射频电路理论与设计(第2版)-第1章
ADS射频电路设计基础与典型应用(第2版)
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ADS射频电路设计基础与典型应用 （第2版）
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
电路设计
界面
通信
理论指导
电路
使用
主
第版
书频
工作 第章
视窗
典型
设计
基本操作
射频
自带
功率
放大器
内容摘要
立足实践，重点介绍实际操作中遇到的普遍、典型问题。深入讲解ADS工作界面、使用方法和设计仿真功能 的方方面面。与理论指导书《频电路理论与设计（第2版）》相辅相成。
目录分析
第2章 ADS主视窗
第1章射频电路与 ADS
第3章 ADS设计仿 真视窗
第5章 ADS仿真概 述
第4章 ADS基本操 作
第6章 ADS自带的 仿真实例
第8章定向耦合器 的设计
第7章匹配网络的 设计
第9章功率分配器 的设计
1
第10章低通滤 波器的设计
第11章带通和 2
带阻滤波器的 设计
3
第12章低噪声 放大器的设计
4
第13章功率放 大器的设计
5
第14章振荡器 的设计
第15章混频器 的设计
第16章射频通 信系统级的设 计
作者介绍
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读书笔记
射频电路设计理论与应用第二版课程设计
射频电路设计理论与应用第二版课程设计一、项目背景本课程设计为《射频电路设计理论与应用》课程的实践环节，旨在通过学生自行设计完成一个小型射频电路，将课堂知识应用到实际中，提升学生的实践能力和综合素质。
二、项目目标1.熟练掌握射频电路设计的基本理论和方法；2.掌握各类射频器件的特性和应用特点；3.能够使用EDA等工具进行电路设计和仿真分析；4.能够按照需求设计符合要求的小型射频电路。
三、项目内容课程设计主要包括以下内容：1. 课程理论部分：•射频电路设计基础知识；•无源器件的特性和应用；•有源器件的特性和应用；•射频电路的匹配设计；•射频电路的噪声与稳定性分析。
2. 课程实践部分：•射频放大器设计；•射频滤波器设计；•射频信号发生器设计；•射频调制解调器设计。
四、设计要求1.设计一个小型的射频电路；2.选择合适的器件进行设计；3.能够满足一定的性能要求；4.设计过程需要记录并撰写设计报告。
五、设计步骤1.确定设计方案：选择设计射频电路的类型、性能指标、器件选型等；2.确定电路拓扑结构：根据设计要求选择电路拓扑；3.确定电路参数：根据电路拓扑确定电路参数，包括无源电路参数和有源电路参数；4.进行电路分析：进行电路仿真分析，包括电路的频率响应、增益、带宽、稳定性等；5.电路优化：根据仿真分析结果进行电路参数的优化；6.绘制电路图：绘制电路原理图和布局图；7.PCB设计：进行PCB设计，包括原理图转化为线路图、布局图、线路仿真、板级仿真等；8.制作原型：将设计完成的电路制成原型设备；9.进行测试：对设计完成的射频电路进行测试、评估性能。
六、预期成果通过本课程设计，学生应达到以下目标：1.掌握射频电路设计的基本方法和理论知识；2.熟练使用EDA等工具进行电路设计和仿真分析；3.能够按照需求设计符合要求的小型射频电路；4.能够撰写电路设计报告。
七、实验仪器与设备1.TC2082系列数字存储示波器；2.PowerStudio物联网开发板等。
(完整版)《射频电路理论与设计》习题参考答案
引言0.3 解：利用公式l jZ Z in λπ2tan 0=进行计算（1）m n n l l jZ Z in 6660102)12(32106)12(21062tan⨯+=⨯⨯+=∞=⨯=πππ 可见l 至少应该是1500Km（2）m n n l l jZ Z in 222010)12(875.12105.72)12(105.72tan---⨯+=⨯⨯+=∞=⨯=πππ l 至少是1.875cm 。
0.4 解：利用公式CX L X C L ωω1,-==进行计算 （1）Hz f 40=所以ππω802==f791051.210999.080--⨯=⨯⨯=πL X121210360.0100111.0801⨯-=⨯⨯-=-πC X （2）Hz f 9104⨯=，991081042⨯=⨯⨯=ππω3129991047.3100111.0108109.2510999.0108⨯-=⨯⨯⨯-==⨯⨯⨯=--ππC L X X 可见在低频时分布电感和分布电容可以忽略，但在射频时分布电感和分布电容却不能忽略。
0.5解：集肤效应是指当频率升高时，电流只集中在导体的表面，导体内部的电流密度非常小。
而趋肤深度是用来描述集肤效应的程度的。
利用公式μσπδf 1=来计算。
已知铜的磁导率m H /1047-⨯=πμ，电导率m S /108.57⨯=σ（1）m 00854.0108.510460177=⨯⨯⨯⨯⨯=-ππδ（2）m m μππδ21.110121.0108.510410315779=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--由计算数据可得，用铜线传输电能时，60Hz 时是不需要考虑集肤效应的，但是当传输射频信号时，3GHz 时需要考虑集肤效应。
0.6 解：利用公式DC RF R a R δ2≈，μσπδf 1=计算 已知铜的磁导率m H /1047-⨯=πμ，电导率m S /108.57⨯=σ（1）m 57761000.3108.5104105001--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=ππδ7.161000.3210153=⨯⨯⨯≈--DC RF R R （2）m 67791031.3108.51041041--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=ππδ 1.1511031.3210163=⨯⨯⨯≈--DC RF R R 通过计算数据结果说明在射频状况下，电阻损耗很大。
Chap1_绪论
第一章 绪论
射频电路设计Chap1 # 1
射频？
射频电路设计Chap1 # 2
数字： 模拟： 射频： 微波： 毫米波： 太赫兹波： 红外： 光波： 紫外： X射线： γ射线：
0 频谱
射频电路设计Chap1 # 3
0 频谱
频段
电气和电子工程师学会(IEEE) 频谱
射频电路设计Chap1 # 40
在多数情况下导体的μr=1，故趋肤厚度随着频率 的升高迅速降低。
1
0.9
σCu=64.516×106S/m
0.8 0.7
Al
σAl=40.0×106S/m
0.6 0.5
σAu=48.544×106S/m Au
0.4 0.3
0.2 Cu
铜、铝、金的趋肤厚 度与频率的关系曲线
VHF/UHF为典型的电视工作波段，其波长已经与电子系统的实际尺寸 相当，在有关的电子线路中必须考虑电流和电压的波动性质。
RF范围：VHF—SHF波段。MW范围：X波段及以上。
射频电路设计Chap1 # 4
美国：无线电频率划分图
射频电路设计Chap1 # 5
中华人民共和国：无线电频率划分图
射频电路设计Chap1 # 6
射频电路设计Chap1 # 32
我们的学习
集成电路基础：
➢ 器件基础
• 无源器件： • 有源器件：
➢ 理论及工具
• 传输线理论： • Smith圆图： • 散射参数：
➢ 设计方法
• 偏置网络： • 匹配网络：
射频单元电路分析
➢ 滤波器： ➢ 振荡器： ➢ 放大器： ➢ 振荡器： ➢ 混频器：
射频IC工程分析、设计和 测试
射频2-1-1
1
9
电压谐振
α（谐振曲线和通频带） V S R R Z 1 V S Z R j ( ωL ) ωC R 1 1 1 ω L ω ω0 ω ω0 1 jξ j 0 ( ) 1 jQ ( ) R ωO ω ωO ω 10
（4） 串联谐振电路通频带的公式
29 30
5
刘布民
H j 1 jQ 1 1 j
0 0
0
;
1
1 jQ
1 2 0
Q
0 0 Q 2
0 0
0
广义失谐
31
H j
1 1 2
32
实际应用中
2
1、串联谐振电路的技术指标
【1】总阻抗的辐模（幅频特性）：
Z j ω R 2 ( ωL 1 2 ) ωC
【4】谐振：
满足谐振条件下，回路总阻抗呈纯阻性，电 路的该运行状态称为谐振。
【2】总阻抗的辐角（相频特性）： 1 L X C arctg arctg R R 电路的总阻抗是频率的函数。所以电路中常写成 Z（jω）， 电感的感抗值ωL随信号频率升高而增大，电容的容抗 值1/ωC随 信号频率升高而小。 【3】谐振条件： 在某一特定频率时电感的感抗等于电容的容抗， 即使得回路总阻抗的虚部为零的条件，称为谐振条件。
20
α
GP 1 1 ωpc ω ωP GP j ωC 1 j ωL GP ωP ω 1 1 ω ωP 1 jξ 1 jQP ωP ω
V V P
3）归一化幅频特性
V VP
射频电路设计--第1章 引言
分贝表示法
• 绝对电压的分贝表示
⎛ V ⎞ V ( dBμV ) = 20 log10 ⎜ ⎟ ⎝ 1μV ⎠
表 2-3 使用 dBμV 表示的一些典型电压值 V V(dBμV) 0.01μV -40dBμV 0.1μV -20dBμV 1μV 0dBμV 10μV 20dBμV 100μV 40dBμV 1mV 60dBμV
λ /8 设计准则
例1
例 1-3：某 CPU 的内部核心电路尺寸为 5mm 左 右，时钟频率达到了 2GHz。请判断 CPU 内部电路设 计是否需按照传输线理论进行分析和设计。 解：2GHz 信号对应的波长为
c λ = = 0.15 ( m ) f
计算得到
l = 5mm <
λ
8
≈ 19mm 。 按 照 λ/8 的 设 计 准 则 ，
BW ( Hz ) = f H − f L
以频率作为单位表示的带宽是指绝对带宽。 例如： 射频放大电路的工作频率范围为1GHz— 2GHz，则带宽为1GHz PAL制式的电视广播的图像信号带宽为 6MHz
相对带宽
– 百分比法
• 定义为绝对带宽占中心频率的百分数
– 倍数法（又称覆盖比法） – 定义为高端截止频率fH与低端截止频率fL的比 值
《射频通信电路》第一章---文本资料
射频通信电路设计
西安邮电学院 电工学院微波技术教研室 常树茂
《射频通信电路》常树茂
课程的要求和说明
教材：射频通信电路设计，刘长军，科学出版社 参考书1：《微波技术基础》，廖承恩，西电出版社
参考书2：
《微波工程》，Pozar，电子工业出版社
参考书3：《射频电路设计—理论与应用》，Reinhold ，电子出版社
高频 HF 甚高频 VHF 特高频 UHF 超高频 SHF 极高频 EHF
《射频通信电路》常树茂
移动通讯系统
系统名称 频带 （上行） MHz 频带 （下行） MHz 频带宽度 通道选择 信道宽 信道/载波 通道数 用户数 双工方式 通道比特率 调制 移动峰值功率 移动平均功率 IS-54 869~894 824~849 50MHz TDMA/ FDMA 30kHz 3 832 2496 FDD 48.6kbps
《射频通信电路》常树茂
1.3.2l/8设计准则
线路板 > l/8
射频电路设计 考虑分布参数
考虑传输线效应
线路板 < l/8
低频电路设计
《射频通信电路》常树茂
l/8设计准则 例1
例 1-3：某 CPU 的内部核心电路尺寸为 5mm 左 右，时钟频率达到了 2GHz。请判断 CPU 内部电路设 计是否需按照传输线理论进行分析和设计。 解：2GHz 信号对应的波长为
《射频通信电路》常树茂
1.2
射频通信系统
利用更宽的频带和更高的信息容量；
通信设备的体积进一步减小； 解决频率资源日益紧张的问题；
通信信道频率间隙增大，减小干扰；
小尺寸天线，高增益，移动通信系统
射频电路理论与设计
13、无耗传输线上通过任意点的传输功率等于该点的入射 波功率与反射波功率之差。
14、TEM传输线（即传输TEM波的传输线）无色散。色 散是指电磁波的传播速度与频率有关。TEM传输线上电 磁波的传播速度与频率无关。
在已知传输线始端电压 V 1 和始端电流 I 2 的前提下：
V (z)V 1I1 Z 0ejz V 1I1 Z 0ejz
2
2
I(z)V 1I1Z0ejzV 1I1Z0ejz
2Z0
2Z0
5、反射系数
(z')V V ((zz''))II ((zz''))V V 22 2 II22Z Z00eej jzz'' V V2 2 ej2z' Lej2z' LejLej2z' Lej(L2z') 2
终端短路的一段传输线可以等效为集总元件的电感，
等效关系为jX LjLjZ 0ta4 nff(0)S0 Z
终端开路的一段的传输线可以等效为集总元件的电
6、容科，洛等达效规关j则B C 系 为P14j7表C 6.6jY 0tan 4ff(0)S0Y
科洛达规则是利用附加的传输线段，得到在实际上 更容易实现的滤波器。利用科洛达规则既可以将 串联短截线变换为并联短截线，又可以将短截线 在物理上分开。附加的传输线称为单位元件。
二、并联谐振电路
1、谐振频率 0 2、品质因数
1 LC
无载品质因数 Q R
0L
有载品质因数
外部品质因数
Qe
RL 0L
Q L0L(R R LR RL),Q 1LQ 1Q 1e
射频电路设计--理论与应用
射频电路设计--理论与应用第1章引言1 1 射频设计的重要性1 2 量纲和单位1 3 频谱1 4 无源元件的射频特性1 4 1 高频电阻1 4 2 高频电容1 4 3 高频电感1 5 片状元件及对电路板的考虑1 5 1 片状电阻1 5 2 片状电容1 5 3 表面安装电感1 6 小结参考文献习题第2章传输线分析2 1 传输线理论的实质2 2 传输线举例2 2 1 双线传输线2 2 2 同轴线2 2 3 微带线2 3 等效电路表示法2 4 理论基础2 4 1 基本定律2 5 平行板传输线的电路参量2 6 各种传输线结构小结2 7 一般的传输线方程2 7 1 基尔霍夫电压和电流定律表示式2 7 2 行进的电压和电流波2 7 3 阻抗的一般定义2 7 4 无耗传输线模型2 8 微带传输线2 9 端接负载的无耗传输线2 9 1 电压反射系数2 9 2 传播常数和相速2 9 3 驻波2 10 特殊的终端条件2 10 1 端接负载无耗传输线的输入阻抗2 10 2 短路传输线2 10 3 开路传输线2 10 4 1/4波长传输线2 11 信号源和有载传输线2 11 1 信号源的相量表示法2 11 2 传输线的功率考虑2 11 3 输入阻抗匹配2 11 4 回波损耗和插入损耗2 12 小结参考文献习题第3章 Smith圆图 3 1 从反射系数到负载阻抗3 1 1 相量形式的反射系数3 1 2 归一化阻抗公式3 1 3 参数反射系数方程3 1 4 图形表示法3 2 阻抗变换3 2 1 普通负载的阻抗变换3 2 2 驻波比3 2 3 特殊的变换条件3 2 4 计算机模拟3 3 导纳变换3 3 1 参数导纳方程3 3 2 叠加的图形显示3 4 元件的并联和串联3 4 1 R和L元件的并联3 4 2 R和C元件的并联3 4 3 R和L元件的串联3 4 4 R和C元件的串联3 4 5 T形网络的例子3 5 小结参考文献习题第4章单端口网络和多端口网络4 1 基本定义4 2 互联网络4 2 1 网络的串联4 2 2 网络的并联4 2 3 级连网络4 2 4 ABCD网络参量小结4 3 网络特性及其应用4 3 1 网络参量之间的换算关系4 3 2 微波放大器分析4 4 散射参量4 4 1 散射参量的定义4 4 2 散射参量的物理意义4 4 3 链形散射矩阵4 4 4 Z参量与S参量之间的转换4 4 5 信号流图模型4 4 6 S参量的推广4 4 7 散射参量的测量4 5 小结参考文献习题第5章射频滤波器设计5 1 谐振器和滤波器的基本结构5 1 1 滤波器的类型和技术参数5 1 2 低通滤波器5 1 3 高通滤波器5 1 4 带通和带阻滤波器5 1 5 插入损耗5 2 特定滤波器的实现5 2 1 巴特沃斯滤波器5 2 2 切比雪夫滤波器5 2 3 标准低通滤波器设计的反归一化5 3 滤波器的实现5 3 1 单位元件5 3 2 Kurodac规则5 3 3 微带线滤波器的设计实例5 4 耦合微带线滤波器5 4 1 奇模和偶模的激励5 4 2 带通滤波器单元5 4 3 级连带通滤波器单元5 4 4 设计实例5 5 小结c参考文献习题第6章有源射频元件6 1 半导体基础6 1 1 半导体的物理特性6 1 2 PN结6 1 3 肖特基(Schottky)接触6 2 射频二极管6 2 1 肖特基二极管6 2 2 PIN二极管6 2 3 变容二极管6 2 4 IMPATT二极管6 2 5 隧道二极管6 2 6 TRAPATT,134BARRITT和Gunn二极管6 3 BJT双极结晶体管（Bipolar JunctioncTransistor) 6 3 1 结构6 3 2 功能6 3 3 频率响应6 3 4 温度性能6 3 5 极限值6 4 射频场效应晶体管6 4 1 结构6 4 2 功能6 4 3 频率响应6 4 4 极限值6 5 高电子迁移率晶体管6 5 1 结构6 5 2 功能6 5 3 频率响应6 6 小结参考文献习题 第7章有源射频电路器件模型 7.1 二极管模型7.1.1 非线性二极管模型7.1.2 线性二极管模型7.2 晶体管模型7.2.1 大信号BJT模型7.2.2 小信号BJT模型7.2.3 大信号FET模型7.2.4 小信号FET模型7.3 有源器件的测量7.3.1 双极结晶体管的DC特性7.3.2 双极结晶体管的AC参量的测量7.3.3 场效应晶体管参量的测量7.4 用散射参量表征器件特性7.5 小结参考文献习题第8章匹配网络和偏置网络 8 1 分立元件的匹配网络8 1 1 双元件的匹配网络8 1 2 匹配禁区.c频率响应以及品质因数8 1 3 T形匹配网络和π形匹配网络 8 2 微带线匹配网络8 2 1 从分立元件到微带线8 2 2 单节短截线匹配网络8 2 3 双短截线匹配网络8 3 放大器的工作状态和偏置网络8 3 1 放大器的工作状态和效率8 3 2 双极结晶体管的偏置网络8 3 3 场效应晶体管的偏置网络8 4 小结参考文献习题第9章射频晶体管放大器设计 9 1 放大器的特性指标9 2 放大器的功率关系9 2 1 射频源9 2 2 转换功率增益9 2 3 其他功率关系9 3 稳定性判定9 3 1 稳定性判定圆9 3 2 绝对稳定9 3 3 放大器的稳定措施9 4 增益恒定9 4 1 单向化设计法9 4 2 单向化设计误差因子9 4 ３双共轭匹配设计法9 4 4 功率增益和资用功率增益圆9 5 噪声系数圆9 6 等驻波比圆9 7 宽带高功率多级放大器9 7 1 宽带放大器9 7 2 大功率放大器9 7 3 多级放大器9 8 小结参考文献习题第10章振荡器和混频器10 1 振荡器的基本模型10 1 1 负阻振荡器10 1 2 反馈振荡器的设计10 1 3 振荡器的设计步骤10 1 4 石英晶体振荡器10 2 高频振荡器电路10 2 1 固定频率振荡器10 2 2 介质谐振腔振荡器10 2 3 YIG调谐振荡器10 2 4 压控振荡器10 2 5 耿氏二极管（Gunncdiode）振荡器10 3 混频器的基本特征10 3 1 基本原理10 3 2 频域分析10 3 3 单端混频器设计10 3 4 单平衡混频器10 3 5 双平衡混频器10 4 小结参考文献习题附录A 常用物理量和单位 附录B 圆柱导体的趋肤公式附录C 复数附录D 矩阵变换 附录E 半导体的物理参量附录F 长和短的二极管模型附录G 耦合器附录H 噪声分析附录I MATLAB简介附录J 本书中英文缩写词。
射频电路理论与设计课后答案
射频电路理论与设计课后答案【篇一：射频电路仿真与设计】>摘要: 随着无线通信技术的不断发展，传统的设计方法已经不能满足射频电路和系统设计的需要，使用射频eda 软件工具进行射频电路设计已经成为必然趋势。
目前，射频领域主要的eda 工具首推的是agilent 公司的ads 。
ads 是在 hp eesof 系列 eda 软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件。
由于其功能强大，仿真手段和方法多样化，基本上能满足现代射频电路设计的需要，已经得到国内射频同行的认可，成为现今射频电路和系统设计研发过程中最常用的辅助设计工具。
关键词：射频电路设计原理，设计方法与过程，仿真方法，展望未来引言：随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（r f ）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，这对射频电路设计提出更高的要求。
正文：1.射频电路设计原理频率范围从 300khz ～30ghz 之间，射频电流是一种每秒变化大于10000 次的称为高频电流的简称。
具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。
高频电路基本上是由无源元件、有源器件和无源网络组成的，高频电路中无源线性元件主要是电阻 (器 )、电容 (器)和电感(器 ) 。
射频电路设计第一章
噪声系数
01
噪声系数
描述了电路内部噪声对信号的影响 程度，通常用噪声系数表示。
灵敏度
描述了电路能够检测到的最小信号 强度，通常用灵敏度表示。
03
02
信噪比
描述了信号与噪声之间的比例关系， 通常用信噪比表示。
选择性
描述了电路对不同频率信号的选择 能力，通常用选择性表示。
04
05
射频电路的设计流程
系统指标分析
动态范围
描述了电路能够处理的信号强度范围，通常 用动态范围表示。
功率增益
功率增益
描述了电路对输入信号的功率放大能力，通 常用功率增益表示。
效率
描述了电路将直流功率转化为射频功率的能 力，通常用效率表示。
稳定性
描述了电路在不同工作条件下的性能稳定性， 通常用稳定性表示。
可靠性
描述了电路在不同工作条件下的寿命和可靠 性，通常用可靠性表示。
匹配网络
为避免信号反射和能量损失，需要 设计合适的匹配网络，使元件与传 输线之间达到良好的阻抗匹配。
元件稳定性
考虑元件在射频频率下的稳定性， 以及温度、湿度等环境因素对元件 性能的影响。
电路仿真与优化
电路模型建立
根据实际电路结构和元件参数，建立精确的电路模型。
仿真分析
利用仿真软件对电路模型进行分析，预测电路性能。
感谢观看
THANKS
射频电路的应用领域
无线通信
雷达与导航
广播
物联网
手机、基站、无线局域 网等。
气象雷达、卫星定位系 统等。
电视广播、调频广播等。
传感器节点、智能家居 等。
射频电路的发展趋势
01
02
03
射频电路理论与设计第1章 传输线理论
（1.5）
式（1.5）称为均匀传输线方程，又称 为电报方程。
dV R jL I dz dI G jC V dz
（1.7）
1.3.2 均匀传输线方程的解
V z A1e jz A2 e jz 1 I z A1e jz A2 e jz Z0
传输线属长线，沿线各点的电压和电 流（或电场和磁场）既随时间变化，又随 空间位置变化，是时间和空间的函数，传 输线上电压和电流呈现出了波动性，所以 长线用传输线理论来分析。
传输线理论是对长线而言的，用来分 析传输线上电压和电流的分布，以及传输 线上阻抗的变化规律。在射频频段，必须 使用传输线理论取代电路理论。传输线理 论是电路理论与电磁场波动理论的结合， 传输线理论可以认为是电路理论的扩展， 也可以认为是电磁场波动方程的解。
分布电导G——传输线单位长度上的 总电导值，单位为S/m。
分布电感L——传输线单位长度上的 总电感值，单位为H/m。 分布电容C——传输线单位长度上的 总电容值，单位为F/m。
1.2.3 传输线的等效电路
图 1.5 传输线的等效电路
1.3 传输线方程及其解
1.3.1 均匀传输线方程
传输线方程是研究传输线上电压、电 流的变化规律，以及它们之间相互关系的 方程。
对于均匀传输线，由于分布参数是沿 线均匀分布的，所以只需考虑线元dz的情 况。
图 1.6 传输线上电压和电流的定义及其等效电路
v z , t i z , t Ri z , t L z t i z , t v z , t Gv z , t C z t
图 1.1 平行双导线
图 1.2 同轴线
射频电路理论与设计第二版课程设计
射频电路理论与设计第二版课程设计1. 课程背景射频电路作为现代通信技术中的重要组成部分，在无线通信、微波工程等领域中有着广泛应用。
而射频电路是一门非常复杂和精密的学科，需要深入掌握射频电路的原理和设计技巧。
本课程旨在让学生系统地学习射频电路理论与设计知识，培养学生对射频电路的深入理解和熟练设计能力。
2. 课程内容本课程涵盖的内容主要有：1.射频电路基础知识：介绍射频电路的基本概念、特性和参数等。
2.射频放大器设计：介绍射频放大器的工作原理和设计方法。
3.射频混频器设计：介绍射频混频器的工作原理和设计方法。
4.射频滤波器设计：介绍射频滤波器的常用类型、特性和设计方法。
5.射频综合系统设计：介绍射频系统的组成和设计方法。
3. 课程设计为了帮助学生更好地掌握射频电路理论和设计技巧，本课程包含了一系列的课程设计，旨在让学生在实践中深入理解和掌握课程内容。
以下为本课程的课程设计：3.1 射频放大器设计针对一个指定的频率范围，要求设计一款带通放大器。
设计要求：1.输入阻抗：50Ω2.增益：大于15dB3.带宽：5MHz到10MHz4.输出阻抗：50Ω设计过程中要注意射频管特性、输入和输出网络的设计、放大器的稳定性等因素。
3.2 射频混频器设计设计一款单端集成被动混频器，要求：1.输入频率：2GHz到4GHz2.输出频率：50MHz到100MHz3.混频损耗：小于10dB4.本振抑制：大于20dB设计过程中要注意混频器的稳定性、输入和输出网络的设计、混频器的本振抑制等因素。
3.3 射频滤波器设计设计一款互补式带阻滤波器，要求：1.中心频率：2.4GHz2.带宽：100MHz3.带内插损失：小于1dB4.阻带衰减：大于50dB设计过程中要注意滤波器的类型、天线输入输出阻抗的匹配、网络和元件的选择等因素。
3.4 射频系统设计针对一个指定的应用场景，设计一个具体的射频系统，包括发射和接收两个部分。
设计要求：1.应用场景：智能家居无线传感器网络2.发射端：选择一款适合该应用场景的射频发射芯片，设计合适的天线和驱动电路。
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1.2.4 集肤效应
在电路中信号是通过导体传输的，导体存在集肤
效应。所谓集肤效应是指当频率升高时，电流只集中在
导体的表面，导体内部的电流密度非常小。集肤效应使 导线的有效导电横截面积减小，交流电阻增加。集肤效 应如图1.3所示。
《射频电路理论与设计（第2版）》
射频电路理论与设计 （第2版）
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第1 章 引言
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在射频频段，电路出现了许多独 特的性质，这些性质在常用的低频电路 中从未遇到，因此需要建立新的射频电 路理论体系。射频电路理论是电磁场理
论与传统电子学的融合，它将电磁场的
2
l
（1.2）
图1.1 终端短路的传输线
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式中Z0为常数，Z0的取值范围一般为几十到几百 之间。式（1.2）改变了低频电路理论的观点，因为低频 电路理论会认为Zin=0。下面对式（1.2）加以数值分析。
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为了有效地传输信息，无线通信系统需要采用高 频率信号，这种需要主要由下面3个因素导致。 （1）工作频率越高，带宽越大。 （2）工作频率越高，天线尺寸越小。 （3）射频电路中电感和电容等元器件的尺寸较小， 这使得射频设备的体积进一步减小。
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众多，对频谱的划分有多种方式，而今较为通用的频谱
分段法是由IEEE建立的，见表1.1。
《射频电路理论与设计（第2版）》
表1.1
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表1.1（续）
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一般认为，当频率高于30MHz时电路的设计就需考 虑射频电路理论；而射频电路理论应用的典型频段为几 百MHz至4GHz，在这个频率范围内，电路需要考虑分布 参数的影响，低频的基尔霍夫电路理论不再适用。 需要说明的是，随着射频电路的广泛应用和不断发
1.2.3 射频电路的分布参数
低频电路理论称为集总参数电路理论；射频电路理 论称为分布参数电路理论，分布参数是射频电路的最大 特色。
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从正弦交流（AC）电路分析中可以知道，电感L 和电容C的电抗XL和XC与频率有关，XL和XC与频率的关 系是
式中，ω为角频率，ω=2πf。下面考察当电感 L=1nH和电容C=1pF时的电抗XL和XC。
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1.2.1 频率与波长
众所周知，在自由空间工作频率与工作波长的乘
积等于光的速度，也即
fλ= c = 3×108m/s
（1.1）
式中，f为工作频率；λ为工作波长；c为光的速度。
式（1.1）的结论是：频率越高波长越短。射频频段有很
高的频率，所以射频的工作波长很短。
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1.2.2 低频电路理论是射频电 路理论的特例
低频电路理论只适用于低频电路设计，射频电路 理论有更大的适用范围，低频电路理论是射频电路理论 的特例。
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图1.1所示的是终端短路传输线，根据射频电路理 论会得到距离短路终端l处的阻抗为
Z in jZ 0 tan
展，射频的频率范围还在向更高的频率延伸，已有资料
将射频的高端频率定为大于4GHz。
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为什么要关注射频电路？
目前移动通信（GSM、3G和4G）、全球定位（GPS）、无线局域 网（WLAN）、宽带无线接入系统（WIMAX）和射频识别（RFID）等领域， 工作频率都已经达到GHz频段。近年来欧洲、美国、日本、澳大利亚和中 国等国家相继在60GHz附近划分出免许可的ISM频段，其中我国开放了 59GHz～64GHz频段。这使得与上述应用相匹配的射频（RF）电路得到了 广泛的应用，并具有良好的前景。
Frequency）没有一个严格的频率范围定义，广义地说，
可以向外辐射电磁信号的频率称为射频；而在电路设计 中，当频率较高、电路的尺寸可以与波长相比拟时，电 路可以称为射频电路。
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对于电磁频谱，按照频率从低到高（波长从长到 短）的次序，可以划分为不同的频段，电子通信的发展 历程，实际上就是所使用的载波频率由低到高的发展过 程。电通信的容量几乎与所使用的频率成正比，对通信 容量的要求越高，使用的频率就越高。由于应用领域的
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1. 传输线上的分布参数
射频电路认为传输线上到处都分布着电感和电 容，所以射频电路也称为分布参数电路。
图1.2 一段传输线
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由于分布参数的存在，传输线上电压、电流和阻 抗的分布与低频电路完全不同，射频传输线上信号出现 了波动性，并导致反射产生，因此需要建立射频电路理 论体系。
波பைடு நூலகம்理论引入电子学，形成了射频电路 的理论体系和设计方法。
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1.1
射频概念
射频电路的特点 射频系统 本书安排
1.2
1.3
1.4
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1.1 射频概念
在电子通信领域，信号采用的传输方式和信号的
传输特性是由工作频率决定的。目前射频（Radio
1.2 射频电路的特点
基尔霍夫电路理论只能用于直流和低频电路的设 计，不能用于射频电路的设计。低频频率与射频频率有 很大差异，正是由于这种频率的差异，导致低频电路理 论与射频电路理论不同。 下面将在不同频率下对电路进行讨论，从中可以 看出低频电路与射频电路显著不同，对于目前广泛使用 的射频频段，必须采用全新的方法加以分析。
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2. 无源器件的寄生参数
分布参数的存在还会导致无源器件产生寄生参数， 改变无源器件的参量。电阻、电感或电容的引线都存在 寄生电感和寄生电容，寄生参数使电阻、电感或电容的 等效电路变得复杂，例如低频下的电阻在射频时可能会 产生感性或容性。
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