rfic设计的基本概念

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1、射频微电子学第三章RFIC设计的几个基本概念本章内容常用单位功率、功率增益无线收发系统噪声和噪声系数电路中的非线性常用单位dB：比值（无量纲），用来衡量增益、衰减、信噪比等dBm：功率单位1mW为0dBm，1W为30dBm50W的情况下，0dBm对应的电压幅值约为316mVdBc：表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc是相对于载波或基波功率而言。用来度量干扰、杂散等的相对量值。对于50W的系统无线传播衰减dc为光速为几何平均频率，fL：信号的最低频率，fU：信号的最高频率信噪比、噪声因子、噪声系数信噪比：信号功率

2、与噪声功率之比灵敏度：保证一定误码率，接收机天线处所能处理的最小信号功率噪声因子（NoiseFactor），衡量接收机放大信号的同时附加的噪声，定义：噪声系数（NoiseFigure）:噪声因子的dB形式：灵敏度射频无线接收机系统接收到的信号质量是很差的，常常需要检测微弱的信号。灵敏度就是用来衡量接收机系统检测微弱信号的能力的。灵敏度定义为射频无线接收机系统在保证一定误码率时能够检测的最小信号功率Pmin，通常以dBm来表示。灵敏度与噪声系数的关系发射机发送的功率PTX（dBm）接收机接收的功率（dBm）：接收机天线处的噪声Nin(dBm

3、)接收机中基带电路要求的信噪比为SNRout（dB）不同的调制方式要求的信噪比各不相同，参阅数字通信接收机对信号放大的同时，也对噪声放大，并且本身还贡献一定的噪声，为了保证正确解调,必须有电路系统中的非线性非线性模型我们所使用的晶体管都是非线性的双极晶体管：MOSFET：由非线性器件搭建的系统是非线性的，泰勒展开后：如果输入信号幅度很小，那么上式中2次及以上的项就可以忽略，而成为小信号的情况。在许多情况下我们可以忽略3次以上的项非线性带来的各种非理想效应谐波失真（Harmonics）输入正弦信号，输出中包含输入频率的整数倍的分量增益压缩（

4、GainCompression）电路增益随输入信号幅度增加而降低减敏和阻塞（Desensitizationandblocking）微弱小信号分量与大的干扰同时存在时，大信号使电路增益降低，从而失去对小信号的放大能力交叉调制（CrossModulation）干扰中的包络加载到需要的信号上互调（Intermodulation），输入两种不同频率成分的信号，除了输出谐波外，还产生其它频率分量。RFIC设计中最常用的非线性衡量方式谐波失真谐波失真（HarmonicDistortion）当输入信号为x(t)=Acos(t)时，输出信号为直流偏移二

5、次谐波失真三次谐波失真基波谐波失真增益压缩增益压缩（GainCompression）和1dB压缩点（P1-dB）系统输入Acos(t),时输出基波分量幅值为1和3的符号相反，增益随幅值的增加而降低增益压缩用功率衡量：当输出功率偏离线性达到1dB时，增益下降1dB，此时的输入信号功率称为1-dB增益压缩点(1-dBGainCompressionPoint)减敏和阻塞减敏和阻塞输入为一个有用信号x1(t)=A1cos(1t)和一个干扰信号x2(t)=A2cos(2t)，即x(t)=A1cos(1t)+A2cos(2t)，当1和

6、3的符号相反，且A2>>A1，则有：其增益将随A2的增加而降低，使放大器对x1(t)信号减敏(Desensitization)。当A2足够大使，增益接近为0，称信号被阻塞（blocking）交叉调制交叉调制类似于阻塞的分析，如果干扰信号含有调幅成分A2(1+mcosmt)，那么调幅信号会通过非线性转移到有用信号上：也就是在有用信号中产生了wm和2wm的幅度调制，也即产生了交叉调制，使有用信号失真互调互调（Intermodulation）系统输入为两个幅度相近、频率间隔很小的正弦波x(t)=A1cos(1t)+A2cos(2t)输出

7、除了基波分量1和2外和谐波分量外，还包含了它们的各种组合频率，=

8、m1+n2

9、，m,n=-,···,-1,0,1,···,称这些频率分量为互调项（IM）互调互调，通常，需要重点考虑的是IM3(2f1−f2和2f2−f1)这两项，因为它们就在基波分量附近，造成信道间干扰IM3：6M、9M例：f1=7M,f2=8MIM2：1M、15M当A1=A2=A时，3阶非线性系统输出的各分量的幅值：互调三阶互调点衡量互调非线性的指标：三阶互调点（3rd-orderInterceptPoint：IP3）基波分量IM3分量若只考虑基波中的线性部

10、分，则基波分量与IM3分量在理论上会在某一点处达到相同的幅度，这一点称为三阶互调点IP3，对应的输入信号幅度或功率值称为输入三阶互调点IIP3，而输出点则称为OIP3三阶互调点当用dBm形式的