Nanometer CMOS SIGMA-Delta Modulators for Software Defined Radio pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Morgado, Alonso; Del R. O., Roc O.; Rosa, Jos M. De La

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页数:308

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isbn号码:9781461400363

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射频集成电路设计：面向下一代移动通信系统的关键技术 本书旨在全面深入地探讨现代射频（RF）集成电路（IC）设计中的核心理论、先进技术和实际应用，特别关注其在软件定义无线电（SDR）系统以及未来高频通信标准中的关键作用。 本书的侧重点在于构建一个坚实的微电子学基础，并将其无缝衔接到高性能模拟与混合信号电路的设计实践中。我们将回避特定的调制技术细节，转而聚焦于支撑这些技术实现的基础构建模块和系统级挑战。 第一部分：射频电路设计基础与系统概述 本部分为后续高级主题奠定理论基础，并建立起对整个射频前端的系统级认识。 第1章：无线通信系统架构回顾与挑战 本章首先回顾了当前主流无线通信标准（如蜂窝网络、Wi-Fi等）的基本收发链路结构。我们将重点分析从天线到基带处理单元之间存在的关键性能瓶颈，包括噪声、非线性、功耗与集成度之间的权衡。详细讨论了异构集成（Heterogeneous Integration）的必要性，即如何将低噪声放大器（LNA）、混频器、本地振荡器（LO）以及功率放大器（PA）等关键射频模块集成到单个芯片或系统级封装（SiP）中，以满足日益增长的带宽和数据速率要求。 第2章：半导体工艺与器件模型 深入探讨用于射频集成电路设计的主流半导体工艺，如硅锗（SiGe BiCMOS）和先进的深亚微米CMOS工艺节点。本章细致分析了高频晶体管（如MOSFET和HBT）的寄生效应（电容、电感）如何影响其高频性能，并介绍RF器件的等效电路建模。内容涵盖了$f_T$（过渡频率）和$f_{MAX}$（最大振荡频率）的物理意义，以及如何通过工艺选择来优化器件的噪声系数（NF）和线性度（$P1dB$）。 第3章：微波电路理论基础 本章是电路实现的基础。详细介绍S参数（散射参数）在射频电路分析中的应用，包括如何测量、解释S参数，以及如何利用它们来评估阻抗匹配和信号传输特性。接着，系统地讲解史密斯圆图在阻抗匹配网络设计中的应用，包括单级和多级匹配网络的综合方法，确保LNA和PA输入/输出端口达到最佳的功率传输或噪声匹配。同时，引入噪声理论，阐述等效噪声温度和有效噪声系数的概念。 第二部分：核心射频模块设计与实现 本部分聚焦于构建高性能射频系统的三大核心支柱：低噪声放大器、混频器和振荡器。 第4章：低噪声放大器（LNA）设计 LNA是接收机前端的第一个有源器件，其性能直接决定了接收机的整体噪声系数。本章详细分析LNA的噪声匹配与功率匹配之间的折衷。介绍不同拓扑结构，如共源共栅（CS-CG）、共漏（CS-DL）LNA的设计原理。重点讨论如何通过优化偏置点和反馈网络来降低噪声系数，同时保持足够的线性度以应对强信号干扰（阻塞效应）。针对宽带应用，还将探讨使用分布式放大器（Distributed Amplifiers）的优势与挑战。 第5章：混频器与下变频器设计 混频器在SDR架构中是实现频率转换的关键组件。本章深入剖析上变频和下变频的工作原理。详细对比了不同混频器拓扑结构，如开关混频器（Switching Mixers，如Gilbert Cell结构）和基于有源器件的混频器。关键的分析内容包括插入损耗、混频非线性（镜像抑制和无源混频器中的泄漏）、LO驱动要求以及相位噪声对解调性能的影响。 第6章：频率合成与本地振荡器（LO） 稳定的频率源是任何无线系统的基石。本章专注于压控振荡器（VCO）和锁相环（PLL）的设计。首先，分析影响振荡器性能的关键指标——相位噪声的产生机理（如上锁相噪声理论和荧光理论）。随后，详细介绍VCO的设计，包括电感和电容的选择，以及如何通过有源器件优化其 $P_{out}$ 和 $Q$ 值。最后，系统阐述PLL的结构，包括鉴相器（PD）、电荷泵（CP）和环路滤波器（LPF）的设计，以确保系统具有快速的锁定时间和低噪声的频率输出。 第三部分：功率放大器与线性化技术 本部分关注发射机端，特别是高效率和高线性度的实现。 第7章：功率放大器（PA）基础与效率优化 PA是发射机中功耗最大的部分。本章从热设计和效率角度出发，分析不同类型的PA拓扑，如A类、AB类、B类以及D类和E类开关模式PA。重点讨论功率附加效率（PAE）的计算和优化，以及如何平衡效率与线性度。针对高线性度要求，详细介绍匹配网络的设计，旨在确保PA输出端与天线之间的最大功率传输。 第8章：非线性处理与前馈线性化技术 现代通信系统对PA的带外辐射（ACPR）要求极高，这要求PA在较高效率点工作时仍需保持良好的线性度。本章避开ADC/DAC相关的数字线性化方法，专注于模拟和数字预失真（DPD）的基础概念。重点讲解基带预失真和RF预失真（如Cartesian反馈和Cartesian Feedforward）的系统框图、工作原理和实现复杂度，说明如何通过引入补偿信号来抵消PA引入的非线性失真。 第四部分：集成、布局与电磁兼容性 本部分关注将理论电路转化为可制造、高性能芯片的实践环节。 第9章：RFIC的版图设计实践 在GHz频率下，版图的质量与电路拓扑同等重要。本章探讨RF版图设计规则，强调寄生效应的规避。详细介绍关键组件的版图技术，如电感的电磁耦合建模、高Q值电容的设计、接地处理（地孔阵列/地环）的重要性，以及如何布局以最小化衬底耦合噪声。 第10章：系统级电磁兼容性（EMC）与封装效应 讨论系统级层面的挑战，包括串扰（Crosstalk）、电源完整性（PI）和电磁干扰（EMI）。分析封装（Package）带来的电感和电容对高频性能的影响，并介绍诸如引线键合模型和封装模式对S参数测量的校正方法。本章旨在培养读者在实际产品开发中，从芯片到系统封装的完整设计视野。 本书是为电子工程、微电子学、通信工程等专业的高年级本科生、研究生以及从事射频集成电路设计与系统集成的工程师们量身打造的深度参考资料。 它提供的知识框架专注于构建和优化高速、高频模拟前端所需的所有关键技术环节，是理解和设计下一代无线通信硬件的有力工具。

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这本书的封面设计相当吸引人，封面上那张细腻的电路图，以一种近乎艺术品的方式呈现，让我立刻对里面的内容产生了好奇。我一直对射频前端技术和数字信号处理的结合应用很感兴趣，特别是软件定义无线电（SDR）的兴起，它彻底改变了我们对通信系统的认知。这本书的书名让我联想到，它应该会深入探讨如何在极小的纳米级CMOS工艺下，实现高度集成化的Sigma-Delta调制器，而这正是SDR系统性能的关键瓶颈之一。我设想，书中会详细讲解各种Sigma-Delta调制器的架构，从基本原理到更高级的优化技术，比如噪声整形、量化器设计、滤波器实现等，并重点阐述如何在纳米级CMOS器件的限制下，克服寄生效应、功耗瓶颈和器件不匹配等难题。此外，我对书中如何将理论设计转化为实际的SDR系统应用也充满了期待，例如，书中是否会涉及如何将这些调制器无缝集成到SDR的基带处理单元，以及它们在提高SDR系统的动态范围、信噪比和频谱效率方面所扮演的角色。对于我这样一个希望深入了解SDR底层硬件实现细节的工程师来说，这本书无疑提供了一个宝贵的学习机会，我希望它能为我打开通往更高效、更灵活的SDR设计之门。

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我最近对软件定义无线电（SDR）的底层实现技术非常感兴趣，尤其是在射频前端和模数转换方面。这本书的书名，"Nanometer CMOS SIGMA-Delta Modulators for Software Defined Radio"，直击了这个关键领域。我设想，书中会详细阐述Sigma-Delta调制器在SDR系统中的作用，以及它们如何通过过采样和噪声整形来达到高分辨率。更吸引我的是“纳米级CMOS”这个标签，这预示着书中会深入探讨在当今最先进的半导体制造工艺下，如何设计和优化这些复杂电路。我期待书中能够详细介绍各种Sigma-Delta调制器的架构，从最基本的单环到更复杂的多环和级联结构，并分析它们在纳米级CMOS器件上的实现挑战，比如功耗、噪声、线性度和工艺偏差等问题。我希望书中能够提供一些实用的设计技巧和优化策略，帮助工程师克服这些挑战，从而实现高性能、低功耗的SDR系统。对于我来说，这本书可能是一本能够 bridge theory and practice 的宝贵资源，它将帮助我理解如何在微观尺度上构建强大的SDR硬件，从而进一步推动SDR技术的进步。

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我最近对现代通信系统中的关键组件产生了浓厚的兴趣，而Sigma-Delta调制器无疑是其中一颗璀璨的明珠。这本书的书名，"Nanometer CMOS SIGMA-Delta Modulators for Software Defined Radio"，直接点出了其核心内容——在纳米级CMOS技术平台上，针对软件定义无线电（SDR）设计的Sigma-Delta调制器。这让我联想到，书中可能不仅仅会介绍Sigma-Delta调制器的理论基础，如噪声整形、过采样和量化等概念，更会深入到如何在这种先进的制造工艺下实现这些功能。我设想，书中会对不同类型的Sigma-Delta调制器架构进行详细的分析，比如用于低功耗SDR的低阶调制器，或者用于高性能SDR的高阶多位调制器。而“纳米级CMOS”这个关键词，则预示着书中会对器件级的挑战进行深入探讨，例如如何利用先进的CMOS器件特性来优化性能，同时又需要克服如工艺偏差、寄生效应和功耗增加等难题。对于我来说，最吸引人的地方在于，它将理论与实践相结合，或许会提供一些关于如何在SDR系统中实现这些高性能调制器的具体设计流程和验证方法。我希望这本书能够揭示纳米级CMOS技术如何赋能下一代SDR，让我对SDR的底层硬件实现有更深刻的理解。

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这本书的书名，"Nanometer CMOS SIGMA-Delta Modulators for Software Defined Radio"，立刻勾起了我对现代通信硬件设计的浓厚兴趣。我对SDR技术在推动通信系统灵活性和智能化方面的潜力一直深感着迷，而Sigma-Delta调制器作为SDR系统中ADC的关键组成部分，其性能直接影响着整个系统的动态范围和分辨率。我推测，这本书会非常深入地探讨在极小的纳米级CMOS工艺下，如何设计和实现高性能的Sigma-Delta调制器。这其中可能涉及到对各种Sigma-Delta调制器拓扑的详细分析，例如，如何在有限的功耗预算下实现高阶调制器，或者如何通过优化的量化器和滤波器设计来减小失真和提高线性度。另外，“纳米级CMOS”这个词汇让我想到，书中很可能会涉及关于纳米级器件特性对Sigma-Delta调制器性能的影响，例如，寄生效应、器件噪声以及如何通过先进的电路技术来补偿这些不利因素。对于我这样的读者来说，这本书最吸引人的地方在于，它将前沿的纳米级CMOS制造技术与SDR系统的核心组件——Sigma-Delta调制器——紧密结合，我期待能够从中学习到如何将理论知识转化为实际可行的设计方案，为构建更先进的SDR系统提供技术支撑。

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这本书的书名，"Nanometer CMOS SIGMA-Delta Modulators for Software Defined Radio"，听起来就充满了前沿性和技术深度。我一直对信号调理和数字化转换的过程非常着迷，尤其是Sigma-Delta调制器，它在数字信号处理领域扮演着至关重要的角色。这本书似乎将目光聚焦在了当今最先进的纳米级CMOS工艺下，这本身就意味着对器件物理、电路设计和系统级优化的极致追求。我猜想，书中会从最基础的Sigma-Delta调制器原理开始，逐步深入到各种高阶和复杂的调制器拓扑，比如连续时间Sigma-Delta调制器，离散时间Sigma-Delta调制器，以及针对特定应用的变种。更令我期待的是，书中如何处理纳米级CMOS工艺带来的挑战，比如器件的非线性、噪声、功耗限制以及如何在如此微小的尺度上实现高精度和宽带宽。对于我这样一个对SDR系统感兴趣的人来说，它很可能是在SDR前端实现高动态范围和高分辨率ADC的关键。我希望书中能够提供一些实际的案例分析，展示如何在具体的SDR应用场景中，例如认知无线电、多模通信等，有效地设计和优化这些调制器，以达到前所未有的性能水平。这本书给我一种感觉，它不仅仅是技术手册，更可能是一本能够激发创新思维的指南。

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