射频电路设计关键性技术

｜课程简介｜

  本讲座总结了讲演者20多年的工作报告，包括、设计技术和技巧的经验，获得的美国专利，实际工程设计的例子，讲演者的理论演译。本次讲座讨论电路设计中的关鍵技术和技巧, 譬如, 阻抗匹配, 接地, 画制版图 ……可以把它归类为橫向论述. 到目前为止，这种着重于设计技巧的論述是前所未有的，也是很独特的。讲演者认为，作为一位合格的电路设计的设计者，不论是工程师，还是教授，应当掌握这一部分所论述的基本的设计技术和技巧， 包括：阻抗匹配；接地；集成电路设计；测试画制版图；6 Sigma 设计等等。

   在十几年前就已经找到了最佳的低噪声放大器的设计方法，但不曾经发表过。在低噪声放大器的设计中可以同时达到最大的增益和最小的噪声；混频器设计的系统性描述；获得了可调谐濾波器的美国专利；本讲座的讲演者所建立的用单端线路的设计方法来进行差分对线路的设计，大大简化了设计并缩短了线路仿真的时间；获得了双线巴伦的美国专利。

课程大纲

第一讲 反射和自干扰                                        

1.1从源发送电压至负载

  1.1.1从源发送电压至负载的一般表达式

  1.1.2在数字电路方块中的附加Jitter 或畸变。

 1.2从源发送功率至负载

  1.3.1从源发送电压至负载的一般表达式

  1.3.2功率的不稳定性

  1.3.3附加的功率损失

  1.3.4附加畸变

  1.3.5附加干扰

  1.3.6阻抗共轭匹配

  1.4.1最大的功率传输

  1.4.2无相移的功率传输

  1.4.3阻抗匹配网络

  1.4.4阻抗匹配的附加效应

  1.5.1借助于阻抗匹配来抬高电压

  1.5.2功率测量

  1.5.3烧毁晶体管

 附录

1A.1电压驻波比VSWR 和其他反射及传输系数

1A.2功率 (dBm), 电压 (V), 和功率(Watt)之间的关系

第二讲    在窄带情况下的阻抗匹配

2.1  借助于返回损失的调整进行阻抗匹配

  2.1.1在Smith图上的返回损失圆

  2.1.2返回损失和阻抗匹配的关系

  2.1.3阻抗匹配网络的建造 

2.2  一个零件的阻抗匹配网络

  2.2.1在阻抗匹配网络串接一个零件 

  2.2.2在阻抗匹配网络并接一个零件

2.3两个零件的阻抗匹配网络

  2.3.1在Smith图上的区域划分

  2.3.2零件的数值

  2.3.3线路的选择

2.4三个零件的阻抗匹配网络

  2.4.1 “Π” and “T” 型的匹配网络

  2.4.2推荐的匹配网络线路

2.5“Π” 和 “T” 型网络

  2.5.1T-Π 类型的选择

  2.5.2“*” 和“Δ” 型网络

  2.5.3“T–Π“或“*–Δ“ 的转换

  2.5.4“T-Π“转换的好处

2.6当 ZS 或 ZL 不是50 Ω的阻抗匹配

第三讲、在宽带情况下的阻抗匹配

3.1 宽窄带返回损失在Smith图上的表现。

3.2接上每臂或每分支含有一个零件之后阻抗的变化

  3.2.1在阻抗匹配网络串接一个电容

  3.2.2在阻抗匹配网络串接一个电感

  3.2.3在阻抗匹配网络并接一个电容

  3.2.4在阻抗匹配网络串接一个电感

3.3接上每臂或每分支含有两个零件之后阻抗的变化

  3.3.1两个零件串接在一起形成一臂 

  3.3.2两个零件并接在一起形成一分支

3.4超宽带系统IQ 调制器 设计的阻抗匹配

  3.4.1在IQ 调制器中的Gilbert Cell 。

  3.4.2Gilbert Cell的阻抗

  3.4.3不考濾带宽在LO, RF and IF 终端的阻抗匹配

  3.4.4超宽带系统对带宽的要求。

  3.4.5扩展带宽的基本思路。

  3.4.6第一个例子: 在超宽带系统第一组IQ 调制器设计中的阻抗匹配

  3.4.7第二个例子: 在超宽带系统第三和第六组IQ 调制器设计中的阻抗匹配

3.5关于宽带阻抗匹配网络的讨论

  3.5.1MOSFET 管子栅极的阻抗匹配

  3.5.2MOSFET 管子漏极的阻抗匹配

第四讲、阻抗测量 4.1 引言

4.2标量和矢量的电压测量 

  4.2.1示波器的电压测量

  4.2.2矢量电压计的电压测量

4.3用网络分析仪直接测量阻抗 

  4.3.1阻抗测量的方向性

  4.3.2S 参数测量的好处

  4.3.3S 参数阻抗测量的理论背景

  4.3.4用矢量电压计测量S 参数

  4.3.5网络分析仪的校准

4.4借助于网络分析仪的另一种阻抗测量

  4.4.1Smith 图的精度

  4.4.2高低阻抗的测量

4.5借助于循环器的阻抗测量附录4A.1阻抗串并联接之间的关系4A.2Smith 图解

第五讲：接地的问题 

5.1接地的涵义

  5.1.1半接地点

  5.1.2全接地点

  5.1.3参考点

  5.1.4 在电路图中可能隐藏的接地问题

  5.2.1前向电流耦合

  5.2.2返回电流耦合

5.3   不良的或不恰当的接地例子

  5.3.1不恰当的旁路电容选择

  5.3.2不良的接地

  5.3.3不良的连接

5.4金属线或金属表面的不等位性

  5.4.1金属线上的不等位性

  5.4.2在微带线上的不等位性

  5.4.3在射频电缆地表面上的不等位性

  5.4.4在PCB地表面上的不等位性

  5.4.5试验性的等位性测试

第六讲：接地的解决方案

6.1良好接地的涵义

6.2“零“电容

  6.2.1什么是“零” 电容? 

  6.2.2“零” 电容的选择 

  6.2.3“零” 电容的带宽

  6.2.4多个“零” 电容的联合效应

  6.2.5贴片电感是好助手

  6.2.6在RFIC 设计中的“零”电容

6.3¼ 波长微带线

  6.3.1连接线是射频电路中的一个零件

  6.3.2为什么¼ 波长微带线如此重要？

  6.3.3开路¼ 波长微带线的神奇

  6.3.4特定特征阻抗的宽度测试

  6.3.5¼ 波长测试

6.4强迫接地

6.5前向和返回电流耦合

  6.5.1“无心的假定” 和 “伟大的疏忽”

  6.5.2 减少在 PCB板上的电流耦合

  6.5.3 减少在 集成电路芯片上的电流耦合

  6.5.4 减少在 射频方块之间的电流耦合

  6.5.5 一种似是而非的系统组装 

6.6接地规则

6.7多金属层的PCB 板和集成电路芯片

附录

 6A.1借助于S11 测试获得贴片电阻的等效电路

 6A.2测试贴片元件的设置6A.3贴片电阻的模型

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