射频集成电路及系统设计（原书第2版） [美]霍曼·达拉比_[美]霍曼·达拉比（Hooman Darabi）_9787111763772

本书详细介绍了射频元件、射频信号与系统、射频网络、射频滤波器与中频滤波器、噪声、失真、低噪声放大器、混频器、振荡器、锁相环与频率综合器、功率放大器、收发机架构等内容，并给出了大量设计示例以及各种拓扑结构的优缺点分析，将理论与实践相结合。本书是第2版，在第1版的基础上增加了射频设计的信号和电源完整性等内容。本书是作者根据其在射频集成电路与系统领域多年的科研工作，结合实践，面向广大集成电路领域研究人员、工程师，乃至高等院校相关专业高年级本科生和研究生编写的经典著作。

第2版前言
出版本书第1版的目的是为学术界以及射频专业工程师提供射频领域的参考书。但是，有人认为本书更适合行业内的射频实习工程师学习。在过去几年，根据个人的教学经验以及同事和朋友们的反馈和激励，我编写了这个新版本，以满足行业工程师以及在读研究生和高年级本科生的需求。本书的整体结构没有做大的修改，基本保留了第1版的大部分内容，改写了少部分内容，以便更深入地阐述基本概念。新版特别设计了一些示例，涵盖基础理论以及实际电路级的设计和模拟，并且进行了更清晰的组织，以补充基本概念，并为更深入的讨论提供指导。第2版还试图让读者尽早熟悉射频领域的两个使用广泛的仿真软件——Spectre-RF和EMX，基于电路分析示例，读者可以通过仿真软件进行验证。此外，第2版还增加了50多道习题，可以作为作业题或考试题，也可以作为基本概念学习效果的验证手段。
第2版针对第1版缺失的射频设计中的部分重要概念或者需要进一步阐述的内容，增加了射频和中频滤波器的设计和分析（包括SAW、FBAR、双工器和N路滤波器），并介绍了锁相环、频率合成器、数字锁相环和分频器。其他新增的内容包括：对波的传播、趋肤效应和天线的讨论；对射频双端口网络和互易网络更深入和广泛的讨论；对混频器、振荡器和数字功率放大器的讨论；对电磁耦合、屏蔽和电源瞬态噪声等解决信号和电源完整性的讨论。
无论是第1版还是第2版，都没有关于无线标准的专门章节。这是因为无线标准还在不断发展，现在的无线标准的内容与未来5年或10年相比，将大不相同。对于射频设计人员来说，更重要的是能够将高级的系统规范转化为电路级的要求，而不是仅仅记住标准本身。第5章和第6章，以及引用的关于现有主流射频标准的大量参考文献，都充分阐述了这一点。
很幸运，我能够在美国博通公司与许多有才华的人一起共事，在那里工作的20多年中学到了很多。感谢他们所有人，特别感谢以下帮助审校第2版各章内容的同事和朋友：Wei-Liat Chan、Yuyu Chang、Saeed Chehrazi、Matteo Conta、Milad Darvishi、Valentina Della Torra、Dale Douglas、Mohyee Mikhemar、David Murphy、Bevin Perumana和Hao Wu。感谢Ed Chien博士，他在关于PLL的章节中提供了很多有用的意见，特别是对数字PLL部分的指导。同时，感谢Mikhemar博士，他参与撰写了数字功率放大器部分。感谢Rich Ruby博士，她提供了关于SAW和FBAR部分的宝贵反馈。另外，感谢博通公司的Saeed Chehrazi、Milad Darvishi、David Murphy和Hao Wu，他们与我就和本书直接或间接相关的各种主题进行了许多有益的讨论。
非常感谢我的博士生导师——UCLA的Asad Abidi教授，多年来我一直与他保持着密切的联系，他给了我很大的鼓励。本书的许多章节从他的见解和创新的教学方法中受益匪浅。感谢我本科时期的教师——Masood Jahanbegloo教授，他也是我UCLA的校友，感谢他教我电路基础和电子学的理论知识。
最后，感谢我的妻子Shahrzad Tadjpour博士，感谢她付出耐心并给予技术反馈，也感谢家人们的支持。

第1版前言
在过去的20年里，射频集成电路取得了长足的进展，技术日臻成熟。20世纪90年代中期，射频集成电路仅在几所大学作为研究性课题，如今已发展到了用于无线连接和移动应用的复杂的片上系统（SoC）阶段。这一不可思议的发展的主要原因有两个：CMOS技术的快速发展以及电路和架构的不断创新。与普遍认为的射频电路和模拟电路不会随着工艺的进步而有多大的发展不同，速度更快的CMOS工艺促进了大量拓扑结构的实现，可以大幅降低成本和功耗。这种快速发展使得现代射频设计在某种程度上是基于产业的、适时的和必要的。本书的主要目标是以较深入的方式讨论基本且重要的主题，以使从事行业常规产品设计工作的射频工程师深入理解射频集成电路设计的基本概念和基本定义，而具有深厚基础背景的设计师可以自己探索其他变化。
本书基于我在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校和尔湾分校讲授的射频课程，以及在博通公司工作多年的射频设计和产品实践经验。本书的每一章都包括示例，说明所讨论内容的实际应用，并附带实际产品例子，每章的最后还给出了习题，作为示例的补充。
射频电路设计涉及多个学科领域，深入了解模拟集成电路以及通信理论、信号处理、电磁学和微波工程至关重要。本书的前3章以及第4章的部分内容涵盖了上述领域的相关知识，以及在射频设计方面的应用。
第1章回顾了电磁场的基本概念，特别是电感和电容。尽管很多读者经常使用电容和电感，但是往往会忽视它们的基本定义，因此简单的回顾是必要的。此外，读者还需要对麦克斯韦方程组有基本的了解，这样才能理解传输线、电磁波、天线等概念以及散射参数。这些内容将在第3章中进行讨论。本章还概述了现代CMOS工艺集成电路中的电感与电容。
第2章介绍了通信和信号处理的基本概念，这些是射频设计的关键内容。本章的大部分内容是为了回顾基本知识和基本概念，了解随机过程、调制以及无源滤波器和希尔伯特变换，这些对后续的学习有很大的帮助。
第3章涉及射频设计中的几个关键概念，如可用功率、匹配拓扑、传输线和散射参数，可以作为第1章的补充。有关传输线、史密斯圆图和散射参数等更有难度的内容，可以根据读者的知识背景，简单了解或者忽略。
第4章讨论了噪声、噪声因子、灵敏度和相位噪声。关于噪声类型的介绍可以作为扩展阅读材料，但读者需要学习噪声系数的定义、最小噪声因子和灵敏度等内容。
第5章介绍了失真和阻塞。本章内容对于已在业界工作的射频电路和系统工程师来说非常有用。对本章内容的透彻理解对于理解第10章的内容至关重要。
第6~9章涉及射频电路设计。第6章在第3章和第4章有关概念的基础上介绍了低噪声放大器。
第7章详细讨论了接收机和发射机的混频器，介绍了基本的有源拓扑和无源拓扑，并对噪声进行了必要的讨论。M相混频器和上变频混频器的大部分内容可以作为扩展阅读材料。
第8章讨论了振荡器（包括LC振荡器、环形振荡器和晶体振荡器），还介绍了锁相环。本章内容较多，后3个主题可以作为扩展阅读材料。本章还简要介绍了相位噪声，相位噪声的详细讨论需要深厚的数学功底，这可能超出了射频入门课程的范围。因此，我们将重点放在抽象线性振荡器上，并总结一般规则，以提供实用的设计方法。
第9章讨论了功率放大器（PA），前几节介绍了功率放大器的基本类型，然后介绍了提高效率的方法以及线性化技术，还介绍了功率放大器示例（可能仅限于A、B和F类）以及功率放大器的一般问题和折中方法。
第10章介绍了收发机的架构。这是本书最长的章节之一，大部分内容都可以作为扩展阅读材料。最后一节涵盖了设计的一些实际问题，如封装和生产。同时，本章还介绍了一些研究案例。这些内容对射频工程师很实用。
很幸运，我在UCLA以及后来的美国博通公司能与许多有才华的导师和射频设计师一起共事。他们在很多方面对本书的编写给予了帮助。在此感谢以下对本书做出贡献的每个人：博通公司的David Murphy博士，他是本书第8章大部分内容的共同作者，并对第6章提供了非常有益的见解，特别是低噪声放大器的拓扑部分；同样来自博通公司的Ahmad Mirzaei博士撰写了第9章和第10章的部分内容，并对本书做了精心的审校；来自博通公司的Hwan Yoon博士，她就第1章的内容，尤其是集成电感方面的内容，与我进行了多次有益的讨论。衷心感谢荷兰特文特大学的Eric Klumperink教授，他认真审校了本书的大部分内容，并提供了宝贵的见解。感谢我的妹妹Hannah，她帮助设计了本书的封面。最后，感谢我的妻子Shahrzad Tadjpour，她不仅对本书提供了技术反馈，还在这些年来一贯给予我支持。

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