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文檔簡(jiǎn)介
華為射頻芯片設(shè)計(jì)高頻面試題
【精選近三年60道高頻面試題】
【題目來源:學(xué)員面試分享復(fù)盤及網(wǎng)絡(luò)真題整理】
【注:每道題含高分回答示例+避坑指南】
1.請(qǐng)做一個(gè)自我介紹(基本必考)
2.請(qǐng)畫出史密斯圓圖(SmithChart),并標(biāo)出開路、短路、匹配點(diǎn)以及感性、容性區(qū)域。
(極高頻|重復(fù)度高)
3.解釋S參數(shù)(S11,S21,S12,S22)的物理意義,S11和VSWR的關(guān)系是什么?(基本必
考|重點(diǎn)準(zhǔn)備)
4.在你的項(xiàng)目中,LNA(低噪聲放大器)采用了什么結(jié)構(gòu)?為什么選擇這種結(jié)構(gòu)?請(qǐng)畫出電
路圖。(極高頻|適合講項(xiàng)目)
5.簡(jiǎn)述1dB壓縮點(diǎn)(P1dB)和三階截點(diǎn)(IIP3)的定義,它們之間在理論上有什么數(shù)值關(guān)
系?(極高頻|多次驗(yàn)證)
6.什么是噪聲系數(shù)(NF)?多級(jí)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)計(jì)算公式(Friis公式)是什么?
(基本必考|記住就行)
7.源極負(fù)反饋電感(SourceDegenerationInductor)在LNA中起什么作用?對(duì)輸入阻抗、
增益和噪聲有何影響?(極高頻|需深度思考)
8.請(qǐng)?jiān)敿?xì)解釋米勒效應(yīng)(MillerEffect),以及Cascode(共源共柵)結(jié)構(gòu)如何消除米勒效
應(yīng)?(極高頻|重點(diǎn)準(zhǔn)備)
9.功率放大器(PA)的A類、B類、AB類、C類、D類、E類主要區(qū)別是什么?效率和線性
度如何折中?(高頻|重復(fù)度高)
10.在射頻版圖(Layout)設(shè)計(jì)中,有哪些關(guān)鍵的寄生效應(yīng)需要考慮?如何進(jìn)行后仿真?
(高頻|適合講項(xiàng)目)
11.什么是趨膚效應(yīng)(SkinEffect)?它對(duì)電感Q值和傳輸線損耗有什么影響?(中頻|較為
重要)
12.請(qǐng)畫出Gilbert混頻器(GilbertCellMixer)的電路結(jié)構(gòu),并解釋其工作原理。(高頻|需
深度思考)
13.什么是阻抗匹配?為什么要進(jìn)行50歐姆匹配?有哪些常見的匹配網(wǎng)絡(luò)(L型、Pi型、T
型)?(基本必考|重點(diǎn)準(zhǔn)備)
14.解釋相位噪聲(PhaseNoise)的概念,它對(duì)系統(tǒng)性能(如EVM、SNR)有什么影響?
(高頻|較為重要)
15.PLL(鎖相環(huán))的基本結(jié)構(gòu)包含哪些模塊?請(qǐng)畫出框圖并解釋各部分功能。(高頻|重點(diǎn)
準(zhǔn)備)
16.在項(xiàng)目中你是如何測(cè)試芯片的?使用過哪些儀器(VNA、頻譜儀、示波器)?遇到過什
么測(cè)試問題?(極高頻|適合講項(xiàng)目)
17.什么是穩(wěn)定性系數(shù)(K因子)?如何保證放大器在所有頻率下絕對(duì)穩(wěn)定?(高頻|需深度
思考)
18.你的項(xiàng)目中電感的Q值大概是多少?受哪些因素限制?如何在版圖上優(yōu)化電感Q值?(極
高頻|適合講項(xiàng)目)
19.對(duì)于射頻開關(guān)(RFSwitch),插入損耗(InsertionLoss)和隔離度(Isolation)這兩個(gè)
指標(biāo)怎么權(quán)衡?(中頻|可詳細(xì)準(zhǔn)備)
20.簡(jiǎn)述零中頻(Zero-IF)架構(gòu)和超外差(Super-heterodyne)架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。(高頻|多次
驗(yàn)證)
21.什么是鏡像頻率干擾(ImageFrequency)?如何抑制鏡像干擾?(高頻|較為重要)
22.在LNA設(shè)計(jì)中,為什么要在柵極和漏極之間并聯(lián)電感(或其他反饋網(wǎng)絡(luò))?(中頻|需深
度思考)
23.請(qǐng)解釋EVM(誤差矢量幅度)和ACLR(鄰道泄漏比)的定義及其在系統(tǒng)指標(biāo)中的重要
性。(高頻|重點(diǎn)準(zhǔn)備)
24.你在項(xiàng)目中遇到的最大技術(shù)難點(diǎn)是什么?你是如何一步步排查并解決的?(極高頻|考察
軟實(shí)力)
25.什么是負(fù)載牽引(LoadPull)技術(shù)?在PA設(shè)計(jì)中如何使用?(高頻|可詳細(xì)準(zhǔn)備)
26.解釋一下VCO(壓控振蕩器)的起振條件和定心頻率是如何確定的。(中頻|較為重要)
27.什么是巴倫(Balun)?它的作用是什么?常見的片上Balun結(jié)構(gòu)有哪些?(中頻|可詳細(xì)
準(zhǔn)備)
28.描述一下CMOS工藝和GaAs、GaN工藝在射頻應(yīng)用上的主要區(qū)別和優(yōu)劣勢(shì)。(中頻|網(wǎng)
友分享)
29.在深亞微米工藝下,MOS管的短溝道效應(yīng)有哪些?對(duì)射頻電路設(shè)計(jì)有什么影響?(高頻|
需深度思考)
30.如何提升PLL的鎖定速度?帶寬(LoopBandwidth)與相位噪聲、鎖定時(shí)間的關(guān)系是什
么?(高頻|需深度思考)
31.什么是LO泄漏(LOLeakage)?它是如何產(chǎn)生的,有什么危害?(中頻|一般重要)
32.給我講講Doherty功率放大器的工作原理。(中頻|需深度思考)
33.在ADS或Cadence中,你是如何進(jìn)行Corner(工藝角)仿真的?主要關(guān)注哪些Corner?
(極高頻|適合講項(xiàng)目)
34.什么是無(wú)源互調(diào)(PIM)?它通常在什么場(chǎng)景下發(fā)生?(中頻|網(wǎng)友分享)
35.解釋下變頻增益(ConversionGain)和噪聲系數(shù)在無(wú)源混頻器和有源混頻器中的區(qū)別。
(中頻|可詳細(xì)準(zhǔn)備)
36.版圖設(shè)計(jì)中,GuardRing(保護(hù)環(huán))的作用是什么?應(yīng)該如何打?(高頻|多次驗(yàn)證)
37.什么是InjectionLocking(注入鎖定)?在分頻器設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用?(中頻|需深度思考)
38.你了解數(shù)字預(yù)失真(DPD)技術(shù)嗎?它主要用于解決什么問題?(中頻|網(wǎng)友分享)
39.如果你的LNA輸入匹配測(cè)出來偏了很多,可能的原因有哪些?(極高頻|適合講項(xiàng)目)
40.什么是MOM電容和MIM電容?在工藝和特性上有什么區(qū)別?(高頻|重復(fù)度高)
41.請(qǐng)畫出帶隙基準(zhǔn)(Bandgap)電路的簡(jiǎn)圖,并說明它是如何產(chǎn)生與溫度無(wú)關(guān)的電壓的。
(高頻|重點(diǎn)準(zhǔn)備)
42.在射頻收發(fā)機(jī)中,AGC(自動(dòng)增益控制)的作用是什么?一般放在鏈路的哪個(gè)位置?
(中頻|一般重要)
43.什么是襯底噪聲(SubstrateNoise)?在數(shù)?;旌闲酒腥绾胃綦x?(高頻|需深度思
考)
44.解釋一下S參數(shù)中的S12不為0意味著什么?對(duì)電路設(shè)計(jì)有什么影響?(中頻|需深度思
考)
45.你做的項(xiàng)目中,功耗主要消耗在哪個(gè)模塊?有沒有想過進(jìn)一步降低功耗的方法?(高頻|
適合講項(xiàng)目)
46.什么是AM-AM和AM-PM失真?它們對(duì)高階調(diào)制信號(hào)(如64QAM)有什么影響?(中頻|
可詳細(xì)準(zhǔn)備)
47.為什么射頻電路中常使用差分信號(hào)而不是單端信號(hào)?(基本必考|重復(fù)度高)
48.解釋一下傳輸線的特征阻抗概念,它與傳輸線的長(zhǎng)度有關(guān)嗎?(基本必考|記住就行)
49.什么是ESD(靜電放電)保護(hù)?在RFI/OPad上設(shè)計(jì)ESD電路需要注意什么(對(duì)寄生電
容的限制)?(高頻|重點(diǎn)準(zhǔn)備)
50.如果測(cè)試結(jié)果和仿真結(jié)果不一致,你會(huì)從哪些方面去分析原因?(極高頻|考察軟實(shí)力)
51.你如何理解華為的“奮斗者文化”?能接受高強(qiáng)度的工作節(jié)奏嗎?(高頻|考察軟實(shí)力)
52.為什么選擇做射頻芯片設(shè)計(jì)?你未來的職業(yè)規(guī)劃是什么?(基本必考|考察軟實(shí)力)
53.你的項(xiàng)目中是否涉及過封裝(Bondingwire/Flipchip)模型的仿真?封裝電感對(duì)電路有什
么影響?(中頻|適合講項(xiàng)目)
54.什么是IQ不平衡(IQImbalance)?它在星座圖上是什么樣子的?(中頻|可詳細(xì)準(zhǔn)備)
55.舉例說明你在團(tuán)隊(duì)合作中遇到的分歧,你是如何解決的?(中頻|考察軟實(shí)力)
56.什么是相位裕度(PhaseMargin)?一般設(shè)計(jì)要求多少度?(基本必考|記住就行)
57.談?wù)勀銓?duì)當(dāng)前國(guó)產(chǎn)射頻芯片行業(yè)發(fā)展的看法。(中頻|考察軟實(shí)力)
58.在學(xué)校期間,除了項(xiàng)目,你通過什么渠道學(xué)習(xí)最新的射頻技術(shù)?看過哪些經(jīng)典書籍或
Paper?(中頻|考察軟實(shí)力)
59.如果給你一個(gè)指標(biāo)無(wú)法滿足的設(shè)計(jì)任務(wù),你會(huì)怎么處理?(中頻|考察軟實(shí)力)
60.我問完了,你有什么想問我們的嗎?(面試收尾題)
【華為射頻芯片設(shè)計(jì)工程師】面試題深度解答
Q1:請(qǐng)做一個(gè)自我介紹
?不好的回答示例:
面試官您好,我叫張三,來自某某大學(xué)電子信息工程專業(yè)。碩士期間主要跟著導(dǎo)師
做項(xiàng)目,也發(fā)了一篇論文。我的性格比較隨和,能吃苦耐勞。在校期間我學(xué)習(xí)了模
擬電路、射頻電路等課程,成績(jī)還不錯(cuò),拿過二等獎(jiǎng)學(xué)金。我對(duì)華為很向往,覺得
華為技術(shù)很強(qiáng),希望能加入華為學(xué)習(xí)更多的知識(shí),成為一名優(yōu)秀的工程師。我平時(shí)
喜歡打籃球和看書,希望您能給我這個(gè)機(jī)會(huì)。
為什么這么回答不好:
1.流水賬式陳述,缺乏亮點(diǎn):只是簡(jiǎn)單羅列了學(xué)校、專業(yè)和課程,這些信息簡(jiǎn)歷上都有,
沒有提煉出與“射頻芯片設(shè)計(jì)”崗位強(qiáng)相關(guān)的核心競(jìng)爭(zhēng)力(如流片經(jīng)驗(yàn)、具體指標(biāo)達(dá)成)。
2.動(dòng)機(jī)表達(dá)過于單向索?。簭?qiáng)調(diào)“來華為學(xué)習(xí)”是典型的學(xué)生思維。企業(yè)招聘是為了解決問
題,而非尋找學(xué)員,應(yīng)重點(diǎn)展示“我能為華為帶來什么價(jià)值”。
3.缺乏數(shù)據(jù)和成果支撐:提到“做項(xiàng)目”和“發(fā)論文”,但未說明項(xiàng)目難度、論文級(jí)別(如
ISSCC/JSSC/TCAS)或具體的貢獻(xiàn)度,導(dǎo)致面試官無(wú)法評(píng)估技術(shù)深度。
高分回答示例:
面試官您好,我是[姓名],碩士畢業(yè)于[學(xué)校]微電子與固體電子學(xué)專業(yè),主要研究方
向?yàn)镃MOS射頻前端集成電路設(shè)計(jì)。我有兩段完整的流片經(jīng)歷,分別基于TSMC
65nm和40nm工藝。
首先,在技術(shù)深度方面,我主攻低功耗LNA和高線性度Mixer的設(shè)計(jì)。在最近的一
個(gè)北斗導(dǎo)航接收機(jī)項(xiàng)目中,我獨(dú)立負(fù)責(zé)前端LNA的設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)。針對(duì)傳統(tǒng)共源
共柵結(jié)構(gòu)噪聲系數(shù)(NF)與功耗的折中瓶頸,我采用了變壓器反饋技術(shù),最終在
2.5mW的低功耗下實(shí)現(xiàn)了1.8dB的噪聲系數(shù),且IIP3達(dá)到了-5dBm。該成果已整理
投稿至TCAS-II期刊。這一經(jīng)歷讓我對(duì)史密斯圓圖匹配、噪聲優(yōu)化理論以及版圖寄
生效應(yīng)的提取有了深刻的工程認(rèn)知。
其次,在工程落地能力方面,我具備從架構(gòu)設(shè)計(jì)、前仿真、電磁場(chǎng)聯(lián)合仿真(EM
Co-simulation)到芯片測(cè)試的全流程經(jīng)驗(yàn)。我熟練使用Cadence、ADS、HFSS
等工具,并曾獨(dú)立搭建測(cè)試平臺(tái),使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)和頻譜儀完成過芯
片實(shí)測(cè),成功定位并解決了因封裝邦定線電感導(dǎo)致的S11頻偏問題。
最后,關(guān)于職業(yè)匹配度,我了解到華為海思在射頻領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位,且對(duì)技
術(shù)有著極致的追求,這與我“鉆研技術(shù)、攻克難題”的職業(yè)理想高度契合。我具備高
強(qiáng)度的抗壓能力,希望能用我的專業(yè)積累,快速融入團(tuán)隊(duì),為部門的射頻芯片研發(fā)
貢獻(xiàn)力量。
Q2:請(qǐng)畫出史密斯圓圖(SmithChart),并標(biāo)出開路、短路、匹配點(diǎn)以及感
性、容性區(qū)域。
?不好的回答示例:
(在紙上畫了一個(gè)大概的圓)呃,中間這個(gè)點(diǎn)是匹配點(diǎn),最左邊是短路點(diǎn),最右邊
是開路點(diǎn)。上半部分應(yīng)該是感性,下半部分是容性。史密斯圓圖主要就是用來做阻
抗匹配的,把不在中心的點(diǎn)通過加電感電容移到中心去。具體的原理大概就是通過
歸一化阻抗來算的。我在ADS里仿真的時(shí)候經(jīng)??催@個(gè)圖,但是手畫的話可能畫得
不是很標(biāo)準(zhǔn),大概位置應(yīng)該就是這樣。
為什么這么回答不好:
1.基本概念模糊,不夠精準(zhǔn):雖然大致方位說對(duì)了,但缺乏專業(yè)描述。例如未提及“歸一化
電阻圓”和“電抗圓”的幾何特征,未解釋為何左短右開(阻抗平面)。
2.缺乏理論深度:僅僅停留在“用來做匹配”的操作層面,未體現(xiàn)出對(duì)反射系數(shù)與阻抗
映射關(guān)系的理解,這是射頻工程師的基本功。
3.態(tài)度隨意:既然是極高頻考題,回答“手畫不標(biāo)準(zhǔn)”會(huì)暴露基礎(chǔ)不扎實(shí),無(wú)法給面試官留下
專業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠∠蟆?/p>
高分回答示例:
(一邊畫圖一邊講解)好的,史密斯圓圖本質(zhì)上是反射系數(shù)平面在復(fù)阻抗平面的
共形映射。
1.關(guān)鍵點(diǎn)位標(biāo)注:
我先畫一個(gè)單位圓。圓心位置(坐標(biāo)原點(diǎn))代表匹配點(diǎn),即(通常為50歐
姆),此時(shí)反射系數(shù)。
最左端的點(diǎn)(實(shí)軸-1處)代表短路點(diǎn)(Short),此時(shí),。
最右端的點(diǎn)(實(shí)軸+1處)代表開路點(diǎn)(Open),此時(shí),。
實(shí)軸(水平軸)代表純電阻區(qū)域。
2.區(qū)域劃分:
實(shí)軸的上半圓區(qū)域是感性區(qū)域,代表阻抗虛部(電感特性)。
實(shí)軸的下半圓區(qū)域是容性區(qū)域,代表阻抗虛部(電容特性)。
3.圓圖構(gòu)成:
圓圖由一系列相切于開路點(diǎn)的圓組成。其中包括等電阻圓(Realpartconstant)和等
電抗圓(Imaginarypartconstant)。
另外,值得補(bǔ)充的是,如果這是阻抗圓圖(Z-Chart),串聯(lián)電感是沿等電阻圓順時(shí)針
移動(dòng),串聯(lián)電容是逆時(shí)針移動(dòng)。如果是導(dǎo)納圓圖(Y-Chart),并聯(lián)元件的操作則相
反。在實(shí)際LNA或PA匹配設(shè)計(jì)中,我通常會(huì)結(jié)合Z-Y圓圖來進(jìn)行LC匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì),
以便更直觀地看到Q值圓和帶寬的影響。
Q3:解釋S參數(shù)(S11,S21,S12,S22)的物理意義,S11和VSWR的關(guān)系是什
么?
?不好的回答示例:
S參數(shù)就是散射參數(shù),用來描述射頻網(wǎng)絡(luò)的特性。S11是輸入反射系數(shù),S21是增
益,S12是反向隔離度,S22是輸出反射系數(shù)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)放大器的時(shí)候,希望
S11和S22越小越好,S21越大越好,S12越小越好。VSWR是電壓駐波比,它和
S11是有關(guān)系的,S11越小,VSWR越接近1。具體的公式我有點(diǎn)記不清了,大概就
是一加什么除以一減什么。反正一般工程上要求S11小于-10dB。
為什么這么回答不好:
1.定義缺乏數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性:只是通俗說了中文名稱,沒有提到入射波和反射波的比值關(guān)
系(如),這在芯片設(shè)計(jì)面試中顯得不夠?qū)I(yè)。
2.公式記憶缺失:VSWR與S11的轉(zhuǎn)換公式是射頻基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),回答“記不清了”是重大減
分項(xiàng)。
3.物理意義闡述淺顯:僅說了“越小越好”,未解釋S11代表能量反射了多少,也未提及S12
在穩(wěn)定性分析中的關(guān)鍵作用。
高分回答示例:
S參數(shù)(ScatteringParameters)用于在特征阻抗(通常50)匹配環(huán)境下描述N
端口網(wǎng)絡(luò)的能量傳輸特性。對(duì)于二端口網(wǎng)絡(luò):
1.物理意義詳解:
(InputReflectionCoefficient):表示端口2匹配時(shí),端口1的反射波與入射波之
比()。它表征輸入回波損耗,直接反映輸入匹配的好壞。
(ForwardTransmissionCoefficient):表示端口2匹配時(shí),端口2的輸出波與端
口1的入射波之比。在LNA中代表小信號(hào)功率增益()。
(ReverseTransmissionCoefficient):表征反向隔離度。在放大器設(shè)計(jì)中,
不僅影響隔離性能,更是決定系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素,大的容易導(dǎo)致振蕩。
(OutputReflectionCoefficient):表征輸出回波損耗。
2.S11與VSWR的關(guān)系:
VSWR(電壓駐波比)是指?jìng)鬏斁€上駐波電壓最大值與最小值之比。它與S11
(反射系數(shù)的模值)的數(shù)學(xué)關(guān)系為:
工程意義:當(dāng)完全匹配時(shí),,VSWR=1;全反射時(shí),,
VSWR=。通常工程標(biāo)準(zhǔn)要求,換算成,代入公
式計(jì)算對(duì)應(yīng)VSWR,即通常說的駐波比小于2。這在PA與天線接口的
設(shè)計(jì)中是必須嚴(yán)格遵守的指標(biāo)。
Q4:在你的項(xiàng)目中,LNA(低噪聲放大器)采用了什么結(jié)構(gòu)?為什么選擇這種
結(jié)構(gòu)?請(qǐng)畫出電路圖。
?不好的回答示例:
我做的LNA項(xiàng)目用的是Cascode結(jié)構(gòu)。因?yàn)镃ascode結(jié)構(gòu)比較常見,增益比較高,
而且隔離度也好。電路圖就是一個(gè)共源管上面串聯(lián)一個(gè)共柵管。然后輸入端加了電
感做匹配,輸出端也是LC匹配。選擇這個(gè)結(jié)構(gòu)是因?yàn)閷?dǎo)師推薦的,或者是教材上最
經(jīng)典的,我就直接用了。設(shè)計(jì)的時(shí)候主要看S11和噪聲系數(shù),調(diào)一下電感值和管子
尺寸,最后滿足指標(biāo)就行了。
為什么這么回答不好:
1.缺乏設(shè)計(jì)思考(Trade-off):僅提到“常見”和“導(dǎo)師推薦”,未體現(xiàn)工程師在面對(duì)具體指標(biāo)
(功耗、線性度、噪聲)時(shí)的主動(dòng)選擇和權(quán)衡過程。
2.技術(shù)細(xì)節(jié)缺失:“輸入端加電感”太籠統(tǒng),未明確指出是“源極負(fù)反饋電感”這一核心技術(shù)
點(diǎn),也未提及米勒效應(yīng)的抑制。
3.電路描述過于簡(jiǎn)單:無(wú)法展示對(duì)偏置電路、穩(wěn)定性措施或具體匹配拓?fù)涞纳钊肜斫狻?/p>
高分回答示例:
在我的2.4GHzZigBee收發(fā)機(jī)項(xiàng)目中,LNA采用了帶有源極電感負(fù)反饋的
Cascode(共源共柵)結(jié)構(gòu)。
1.結(jié)構(gòu)選擇理由(DesignTrade-offs):
噪聲與匹配的兼顧:采用源極電感負(fù)反饋(InductiveSourceDegeneration),可以
在不引入熱噪聲電阻的情況下,產(chǎn)生一個(gè)實(shí)部輸入阻抗。這使得我們能夠
在獲得50實(shí)部匹配的同時(shí),通過調(diào)節(jié)和獨(dú)立優(yōu)化噪聲匹配圓,盡量使
靠近。
隔離度與米勒效應(yīng):Cascode結(jié)構(gòu)中的共柵管(CG)有效抑制了共源管(CS)的米
勒效應(yīng),大幅降低了帶來的反向饋通,提高了隔離度,這對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性至
關(guān)重要。
增益提升:增加了輸出阻抗,從而提高了本級(jí)增益,有助于抑制后級(jí)電路的噪聲貢
獻(xiàn)。
2.電路細(xì)節(jié):
(畫圖描述)輸入端不僅有柵極串聯(lián)電感用于抵消的容性虛部,還包括
產(chǎn)生實(shí)部。
偏置電路采用了電流鏡結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)了帶隙基準(zhǔn)(Bandgap)提供穩(wěn)定的參考電流,
以抵抗PVT變化。
輸出端采用了LC并聯(lián)諧振負(fù)載,中心頻率調(diào)諧在2.4GHz。
3.結(jié)果導(dǎo)向:
最終在TSMC180nm工藝下,該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了16dB的增益,噪聲系數(shù)(NF)低至
2.1dB,同時(shí)輸入回波損耗,滿足了系統(tǒng)靈敏度的要求。
Q5:簡(jiǎn)述1dB壓縮點(diǎn)(P1dB)和三階截點(diǎn)(IIP3)的定義,它們之間在理論上
有什么數(shù)值關(guān)系?
?不好的回答示例:
P1dB就是輸出功率比線性增益下降1dB的時(shí)候?qū)?yīng)的輸入功率。IIP3是三階交調(diào)截
點(diǎn),是兩個(gè)信號(hào)打進(jìn)去,產(chǎn)生的三階分量和基波分量相等的時(shí)候那個(gè)點(diǎn)的功率。這
兩個(gè)都是衡量線性度的指標(biāo)。P1dB一般用來衡量大信號(hào)時(shí)的非線性,IIP3衡量小信
號(hào)時(shí)的線性度。數(shù)值關(guān)系上,IIP3肯定比P1dB大,大概大個(gè)10dB左右吧,但實(shí)際
電路里可能不一樣,要看具體情況。
為什么這么回答不好:
1.定義表述松散:雖然意思到了,但缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ陶Z(yǔ)言,例如未強(qiáng)調(diào)是“外推”的交點(diǎn)。
2.數(shù)值關(guān)系模糊:“大概大個(gè)10dB”不夠精確,未區(qū)分“理論值”和“實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值”,容易讓面試
官覺得基礎(chǔ)理論不扎實(shí)。
3.邏輯對(duì)比不深:未解釋為什么一個(gè)是一階壓縮,一個(gè)是三階產(chǎn)物,僅僅停留在表面現(xiàn)
象。
高分回答示例:
這兩個(gè)指標(biāo)是射頻電路線性度的核心參數(shù)。
1.定義解析:
1dB壓縮點(diǎn)():隨著輸入功率增加,當(dāng)放大器的實(shí)際增益比理想線性增益下降
1dB時(shí),所對(duì)應(yīng)的輸入功率(稱為輸入P1dB)或輸出功率(稱為輸出P1dB)。它表
征了電路處理大信號(hào)的能力,標(biāo)志著電路開始進(jìn)入飽和區(qū)。
三階截點(diǎn)():當(dāng)輸入雙音信號(hào)(Two-tone)時(shí),基波輸出功率隨輸入線性增
長(zhǎng)(斜率為1),而三階互調(diào)產(chǎn)物(IM3)隨輸入以3倍dB數(shù)增長(zhǎng)(斜率為3)。這兩條
曲線的線性延長(zhǎng)線在坐標(biāo)系中的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入功率即為IIP3。它主要表征小信號(hào)下的
線性度極限。
2.理論數(shù)值關(guān)系:
基于三階多項(xiàng)式模型(),可以推導(dǎo)出理論上的確切關(guān)系:
這個(gè)9.6dB是經(jīng)典的理論值。
3.工程實(shí)際偏差:
在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中,由于高階非線性項(xiàng)(如五階、七階)的存在,以及硬限幅(Hard
Clipping)等效應(yīng),兩者差值通常在10dB到15dB之間。
在我的PA設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,為了提升線性度,我會(huì)特別關(guān)注IIP3指標(biāo),通過最佳偏置點(diǎn)選
擇(SweetSpot)或數(shù)字預(yù)失真(DPD)技術(shù)來改善這一性能。
Q6:什么是噪聲系數(shù)(NF)?多級(jí)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)計(jì)算公式(Friis公
式)是什么?
?不好的回答示例:
噪聲系數(shù)NF就是輸入信噪比除以輸出信噪比,一般用dB表示。它反映了放大器本
身引入了多少噪聲。如果NF是0dB,就說明沒有引入噪聲。級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的公式叫Friis
公式,大概是總的NF等于第一級(jí)的NF加上第二級(jí)的NF除以第一級(jí)的增益,后面如
果還有就繼續(xù)加。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)接收機(jī)的時(shí)候,第一級(jí)的LNA最重要,增益要
高,噪聲要小,這樣整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)才會(huì)好。
為什么這么回答不好:
1.公式表述不嚴(yán)謹(jǐn):Friis公式的表述是核心考點(diǎn),口語(yǔ)化地描述“除以增益”容易產(chǎn)生歧義
(是電壓增益還是功率增益?是dB值還是線性值?)。必須明確指出計(jì)算時(shí)使用線性比
值而非dB值。
2.物理概念細(xì)節(jié)缺失:未提及NF是衡量“信噪比惡化程度”的指標(biāo)。
3.后續(xù)項(xiàng)被忽略:雖然提到了第一級(jí)最重要,但未完整描述后續(xù)級(jí)聯(lián)項(xiàng)的規(guī)律(分母是前
幾級(jí)增益的乘積)。
高分回答示例:
1.噪聲系數(shù)(NF)定義:
噪聲因子(F)定義為網(wǎng)絡(luò)輸入處的信噪比()與輸出處信噪比()
的比值,即。
噪聲系數(shù)(NF)是噪聲因子的對(duì)數(shù)形式,即。
它物理上表征了信號(hào)經(jīng)過該級(jí)電路后,由于電路內(nèi)部器件(如電阻熱噪聲、晶體管溝
道噪聲)引入了額外噪聲,導(dǎo)致信噪比惡化的程度。
2.Friis公式(級(jí)聯(lián)噪聲公式):
對(duì)于多級(jí)級(jí)聯(lián)系統(tǒng),總噪聲因子的計(jì)算公式為:
注意:公式中的和(功率增益)必須是線性值,不能直接用dB值計(jì)
算。
3.設(shè)計(jì)指導(dǎo)意義:
從公式可以看出,系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)主要由第一級(jí)決定,因?yàn)楹罄m(xù)級(jí)的噪聲貢獻(xiàn)會(huì)被
前級(jí)的增益()大幅衰減。
因此,在射頻接收機(jī)設(shè)計(jì)中,LNA(第一級(jí))**的設(shè)計(jì)至關(guān)重要,必須同時(shí)追求**低噪
聲系數(shù)和足夠高的增益,以抑制后續(xù)混頻器或?yàn)V波器的噪聲對(duì)系統(tǒng)靈敏度的影響。
Q7:源極負(fù)反饋電感(SourceDegenerationInductor)在LNA中起什么作
用?對(duì)輸入阻抗、增益和噪聲有何影響?
?不好的回答示例:
源極負(fù)反饋電感就是在MOS管的源極下面接一個(gè)電感。它的作用主要是幫助輸入匹
配。加了這個(gè)電感之后,輸入阻抗的實(shí)部會(huì)變大,這樣更容易匹配到50歐姆。但是
加了反饋之后,增益肯定會(huì)下降的,因?yàn)樨?fù)反饋都會(huì)降低增益。噪聲的話,這個(gè)電
感是無(wú)源器件,本身沒有電阻,所以不會(huì)引入熱噪聲,比接電阻要好??傮w來說就
是犧牲一點(diǎn)增益換來好的匹配和線性度。
為什么這么回答不好:
1.定性描述多,定量描述少:核心的實(shí)部阻抗公式必須說出來,這是RF工程
師的“黑話”。
2.對(duì)噪聲的分析不夠深入:雖然提到了它不引入噪聲,但未提及它如何幫助實(shí)現(xiàn)“噪聲匹
配”與“功率匹配”的同時(shí)達(dá)成(SimultaneousNoiseandPowerMatching),這是該結(jié)構(gòu)
的靈魂所在。
3.線性度提及過簡(jiǎn):雖提到了線性度改善,但未解釋反饋機(jī)制對(duì)線性度提升的原理。
高分回答示例:
源極負(fù)反饋電感()是CMOSLNA設(shè)計(jì)中最經(jīng)典的結(jié)構(gòu),其核心作用是在實(shí)部
阻抗匹配和噪聲優(yōu)化之間建立橋梁。
1.對(duì)輸入阻抗的影響(實(shí)部生成):
這是該結(jié)構(gòu)最大的貢獻(xiàn)。通過在源極串聯(lián)電感,輸入阻抗產(chǎn)生了一個(gè)純實(shí)
部分量:
這使得我們不需要在柵極串聯(lián)有噪電阻,就能將輸入阻抗的實(shí)部調(diào)節(jié)到50,
從而實(shí)現(xiàn)無(wú)噪匹配。
2.對(duì)噪聲的影響(SNIM技術(shù)):
本身是無(wú)損電抗元件,理論上不引入熱噪聲。
更重要的是,它改變了最佳噪聲源阻抗的位置。通過合理調(diào)整和管子尺寸,
可以使逼近復(fù)共軛輸入阻抗。這意味著我們可以在獲得完美S11匹配的同
時(shí),達(dá)到(或非常接近)最小噪聲系數(shù),這在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中通常是矛盾的。
3.對(duì)增益和線性度的影響:
增益:作為一種串聯(lián)負(fù)反饋,確實(shí)會(huì)降低有效跨導(dǎo),導(dǎo)致增益略有下降(
)。
線性度:負(fù)反饋使得輸入電壓更多地落在源極電感上,減小了的擺幅,從而顯著
提高了線性度(IIP3)。在設(shè)計(jì)中,這是一個(gè)需要權(quán)衡的折中點(diǎn)。
Q8:請(qǐng)?jiān)敿?xì)解釋米勒效應(yīng)(MillerEffect),以及Cascode(共源共柵)結(jié)構(gòu)
如何消除米勒效應(yīng)?
?不好的回答示例:
米勒效應(yīng)就是指放大器輸入輸出之間的電容會(huì)被放大的現(xiàn)象。比如MOS管的Cgd電
容,因?yàn)榭缃釉谳斎牒洼敵鲋g,它等效到輸入端的電容就會(huì)變成原來的(1+A)
倍,A是增益。這個(gè)效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致輸入電容變大,帶寬變窄,高頻特性變差。解決辦
法就是用Cascode結(jié)構(gòu)。Cascode就是把兩個(gè)管子疊起來,上面那個(gè)管子是共柵
極,它的輸入阻抗很低,所以下面那個(gè)管子的電壓增益就很小,米勒效應(yīng)就沒了。
為什么這么回答不好:
1.邏輯跳躍:雖然結(jié)論正確,但中間的推導(dǎo)邏輯不夠清晰。需要解釋清楚為什么共柵管導(dǎo)
致共源管增益變小。
2.術(shù)語(yǔ)不夠精確:“帶寬變窄”是結(jié)果,應(yīng)具體指出是“輸入極點(diǎn)頻率降低”。
3.缺乏高頻視角的解釋:在射頻設(shè)計(jì)中,米勒效應(yīng)不僅影響帶寬,還嚴(yán)重影響反向隔離度
,這一點(diǎn)在BadAnswer中完全未提及。
高分回答示例:
1.米勒效應(yīng)(MillerEffect)原理:
在反相放大器中,跨接在輸入與輸出之間的阻抗(如MOS管的柵漏電容)會(huì)被放
大。
等效到輸入端的電容為,其中是放大器的電壓增益。
危害:在射頻電路中,LNA通常具有高增益,這會(huì)導(dǎo)致輸入電容顯著增加,極大降低
了輸入極點(diǎn)頻率,限制了系統(tǒng)帶寬。此外,大的提供了一條從輸出到輸入的低阻
抗通路,導(dǎo)致反向隔離度(S12)變差,容易引發(fā)振蕩。
2.Cascode結(jié)構(gòu)消除機(jī)理:
Cascode結(jié)構(gòu)由共源管(M1,輸入級(jí))和共柵管(M2,隔離級(jí))串聯(lián)組成。
關(guān)鍵點(diǎn):M1的漏極負(fù)載是M2的源極輸入阻抗。對(duì)于共柵放大器,其輸入阻抗約為
。
因此,M1的電壓增益變?yōu)椋海僭O(shè))。
結(jié)果:由于M1的增益極?。ń咏?1或很小的值),米勒倍增因子變得非
常小,有效地抑制了的放大效應(yīng)。同時(shí),M2作為共柵級(jí),本身具有極好的電流
緩沖特性,進(jìn)一步切斷了輸出到輸入的反饋路徑,顯著提升了高頻性能和穩(wěn)定性。
Q9:功率放大器(PA)的A類、B類、AB類、C類、D類、E類主要區(qū)別是什
么?效率和線性度如何折中?
?不好的回答示例:
PA分很多類。A類就是管子一直導(dǎo)通,線性度最好,但是效率最低,只有50%。B
類是導(dǎo)通一半,效率高一點(diǎn),但是有交越失真。AB類在它們中間。C類導(dǎo)通角更
小,效率更高,但是非線性很嚴(yán)重。D類和E類是開關(guān)類的,管子像開關(guān)一樣工作,
理論效率能到100%,但是非線性特別差,只能用來發(fā)恒包絡(luò)信號(hào)。設(shè)計(jì)的時(shí)候就
是看你要效率還是要線性度,如果是OFDM這種信號(hào)就不能用開關(guān)PA。
為什么這么回答不好:
1.缺乏專業(yè)參數(shù):描述導(dǎo)通角時(shí)可以使用具體的度數(shù)(360°,180°,<180°)來增強(qiáng)專業(yè)
性。
2.分類邏輯不清晰:未將PA明確分為“線性模式(電流源模式)”和“開關(guān)模式”兩大類進(jìn)行闡
述。
3.技術(shù)細(xì)節(jié)不足:對(duì)于E類PA的“軟開關(guān)(ZeroVoltageSwitching)”特性未提及,這是E類
PA的核心考點(diǎn)。
高分回答示例:
PA的分類主要依據(jù)晶體管的工作狀態(tài)和導(dǎo)通角,本質(zhì)上是線性度與效率的折中
(Trade-off)。
1.線性PA(電流源模式):
A類:導(dǎo)通角360°,管子全周期導(dǎo)通。線性度最高,適合高階調(diào)制信號(hào)(如
64QAM),但理論最高效率僅50%。
B類:導(dǎo)通角180°,僅半周期導(dǎo)通。理論效率78.5%,但存在交越失真。
AB類:導(dǎo)通角180°~360°。通過微弱偏置解決B類的交越失真,是目前手機(jī)PA
(4G/5G)的主流選擇,兼顧了線性度和效率。
C類:導(dǎo)通角<180°。利用LC諧振回路恢復(fù)波形,效率高但線性度差,常用于恒包絡(luò)
信號(hào)。
2.開關(guān)PA(開關(guān)模式):
D類、E類:晶體管作為開關(guān)工作(On/Off)。
特點(diǎn):理論效率可達(dá)100%(無(wú)電壓電流重疊區(qū))。特別是E類PA,設(shè)計(jì)了特殊的負(fù)
載網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)(ZVS),消除了放電損耗。
缺點(diǎn):極度非線性,僅適用于FM/FSK等恒包絡(luò)調(diào)制。若用于非恒包絡(luò)信號(hào)(如
WIFI/LTE),必須配合極坐標(biāo)發(fā)射機(jī)或包絡(luò)跟蹤(ET)技術(shù)。
3.折中策略:
設(shè)計(jì)中,如果系統(tǒng)要求高PAPR(如OFDM),通常選用AB類并配合Doherty技術(shù)提
升回退效率。如果追求極致功耗且信號(hào)允許(如LoRa、藍(lán)牙),則傾向于使用開關(guān)類
PA。
Q10:在射頻版圖(Layout)設(shè)計(jì)中,有哪些關(guān)鍵的寄生效應(yīng)需要考慮?如何
進(jìn)行后仿真?
?不好的回答示例:
畫射頻版圖很麻煩,主要要注意寄生電阻和電容。線不能太細(xì),否則電阻大,Q值
低。線之間不能太近,不然有耦合電容。還有就是要打很多地孔,形成保護(hù)環(huán)。后
仿真就是用Calibre提取寄生參數(shù),生成一個(gè)帶寄生的網(wǎng)表,然后放回Cadence里
跑仿真。如果結(jié)果不對(duì),就回去改版圖。特別是電感的下面要挖空,不能有走線,
不然會(huì)有渦流損耗。
為什么這么回答不好:
1.不夠全面:僅提到了R和C,忽略了高頻下極具破壞性的寄生電感和互感,以及趨膚效
應(yīng)。
2.流程描述粗糙:后仿真流程不僅是RC提取,對(duì)于關(guān)鍵的RF模塊(如電感、變壓器、傳
輸線),必須強(qiáng)調(diào)電磁場(chǎng)仿真(EMSimulation)的重要性,而不僅僅是寄生提取工具
(如CalibrexRC)。
3.缺乏深度:對(duì)于“地孔”和“保護(hù)環(huán)”的解釋流于表面,未提及襯底噪聲隔離的機(jī)理。
高分回答示例:
射頻版圖設(shè)計(jì)是“所見即所得”與“所想即所得”差距最大的環(huán)節(jié),寄生效應(yīng)直接決定芯
片成敗。
1.關(guān)鍵寄生效應(yīng):
寄生電阻與趨膚效應(yīng):信號(hào)線不僅有直流電阻,高頻下趨膚效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電阻顯著增
加,嚴(yán)重降低諧振腔Q值。
寄生電容與耦合:走線與襯底的寄生電容會(huì)吃掉信號(hào)帶寬;走線間的互容會(huì)導(dǎo)致串?dāng)_
(Crosstalk)。
寄生電感與互感:長(zhǎng)走線在高頻下表現(xiàn)為電感,會(huì)導(dǎo)致阻抗偏移;差分對(duì)如果不平
衡,互感效應(yīng)會(huì)破壞共模抑制比。
襯底耦合(SubstrateCoupling):PA的大信號(hào)噪聲會(huì)通過襯底干擾LNA或VCO,
需重點(diǎn)防范。
2.后仿真策略(分級(jí)仿真):
RC提?。≧CExtraction):對(duì)有源器件和普通走線,使用Calibre/StarRC提取寄生
R和C(C-only或RC-coupled模式)。
電磁場(chǎng)仿真(EMSimulation):對(duì)于關(guān)鍵無(wú)源器件(電感、變壓器)和敏感信號(hào)路
徑(輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、VCO振蕩回路),必須導(dǎo)出GDS導(dǎo)入HFSS或EMX進(jìn)行全波電磁
場(chǎng)仿真,生成S參數(shù)模型(sNp文件)。
聯(lián)合仿真(Co-Simulation):將EM提取的S參數(shù)模型反標(biāo)回電路原理圖
(Schematic),替換理想模型,結(jié)合有源器件的RC網(wǎng)表進(jìn)行最終的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證,重
點(diǎn)觀察中心頻率偏移(FrequencyShift)和增益下降。
Q11:什么是趨膚效應(yīng)(SkinEffect)?它對(duì)電感Q值和傳輸線損耗有什么影
響?
?不好的回答示例:
趨膚效應(yīng)就是高頻的時(shí)候,電流不喜歡在導(dǎo)線的中間流,喜歡在導(dǎo)線的表面流。頻
率越高,這個(gè)效應(yīng)越明顯。這樣的話,導(dǎo)線的有效截面積就變小了,電阻就變大
了。這對(duì)電感Q值是有影響的,因?yàn)镼值等于感抗除以電阻,電阻變大了,Q值肯定
就變小了。傳輸線也是一樣的道理,損耗會(huì)增加。所以我們?cè)诋嫲鎴D的時(shí)候,高頻
線要畫寬一點(diǎn),或者用頂層金屬,因?yàn)轫攲咏饘俸瘛?/p>
為什么這么回答不好:
1.描述過于口語(yǔ)化:“電流不喜歡...”這種表述不夠?qū)I(yè)。應(yīng)使用“電流密度分布不均”等術(shù)
語(yǔ)。
2.缺乏定量概念:未提及趨膚深度(SkinDepth,)的概念及其與頻率的平方根關(guān)系。
3.對(duì)Q值影響分析單一:僅提到了串聯(lián)電阻增加導(dǎo)致Q值下降,這是對(duì)的,但如果能結(jié)合電
感Q值曲線在不同頻率段的主導(dǎo)損耗機(jī)制(低頻由Rdc主導(dǎo),中高頻由趨膚效應(yīng)主導(dǎo)),
回答會(huì)更精彩。
高分回答示例:
1.趨膚效應(yīng)定義:
當(dāng)交變電流通過導(dǎo)體時(shí),隨著頻率升高,導(dǎo)體內(nèi)部的感抗增大,導(dǎo)致電流密度傾向于
集中在導(dǎo)體表面(Skin),中心區(qū)域電流密度極小。
衡量這一效應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)是趨膚深度(),定義為電流密度下降到表面值的處
的深度。,即頻率越高,趨膚深度越淺。
2.對(duì)電感Q值的影響:
電感的品質(zhì)因數(shù)。
由于趨膚效應(yīng),導(dǎo)體的有效截面積減小,導(dǎo)致高頻下的串聯(lián)等效電阻隨頻率顯
著增加(不再是直流電阻)。
這直接限制了片上螺旋電感的峰值Q值。在低頻段,Q值隨頻率線性增加;但在高頻
段,由于趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)導(dǎo)致的損耗劇增,Q值曲線會(huì)變平甚至下降。
3.對(duì)傳輸線損耗的影響:
傳輸線的損耗由導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗組成。趨膚效應(yīng)直接增加了導(dǎo)體損耗(Conductor
Loss)。
在版圖設(shè)計(jì)中,為了減小此影響,射頻信號(hào)線通常選用工藝中最厚、導(dǎo)電性最好的頂
層金屬(TopMetal/UltraThickMetal),并適當(dāng)加寬線寬,以降低高頻電阻。
Q12:請(qǐng)畫出Gilbert混頻器(GilbertCellMixer)的電路結(jié)構(gòu),并解釋其工作
原理。
?不好的回答示例:
Gilbert混頻器就是雙平衡混頻器。它由三個(gè)部分組成:最下面是跨導(dǎo)級(jí),中間是開
關(guān)級(jí),上面是負(fù)載。RF信號(hào)加在下面的管子上,把電壓變成電流。LO信號(hào)加在中
間的四個(gè)管子上,像開關(guān)一樣把電流換向。這樣就把RF信號(hào)搬移到了中頻IF。這個(gè)
結(jié)構(gòu)的好處是隔離度特別好,LO泄漏很少,因?yàn)樗侨罘值?。我們?cè)跁蠈W(xué)的都
是這個(gè)結(jié)構(gòu)。
為什么這么回答不好:
1.缺乏結(jié)構(gòu)化的電路描述:應(yīng)該更具體地描述晶體管的連接方式(如M1-M2組成差分跨導(dǎo)
級(jí),M3-M6組成四個(gè)開關(guān)管)。
2.原理闡述不夠深刻:僅說了“換向”,未提及數(shù)學(xué)上的“時(shí)域乘法”對(duì)應(yīng)“頻域卷積”。
3.優(yōu)缺點(diǎn)分析缺失:既然是高頻題,應(yīng)該順帶提及Gilbert單元的缺點(diǎn)(如電壓余度
Headroom緊張,噪聲系數(shù)較有源混頻器高等),體現(xiàn)全面性。
高分回答示例:
Gilbert單元是現(xiàn)代射頻集成電路中最主流的有源混頻器拓?fù)?,本質(zhì)上是一個(gè)雙平衡
(DoubleBalanced)乘法器。
1.電路結(jié)構(gòu)(縱向堆疊三級(jí)):
跨導(dǎo)級(jí)(V-IConverter):底部的一對(duì)差分對(duì)(M1,M2),輸入RF小信號(hào)。其作用
是將輸入的RF電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。
開關(guān)級(jí)(CurrentCommutator):中間的四個(gè)晶體管(M3-M6)組成兩個(gè)交叉耦合
的差分對(duì),由大信號(hào)LO驅(qū)動(dòng)。它們交替導(dǎo)通,相當(dāng)于在時(shí)域上以LO頻率對(duì)RF電流進(jìn)
行“換向”或“斬波”。
負(fù)載級(jí)(Load):頂部的電阻或有源負(fù)載,將混頻后的電流轉(zhuǎn)換回電壓輸出。
2.工作原理:
從時(shí)域看,LO信號(hào)控制開關(guān)級(jí)做正負(fù)的方波乘法。
數(shù)學(xué)上,輸出信號(hào)。根據(jù)積化和差公式,頻域上產(chǎn)生了
的分量,從而實(shí)現(xiàn)頻譜搬移(上變頻或下變頻)。
3.核心優(yōu)勢(shì):
端口隔離度極高:由于結(jié)構(gòu)的完全對(duì)稱性,虛地節(jié)點(diǎn)有效地抑制了LO-IF、RF-IF以及
LO-RF之間的泄漏,這是Gilbert單元最大的優(yōu)點(diǎn)。
抑制偶次諧波:差分結(jié)構(gòu)能有效抵消偶次非線性產(chǎn)物。
(加分項(xiàng):缺點(diǎn))唯一的挑戰(zhàn)是縱向堆疊了三層器件,對(duì)電壓余度(Voltage
Headroom)要求較高,在低壓工藝下設(shè)計(jì)較困難。
Q13:什么是阻抗匹配?為什么要進(jìn)行50歐姆匹配?有哪些常見的匹配網(wǎng)絡(luò)(L
型、Pi型、T型)?
?不好的回答示例:
阻抗匹配就是讓負(fù)載阻抗等于源阻抗的共軛,這樣功率傳輸最大。選50歐姆是因?yàn)?/p>
這是標(biāo)準(zhǔn),大家都用50歐姆,方便測(cè)試。匹配網(wǎng)絡(luò)有很多種,L型最簡(jiǎn)單,兩個(gè)元
件就行。Pi型就是三個(gè)元件,像個(gè)π字。T型像T字。L型帶寬比較窄,Pi型帶寬寬一
點(diǎn),而且能濾除高次諧波。我們?cè)贏DS里可以用SmithChart工具自動(dòng)生成匹配網(wǎng)
絡(luò),很方便。
為什么這么回答不好:
1.歷史緣由不清:關(guān)于50歐姆的由來(30歐姆功率最大vs77歐姆損耗最?。┦墙?jīng)典的射
頻面試談資,回答“只是標(biāo)準(zhǔn)”顯得知識(shí)面窄。
2.網(wǎng)絡(luò)特性描述膚淺:對(duì)于匹配網(wǎng)絡(luò)的選擇,Q值控制(帶寬控制)是核心,BadAnswer
只說了“寬一點(diǎn)”,沒有解釋Q值與節(jié)點(diǎn)阻抗的關(guān)系。
3.工具依賴:強(qiáng)調(diào)“自動(dòng)生成”容易讓面試官覺得你缺乏手算和直觀分析能力。
高分回答示例:
1.阻抗匹配的目的:
最大功率傳輸:共軛匹配()使得源的能量無(wú)反射地傳輸給負(fù)載。
保護(hù)器件:減小反射波,防止駐波電壓擊穿PA或損壞前級(jí)。
噪聲優(yōu)化:在LNA中,匹配是為了達(dá)到最佳噪聲系數(shù)()。
2.50歐姆的由來(歷史折中):
這是同軸電纜發(fā)展歷史中的一個(gè)折中值。
對(duì)于空氣填充的同軸線,30時(shí)功率容量最大(PowerHandling),而77時(shí)傳輸
損耗最小(Loss)。
為了兼顧高功率傳輸和低損耗,工程界折中選擇了50作為通用標(biāo)準(zhǔn)。
3.常見匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)比:
L型(L-Section):由兩個(gè)電抗元件組成。結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,損耗最小。缺點(diǎn)是Q值不可
調(diào),Q值完全由源和負(fù)載的阻抗比決定,因此帶寬是固定的,缺乏設(shè)計(jì)靈活性。
型(Pi-Section):三元件網(wǎng)絡(luò)。相比L型,多了一個(gè)自由度,可以獨(dú)立控制Q值
(即控制帶寬)。由于它包含兩個(gè)接地電容(或電感),對(duì)寄生參數(shù)更不敏感,且具
有更好的高頻諧波抑制能力(低通特性)。
T型(T-Section):也是三元件網(wǎng)絡(luò),同樣可以控制Q值。常用于需要中間節(jié)點(diǎn)阻抗
較低的場(chǎng)合,或者作為高通濾波特性匹配。
Q14:解釋相位噪聲(PhaseNoise)的概念,它對(duì)系統(tǒng)性能(如EVM、
SNR)有什么影響?
?不好的回答示例:
相位噪聲就是頻率不穩(wěn)。理想的振蕩器頻譜是一根線,但是實(shí)際的振蕩器這根線會(huì)
變寬,旁邊像裙子一樣,這個(gè)就是相位噪聲。它是因?yàn)槠骷?nèi)部的噪聲導(dǎo)致相位的
抖動(dòng)。相位噪聲太大會(huì)影響通信質(zhì)量。比如EVM會(huì)變差,星座圖的點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)圈圈。
SNR也會(huì)變差,因?yàn)樵肼曌兇罅?。反正做PLL的時(shí)候要盡量把相位噪聲做低,比
如-100dBc。
為什么這么回答不好:
1.定義缺乏頻域描述:應(yīng)該給出具體的定義:在偏離載波處,1Hz帶寬內(nèi)的噪聲功率
與載波功率的比值。
2.影響機(jī)制描述不專業(yè):“點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)圈圈”雖然形象,但應(yīng)使用“旋轉(zhuǎn)誤差矢量”或“正交性破
壞”等術(shù)語(yǔ)。
3.遺漏關(guān)鍵危害:射頻中最致命的相位噪聲危害是倒易混頻(ReciprocalMixing),這是
導(dǎo)致強(qiáng)干擾下接收機(jī)靈敏度惡化的元兇,BadAnswer完全沒提。
高分回答示例:
1.相位噪聲定義:
理想振蕩器輸出是純正弦波,頻譜為狄拉克函數(shù)。但在實(shí)際電路中,由于熱噪聲和閃
爍噪聲調(diào)制了振蕩器的相位,導(dǎo)致頻譜能量在載波周圍擴(kuò)散,形成“裙邊”。
量化指標(biāo):,定義為偏離中心頻率處,1Hz帶寬內(nèi)的單邊帶噪聲功率與載
波總功率的比值,單位是dBc/Hz。
2.對(duì)系統(tǒng)性能的影響:
對(duì)EVM(發(fā)射機(jī)):相位噪聲在時(shí)域體現(xiàn)為抖動(dòng)(Jitter)。在星座圖上,它表現(xiàn)為星
座點(diǎn)圍繞原點(diǎn)發(fā)生角向旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散。這直接增加了誤差矢量幅度(EVM),導(dǎo)致解調(diào)誤
碼率上升,尤其是對(duì)于高階調(diào)制(如64QAM,256QAM)極為敏感。
倒易混頻(ReciprocalMixing,接收機(jī)最關(guān)鍵影響):當(dāng)接收機(jī)旁邊存在一個(gè)強(qiáng)干
擾信號(hào)時(shí),本振(LO)的相位噪聲“裙邊”會(huì)與這個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)混頻,將干擾能量搬移
到中頻(IF)帶內(nèi),直接淹沒微弱的有用信號(hào)。這會(huì)嚴(yán)重惡化接收機(jī)的信噪比
(SNR)**和**選擇性。
Q15:PLL(鎖相環(huán))的基本結(jié)構(gòu)包含哪些模塊?請(qǐng)畫出框圖并解釋各部分功
能。
?不好的回答示例:
PLL主要有四個(gè)部分:鑒頻鑒相器(PFD)、電荷泵(CP)、環(huán)路濾波器(LPF)
和壓控振蕩器(VCO),還有一個(gè)分頻器。PFD比較參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的相位,
如果有差別就輸出脈沖。CP把脈沖變成電流。LPF把電流變成電壓,濾掉高頻噪
聲。VCO根據(jù)電壓改變頻率。分頻器把VCO頻率分下來給PFD。這樣就鎖住了。
為什么這么回答不好:
1.缺乏反饋控制視角的描述:PLL本質(zhì)是一個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng),回答過于羅列模塊,未強(qiáng)
調(diào)“相位誤差被積分歸零”的控制過程。
2.模塊細(xì)節(jié)缺失:例如未提及LPF通常包含一個(gè)極點(diǎn)和一個(gè)零點(diǎn)(用于穩(wěn)定環(huán)路),未提
及PFD的死區(qū)問題。
3.整體連貫性差:像是在背書名,沒有串聯(lián)起整個(gè)環(huán)路的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程。
高分回答示例:
PLL(PhaseLockedLoop)是一個(gè)對(duì)相位進(jìn)行負(fù)反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng),主要由
以下五大核心模塊組成:
1.鑒頻鑒相器(PFD,PhaseFrequencyDetector):
作為系統(tǒng)的“誤差傳感器”,它比較參考時(shí)鐘()和反饋時(shí)鐘()的相位和頻率
差。
輸出UP和DN脈沖信號(hào),脈沖寬度正比于相位差。
2.電荷泵(CP,ChargePump):
將PFD輸出的數(shù)字邏輯脈沖轉(zhuǎn)換為模擬電流信號(hào)()。UP信號(hào)控制電流注入,DN
信號(hào)控制電流抽取。
3.環(huán)路濾波器(LPF,LoopFilter):
通常是一個(gè)低通網(wǎng)絡(luò)(如無(wú)源RC積分器)。它有兩個(gè)關(guān)鍵作用:
1.將CP的電流脈沖積分為平滑的控制電壓()。
2.決定環(huán)路的帶寬和穩(wěn)定性(提供零點(diǎn)以保證相位裕度)。
4.壓控振蕩器(VCO,VoltageControlledOscillator):
作為受控對(duì)象,輸出頻率與輸入電壓成正比()。
5.分頻器(Divider,/N):
位于反饋路徑上,將高頻的VCO輸出分頻后送回PFD。
鎖定狀態(tài):當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí),輸入相位差為常數(shù)(或0),此時(shí),從而
實(shí)現(xiàn)了頻率合成。
Q16:在項(xiàng)目中你是如何測(cè)試芯片的?使用過哪些儀器(VNA、頻譜儀、示波
器)?遇到過什么測(cè)試問題?
?不好的回答示例:
測(cè)試的時(shí)候我就把芯片焊在板子上,用SMA頭連到儀器上。主要用了VNA測(cè)S參
數(shù),頻譜儀測(cè)輸出功率和諧波。示波器主要看低頻信號(hào)。遇到的問題就是有時(shí)候測(cè)
出來的S11不對(duì),我就去檢查焊接有沒有焊好,或者電容有沒有焊錯(cuò)。還有一次增
益偏低,后來發(fā)現(xiàn)是電源電壓沒加夠。反正測(cè)試就是要有耐心,慢慢排查。
為什么這么回答不好:
1.測(cè)試流程不專業(yè):未提及校準(zhǔn)(Calibration)這一核心步驟(如SOLT校準(zhǔn)),沒有校
準(zhǔn)的VNA測(cè)試是毫無(wú)意義的。
2.缺乏去嵌入(De-embedding)概念:芯片測(cè)試不僅僅是測(cè)板子,必須去除PCB走線和
SMA接頭的損耗,這是IC測(cè)試與板級(jí)測(cè)試最大的區(qū)別。
3.問題排查太低級(jí):“電源沒加夠”這種低級(jí)錯(cuò)誤會(huì)讓面試官質(zhì)疑你的專業(yè)素養(yǎng)。應(yīng)該舉例更
深層次的問題,如自激振蕩、地回路干擾等。
高分回答示例:
在我的流片項(xiàng)目中,我負(fù)責(zé)了完整的射頻芯片測(cè)試方案。
1.儀器使用與測(cè)試項(xiàng):
使用VNA(矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀)進(jìn)行小信號(hào)S參數(shù)測(cè)試。測(cè)試前,我嚴(yán)格執(zhí)行了SOLT
(短路-開路-負(fù)載-直通)電子校準(zhǔn),并將參考平面校準(zhǔn)到SMA連接器端面。
使用頻譜分析儀(SpectrumAnalyzer)配合噪聲源測(cè)試噪聲系數(shù)(Y因子法),以
及測(cè)試線性度(IIP3)和雜散性能。
使用高頻示波器觀測(cè)時(shí)域波形,驗(yàn)證數(shù)字控制邏輯的時(shí)序。
2.關(guān)鍵技術(shù):去嵌入(De-embedding):
由于測(cè)試的是裸Die或封裝片,PCB上的微帶線和SMA頭會(huì)引入很大誤差。
設(shè)計(jì)PCB時(shí),我專門設(shè)計(jì)了Open、Short、Thru的去嵌入校準(zhǔn)件(TRL或Open-Short
去嵌入)。后期在ADS中利用實(shí)測(cè)的S參數(shù)矩陣運(yùn)算,減去PCB走線的影響,還原芯
片真實(shí)的性能。
3.遇到的問題與解決:
問題:初次測(cè)試LNA時(shí),發(fā)現(xiàn)S21增益在低頻段出現(xiàn)異常隆起,且S11很差。
排查:排除焊接問題后,我懷疑是低頻振蕩。用頻譜儀寬帶掃描,發(fā)現(xiàn)在幾百M(fèi)Hz處
確實(shí)有強(qiáng)信號(hào)。
解決:分析原因是芯片內(nèi)部的偏置電路電源濾波電容不夠,加上綁定線電感形成了諧
振。最終在PCB靠近芯片電源管腳處并聯(lián)了不同容值的去耦電容(100pF+1nF),
成功抑制了振蕩,指標(biāo)恢復(fù)正常。
Q17:什么是穩(wěn)定性系數(shù)(K因子)?如何保證放大器在所有頻率下絕對(duì)穩(wěn)定?
?不好的回答示例:
穩(wěn)定性系數(shù)K就是用來判斷放大器會(huì)不會(huì)振蕩的參數(shù)。如果K大于1,就是穩(wěn)定的;
如果K小于1,就不穩(wěn)定。我們?cè)谠O(shè)計(jì)LNA和PA的時(shí)候,一定要保證K大于1。如果
不滿足,就在輸入或者輸出串聯(lián)一個(gè)小電阻,或者并聯(lián)一個(gè)電阻,以此來消耗掉多
余的能量,讓它穩(wěn)定。但是加電阻會(huì)影響增益和噪聲,所以要小心。
為什么這么回答不好:
1.條件不完整:絕對(duì)穩(wěn)定的判據(jù)不僅僅是,還必須滿足(或)。只
說K是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>
2.概念混淆:未區(qū)分“絕對(duì)穩(wěn)定”和“條件穩(wěn)定”。
3.缺乏頻段意識(shí):必須強(qiáng)調(diào)是在“所有頻率下”穩(wěn)定,特別是低頻容易出問題,BadAnswer
沒有體現(xiàn)這一點(diǎn)。
高分回答示例:
1.Rollett穩(wěn)定性判據(jù):
K因子(SternStabilityFactor)是衡量二端口網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的核心指標(biāo)。
放大器絕對(duì)穩(wěn)定(即在任何無(wú)源源阻抗和負(fù)載阻抗下都不振蕩)的充要條件是必須同
時(shí)滿足:
1.
2.(其中)
(注:或者使用因子,只需這一條即可判斷絕對(duì)穩(wěn)定)
2.條件穩(wěn)定與圓圖分析:
如果,放大器處于條件穩(wěn)定狀態(tài)。這意味著存在某些特定的源阻抗或負(fù)載阻抗
區(qū)域(不穩(wěn)定圓內(nèi)部)會(huì)導(dǎo)致振蕩。
在史密斯圓圖上,我們需要畫出輸入/輸出穩(wěn)定性圓(StabilityCircles),確保匹配點(diǎn)
落在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。
3.保證絕對(duì)穩(wěn)定的措施:
頻帶內(nèi):射頻放大器通常在工作頻段內(nèi)設(shè)計(jì)為條件穩(wěn)定(為了追求高增益),通過嚴(yán)
格控制源/負(fù)載阻抗使其穩(wěn)定。
頻帶外(特別是低頻):增益通常很高,極易振蕩。常用的穩(wěn)定技術(shù)包括:
阻性加載(ResistiveLoading):在輸入端串聯(lián)小電阻或柵極并聯(lián)電阻(降低Q
值)。
源級(jí)負(fù)反饋:增加源級(jí)電感。
RC負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò):在漏極和柵極間并聯(lián)RC(針對(duì)低頻穩(wěn)定)。
Q18:你的項(xiàng)目中電感的Q值大概是多少?受哪些因素限制?如何在版圖上優(yōu)化
電感Q值?
?不好的回答示例:
我用的電感Q值大概在10左右。Q值主要受電阻限制,電阻越大Q值越小。還有襯底
損耗也會(huì)降低Q值。優(yōu)化的話,我會(huì)用最頂層的金屬畫電感,因?yàn)槟菍幼詈?。然?/p>
把線畫寬一點(diǎn)。還有就是在電感下面不要走別的線,防止干擾。有的工藝有Pattern
GroundShield,我也會(huì)加上,這樣Q值能高一點(diǎn)。
為什么這么回答不好:
1.數(shù)值單一:Q值是隨頻率變化的,說“大概10”沒有意義,應(yīng)說明是峰值Q值還是工作頻率
處的Q值。
2.物理機(jī)制解釋淺:未深入解釋襯底損耗的兩種機(jī)制(電容耦合損耗和渦流損耗)。
3.優(yōu)化手段不全:僅提到了線寬和頂層金屬,未提及空心化(Hollow)設(shè)計(jì)來減小渦流,
也未提及差分電感相比單端電感的優(yōu)勢(shì)。
高分回答示例:
在我的65nmCMOS工藝設(shè)計(jì)中,片上螺旋電感在2.4GHz處的Q值大約在8到12
之間,峰值Q值通常出現(xiàn)在5GHz左右,能達(dá)到15。
1.主要限制因素(三大損耗):
金屬歐姆損耗:包括直流電阻和高頻趨膚效應(yīng)帶來的電阻,主要限制低頻Q值。
襯底容性耦合損耗:電感金屬層與襯底之間的寄生電容允許電場(chǎng)穿透到有耗襯
底,導(dǎo)致能量耗散。
襯底渦流損耗(EddyCurrent):電感磁場(chǎng)穿過襯底,在襯底感應(yīng)出渦流,根據(jù)楞
次定律,這會(huì)消耗能量并降低有效電感量。
2.版圖優(yōu)化策略:
金屬層選擇:必須使用頂層超厚金屬(UTM),且多層金屬并聯(lián)(Stacking)以減小
串聯(lián)電阻。
圖案化接地屏蔽(PGS,PatternedGroundShield):在電感下方放置多晶硅或M1
層的條狀接地網(wǎng)格。切斷了感應(yīng)渦流的回路(阻斷渦流損耗),同時(shí)屏蔽了電場(chǎng)進(jìn)入
襯底(阻斷耦合損耗)。注意:PGS不能形成閉合環(huán)路,否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的渦流。
中心鏤空(HollowCenter):螺旋線圈中心區(qū)域磁通最強(qiáng),渦流最嚴(yán)重,因此中心
不走線,增大內(nèi)徑可以提升Q值。
差分驅(qū)動(dòng):如果電路允許,使用差分對(duì)稱電感,相比單端驅(qū)動(dòng),由于虛地點(diǎn)的存在,
能獲得更高的Q值。
Q19:對(duì)于射頻開關(guān)(RFSwitch),插入損耗(InsertionLoss)和隔離度
(Isolation)這兩個(gè)指標(biāo)怎么權(quán)衡?
?不好的回答示例:
射頻開關(guān)主要就是看插損和隔離度。插損越小越好,隔離度越大越好。但是這兩個(gè)
是矛盾的。你想插損小,管子就要做得很大,電阻才小。但是管子大了,電容就大
了,關(guān)斷的時(shí)候信號(hào)就漏過去了,隔離度就變差了。所以設(shè)計(jì)的時(shí)候要找一個(gè)中間
值。一般我會(huì)用疊層技術(shù),把幾個(gè)管子串起來,這樣耐壓高,隔離度也好,但是插
損會(huì)變大一點(diǎn)。
為什么這么回答不好:
1.定性分析尚可,定量分析不足:這是一個(gè)經(jīng)典的尺寸折中問題,可以用優(yōu)
值(FOM)來描述。
2.對(duì)StackedFET的理解片面:堆疊管主要目的是為了解決耐壓(PowerHandling)問
題,而不僅僅是隔離度。
3.未提及具體優(yōu)化結(jié)構(gòu):如體浮空(BodyFloating)技術(shù)或前饋電容技術(shù),這些是提升開
關(guān)性能的關(guān)鍵。
高分回答示例:
射頻開關(guān)的設(shè)計(jì)核心在于晶體管尺寸(Width)的選取,插損和隔離度存在著基本
的物理制約。
1.折中原理(vs):
插入損耗(IL):主要由導(dǎo)通電阻決定。為了減小IL,需要增加晶體管寬度
,從而減小。
隔離度(ISO):主要由關(guān)斷電容決定(信號(hào)通過電容泄漏)。增加會(huì)導(dǎo)
致寄生電容線性增加,導(dǎo)致高頻隔離度惡化。
優(yōu)值(FOM):工藝的開關(guān)性能極限通常由決定,這是一個(gè)常數(shù)。設(shè)計(jì)
就是在該常數(shù)限制下尋找最佳。
2.權(quán)衡策略:
低頻段:的阻抗較大,隔離度通常不是瓶頸,優(yōu)先做大以優(yōu)化IL。
高頻段(如mmWave):泄漏嚴(yán)重,必須減小保證隔離度,哪怕犧牲一點(diǎn)
IL。
3.電路架構(gòu)優(yōu)化:
串并聯(lián)結(jié)構(gòu)(Series-Shunt):僅靠串聯(lián)管隔離度不夠,通常在信號(hào)路徑上接一個(gè)并
聯(lián)到地的管子。關(guān)斷時(shí),并聯(lián)管導(dǎo)通,將泄漏信號(hào)短路到地,極大提升隔離度,但會(huì)
因?yàn)椴⒙?lián)電容略微增加插損。
電感諧振:在并聯(lián)支路引入電感,與諧振,在特定頻率點(diǎn)形成開路,顯著提升
隔離度(常用于高頻窄帶開關(guān))。
Q20:簡(jiǎn)述零中頻(Zero-IF)架構(gòu)和超外差(Super-heterodyne)架構(gòu)的優(yōu)
缺點(diǎn)。
?不好的回答示例:
超外差就是最經(jīng)典的架構(gòu),有兩級(jí)變頻,先變到中頻再變到基帶。它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏
度高,選擇性好,但是要用聲表濾波器(SAW),成本高,很難集成。零中頻就是
直接把RF變到基帶,沒有中頻。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便宜,可以單芯片集成。缺點(diǎn)是
有直流偏置(DCOffset)和閃爍噪聲,還有IQ不平衡?,F(xiàn)在手機(jī)里基本都用零中
頻了。
為什么這么回答不好:
1.深度不夠:對(duì)超外差的優(yōu)點(diǎn)“鏡像抑制”這一核心功能未提及,這是超外差存在的根本理
由。
2.缺點(diǎn)描述不完整:Zero-IF的LO泄漏(LOLeakage)問題未提及,這也是其致命傷之
一。
3.技術(shù)演進(jìn)邏輯缺失:未解釋為什么現(xiàn)在的工藝能解決Zero-IF的缺點(diǎn)(如數(shù)字校準(zhǔn)技
術(shù)),導(dǎo)致答案顯得有些過時(shí)。
高分回答示例:
這是兩種最主流的收發(fā)機(jī)架構(gòu),各有千秋。
1.超外差架構(gòu)(Super-heterodyne):
原理:信號(hào)經(jīng)過兩次(或多次)變頻。先混頻到固定的中頻(IF),經(jīng)過中頻濾波器
強(qiáng)力濾除干擾后,再解調(diào)到基帶。
優(yōu)點(diǎn):性能王者。具有極高的靈敏度和選擇性;由于中頻濾波器的高抑制度,抗干擾
能力極強(qiáng);且無(wú)直流失圓(DCOffset)和閃爍噪聲問題。
缺點(diǎn):極難集成。需要高Q值的片外濾波器(SAW/BAW),導(dǎo)致BOM成本高、PCB
面積大,且無(wú)法做成寬帶可重構(gòu)(中頻固定)。
2.零中頻架構(gòu)(Zero-IF/DirectConversion):
原理:本振頻率,直接將射頻信號(hào)下變頻到基帶(0Hz)。
優(yōu)點(diǎn):集成度王者。去掉了昂貴的片外中頻濾波器,只有低通濾波器(LPF),易于
單片集成;且架構(gòu)簡(jiǎn)單,天然適合多模多頻(Wideband)應(yīng)用。
缺點(diǎn)及解決:
直流失圓(DCOffset):LO自混頻導(dǎo)致,需DC校準(zhǔn)電路消除。
閃爍噪聲(1/fNoise):信號(hào)位于低頻,易受CMOS噪聲影響,需先進(jìn)工藝
(FinFET)或斬波技術(shù)。
IQ不平衡:導(dǎo)致鏡像抑制比差,需通過基帶數(shù)字算法(DSP)進(jìn)行盲校準(zhǔn)。
3.總結(jié):
隨著CMOS工藝和數(shù)字輔助射頻技術(shù)的發(fā)展,零中頻已完全統(tǒng)治了消費(fèi)電子(手機(jī)、
WiFi)市場(chǎng)。而超外差依然在軍工、基站等對(duì)性能要求極致的領(lǐng)域占有一席之地。
Q21:什么是鏡像頻率干擾(ImageFrequency)?如何抑制鏡像干擾?
?不好的回答示例:
鏡像頻率就是和射頻信號(hào)對(duì)稱的那個(gè)頻率。比如中頻是IF,射頻是RF,那鏡像就是
RF加減2倍的IF。如果不把這個(gè)濾掉,混頻的時(shí)候它也會(huì)變到中頻,干擾有用信
號(hào)。解決辦法就是在混頻器前面加一個(gè)濾波器,把那個(gè)頻率濾掉?;蛘哂媚欠N特殊
的混頻器架構(gòu),像Hartley或者Weaver架構(gòu),它們能把鏡像信號(hào)抵消掉。一般現(xiàn)在
的接收機(jī)都能處理這個(gè)問題。
為什么這么回答不好:
1.定義不夠直觀:雖然數(shù)學(xué)關(guān)系是對(duì)的,但沒有解釋物理過程:即
,導(dǎo)致兩者混疊。
2.架構(gòu)描述籠統(tǒng):提到了Hartley/Weaver,但沒解釋其核心原理(通過移相90度實(shí)現(xiàn)信號(hào)
相加、噪聲相消),顯得知其然不知其所以然。
3.工程視角缺失:沒提到零中頻(Zero-IF)架構(gòu)本身就是解決鏡像問題的終極方案(因?yàn)?/p>
,鏡像即自身)。
高分回答示例:
1.定義與危害:
在超外差架構(gòu)中,混頻器的非線性特性決定了只要滿足的信號(hào)都
會(huì)被搬移到中頻帶內(nèi)。
除了有用的射頻信號(hào),還存在一個(gè)鏡像頻率(取決于本振
是高注還是低注)。
危害:如果天線接收到的信號(hào)中包含處的強(qiáng)干擾,它經(jīng)過混頻后會(huì)直接疊加
在有用信號(hào)的上,導(dǎo)致信噪比急劇惡化,且無(wú)法通過后級(jí)濾波去除。
2.抑制方案(分架構(gòu)討論):
片外濾波(SAW/BAW):在LNA前端或混頻器前加入高選擇性的鏡像抑制濾波器。
這是最傳統(tǒng)的方法,但難以集成。
鏡像抑制混頻器(ImageRejectionMixer,IRM):
采用Hartley架構(gòu)或Weaver架構(gòu)。
原理:利用兩路正交的LO信號(hào)(和)進(jìn)行混頻,并配合多相濾波器
(PolyphaseFilter)或移相網(wǎng)絡(luò),使得有用信號(hào)在輸出端同相疊加(),而鏡
像信號(hào)反相抵消()。
零中頻架構(gòu)(Zero-IF):
現(xiàn)代主流方案。由于,鏡像頻率就是有用信號(hào)本身(),因
此從物理機(jī)制上消除了傳統(tǒng)意義上的鏡像干擾問題,但轉(zhuǎn)化為對(duì)IQ不平衡的挑戰(zhàn)。
Q22:在LNA設(shè)計(jì)中,為什么要在柵極和漏極之間并聯(lián)電感(或其他反饋網(wǎng)
絡(luò))?
?不好的回答示例:
在柵極和漏極之間并聯(lián)電感,這是一種反饋。它的作用主要是為了做寬帶匹配。因
為電感在高頻阻抗大,低頻阻抗小,可以調(diào)節(jié)不同頻率的增益。這種結(jié)構(gòu)叫Shunt-
Shunt反饋。加了反饋之后,S11會(huì)變好,帶寬會(huì)變寬,但是
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