低电源电压 • 降低成本
1.4.RFIC的现状
在RF领域中，性能、工艺的要求要比数字集成 电路本身复杂得多。其中，功耗、速度、成品率是最主要的参数 由于印刷电路工艺的不断完善和单片集成度的提高，这些性能不可避免地得到提高。同时，RF IC还要考虑到噪声（宽带和窄带）、线性度、增益和功效。这样，应用于RF IC中的优化器件一直在不断完善和发展。当前，RF设计者在1～ 2 GHz的频段主要的选择有：Si CMOS，BiCMOS，工作在较低的电源电压（小于3 V）。而MESFET需要 4V或更高。
与PHEMT类似的一种异质结器件—砷化稼异质结双极晶体管(GaAs HBT)。作为MESFET技术的另一个挑战者正在吸引大量的注意HBT是一种改进的双极晶体管。其发射区和基区是由不同带隙的半导体构成。发射区具有宽带隙材料。这种发射极结构提供一势垒。挡空穴注入基区。而有利于电子的注入由于在发射极采用宽带隙材料HBT基区层掺杂浓度可非常高。从而维持高的电源增益。在GaAs HBT中基区薄层电阻仅200 SZ/巨。比典型的SIBJT'差夯考翻据一个数量级·容许大的图形尺寸；C}aAs半绝缘衬底消除了收集极一衬底电容·该电容在电路中是对延迟时间常数的主要贡献。导致的增益带宽较低另外。GaAs的电子迁移率8500 cm-/V一比Si的1500 cm-/V “ s高得多。允许GaAs HIS”I}在低的Vce（小于1V）达到高的F.这有利于低电压、小功率电路l}}i用。然而SJBJT为了达到高的F.则需要几伏的V 因此本质上GaAs HBT是一种超负载双极晶体管。由于HBT是双极工艺。器件可以在单一正电源电压卜工作。无需象M I:SFI:“I}和YHI':M”I“那样需要双电源工作。HBT的另一个优点是它具有纵向结构。电流从发射极到收集极垂直流过HY”I“。而不象M ESFET横向流动。纵向电流流动维持高的功率密度。囚此HBT”是比M ESFET更为有效的功率放大器件。三。CMOS关键技术 3.1.RFIC 系统
这是第一代数字蜂窝标准，它是一个典型的PCS实例。其它的PCS标准包括IS一95、GSM 和DCS
一1800。通过它可以了解一些RF的基本模块结构。
它的发射端RF频段为824~849 MHz，接收端 的频段为869 894 MHz。在整个系统中，接收端面 临极大的挑战，因为信号载波频率为880 MHz，而信号带宽本身只有30 kHz。这就要求RF接收端要能 够从其它竞争信号和干扰中将有用信号提取出来，它们的比值小于10_。考虑到单元尺寸、传输功率、带宽，接收端的典型噪声为3 dB或者更低。LNA(1ow noise amplifier)主要影响接收端的整体噪声系数。发射端功率放大器PA要求能够达到23 dBm，尽管设计时功放的最大峰值是30 dBm或者更高。减 d,~i]Z3 dBm主要是为了保证系统要求达到的线性。
另一个高Q值的带通滤波器应用于输出端，以满足射频输出对FCC的要求。在2．7 V 电源供电的情况下，系统载波的寄生特性通常要求在60 dB以下，以保持功率放大器达到理想的高增益、高线性和在完全带宽和输出功率范围内的高功效低相位噪声的压控振荡器(VCO)决定着变频器的性能。由于系统信道带宽只有30 kHz，VCO 的相位噪声成为关键参数。低噪声放大器，功率放大器，压控振荡器和双向开关是RF IC中最关键的几个基本单元。
3.2 基于CMOS工艺的RF关键模块单元的发展状况
A.低噪声放大器
低噪声放大器(LNA)是RF系统前端的关键单 元之～，它决定着接收端系统的整体噪声系数。
为了与GaAs和双极工艺竞争，CMOS LNA的低功耗（约10 mw）和低噪声系数（约2 dB）必须等于或者优于前者。当然，在标准的CMOS数字电路中，同时要求尽可能少的额外无源器件。但在CMOS LNA 中，低功耗和低噪声系数很难同时满足。
CMOS LNA 中常使用输入、输出匹配网络以减小功耗。在0．35 m 工艺下，功耗为0．9 mw 时，CMOS LNA 的噪声系数可以达到1．8 dBt。目前，在0．8 m CMOS工艺基础上实现的CMOS LNA，可以
在附加一个外部电感和输入输出电阻为5O Q时取得好的特性[4]。它采用单级放大器拓扑电感负反馈，单级拓扑可以减小功耗和提高P d 和IP3的特性。单级放大器可以改进反转隔离和减小Miller效应。同时，使用电感负反馈有利于获得输入和噪声的同步匹配。此时，LNA 的噪声系数在6．2 mw 时为2 dB，8．1 mw 时为1．78 dB，13．2 mw 时为1．5dB，3O mw 时为1．2 dB。在3O mw 和 等于3．0 V时，LNA 的功率增益为14．5 dB，此时，IIP3为一1 dBm。在6．2 mw 和 等于2．7 V 时，LNA 的功率 增益为9．4 dB，此时，IIP3为一3．8 dBm。
B.功率放大器
按电流通角划分功率放大器(PA)，有A、B、C 三种工作状态。A 类放大器的流通角为360。，B类放大器的流通角为18O。，C 类放大器的流通角小于18O。，A类放大器适用于小信号低功率放大，B、C类都适用于大功率。三种放大器中，以C类的输出功率和效率为最高，而PA 的线性度依次下降。后又有工作在开关状态的D、E类放大器。E类放大器的效率理论上可达到100，但由于开关转换瞬间所产生的器件功耗的限制而很难达到。功率放大器的主要参数有线性度、漏极效率和附加效率。线性度受IP3、相邻信道功率、ldB压缩点和非线性失真的限制。漏极效率定义为
附加效率为
de式中，P r，lJ 为RF输入功率，Pr，为RF输出功率，P 为直流功率。PA作为RF的重要单元，电路要求同时满足线性度、增益、输出功率和功效的要求。但由于电源电压的下降（5 V到3 V 或者更低）导致的阻抗匹配的限制，PA很难保证要求的输出功率和功效。综合各种要求，C类在A、B、C三类PA 中较为均衡，因此成为首选。
目前，RF 系统中PA 在0．6 m N 阱三层金属 CMOS工艺上设计优化口，它的输入输出匹配网络 中使用第三层金属螺旋电感，在3 V 和85 mw 下，900 MHz C类放大器的漏极效率是55。
C.压控振荡器
压控振荡器(VCO)是RF电路设计者面对的最
具挑战性的单元之一。理想的VCO输出在一定的 频段内是不存在相位噪声的，并且它不随温度、输出负载、电源电压的波动而改变。实际上，这是很难实现的。由振荡器的电感所决定的振荡器品质因子影响着压控振荡器的相位噪声，Leeson提出了一个与试验结果相符的很好的描述振荡器的相位噪声简单表达式，后来，Scherer发展了Leeson的表达式来描述闪烁噪声。低噪声振荡器需要较大的输出放大和低噪声放大，以获得最好特性，因此，在品质因子Q 很难显著提高的情况下，为满足一定功耗，VCO 的相位噪声需要得到显著的改善。目前，0．6 m CMOS工艺上实现的L—C VCO 在2．0 GHz，偏频100 kHz，直流功耗22 mw 下，其相位噪声可达到一103 dBc／Hz L6。
D.开关
高特性的微波开关是在大多数TDD输入系统中的一个关键模块，因为在输入输出模块之间它们 的表现极为重要。通常，微波开关是由高质量的二极管实现的。然而，由于所需要的控制电流较大，目前在手持设备中，开关主要是由GaAs FET 实现的，这主要是由于它的低直流功耗。
当传输功率电平超过+30 dBm，开关处于3 V 或更低的电源电压下时，其中主要的矛盾就更为尖 锐。在“开”态保持线性和在“关”态保持隔离是主要的两个问题。结隔离si工艺在此面临较大的困难，主要是因为开关输入在较大的功率偏移时，它要受衬偏结二极管的影响。在开关这一特殊应用器件中，绝缘衬底（如GaAs和CMOS／SOS）半导体IC工艺比体硅工艺有较明显的优势。目前，在0．5 m CMOS工艺中，3．0 V 时，双向开关在928 MHz下 介入损耗达到0．7 dB，P aB达到17 dBm，而隔离
可达到42 dB。它具有较低的介入损耗主要是通过优化偏压和最小化衬底电阻，直流偏置发送和接收点在提高P1db把时减小电容
结束语
现在基于CMOS的射频集成电路已广泛的用于无线移动网络中并且不断地发展。目前，GaAs和双极工艺是射频收发端采用的主要技术，但从IC设计发展趋势来看，潜在的低成本和单片集成会使CMOS应用于1～2 GHz RFIC，并成为主导技术。为使性能良好、成本低的RF单片集成芯片应用于无线通信产品中，IC设计者还需要不断地进行研究和探索。
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