10、CMOS射频集成电路的最新进展与设计趋势

CMOS射频集成电路的最新进展与设计趋势

1. 引言

无线行业正经历着爆炸式的增长，像GSM蜂窝电话、蓝牙和无线局域网等应用已成为日常生活中的常见事物。CMOS技术在商用模拟和射频集成电路（RFIC）中的兴起，是推动这一增长的主要因素之一。

传统上，由于射频电路对噪声、线性度、增益和功率效率有严格要求，同时还需满足数字集成电路的高速、低功耗和高成品率特点，砷化镓（GaAs）和硅锗（SiGe）等技术在制造射频电路时比CMOS更受青睐。然而，这些技术的缺点是成本高，且为实现高度集成所需的缩放速度较慢。过去，射频电路性能的提升速度明显慢于遵循摩尔定律的数字微处理器行业。

近年来，随着片上系统（SOC）集成的发展，人们对在数字CMOS技术中实现低噪声放大器（LNA）、混频器、功率放大器（PA）和压控振荡器（VCO）等射频电路产生了浓厚兴趣。原因很明显：如果CMOS射频电路能提供与GaAs和SiGe同类产品相似的性能，那么在集成便利性和低制造成本方面，它们可能会有自己版本的摩尔定律。

2. 无线电接收器架构

以下将按大致的时间顺序，介绍无线电接收器架构的发展和在高度集成硅工艺中的实现情况。

2.1 超外差架构

经典的超外差架构在过去几十年中，是超过90%的无线电设备的核心。它由Edwin Armstrong在1918年提出，具有高选择性和高灵敏度的特点。

超外差架构的信号流程如下：
1. 天线接收到的射频信号首先通过预选带通滤波器，以隔离所需的频段。
2. 经过低噪声放大器放大后，信号进入镜像抑制滤波器。该滤波器有两个作用：一是大幅衰减“镜像频率”处的无用信号，避