在過去十年中,諸如尋呼機(jī),無繩電話,模擬和數(shù)字蜂窩電話以及數(shù)字電視和廣播之類的個人通信系統(tǒng)迅速發(fā)展,并且對輕型,小型,低功率,低成本收發(fā)器的需求也在增加。
快速增加和增加收發(fā)器的集成無疑是滿足上述要求的重要途徑。
在以前的收發(fā)器中,數(shù)字處理部分通常使用低成本的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝,而RF前端通常使用GaAs,雙極或BiCMOS工藝。
由于數(shù)字處理部分通常占芯片面積的75%以上,因此集成和功耗的要求使其無法在CMOS以外的其他工藝中實(shí)現(xiàn)。
因此,只有CMOS集成RF前端才能實(shí)現(xiàn)單芯片集成傳輸和接收。
并最終實(shí)現(xiàn)單片集成的移動通信產(chǎn)品。
目前,隨著CMOS技術(shù)的發(fā)展,其單位增益截止頻率接近GaAs水平,并且出現(xiàn)了一些采用CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的射頻電路前端單元電路和收發(fā)器。
這也使得可以使用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)移動通信產(chǎn)品的單芯片集成。
在CMOS RF IC的開發(fā)中,最迫切和最困難的是開發(fā)高性能新器件和新單元電路,這是實(shí)現(xiàn)單片CMOS集成RF前端的基礎(chǔ)。
其中包括:高Q無源元件(如電感器,電容器和變?nèi)荻O管等),低相位噪聲電壓控制振蕩器和高效率,高線性度功率放大器。
低噪聲放大器是收發(fā)器接收部分的第一個模塊。
有兩個重要指標(biāo):噪聲系數(shù) - 確定最小可檢測信號;三階輸入截止點(diǎn)與噪聲系數(shù)一起決定了無雜散輸出動態(tài)范圍。
還有其他要求,例如適當(dāng)?shù)脑鲆婧偷虳C功耗。
2.混頻器是RF前端最關(guān)鍵的模塊,它實(shí)現(xiàn)了頻率轉(zhuǎn)換過程。
該混頻器設(shè)計(jì)具有線性度,轉(zhuǎn)換增益和端口到端口隔離的組合。
最關(guān)鍵的指標(biāo)是線性。
3.頻率合成器通過對具有較高頻率穩(wěn)定性的參考信號源進(jìn)行加,減,乘,除,得到一系列與參考源具有相同頻率的頻率,主要用于產(chǎn)生通道選擇的本振。
收發(fā)器中的信號是CMOS集成收發(fā)器中的關(guān)鍵單元電路。
功率放大器是收發(fā)器中主要的大功耗單元。
為了提高功率附加效率,通常使用非線性功率放大器(包括D類,E類和F類)。
然而,非線性功率放大器僅適用于恒定包絡(luò)調(diào)制方案。
為了提高頻譜利用率,通常采用多級調(diào)制方案,這需要非線性功率放大器的非線性補(bǔ)償。
目前,CMOS技術(shù)主要用于數(shù)字系統(tǒng),而電阻器,電容器和電感器等無源器件通常不用于數(shù)字電路。
因此,在CMOS RF集成電路的設(shè)計(jì)中,一方面,有必要研究新的架構(gòu)以最小化甚至消除電路中所需的無源元件。
另一方面,有必要研究如何使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)集成高Q電感器,電容器等。
被動組件。