CMOS射频集成电路 更新时间：2014-08-06 14:22

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CMOS工艺存在跨导小、频率特性差、噪声大及无源器件集成困难等不足。为实现CMOS射频集成电路，在系统级上需要研究收发器体系结构以尽量减少乃至消除收发器中所需无源器件，降低系统对于射频前端的技术指标要求；在电路级上需要研究能够工作在射频频段的高性能单元电路和高品质因数的无源器件。

CMOS射频集成电路的发展

• 　　在过去的十年中，寻呼机、无绳电话、模拟及数字蜂窝电话等个人通信系统以及数字电视、广播得到了迅猛发展，对重量轻、体积小、功耗低、成本低的收发器的需求也迅速增加，提高收发器的集成度无疑是满足上述需求的重要途径。在以往的收发器中，数字处理部分通常采用低成本的标准CMOS工艺，射频前端一般采用GaAs、Bipolar或BiCMOS工艺。由于数字处理部分的通常占到芯片面积的75%以上，集成度及功耗等指标的要求使得不可能以CMOS以外的其他工艺实现，所以只有实现CMOS集成射频前端，才能实现单片集成的收发器并最终实现单片集成的移动通信产品。目前随着CMOS工艺的发展，它的单位增益截止频率已经接近GaAs水平，同时出现了一些采用CMOS工艺实现的射频前端的单元电路及收发器。这也使得采用CMOS工艺实现移动通信产品的单芯片集成成为可能。在CMOS射频集成电路发展中，最迫切的和最困难的是要发展高性能的新器件和新的单元电路，它们是实现单片CMOS集成射频前端的基础。其中包括：高Q值的无源器件(如电感、电容和变容管等等)、低相位噪声的压控振荡器和高附加效率、高线性度的功率放大器等等。

CMOS射频集成电路的功能单元

• 　　1、低噪声放大器是收发器中接收部分的第一个模块，其重要的指标有两项：噪声指数——确定了最小可检测信号；三阶输入截止点与噪声指数一起确定了无杂散输出动态范围。此外还有一些附加要求，比如适当的增益和低直流功耗等。

  　　2、混频器是射频前端最关键的模块，它实现了频率变换过程。混频器的设计要综合考虑线性度、转换增益、端口到端口的隔离度等指标，其中最关键的指标是线性度。

  　　3、频率综合器通过对一个具有较高频率稳准度的参考信号源施以加、减、乘、除四则运算来获得频率稳准度与参考源相同数量级的一系列频率，主要用于产生收发器中信道选择的本振信号，是CMOS集成收发器中关键的单元电路。

  　　4、功率放大器是收发器中主要的大功耗单元。为了提高功率附加效率(Power-added effiency)，一般采用非线性功率放大器(包括D类、E类和F类等)。但是非线性功率放大器仅适用于恒包络调制方案。为了提高频谱利用率，通常采用多电平调制方案，这就要求要对非线性功率放大器进行非线性补偿。
  

CMOS射频集成电路的研究方向

• 　　目前CMOS工艺主要用于数字系统，在数字电路中一般不采用电阻、电容与电感等无源器件。所以在CMOS射频集成电路设计中，一方面需要研究新型的体系结构尽量减少乃至消除电路中所需的无源器件，另一方面要研究如何采用标准CMOS工艺集成实现高Q值的电感、电容等无源器件。