微电子技术是信息科学技术的核心技术之一，微电子产业是当代高新技术产业群的核心和维护国家主权、保障国家安全的战略性产业。我国在《信息产业“十五”计划纲要》中明确提出：坚持自主发展，增强创新能力和核心竞争力，掌握以集成电路和软件技术为重点的信息产业的核心技术，提高具有自主知识产权产品的比重。发展集成电路技术的关键之一是培养具有国际竞争力的专业人才。

微电子技术发展迅速，内容更新快，而我国微电子专业图书数量少，且内容和体系不能反映科技发展的水平，不能满足培养人才的需求，为此，我们系统挑选了一批国外经典教材和前沿著作，组织分批出版。图书选择的几个基本原则是：在本领域内广泛采用，有很大影响力；内容反映科技的最新发展，所述内容是本领域的研究热点;编写和体系与国内现有图书差别较大，能对我国微电子教育改革有所启示。本套丛书还侧重于微电子技术的实用性，选取了一批集成电路设计方面的工程技术用书，使读者能方便地应用于实践。本套丛书不仅能作为相关课程的教科书和教学参考书，也可作为工程技术人员的自学读物。

我们真诚地希望，这套丛书能给国内高校师生、工程技术人员以及科研人员的学习和工作有所帮助，对推动我国集成电路的发展有所促进。也衷心期望着广大读者对我们一如既往的关怀和支持，鼓励我们出版更多、更好的图书。

清华大学出版社射频微电子译者序译者序

近年来，由于无线通信的广泛需求和迅速发展，射频集成电路已成为IC设计中被普遍关注和大量研究的课题。尤其是因为硅CMOS工艺的不断改进，MOS器件的截止频率已完全能满足多数现代无线通信应用要求（比如0.13μm工艺节点的nMOS截止频率可达90GHz）。对一些要求不高的应用，如无线局域网（WLAN）射频前端收发器，CMOS器件噪声性能等也能满足要求。因此了解和掌握射频集成电路的工作原理与分析方法对正确有效地设计射频、数字模拟混合信号集成电路是至关重要的。

Behzad Razavi所著的《射频微电子》（RF Microelectronics）一书就是针对上述需要的。它既可供高年级大学生或研究生作教科书用，又可满足集成电路设计工作者进一步提高自身知识和设计技能之目的。相对其他RF CMOS电路的专著，本书的特点是系统级的介绍较为详细。即它将无线通信电路系统的描述、器件特性及单元电路分析融合在一起，使读者能对射频电路的IC实现有一个完整的概念。

本书第1和第2章首先介绍了在射频电子学经常遇到的概念和术语，并给出了评价射频电路性能的主要指标，如表征非线性度的1dB增益压缩点和三阶交调点、灵敏度和动态范围等。其中对随机信号和噪声的描述很有特色，例如定义随机过程为一组时间的函数或多次测量的集合，这对理解随机信号的本质很有帮助。

在通信系统中，模拟和数字信号的调制、解调是必须的过程。本书第3章先用简洁的数学公式定义和描述了模拟信号的调幅、调相和调频调制方法，然后自然地扩展到数字信号调制的幅移、相移和频移键控调制。本书对数字信号调制机理的讨论十分明了，是一个对数字信号系统不甚熟悉的读者很好的入门介绍。另外，在书中还对各种调制方法的功率效率进行了讨论。

本书第4章专门介绍3种在无线通信系统中通用的多路存取技术：FDMA，TDMA和CDMA，及几种常用的无线通信标准，如GSM和Qualcomm公司的CDMA，这些对了解系统的工作方式很有帮助。

第5章是本书的重点，讨论了无线前端收发器的结构和集成电路的实现。它在介绍单元电路之前，先比较了各种接收器和发送器的结构，包括外差和零差程式；然后给出了几种常见的无线收发器的设计实例。这些设计都已在产品中实现并被用于无线通信系统中，其中有GSM和DECT收发器的电路框图。这些高层次的讨论对理解后续的构成收发器的单元电路设计和工作原理打下了基础。

本书的第6章至第9章详细讨论了低噪声放大器和混频器、振荡器、频率综合器和功率放大器的电路原理和分析方法。电路的实现以MOS器件为主，但也有用双极型晶体管作实例的。电路的工作原理讨论较为简要，但对各个电路单元要达到的技术指标和评价标准给出了不少实际应用系统的具体数据，这对于读者建立相关电路设计的定量概念颇有益处。

本书的作者是美国UCLA（加州大学洛杉矶分校）的教授，他曾在HP实验室工作过，有丰富的模拟电路设计经验。近年来更在射频CMOS的电路理论和设计研究方面大有建树，并成功地创办了用硅CMOS工艺实现的WLAN芯片设计公司。他写的另一本有关CMOS模拟集成电路的书Design of Analog CMOS Integrated Circuits，作为电路教学的教科书，为美国多所大学采用，也在清华大学被用作本科生和研究生的模拟电路教材或参考书。

本书在讨论RF CMOS电路的工作原理和分析上略为简明。读者如果想了解更多的电路分析知识和方法，来作为学习RF系统级设计、分析的补充，可进一步参考美国斯坦福（Stanford）大学Thomas H.Lee教授的The Design of CMOS RadioFrequency Integrated Circuits一书（英国剑桥大学出版，中国电子出版社有第二版的影印本，2005）。

译者在清华大学讲授CMOS射频集成电路分析与设计研究生课程中，自2000年来同时采用Thomas Lee和本书（英文版）作为教材（电路部分以Lee书为主，系统部分参考Razavi书）。这本翻译稿就是和清华大学微电子学研究所的周润德教授以及该所CAD室修过这门课的博士研究生一起完成的。可能存在错误或不准确的地方，敬请读者指正。

射频CMOS电路是一门依然在发展的活跃学科，希望通过普及这方面的基础知识，引起读者的兴趣，尤其是年轻学人，使他们能投身于集成电路与系统的前沿研究中。

余志平

于清华大学

2006年2月

射频微电子前言前言

全球的手机年销售额已超过25亿美元。有450万客户的家庭卫星网络也成了25亿美元的产业。到了2000年，全球定位系统有望达到50亿美元的市场。在欧洲，移动通信设备的销售和服务在1998年达到300亿美元。这些统计数字令人眩目。

射频（Radio Frequency,RF）和无线通信的市场突然一下子膨胀到不可想像的地步。诸如传呼机、手机及无绳电话、有线电视调制解调器以及射频标签的电讯产品正在迅速地渗入我们的生活，从奢华用品变成不可缺少的工具。大大小小的半导体和系统公司，不管是模拟电路的或数字电路的，都看到了这些统计数字。这些公司都在花大力气推出各种各样的RF产品来占据各自的市场。

RF设计与众不同，它需要涉及许多与集成电路（IC）无关的学科领域。有关RF的知识已经积累了几乎一个世纪，因而形成了对于新入门的人看起来似乎是无穷尽的文献资料。

这本书讨论RF集成电路及系统的分析与设计。本书通过用最通俗的语言来对射频电子学进行系统介绍，首先给出从微波到通信理论的必要的背景知识，然后引入RF接收发送器和电路的设计。书中从VLSI（超大规模集成电路）技术的单片实现出发，同时强调系统结构和电路级的课题。内容的处理主要集中在双极型和CMOS（互补金属氧化物半导体）设计，但是大多数概念也可以用到其他工艺技术。我们假定读者对模拟集成电路设计以及信号与系统的理论已有了一些基本了解。

全书由9章组成。第1章给出了一般性的介绍，提出了问题，并为后续各章提供了学习的动力。第2章描述了RF与微波设计的基本概念，强调了非线性和噪声的影响。

第3和第4章把读者带到通信系统的层次上，回顾了调制、解调、多址访问技术，以及无线标准。这些内容尽管初看起来没有必要，但事实上它们对RF电路与系统的并发设计是不可缺少的。

第5章研究接收发送器的系统结构，讨论各种不同的接收器和发送器的电路拓扑结构以及它们的优劣。这一章也包括一些范例研究来说明在实际的RF产品中所采用的系统结构。

第6到第9章讨论RF基本构筑模块的设计：低噪声放大器和混频器、振荡器、频率综合器以及功率放大器。特别研究如何使片外的元件数保持到最少。这些章节的一个重要目的是演示为满足系统的要求如何去定义电路的参数，以及每个电路的性能又是如何影响整个接收发送器。

我在UCLA（美国加利福尼亚大学洛杉矶分校）的一门4学分的研究生课程中曾讲授过本书大约80%的内容。对于只有10周课的学季制，第3，4，8和9章的内容不得不被缩减；但对于学期制，这些内容可以被较仔细地讲授。

我的RF设计知识许多是来自和同事们的交流。贝尔实验室的Helen Kim，TingPing Liu及Dan Avidor，惠普（HewlettPackard）公司实验室的David Su和Andrew Gzegorek在许多方面对本书的材料作出了贡献。这本书也被许多专家审阅过：Stefan Heinen（西门子），Bart Jansen（惠普），TingPing Liu（贝尔实验室），John Long（多伦多大学），Tadao Nakagawa（日本电报电话公司），Gitty Nasserbakht（德州仪器公司），Ted Rappaport（弗吉尼亚理工学院），Tirdad Sowlati（Gennum），Trudy Stetzler（贝尔实验室），David Su（惠普），以及Rick Wesel（加州大学洛杉矶分校）。此外，许多加州大学洛杉矶分校的学生，包括Farbod Behbahani，Hooman Darabi，John Leete，以及Jacob Rael“试用”了不同的章节，并且提供了有用的反馈意见。我对所有上面提到的人的热心帮助表示感谢。

我还要感谢Prentice Hall出版社的工作人员，尤其是Russ Hall，Maureen Diana及Kerry Reardon，感谢他们的支持。