华工射频电路与天线(一)课程
Research Institute of Antennas & RF Techniques
射频电路与天线（一）
RF Circuits and Antennas
第1讲
绪论
褚庆昕
华南理工大学电子与信息学院天线与射频技术研究所TEL: 22236201-601
Email:qxchu@https://www.360docs.net/doc/729505635.html,
1.1
RF/MW典型应用的频谱
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1.2RF/MW 的特点
频率高
?通信系统中相对带宽Δf/f通常为一定值，所以频率f越高，越容易实现更大的带宽Δf，从而信息的容量就越大。
?例如，对于1%的相对带宽，600MHz频率下宽带为6MHz（一个电视频道的带宽），而60GHz频率下带宽为600MHz（100个电视频道！）。
?因此，RF/MW的一个最广泛应用就是无线通信。
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微波接力通信
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蜂窝电话系统
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波长短
?天线与RF 电路的特性是与其电尺寸l /λ相关的。在保持特性不变的前提下，波长λ越短，天线和电路的尺寸l 就越小，因此，波长短有利于电路的小型化。?目标的雷达散射截面（RCS ）也与目标的电尺寸成正比，因此在目标尺寸一定的情况下，波长越小，RCS 就越大。这就是雷达系统通常工作在MW 的原因。
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雷达
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大气窗口
?地球大气层中的电离层对大部分无线电波呈反射状态（短波传播的原理），但在MW 波段存在若干窗口。因此，卫星通信、射频天文通常采用微波波段。
分子谐振
?各种分子、原子和原子核的谐振都发生在MW波段，这使得微波在基础科学、医学、遥感和加热等领域有独特的应用。
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卫星通信
卫星定位导航
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射电天文望远镜
微波炉
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微波治疗仪
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上述特点使得RF/MW有着广泛的应用，但是真正使RF/MW成为一门独立学科是因其具有一个独特特点：
RF/MW的波长与自然界物体尺寸相比拟。 在RF/MW相邻低端以下的频段，波长比物体尺寸长很多，可以采用集总模型研究。 在RF/MW相邻高端以上的频段，波长比物体尺寸小很多，可以采用几何光学研究。
当波长与物体的尺寸相比拟时，电磁波波动性呈主流，因此必须采用电磁场理论和分布模型研究。
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1.3 常规电路元件的射频特性
在常规交流电路中，最常用的电路元件是电阻R，电感L，电容C和连接这些元件的导线。
在频率较低时，电阻器，电感器和电容器分别对应于热能，磁场能量和电场能量集中的区域，所以可以用“集总”元件表征。这时R，L，C基本为常数，不随频率变化，导线也相当于与频率无关的短路线段。
在RF/MW波段，由于导体的趋肤效应，介质损耗效应，电磁感应等的影响，器件区域不再是单纯能量的集中区，而呈现分布特性。
传输线理论射频电路与天线褚庆昕
South China University of Technology 2.2 无耗传输线的特解 特解是指在特定边界条件下，传输线上电 压电流的解。 对于传输线，通常的边界条件有：终端条 件、源端条件和电源、阻抗条件。 I z ?l 0U L U I g I l l 0U g z E g Z g
South China University of Technology 1. 终端边界条件 已知代入通解，为 022 e j β l = U l + Z c I l e - j β l = U l - Z c I l U +U - 得到 U( z = l ) = U l ,I( z = l ) = I l l 0 0 l 00I =1(U +e - j β l -U -e j β l )U = U +e - j β l + U -e j β l Z c
South China University of Technology 为了简化解的形式，采用坐标变换 计及复数Euler 公式，最后得 z ' = l - z U( z ' ) = U l cos β z ' + jZ c I l sin β z ' I( z ' ) =j U l sin β z ' +I cos β z ' l Z c 于是 U( z ) = 1 (U + Z I )e j β ( l - z ) + 1 (U - Z I )e - j β ( l - z ) 22112Z 2Z l c l l c l I( z ) = (U + Z I )e j β ( l - z ) -(U - Z I )e - j β ( l - z ) l c l l c l c c
射频电路与天线(华工)试卷及答案
一、填空题 1、无耗传输线终端短路，当它的长度大于四分之一波长时，输入端的输入阻抗为容抗，将等效为一个电容。[见P19段路线输入阻抗公式1-45] 2、无耗传输线上驻波比等于1时，则反射系数的模等于0。 3、阻抗圆图上，|Γ|=1的圆称为单位圆，在单位圆上，阻抗为纯电抗，驻波比等于无限大。 4、只要无耗传输终端接上一个任意的纯电阻，则入射波全部被吸收，没有反射，传输线工作在匹配状态。[ZL=ZC才能匹配] 5、在传输线上存在入射波和反射波，入射波和反射波合成驻波，驻波的最大点电压值与最小点上的电压值的比即为传输线上的驻波比。 6、导纳圆图由等反射系数圆、等电抗圆和等电阻圆组成，在一个等电抗圆上各点电抗值相同。 7、圆波导的截止波长与波导的截面半径及模式有关，对于TE11模，半径越大，截止波长越短。[无论是矩形波导，还是圆波导，截止波长都与a(矩形时为宽边，圆时为半径)成正比。圆波导主模TE11，次模TM10] 8、矩形波导的工作模式是TE10模，当矩形波导传输TE10模时，波导波长（相波长）与波导截面尺寸有关，矩形波导截面的窄边尺寸越小，波导波长（相波长）越长。[见P45-相波长（波导波长）的公式，可知其只与某一频率和截止波长有关，且与截止波长（=2a）成反比，与窄边b无关。矩形波导主模TE10，次模TE20] 9、在矩形谐振腔中，TE101模的谐振频率最小。[矩形谐振腔主模TE101] 10、同轴线是TEM传输线，只能传输TEM波，不能传输TE或TM波。[都能传，但大多数场合用来传TEM波] 11、矩形波导传输的TE10波，磁场垂直于宽边，而且在宽边的中间上磁场强度最大。[P46倒数第三行，磁场平行于波导壁面。电场沿x轴正弦变化，在x=a/2处电场最大。] 12、圆波导可能存在“模式简并”和“极化简并”两种简并现象。 13、矩形波导中所有的模式的波阻抗都等于377欧姆。[矩形波导在TE模式>η，TM模式<η，η为TEM在无限大媒质中的波阻抗，在空气中则为377。注意：矩形波导不能传输TEM。] 14、矩形谐振腔谐振频率和腔体的尺寸与振荡模式有关，一般来讲，给定一种振荡模式，腔体的尺寸越大，谐振频率就越高。[P50] 15、两段用导体封闭的同轴型谐振腔，当它谐振在TEM模时，其长度等于半波长的整数倍。[P99，同轴型谐振腔分三种类型，半波长、1/4波长、电容负载式] 16、对称振子天线上的电流可近似看成是正弦分布，在天线的输入端电流最大。 17、对称振子天线既可以作发射天线，也可以作接收天线，当它作为发射天线时，它的工作带宽要比作为接收天线时大。 18、天线阵的方向性图相乘原理指出，对于由相同的天线单元组成的天线阵，天线阵的方向性图可由单元天线的方向性图与阵因子相乘得到。 19、螺旋天线的工作模式有法向模、轴向模和边射模三种，其中轴向模辐射垂直极化波。 20、在相同的辐射场强条件下，定向天线与无方向性天线相比可节省输入功率，所节省的倍数等于天线的方向性系数。 二、选择题 1、已知传输线的特性阻抗为50Ω，在传输线上的驻波比等于2，则在电压驻波波节点上的输入阻抗等于：（）（4）[直接由P22公式1-54算出，不用P18公式1-36算出反射系数，再由P23公式1-38算出负载阻抗] （1）、100Ω （2）、52Ω （3）、48Ω （4）、25Ω
射频电路PCB的设计技巧
射频电路PCB的设计技巧 摘要：针对多层线路板中射频电路板的布局和布线，根据本人在射频电路PCB设计中的经验积累，总结了一些布局布线的设计技巧。并就这些技巧向行业里的同行和前辈咨询，同时查阅相关资料，得到认可，是该行业里的普遍做法。多次在射频电路的PCB设计中采用这些技巧，在后期PCB的硬件调试中得到证实，对减少射频电路中的干扰有很不错的效果，是较优的方案。 关键词：射频电路；PCB；布局；布线 由于射频(RF)电路为分布参数电路，在电路的实际工作中容易产生趋肤效应和耦合效应，所以在实际的PCB设计中，会发现电路中的干扰辐射难以控制，如：数字电路和模拟电路之间相互干扰、供电电源的噪声干扰、地线不合理带来的干扰等问题。正因为如此，如何在PCB的设计过程中，权衡利弊寻求一个合适的折中点，尽可能地减少这些干扰，甚至能够避免部分电路的干涉，是射频电路PCB设计成败的关键。文中从PCB的LAYOUT角度，提供了一些处理的技巧，对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。 1 RF布局 这里讨论的主要是多层板的元器件位置布局。元器件位置布局的关键是固定位于RF路径上的元器件，通过调整其方向，使RF路径的长度最小，并使输入远离输出，尽可能远地分离高功率电路和低功率电路，敏感的模拟信号远离高速数字信号和RF信号。 在布局中常采用以下一些技巧。 1．1 一字形布局 RF主信号的元器件尽可能采用一字形布局，如图1所示。但是由于PCB板和腔体空间的限制，很多时候不能布成一字形，这时候可采用L形，最好不要采用U字形布局(如图2所示)，有时候实在避免不了的情况下，尽可能拉大输入和输出之间的距离，至少1．5 cm 以上。
射频电路中的电源设计要点
射频电路中的电源设计要点 看到文章的标题“射频电路中的电源设计要点”，相信有部分读者已经想到了，本文即将讲述的是一个综合的问题：结合和射频电路设计与电源电路设计。在我接触的同事，朋友当中，很多射频工程师都是埋头苦干，专心研究射频技术领域，却往往忽略了其他部分可能会造成的影响，电源电路就是其中的很重要的部分。所以我坚持认为，射频工程师要考虑到系统级别，包括时钟，电源，甚至数字电路部分，这样才能实现最优化设计，最佳性能与最高效率。我抛出这样的观点也许会遭到很多人的反对，不过不要紧，遇到问题时再来看这篇文章吧。 我准备重点讲述两部分的内容，第一部分是低噪声放大器的电源电路设计要点，第二部分是射频功率放大器的电源电路设计要点。由于近几年的产品设计采用的都是SoC方案，所以很少有机会接触独立的VCO，PLL，混频器，调制/解调器等，以后有机会接触再做总结。关于射频SoC的电源电路设计，过段时间我会单独撰写。低噪声放大器电源电路设计低噪声放大器位于接收机的最前端，对于整体的接收灵敏度的影响是最大的。从灵敏度表达式可以看出，对于给定的通信协议，提高灵敏度的方法是尽可能降低放大器的噪声系数NF，当然我们还需要尽可能高的增益，这是很矛盾的。为了
降低低噪声放大器的噪声系数，我们首先要选用合适的管子，然后选择合适的直流工作点，进行合理的射频电路设计，进行反复的测试，调试……但是你是否想过，低噪声放大器的电源设计？1. 排除不确定因素，使用LDO为LNA供电在现有的基于SoC的设计方案中，LNA的供电都是由SoC上相应的控制管脚实现的，如下图中的LNA_PE_G0就是用于控制LNA供电的。那么，如果LNA_PE_G0携带着很多噪声，射频电路设计的再好也没用了，而且可悲的是，我们没有任何手段保证LNA_PE_G0这种来自SoC的信号的纯净度。所以，我认为，LNA的供电最好使用具有较高PSRR（电源抑制比）的LDO（线性稳压器）来实现。例如，TI的TPS718xx，TPS719xx就是一种高性能的LDO，电源抑制比可达65dB@1kHz, 45dB@1MHz，比较适合在低噪声放大器中使用。2. 电源走线依据“先过电容”的原则不会Layout 的工程师不是好工程师，射频电路性能的好坏与Layout关系很大。在PCB Layout过程中，要时刻建立一种电流流向的概念，即电流从哪里来，要到哪里去，怎样让电流回路最小……对于低噪声放大器，滤波电容是少不了的，我们一定要保证电流先流过滤波电容，再进入放大器。看看下面的两张图片，自己体会一下。 3. 不要去做LDO的使能如果听取了我的建议，在设计中选用了LDO为低噪声放大器供电，那么你就千万别想着通过
射频电路结构和工作原理
射频电路结构和工作原理 一、射频电路组成和特点： 普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成在中频内部。 RXI-P RXQ-P RXQ-N （射频电路方框图） 1、接收电路的结构和工作原理： 接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，
高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。 1、该电路掌握重点: （1）、接收电路结构。 （2）、各元件的功能与作用。 (3)、接收信号流程。 电路分析: （1）、电路结构。 接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。 （接收电路方框图） （2）、各元件的功能与作用。 1)、手机天线： 结构：（如下图）
由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。 塑料封套螺线管 （外置天线）（内置天线） 作用： a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。 b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。 2)、天线开关： 结构：（如下图） 手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。 900M收收GSM 900M收控收控 900M发控GSM 900M发入GSM （图一）（图二） 作用：其主要作用有两个： a）、完成接收和发射切换； b）、完成900M/1800M信号接收切换。
射频电路设计技巧
实用资料——射频电路板设计技巧成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。 近几年来，由于蓝牙设备、无线局域网络(WLAN)设备，和移动电话的需求与成长，促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。从过去到现在，RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。 射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种「黑色艺术」(black art) 。但这只是一种以偏盖全的观点，RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。重要的RF设计课题包括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波...等，本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。 微过孔的种类 电路板上不同性质的电路必须分隔，但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接，这就需要用到微过孔(microvia)。通常微过孔直径为0.05mm至0.20mm，这些过孔一般分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型制程完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。 采用分区技巧 在设计RF电路板时，应尽可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放
射频电路设计的常见问题及五大经验总结.
射频电路设计的常见问题及五大经验总结射频电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种“黑色艺术”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。 不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF 设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波等，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。 RF电路设计的常见问题 1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰 如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。显然.如果不能使数字信号与射频信号很
好地分离。微弱的射频信号可能遭到破坏，这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。 2、供电电源的噪声干扰 射频电路对于电源噪声相当敏感，尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流，这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。因此。假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦.必将引起电源线上的电压毛刺。如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚，严重时可能导致工作失效。 3、不合理的地线 如果RF电路的地线处理不当，可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计，即使没有地线层，大多数数字电路功能也表现良好。而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算，每毫米长度的电感量约为l nH，433 MHz时10 toni PCB线路的感抗约27Ω。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电路将无法具有设计的特性。 4、天线对其他模拟电路部分的辐射干扰 在 PCB电路设计中，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多电路上都有模，数转换(ADC)或数/模转换器(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达ADC的模拟淙攵恕R蛭魏蔚缏废呗范伎赡苋缣煜咭谎⒊龌蚪邮誖
射频电路板设计技巧
射频电路板设计技巧 成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。 近几年来，由于蓝芽设备、无线局域网络(WLAN)设备，和行动电话的需求与成长，促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。从过去到现在，RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。 射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被 形容为一种「黑色艺术」(black art) 。但这只是一种以偏盖全的观点，RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。重要的RF设计课题包括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波...等，本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。 微过孔的种类 电路板上不同性质的电路必须分隔，但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接，这就需要用到微过孔(microvia)。通常微过孔直径为0.05mm至0.20mm，这些过孔一般分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型制程完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。
射频电路与天线 教学大纲
射频电路 课程名称：射频电路 英文名称：Radio Frequency Circuits 学分：3 课程总学时：48 课程性质：?必修□选修 是否独立设课：?是□否 课程类别：□基础课□专业基础课?专业课 面向专业：信息工程、电子科学与技术（物理电子学）、电子科学与技术(微电子技术) 、集成电路设计与系统集成 先修课程：电磁场与电磁波 一、教学信息 课程的性质： 《射频电路》课程是电子与通信工程等专业的一门重要的专业课。其任务是学习射频信号的产生、传输、变换、检测、测量技术及电磁波的辐射与接收。《射频电路》主要讲述射频电路的内容。 课程的目的与教学基本要求： 课程的目的是通过这门课程的学习，学生可以掌握射频电路与天线的基本原理，并具备分析能力与初步的设计能力，为无线通信、光纤通信、移动通信等课程提供技术基础。 通过这门课的学习，要求学生熟练掌握传输线理论，了解波导和谐振腔的基本知识，掌握微波网络理论，了解各种射频电路的工作原理，掌握天线的辐射原理和天线的基本参数，了解各种线天线和面状天线的工作原理。 考核方式： 总分数100分，平时作业考勤占总分数30% ，期末闭卷考试占总分数70%。 二、教学资源
教材 [1]李绪益著，《微波技术与微波电路》，广州：华南理工大学出版社，2007.3。 [2]褚庆昕著，《射频电路与天线》（讲义），2008。 多媒体教学资源（课程网站、课件等资料） 教学课件，教学视频，精品课程网站http://202.38.193.234/rf1/。 三、教学内容、要求与学时分配 按各章节列出主要内容，注明课程教学的难点和重点，对学生掌握知识的要求，以及学时的分配 1 第一部分、传输线理论 （1）传输线的纵向问题-传输线理论（8学时） 主要内容：传输线方程及其解、无耗传输线上的行波与驻波、驻波比、反射系数、不同负载时无耗传输的工作状态、圆图及其应用。 基本要求：理解长线的概念，理解传输线方程及其解的意义，熟练掌握传播常数、特性阻抗、反射系数、驻波比的物理意义，熟练掌握无耗传输线上反射系数、驻波比、输入阻抗的特点与相互关系，掌握不同负载时无耗传输线的工作状态，掌握阻抗圆图和导纳圆图的构成，熟练应用传输线理论解决传输线问题，熟练应用圆图求解传输线问题。 重点：无耗传输线上反射系数、驻波比、输入阻抗的意义、特点和相互关系，无耗传输线问题的求解，圆图计算。 （2）传输线的横向问题（8学时） 主要内容：传输线横向问题与纵向问题的分解，几种常用传输线的横向问题分析方法和特征参数公式，包括矩形波导、圆波导、同轴线、带状线、微带线等。 基本要求：了解等效电压、等效电流的意义，了解横向问题的场方程，了解纵向分量法，掌握导波系统中模式、传播常数、相位常数和传输条件，掌握导波系统截止波长、波导波长、相速度、群速度、波阻抗的概念及其特点，了解矩形
射频电路设计原理与应用
【连载】射频电路设计——原理与应用 相关搜索:射频电路, 原理, 连载, 应用, 设计 随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（RF）和微波（MW）电路在通信系统中广泛应用，高频电路设计领域得到了工业界的特别关注，新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。微波射频识别系统（RFID）的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内；全球定位系统（GPS）载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz 的下行通信链路。通常这些电路的工作频率都在1GHz以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会继续下去。但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。 下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会，讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识，以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。 作者介绍 ChrisHao，北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生；研究方向为通信系统中的射频电路设计；负责或参与的项目包括：主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计，兼容型GNSS接收机射频前端设计，等。 第1章射频电路概述
本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。 第1节频谱及其应用 第2节射频电路概述 第2章射频电路理论基础 本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等 第1节品质因数 第2节无源器件特性 第3章传输线
射频电路结构和工作原理
射频电路结构和工作原理 一、射频电路组成和特点： 普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX —VCO ）也都集成在中频内部。 RXI-P RXI-N 900M RXQ-P RXQ-N 1800M VCC 频率取样 13M CLK 功 DAT 率 RST 样 取 发射频率取样 信 号 TXI-P TXI-N 射频电压 TXQ-P TXQ-N 等级 （射频电路方框图） 1、接收电路的结构和工作原理： 接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波， 天 线 开 关 接收解调 频 率 合 成 R X VCO 鉴相 调制 功 率 放大器 TX VCO 功控 分频 发射互感器
高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P 、RXI-N 、RXQ-P 、RXQ-N ）；送到逻辑音频电路进一步处理。 1、 该电路掌握重点: （1）、接收电路结构。 （2）、各元件的功能与作用。 (3)、接收信号流程。 电路分析: （1）、电路结构。 接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。 900M 1800M SYN-VCC 频率取样 13M SYN-CLK SYN- DAT SYN- RST （接收电路方框图） （2）、各元件的功能与作用。 1)、手机天线： 结构：（如下图） 由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套 天 线 开 关 接收解调 频 率 合 成 R X VCO O CPU （音频） 分频 数字 处理 音频放大
射频电路与天线试题库
判断题 1、无耗传输线终端短路，当它的长度大于四分之一波长时，输入端的输入阻抗为容抗，将等效为一个电容。 2、无耗传输线上驻波比等于1 时，则反射系数的模等于0。 3、阻抗圆图上，| r=i的圆称为单位圆，在单位圆上，阻抗为纯电抗，驻波比等于无限大。 4、只要无耗传输终端接上一个任意的纯电阻，则入射波全部被吸收，没有反射，传输线工作在匹配状态。 5、在传输线上存在入射波和反射波，入射波和反射波合成驻波，驻波的最大点电压值与最小点上的电压值的比即为传输线上的驻波比。 6、导纳圆图由等反射系数圆、等电抗圆和等电阻圆组成，在一个等电抗圆上各点电抗值相同。 7 、圆波导的截止波长与波导的截面半径及模式有关，对于TE11 模，半径越大，截止波长越短。 &矩形波导的工作模式是TE10模，当矩形波导传输TE10模时，波导波长（相波长）与波导截面尺寸有关，矩形波导截面的窄边尺寸越小，波导波长（相波长）越长。 9、在矩形谐振腔中，TE101模的谐振频率最小。 10、同轴线是TEM传输线，只能传输TEM波，不能传输TE或TM波。 11、矩形波导传输的TE10波，磁场垂直于宽边，而且在宽边的中间上磁场 强度最大。 12、圆波导可能存在“模式简并”和“极化简并”两种简并现象。 13、矩形波导中所有的模式的波阻抗都等于377 欧姆。14、矩形谐振腔谐振频率和腔体的尺寸与振荡模式有关，一般来讲，给定一种振荡模式，腔体的尺寸越大，谐振频率就越高。
15、两段用导体封闭的同轴型谐振腔，当它谐振在TEM 模时，其长度等于半波长的整数倍。 16、对称振子天线上的电流可近似看成是正弦分布，在天线的输入端电流最大。 17、对称振子天线既可以作发射天线，也可以作接收天线，当它作为发射天线时，它的工作带宽要比作为接收天线时大。 18、天线阵的方向性图相乘原理指出，对于由相同的天线单元组成的天线阵，天线阵的方向性图可由单元天线的方向性图与阵因子相乘得到。 19、螺旋天线的工作模式有法向模、轴向模和边射模三种，其中轴向模辐射垂直极化波。 20、在相同的辐射场强条件下，定向天线与无方向性天线相比可节省输入功率，所节省的倍数等于天线的方 选择题 1、已知传输线的特性阻抗为50Q,在传输线上的驻波比等于2,则在电压驻波波节点上的输入阻抗等于： () (1)、100Q (2)、52Q (3)、48Q (4)、25Q 2、传输线上的驻波比等于2,在驻波波幅点上的电压等于10V,则驻波波节点上的电压等于： ）
经典Wifi射频电路的设计与调试
一：WiFi产品的一般射频电路设计(General RF Design In WiFi Product) 2011-01-20 18:18:41 写在前面的话： 这篇文章是我结合多年的工作经验和实践编写而成的，具有一定的实用性，希望能够对大家的设计工作起到一定的帮助作用。 I. 前言 这是一篇针对性很强的技术文章。在这篇文章中，我只是分析研究了Wi-Fi产品的一般射频电路设计，而且主要分析的是Atheros 和Ralink的解决方案，对于其他厂商的解决方案并没有进行研究。 这是一篇针对性很不强的技术文章。在这篇文章中，我研究，讨论了Wi-Fi产品中的射频电路设计，包括各个组成部分，如无线收发器，功率放大器，低噪声放大器，如果把这里的某一部分深入展开讨论，都可以写成一本很厚的书。 这篇文章具有一般性。虽然说这篇文章主要分析了Atheros和Ralink的方案，但是这两家厂商的解决方案很具有代表性，而且具有很高的市场占有率，因此，大部分Wi-Fi 产品也必然是具有一致或者类似的架构。经常浏览相关网站的人一定知道，在中国市场热卖的无线路由器，无线AP很多都是这两家的解决方案。 这篇文章具有一定的实用性。这篇文章的编写是基于我们公司的二十余种参考设计电路，充分吸收了参考设计的精华，并提取其一般性，同时，本文也重在分析实际的电路结构和选择器件时应该注意的问题，并没有进行深入的理论研究，所以，本文具有一定的实用性。 这篇文章是我在自己的业余时间编写的（也可以说我用这种方式消磨时间），如果这篇文章能够为大家的工作带来一点帮助，那将是我最高兴的事。我平时喜欢关注一些业界的新技术新产品，但是内容太多，没有办法写在文章中，感兴趣的同事可以访问我的博客：https://www.360docs.net/doc/729505635.html,。研发设计千人群(电子+结构) 在这里,实现资源共享,人脉扩张! 群号229369157 229369157 由于时间有限，编写者水平更加有限，错误之处在所难免，欢迎大家批评指正。 第1章. 射频设计框图 做技术的，讲解某个设计的原理时，都会从讲解框图开始，本人也不例外，先给大家展示一下Wi-Fi产品的一般射频设计框图。
射频电路设计技巧与测试技术
射频电路设计技巧与测试技术 招生对象 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 具有射频电路设计背景的设计工程师, 测试工程师,系统工程师, 经理和技术员； 【主办单位】中国电子标准协会 【咨询热线】0 7 5 5 – 2 6 5 0 6 7 5 7 1 3 7 9 8 4 7 2 9 3 6 李生 【报名邮箱】martin#https://www.360docs.net/doc/729505635.html, （请将#换成@） 课程内容 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 【时间地点】2014年01月10-12日上海2014年2月10-12 上海 【培训费用】4200元/人（三天，含培训费、午餐费、资料费） 【培训对象】具有射频电路设计背景的设计工程师, 测试工程师,系统工程师, 经理和技术员； 为了促进我国射频电路应用设计产业的发展，提高射频电路设计水平和能力，学习和借鉴国外的先进技术和经验，中国电子标准协会决定分期组织召开“射频电路设计技巧与测试技术”专题讲座。讲座将聘实战经验丰富的资深专家讲解射频电路应用设计技术和经验。具体事宜通知如下： 一、课程特色 本讲座总结了讲演者20多年的工作,报告包括 (1)设计技术和技巧的经验, (1)获得的美国专利, (1) 实际工程设计的例子， (1)讲演者的理论演译。 二、学习目标：在本讲座结束之后，学员可以了解到： 1、讨论和強调在射频电路设计中的设计技术和技巧, 着重论述设计中关鍵性的技术和技巧,譬如,阻抗匹配,射频接地, 单端线路和差分线路之間的主要差別,射频集成电路设计中的难题 2、在射频线路板上如何做好射频接地的工作?为什么在射频和射频集成电路设计中有从单端至差分的趋势?为什么在射频电路设计中容许误差分析如此之重要? 3、解决射频工程师在研发过程中遇到的相关难题技术。 课程提纲：讲课内容届时根据实际情况会有所调整。
射频电路与天线
射频电路与天线试题 判断题： 1、无耗传输线终端短路，当它的长度大于四分之一波长时，输入端的输入阻抗为容抗，将等效为一个电容。 2、无耗传输线上驻波比等于1时，则反射系数的模等于0。 3、阻抗圆图上，|Γ|=1的圆称为单位圆，在单位圆上，阻抗为纯电抗，驻波比等于无限大。 4、只要无耗传输终端接上一个任意的纯电阻，则入射波全部被吸收，没有反射，传输线工作在匹配状态。 5、在传输线上存在入射波和反射波，入射波和反射波合成驻波，驻波的最大点电压值与最小点上的电压值的比即为传输线上的驻波比。 6、导纳圆图由等反射系数圆、等电抗圆和等电阻圆组成，在一个等电抗圆上各点电抗值相同。 7、圆波导的截止波长与波导的截面半径及模式有关，对于TE11模，半径越大，截止波长越短。 8、矩形波导的工作模式是TE10模，当矩形波导传输TE10模时，波导波长（相波长）与波导截面尺寸有关，矩形波导截面的窄边尺寸越小，波导波长（相波长）越长。 9、在矩形谐振腔中，TE101模的谐振频率最小。 10、同轴线是TEM传输线，只能传输TEM波，不能传输TE或TM波。 11、矩形波导传输的TE10波，磁场垂直于宽边，而且在宽边的中间上磁场强度最大。 12、圆波导可能存在“模式简并”和“极化简并”两种简并现象。 13、矩形波导中所有的模式的波阻抗都等于377欧姆。 14、矩形谐振腔谐振频率和腔体的尺寸与振荡模式有关，一般来讲，给定一种振荡模式，腔体的尺寸越大，谐振频率就越高。 15、两段用导体封闭的同轴型谐振腔，当它谐振在TEM模时，其长度等于半波长的整数倍。 16、对称振子天线上的电流可近似看成是正弦分布，在天线的输入端电流最大。 17、对称振子天线既可以作发射天线，也可以作接收天线，当它作为发射天线时，它的工作带宽要比作为接收天线时大。 18、天线阵的方向性图相乘原理指出，对于由相同的天线单元组成的天线阵，天线阵的方向性图可由单元天线的方向性图与阵因子相乘得到。 19、螺旋天线的工作模式有法向模、轴向模和边射模三种，其中轴向模辐射垂直极化波。 20、在相同的辐射场强条件下，定向天线与无方向性天线相比可节省输入功率，所节省的倍数等于天线的方 选择题： 1、已知传输线的特性阻抗为50Ω，在传输线上的驻波比等于2，则在电压驻波波节点上的输入阻抗等于：（） （1）、100Ω （2）、52Ω （3）、48Ω （4）、25Ω 2、传输线上的驻波比等于2，在驻波波幅点上的电压等于10V，则驻波波节点上的电压等于：（） （1）、20V （2）、12V （3）、8V （4）、5V
射频电路的PCB设计
射频电路的PCB设计 2012-12-04 22:27:53来源:互联网关键字: 电磁兼容Protel99SE射频电路PCB 本文就如何最大限度地实现电路的性能指标，以达到电磁兼容要求，在Protel99 SE软件进行掌上产品射频电路PCB的设计。 图1 射频电路PCB板 1、板材的选择 印刷电路板的基材包括有机类与无机类两大类。基材中最重要的性能是介电常数εr、耗散因子（或称介质损耗）tanδ、热膨胀系数CET和吸湿率。其中εr影响电路阻抗及信号传输速率。对于高频电路，介电常数公差是首要考虑的更关键因素，应选择介电常数公差小的基材。 2、PCB设计流程 由于Protel99 SE软件的使用与Protel 98等软件不同，因此，首先简要讨论采用Protel99 SE软件进行PCB设计的流程。 ①由于Protel99 SE采用的是工程（PROJECT）数据库模式管理，在Windows 99下是隐含的，所以应先键立1个数据库文件用于管理所设计的电路原理图与PCB版图。 ②原理图的设计。为了可以实现网络连接，在进行原理设计之间，所用到的元器件都必须在元器件库中存在，否则，应在SCHLIB中做出所需的元器件并存入库文件中。然后，只需从元器件库中调用所需的元器件，并根据所设计的电路图进行连接即可。 ③原理图设计完成后，可形成一个网络表以备进行PCB设计时使用。 ④PCB的设计。 a、PCB外形及尺寸的确定。根据所设计的PCB在产品的位置、空间的大小、形状以及与其它部件的配合来确定PCB的外形与尺寸。在MECHANICAL LAYER层用PLACE TRACK命令画出PCB的外形。 b、根据SMT的要求，在PCB上制作定位孔、视眼、参考点等。 c、元器件的制作。假如需要使用一些元器件库中不存在的特殊元器件，则在布局之前需先进行元器件的制作。在Protel99 SE中制作元器件的过程比较简单，选择“DESIGN”菜单中的“MAKE LIBRARY”命令后就进入了元器件制作窗口，再选择“TOOL”菜单中的“NEW COMPONENT”命令就可以进行元器件的设计。这时只需根据实际元器件的形状、大小等在TOP LAYER层以PLACE PAD等命令在一定的位置画出相应的焊盘并编辑成所需的焊盘（包括焊盘形状、大小、内径尺寸及角度等，另外还应标出焊盘相应的引脚名），然后以PLACE TRACK命令在TOP OVERLAYER层中画出元器件的最大外形，取一个元器件名存入元器件
手机射频电路设计
手机RF电路设计 手机功能的增加对PCB板的设计要求更高,伴随着一轮蓝牙设备、蜂窝电话和3G时代来临,使得工程师越来越关注RF电路的设计技巧。射频(RF) 电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种“黑色艺术”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波，所以这些对手机的EMC、EMI影响都很大，下面就对手机PCB板的在设计RF 布局时必须满足的条件加以总结： 1 尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。手机功能比较多、元器件很多，但是PCB空间较小，同时考虑到布线的设计过程限定最高，所有的这一些对设计技巧的要求就比较高。这时候可能需要设计四层到六层PCB了，让它们交替工作，而不是同时工作。高功率电路有时还可包括RF缓冲器和压控制振荡器(VCO)。确保PCB板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜皮越多越好。敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。 2 设计分区可以分解为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等问题；电气分区可以继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。 3.2.1 我们讨论物理分区问题。元器件布局是实现一个优秀RF设计的关键，最有效的技术是首先固定位于RF路径上的元器件，并调整其朝向以将RF路径的长度减到最小，使输入远离输出，并尽可能远地分离高功率电路和低功率电路。 最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层，并尽可能将RF线走在表层上。将RF路径上的过孔尺寸减到最小不仅可以减少路径电感，而且还可以减少主地上的虚焊点，并可减少RF能量泄漏到层叠板内其他区域的机会。在物理空间上，像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个RF区之间相互隔离开来，但是双工器、混频器和中频放大器/混频器总是有多个RF/IF 信号相互干扰，因此必须小心地将这一影响减到最小。 3.2.2 RF与IF走线应尽可能走十字交叉，并尽可能在它们之间隔一块地。正确的RF路径对整块PCB板的性能而言非常重要，这也就是为什么元器件布局通常在手机PCB板设计中占大部分时间的原因。在手机PCB板设计上，通常可以将低噪音放大器电路放在PCB板的某一面，而高功率放大器放在另一面，并最终通过双工器把它们在同一面上连接到RF端和基带处理器端的天线上。需要一些技巧来确保直通过孔不会把RF能量从板的一面传递到另一面，常用的技术是在两面都使用盲孔。可以通过将直通过孔安排在PCB板两面都不受RF干扰的区域来将直通过孔的不利影响减到最小。有时不太可能在多个电路块之间保证足够的隔离，在这种情况下就必须考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内，金属屏蔽罩必须焊在地上，必须与元器件保持一个适当距离，因此需要占用宝贵的PCB板空间。尽可能保证屏蔽罩的完整非常重要，进入金属屏蔽罩的数字信号线应该尽可能走内层，而且最好走线层的下面一层PCB是地层。RF信号线可以从金属屏蔽罩底部的小缺口和地缺口处的布线层上走出去，不过缺口处周围要尽可能地多布一些地，不同层上的地可通过多个