射频IC设计的六边形法则

Posted 2022-02-27 wangkai2019

    博主在之前学习射频IC时，通过网上的资料，总结了射频IC设计的六个指标含义及其相应的折中关系，希望能给大家带来帮助。

噪声（Noise）：

    （1）噪声一般可以分为白噪声和闪烁噪声。白噪声是由载流子的无规则热运动产生，如电阻热噪声，BJT晶体管的shot noise等均属于白噪声。闪烁噪声也称为1/f噪声，主要认为是由晶体管的缺陷造成，1/f噪声是有色噪声的一种。

    （2）噪声又分为幅度噪声和相位噪声，在射频集成电路设计中，噪声干扰造成信噪比的下降及信息误码率的上升，影响着通信质量和信息传输速度。

功耗（Power）：

    功耗是任何一种IC设计的重要指标，随着移动运用的发展，低功耗的要求越来越高。但功耗和性能是息息相关的，存在性能和功耗的折衷，设计过程中通常是在功耗约束条件下达到设计最优。

频率（Frequency）：

    （1）随着频谱资源的扩展，载波频率（带宽）增加，通信速度更快，频谱资源是有限而稀缺的。

    （2）通信过程中，通常需要上变频实现远距离的传输、天线的收发效率；下变频满足AD处理能力。

    （3）不同类型接收机对应不同的上下变频方式，比如超外差一次边频、超外差两次变频、零中频，不同的方式对应着不同的本振频率和电路性能。

增益（Gain）：

    通常指收发机系统中各个模块的增益（PA、 LNA、 Mixer等），表现为对信号的放大能力。

电源电压（Supply Voltage）：

    为芯片供电、决定电路性能，随着CMOS工艺的进步， CMOS管的尺寸下降，电源电压也在下降，此为降低功耗的主要手段。

线性度（Linearity）：

    线性度是指系统各模块（ LNA、 Mixer、 OSC） 传递函数接近线性函数的程度，在射频电路中通常指电路抑制各次谐波的能力，主要以1dB压缩点，三阶互调点IIP3等衡量。

 

折中关系：

噪声及功率：信号功率越大，噪声受工艺、环境等影响保持不变，则信噪比值越高，噪声系数越小。

功率及频率：频率越高，对电路的要求也越高，各种寄生效应更加显著，晶体管的尺寸也越大，单位时间工作次数越多，消耗的功率越大。

频率及增益：当增益带宽积一定的时候，频率越大，相应的增益也就越小。

增益及供电电压：供电电压越大，供给给晶体管的过驱动电压也越大，所以晶体管的跨导也较大，增益也就越大。