集成电路设计丛书 硅基毫米波集成电路与系统
作者： 池保勇
出版时间：2020年版
丛编项： 集成电路设计丛书
内容简介
《硅基毫米波集成电路与系统》以硅基毫米波集成电路与系统涉及的关键技术为主线，结合三位作者所在团队的科研工作，详细讨论在毫米波元器件、毫米波核心单元电路及毫米波集成系统等方面的关键技术和科研进展。《硅基毫米波集成电路与系统》共分10章。第1章介绍毫米波的应用和毫米波集成电路面临的主要技术挑战；第2章讨论硅基片上集成毫米波无源元件的电学特性；第3章～第5章讨论宽带毫米波前端、毫米波功率放大器和毫米波信号源产生电路的设计技术；第6章介绍一款77GHz数模混合FMCW雷达信号源的设计技术；第7章讨论毫米波相控阵芯片的工作原理和国内外科研进展情况；第8章介绍全集成毫米波通信收发机芯片的设计技术；第9章讨论毫米波雷达收发机技术的基本原理、基本架构和国内外科研进展情况；第10章介绍一款77GHz FMCW相控阵雷达收发机芯片的设计技术。
目录
目录
序
前言
第1章 毫米波集成电路概论 1
1.1 毫米波应用 2
1.2 毫米波集成电路的主要技术挑战 5
参考文献 14
第2章 片上集成毫米波无源元件 17
2.1 常用无源元件 17
2.2 基于耦合谐振腔的宽带无源网络 23
2.3 数字控制人工电介质传输线 40
2.4 毫米波芯片封装技术与封装天线 46
参考文献 49
第3章 宽带毫米波前端 50
3.1 高阶LC网络宽带匹配技术 50
3.2 宽带毫米波前端的电路实现与联合优化 52
3.3 芯片测试结果 59
参考文献 63
第4章 毫米波功率放大器 65
4.1 基于变压器的毫米波功率放大器 65
4.1.1 电路结构 65
4.1.2 芯片测试结果 67
4.2 基于晶体管堆叠技术的双模功率放大器 68
4.2.1 晶体管堆叠技术 68
4.2.2 共源共栅技术 69
4.2.3 双模功率放大器技术 70
4.3 双模功率放大器的电路实现 70
4.3.1 电路结构 70
4.3.2 功率可配置的输出级 71
4.3.3 高增益的驱动级 76
4.3.4 芯片测试结果 77
参考文献 80
第5章 毫米波信号源产生电路 82
5.1 毫米波振荡器 82
5.1.1 负阻振荡器 85
5.1.2 行波压控振荡器 94
5.2 毫米波分频器 99
5.2.1 注入锁定分频器 100
5.2.2 其他毫米波段分频器的设计 105
5.3 毫米波锁相环 108
参考文献 123
第6章 77GHz数模混合FMCW雷达信号源 125
6.1 毫米波雷达信号源研究现状 126
6.2 77GHz数模混合FMCW雷达信号源的系统设计 126
6.2.1 系统结构 126
6.2.2 单比特单环3阶ΔΣ调制器 128
6.2.3 混合型FIR滤波技术 132
6.2.4 型Ⅲ调频斜率估计技术 134
6.3 77GHz数模混合FMCW雷达信号源的电路设计 137
6.3.1 数字电路 137
6.3.2 电流舵型数模转换器 137
6.3.3 电流模2分频器 140
6.4 77GHz数模混合FMCW雷达信号源芯片测试结果 142
6.4.1 相位噪声 142
6.4.2 参考杂散 144
6.4.3 调制频谱 145
6.4.4 调制线性度 146
参考文献 148
第7章 毫米波相控阵技术 150
7.1 毫米波相控阵技术的发展与应用 150
7.1.1 军事对抗 150
7.1.2 智能驾驶 151
7.1.3 5G移动通信系统 152
7.2 相控阵基础理论 154
7.2.1 相位扫描原理 154
7.2.2 相控阵系统结构 157
7.3 毫米波相控阵芯片实例分析 162
7.3.1 国内硅基毫米波相控阵芯片实例 163
7.3.2 国外硅基毫米波相控阵芯片实例 166
7.4 小结 179
参考文献 179
第8章 全集成毫米波通信收发机 181
8.1 毫米波通信收发机系统设计 181
8.1.1 频率规划 181
8.1.2 链路预算 184
8.1.3 带宽分配 185
8.2 全集成60GHz QPSK无线收发芯片 186
8.2.1 系统结构及设计考虑 186
8.2.2 收发开关设计 189
8.2.3 宽带接收通路设计 191
8.2.4 宽带发射通路设计 196
8.2.5 时钟网络设计 198
8.2.6 芯片测试结果 200
8.3 IEEE802.11ad无线收发芯片 209
8.3.1 系统结构及设计考虑 209
8.3.2 高线性度的收发开关 212
8.3.3 芯片测试结果 218
8.3.4 小结 223
参考文献 224
第9章 毫米波雷达收发机技术 226
9.1 毫米波雷达收发机概述 226
9.1.1 全集成毫米波雷达收发机的作用 227
9.1.2 全集成毫米波雷达收发机发展状况 228
9.1.3 国内全集成雷达的发展形势 229
9.2 全集成毫米波雷达收发机主要质量指标 230
9.2.1 发射机参数 230
9.2.2 接收机参数 233
9.3 全集成毫米波雷达收发机分类及测量原理 235
9.3.1 脉冲雷达 235
9.3.2 连续波雷达 236
9.4 全集成毫米波雷达收发机基本原理及架构 239
9.4.1 全集成毫米波雷达发射机 239
9.4.2 全集成毫米波雷达接收机 240
9.4.3 脉冲雷达整体架构 242
9.4.4 连续波雷达 244
9.5 现有雷达收发机介绍 246
9.5.1 文献中成品雷达收发机架构以及分析 246
9.5.2 现有成品雷达收发机架构以及分析 250
参考文献 258
第10章 77GHz FMCW相控阵雷达收发机 259
10.1 系统规划 259
10.1.1 频率规划 260
10.1.2 FMCW信号产生方案 261
10.1.3 相控阵移相方案 262
10.1.4 链路预算 262
10.1.5 自校准方案 265
10.2 系统架构 266
10.3 发射机电路设计 267
10.3.1 小数型锁相环设计 267
10.3.2 发射通路的二倍频器 267
10.3.3 功率放大器 269
10.4 接收机电路设计 269
10.4.1 低噪声放大器及混频器 269
10.4.2 移相器 270
10.4.3 模拟基带设计 272
10.5 本振馈线网络设计 273
10.6 收发机芯片的自校准方案 275
10.7 收发机芯片的布局规划 276
10.8 芯片测试结果 278
10.8.1 发射机测试 279
10.8.2 接收机测试 283
10.8.3 性能总结与讨论 290
参考文献 291
彩图
