具有射頻电路設計背景的设计工程师,测试工程师,系统工程师,经理和技术员将有助于本课程的学习

学习本课程的预备条件是了解射頻技术或具有一定实际设计经验的学员.

(总学时：9-10天)

课程特色

1）本讲座总结了讲演者20多年的工作,报告包括

o   设计技术和技巧的经验，

o   获得的美国专利，

o   实际工程设计的例子，

o   讲演者的理论演译。

2）本讲座分为三个部分：

A. 第一部分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，作为一位合格的射频电路设计的设计者，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；

·         射频集成电路设计；

·         测试

·         画制版图；

·         6 Sigma 设计。

B.  第二部分: 描述射频系统的基本参数和系统设计的基本原则。

C.  第三部分: 提供个别射频线路设计的基本知识。这一部份和现有电路设计书中的论述相似, 其內容是讨论一个个射频方块设计,譬如,低噪声放大器,混频器,功率放大器,壓控振蕩器,頻率综合器……可以把它归类为纵向论述， 其中的大多数内容来自本讲座的讲演者的设计工作总结。

·         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。

学习目标 在本讲座结束之后， 学员可以了解到

• 射頻和数码电路设计的主要差別和共同点；
• 电磁相容性的关键课题；

o   阻抗匹配技术；

o   在电路设计中，良好接地的要求，规则和技巧；

o   绘制版图的基本原则和技巧；

o   6 s电路设计在大批量生产中的重要性；

o   射频集成电路设计的成就和难点；

o   射频电路系统分析

o   在“零中频”系统中的差分对电路；

o   最佳的低噪声放大器设计；

o   混频器设计；

o   可调谐滤波器设计；

o   VCO 设计；

o   功率放大器设计。

课程内容 (随后可能略加修改)

第一部分 电路设计技术技巧

第一讲 电路设计的基本技术 1 小时

0.17 天

1.1 射频和数码电路设计的主要差别

1.2 电路设计的三种描述方式

1.3 七种基本技术

第二讲 反射和自干扰 2小时

0.33 天

2.1 引言

2.2 电压在零件之间的传送

2.1.1      电压在零件之间传送的一般表达式

2.1.2      在数字电路方块中的附加Jitter 或畸变。

2.3 功率在零件之间的传送

2.2.1      功率在零件之间传送的一般表达式

2.2.2      功率的不稳定性

2.2.3      附加的功率损失

2.2.4      附加畸变

2.2.5      附加干扰

2.4 阻抗共轭匹配

2.3.1      最大的功率传输

2.3.2      无相移的功率传输

2.3.3      阻抗匹配网络

2.5 阻抗匹配的附加效应

2.4.1      借助于阻抗匹配来抬高电压

2.4.2      功率测量

2.4.3      烧毁晶体管

附录

2A.1      电压驻波比VSWR 和其他反射及传输系数

2A.2      功率 (dB_m), 电压 (V), 和功率(Watt)之间的关系

第三讲 在窄带情况下的阻抗匹配 4小时

0.67 天

3.1 引言

3.2 借助于返回损失的调整进行阻抗匹配

3.2.1      在Smith图上的返回损失圆

3.2.2      返回损失和阻抗匹配的关系

3.2.3      阻抗匹配网络的建造

3.3 一个零件的阻抗匹配网络

3.3.2      在阻抗匹配网络串接一个零件

3.3.3      在阻抗匹配网络并接一个零件

3.4 两个零件的阻抗匹配网络

3.4.1      在Smith图上的区域划分

3.4.2      零件的数值

3.4.3      线路的选择

3.5 三个零件的阻抗匹配网络

3.5.1       “Π” and “T” 型的匹配网络

3.5.2      推荐的匹配网络线路

3.6 当 Z_S 或 Z_L 不是50 Ω的阻抗匹配

3.7 阻抗匹配网络的零件

附录

3A.1      Smith 图的基础知识

3A.2      两个零件阻抗匹配网络的公式

3A.3      两个零件阻抗匹配网络的线路限制

3A.4      三个零件阻抗匹配网络的线路限制

3A.5      在 “Π” 和“T” 型的匹配网络之间的转换

3A.6      可能的 “Π” 和 “T” 型的匹配网络

第四讲 在宽带情况下的阻抗匹配 3小时

0.50 天

4.1 宽窄带返回损失在Smith图上的表现。

4.2 接上每臂或每分支含有一个零件之后阻抗的变化

4.2.1      在阻抗匹配网络串接一个电容

4.2.2      在阻抗匹配网络串接一个电感

4.2.3      在阻抗匹配网络并接一个电容

4.2.4      在阻抗匹配网络串接一个电感

4.3 接上每臂或每分支含有两个零件之后阻抗的变化

4.3.1      两个零件串接在一起形成一臂

4.3.2      两个零件并接在一起形成一分支

4.4 超宽带系统IQ 调制器 设计的阻抗匹配

4.4.1      在IQ 调制器中的Gilbert Cell 。

4.4.2      Gilbert Cell的阻抗

4.4.3      不考量带宽在LO, RF and IF 终端的阻抗匹配

4.4.4      超宽带系统对带宽的要求。

4.4.5      扩展带宽的基本思路。

4.4.6      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

4.4.7      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

4.5 Discussion of Wide-band Impedance Matching Network

4.5.1 MOSFET 管子栅极的阻抗匹配

4.5.2 MOSFET 管子漏极的阻抗匹配

第五讲 阻抗匹配前管子的阻抗和增益 2小时

0.33 天

5.1 引言

5.2 Miller 效应

5.3 双极管子的小讯号模型

5.4 共发射极结构（CE）的双极管

5.4.1      共发射极结构（CE）双极管的开路电压增益A_v,CE

5.4.2      共发射极结构（CE）双极管的短路电流增益β_CE 和频率响应

5.4.3      共发射极结构（CE）双极管的原始输入和输出阻抗

5.4.4      共发射极结构（CE）双极管的Miller 效应

5.4.5      发射极退化结构

5.5 共基极结构（CB）的双极管

5.5.1.     共基极结构（CB）双极管的开路电压增益A_v,CB

5.5.2.     共基极结构（CB）双极管的短路电流增益β_CB 和频率响应

5.5.3.     共基极结构（CB）双极管的输入和输出阻抗

5.6 共发射极结构（CC）的双极管

5.6.1      共发射极结构（CC）双极管的开路电压增益A_v,CC

5.6.2      共发射极结构（CC）双极管的短路电流增益β_CC 和频率响应

5.6.3      共发射极结构（CC）双极管的输入和输出阻抗

5.7 MOSFET 管子的小讯号模型

5.8 双极管和MOSFET 管之间的类似性

5.8.1 CS 管子的简化模型

5.8.2 CG管子的简化模型

5.8.3 CD 管子的简化模型

5.9 共源极结构（CS）的MOSFET 管

5.9.1      共源极结构（CS）MOSFET管的开路电压增益A_v,CS

5.9.2      共源极结构（CS）MOSFET管的短路电流增益β_CS 和频率响应

5.9.3      共源极结构（CS）MOSFET管的输入和输出阻抗

5.10 共栅极结构（CG）的MOSFET 管

5.10.1         共栅极结构（CG）MOSFET管的开路电压增益A_v,CG

5.10.2         共栅极结构（CG）MOSFET管的短路电流增益β_CG 和频率响应

5.10.3         共栅极结构（CG）MOSFET管的输入和输出阻抗

5.11 共漏极结构(CD) 的MOSFET 管

5.11.1         共漏极结构（CD）MOSFET管的开路电压增益A_v,CD

5.11.2         共漏极结构（CD）MOSFET管的短路电流增益β_CD和频率响应

5.11.3         共漏极结构（CD）MOSFET管的输入和输出阻抗

5.12 双极管和MOSFET 管各种结构之间的比较

第六讲 阻抗测量 1（2）小时

0.17 （0.33） 天

6.1 引言

6.2 标量和矢量的电压测量

6.2.1      示波器的电压测量

6.2.2      矢量电压计的电压测量

6.3 用网络分析仪直接测量阻抗

6.3.1      阻抗测量的方向性

6.3.2 S 参数测量的好处

6.3.3 S 参数阻抗测量的理论背景

6.3.4      用矢量电压计测量S 参数

6.3.5      网络分析仪的校准

6.4 借助于网络分析仪的另一种阻抗测量

6.4.1      Smith 图的精度

6.4.2      高低阻抗的测量

6.5 差分对的阻抗测量

6.5.1      有源差分对

6.5.2      无源差分对

附录

6A.1      阻抗串并联接之间的关系

第七讲：接地的问题 4小时

0.67 天

7.1 接地的涵义

7.2 在电路图中可能隐藏的接地问题

7.3 不良的或不恰当的接地例子

7.3.1 不恰当的旁路电容选择

7.3.2 不良的接地

7.3.3      不良的连接

7.4 金属线或金属表面的不等位性

7.4.1      金属线上的不等位性

7.4.2      在微带线上的不等位性

7.4.3      在射频电缆地表面上的不等位性

7.4.4      在PCB地表面上的不等位性

7.4.5      试验性的等位性测试

第八讲：接地的解决方案 2（3）小时

0.33 (0.50) 天

8.1 良好接地的涵义

8.2 “零“电容

8.2.1      什么是“零” 电容?

8.2.2      “零” 电容的选择

8.2.3      “零” 电容的带宽

8.2.4      多个“零” 电容的联合效应

8.2.5      贴片电感是好助手

8.2.6      在RFIC 设计中的“零”电容

8.3 ¼ 波长微带线

8.3.1      连接线是射频电路中的一个零件

8.3.2      为什么¼ 波长微带线如此重要？

8.3.3      开路¼ 波长微带线的神奇

8.3.4      特定特征阻抗的宽度测试

8.3.5 ¼ 波长测试

8.4 强迫接地

8.5 前向和返回电流耦合

8.5.1    “无心的假定” 和 “伟大的疏忽”

8.5.2   减少在 PCB板上的电流耦合

8.5.3   减少在 集成电路芯片上的电流耦合

8.5.4   减少在 射频方块之间的电流耦合

8.5.5   一种似是而非的系统组装

8.6 接地规则

8.7 多金属层的PCB 板和集成电路芯片

附录

8A.1      借助于S11 测试获得贴片电阻的等效电路

第九讲：画制版图 2小时

0.33 天

9.1 画制版图的重要性

9.2 画制PCB的初步考量

9.2.1   类型

9.2.2   主要电磁参数

9.2.3   尺寸

9.2.4   金属层数目

9.2.5   测试PCB版的经验规则

9.2.6   零件之间的间隔

9.2.7   对称性

9.2.8   单过孔模型

9.2.9      过孔的复杂性

9.3 画制IC版图的特殊考量

9.3.1   保护圈

9.3.2   管子的形状

9.3.3   过孔模型

9.3.4   电阻

9.3.5   电感

9.3.6   电容

9.4 连接线

9.4.1   两种连接情况

9.4.2   连接线类型

9.5 自由空间

第十讲：产品设计的可制造性 2小时

0.33 天

10.1 引言

10.2 产品可制造性的涵义

10.3 6σ 设计的涵义

10.3..1        误差分析中随机过程的基本知识

10.3..2        6σ 和产品合格率

10.3..3        一个电路方块的 6σ 设计

10.4 迈向 6σ 设计

10.4.1         改变零件的σ 数值

10.4.2         用多个零件替代但零件

10.5 Monte Carlo 分析

10.5.1         一个带通濾波器

10.5.2         Monte Carlo 分析的仿真

10.5.3         零件对参数性能的灵敏度

附录

10A.1 生产线上的统计学

10A.2 C_p, C_pk 指数和其他参数应用于6σ 设计

10A.3 正则分布表

第十一讲：集成电路 4（3）小时

0.67 （0.50）天

11.1 干扰和隔离度

11.1.1   电路中存在着干扰

11.1.2   隔离度的定义和测量

11.1.3   射频模快的主要干扰途径

11.1.4   集成电路芯片的主要干扰途径

11.2 用金属盒屏蔽射频模块

11.3 开发集成电路的强烈欲望

11.4 沿集成电路衬垫而来的干扰

11.4.1.  实验

11.4.2.  挖沟

11.4.3.  保护圈

11.5 解决来自空中的干扰

11.6 射频模块和射频集成电路的共同接地规则

11.6.1.  电路分支和方块并联接地

11.6.2.  电路分支和方块并联直流供电

11.7 集成电路的瓶颈

11.7.1   低Q 值电感以及可能的解决办法

11.7.2   “零” 电容

11.7.3   焊接线

附录

11A.1   “溜片”多少次?

11A.2  ¼ 波长线的计算

11A.3   电子工业的进展

第一部分共27（28）小时

4.5 （4.67）天

第二部分 射频系统分析

第十二讲：主要参数和系统分析 4小时

0.67 天

12.1 引言

12.2 功率增益

12.2.1   反射功率增益的基本概念

12.2.2   传输功率增益

12.2.3   在单向传输情况下S₂₁ 和各种功率增益

12.2.4   功率增益和 阻抗匹配

李缉熙，男，中国福建省泉州南安市人。

 毕业于中国上海复旦大学物理系。

1977 至1980年间，在美国宾州州立大学攻读电机博士学位。

1979至1984， 1987-2001年間，服務於美國Motorola

·               总共在无线通信系统设计部門工作達20年之久，

·               大多数年份从事射频和射频集成电路的设计，

·               发展了新型的可調式泸波器，优质低噪声放大器，混频器，功率放大器等，

·               從声频 (Acoustic)到射频(RF)，從软体到硬体设计.

 1985至1986年间，美国德州达拉斯的德州仪器(Texas Instruments)直播卫星系统(Direct Broadcast Satellite, DBS)的技术负责人。

 1986至1987年间，在新泽西州普林斯頓的RCA从事通讯卫星(Communication Satellite) 工作，参加过4个通讯卫星设计.

 2001至2004年间, 在上海华邦集成电路公司当技术顾问。从事WLAN 通讯系统的设计

 从1993 年至 2014年，在中国，香港，台湾和新加坡总共举办了100多次有关射频电路设计的讲座.

 拥有3项美国专利, 並有數十項专题研究报告.

 是“高空大气物理学(Upper Atmosphere)”一书于1963年在北京出版的著者之一.

 小本书, “Key Issues in RF/RFIC Circuit Design” 于2005年由北京高等教育出版社出版

大本新书, “RF Circuit Design” 于2008年由美国Johnson Wiley & Sons出版社出版. 共827 pages（有中译本）。第二版 于2012年由美国Johnson Wiley & Sons出版社出版. 共840 pages.