rfic设计的基本概念.ppt

华侨大学 IC设计中心射频微电子学第三章 RFIC 设计的几个基本概念华侨大学 IC设计中心 : 2 of 61 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?电路中的非线性华侨大学 IC设计中心 : 3 of 61 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 30dBm ?50?的情况下, ? dBm 对应的电压幅值约为 316mV ? dBc :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。 20log( ) OUT INVV 10log( ) OUT INPP 10log( ) 1 P mW 华侨大学 IC设计中心 : 4 of 61 ?对于 50?的系统华侨大学 IC设计中心 : 5 of 61 ?无线传播衰减 d 104 20log ( ) G Loss f d Pc ?? G L U f f f ? ? c为光速为几何平均频率, f L:信号的最低频率, f U:信号的最高频率华侨大学 IC设计中心 : 6 of 61 信噪比、噪声因子、噪声系数?信噪比:信号功率与噪声功率之比?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( Noise Factor ),衡量接收机放大信号的同时附加的噪声,定义: ?噪声系数( Noise Figure ):噪声因子的 dB 形式: inout SNR F SNR ? 10 10 10 10log ( ) 10log ( ) 10log ( ) (dB) (dB) in out in out NF F SNR SNR SNR SNR ? ? ???(dB) (dB) (dB) out in SNR SNR NF ? ?华侨大学 IC设计中心 : 7 of 61 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。华侨大学 IC设计中心 : 8 of 61 灵敏度与噪声系数的关系?发射机发送的功率 P TX( dBm ) ?接收机接收的功率( dBm ): ?接收机天线处的噪声 N in (dBm ) ?接收机中基带电路要求的信噪比为 SNR out(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- RX TX LOSS P P P ?(dB) (dB) in out SNR NF SNR ? ?(dBm) (dBm) (dB) (dB) RX in out P N NF SNR ? ??(dB) (dBm) (dB) RX out in P SNR N NF ? ?? min (dBm) (dB) (dBm) (dB) out in S SNR N NF ? ??华侨大学 IC设计中心 : 9 of 61 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 次以上的项华侨大学 IC设计中心 : 10 of 61 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( pression ) ?电路增益随输入信号幅度增加而降低?减敏和阻塞( Desensitization and blocking ) ?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( Cross Modulation ) ?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