射频模拟电路1PPT课件
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l c
d
程钰间
（a）
（b）
（c）
17 1
（d）为空心线圈或铁氧棒线圈的安装方法。RF电 路中更常用的电感线圈如（f）所示，这种线圈是 绕制在铁氧体磁环（如（e）所示）上的。磁环的 磁路是闭合的，这样，可减小元件之间不必要的互 耦。
程钰间
（d）
D d
h
（e）
（f）
18 1
（g）所示是使用双孔磁芯的电感线圈，可进一步减小漏 感，降低互耦。
从1皮法到几百皮法，但高频特性好，可工
作到几百兆赫兹。
21
程钰间
2
（d）所示是空气介质双联可变电容，类似的结构可构成单个 可变电容，主要用于超外差式接收机中及短波、VHF发射机功 率放大器匹配网络中。（e）、（f）所示是微调电容，主要用 于谐振电路、匹配电路及滤波器电路中。（e）中的介质材料 是氧化铝瓷，电容的调节范围、尺寸大小规格很多。（f）所 示的介质材料为玻璃或陶瓷，主要用于功率放大器的匹配电路 中。
射频模拟电路
人类历史上早期的通信手段—— “无线”
程钰间
2
“沃森特先生，快来帮我啊”——电话的发明
程钰间
3
无形的信使——电磁波的发现
程钰间
4
无形的信使——电磁波的发现
• D
• B 0
E
B
t
H
J
D
t
5
程钰间
5
“要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界” ——无线电报的发明
在中国，电报的最早应用是1920年7月中华邮政开办邮传电报业务。
电阻
Z
R
理想电阻 电容效应
Ca
L
L
• •• •
R
Cb
电感效应
（对数坐标）
频率f
程钰间
1
问题？
电感
不仅仅线圈才产生电感，任何截面形状的一段导 体或一段印刷板的铜带都可能形成电感和电阻，当然， 电阻值是与频率相关的。
Cd Cd Cd
l
••
• •• •
Rd
Rd
2a
d 程钰间
2r
L
•
CS
RS
•
1
如图（a）、（b）所示是空心线圈，一般由 漆包线绕制而成，其中（a）为密绕，绕匝之间 分布电容大，为减小分布电容，可绕成（b）的 间绕形式。空心线圈的电感量较小，为增加电感 量，可使用铁氧体磁性材料棒作为骨架，上面再 绕上线圈，如图（c）所示。
程钰间
（（ad））
（e）（b）
（（f）c）
22 2
（g）所示是圆筒形卷绕电容，是由金属箔（铝箔）及介质箔 （包括有纸、聚四氟乙烯薄膜、绦纶薄膜等）一层一层交叠后卷 绕而成的。
（h）、（i）所示是表面贴装（SMD）片式电容。其中，（i） 是钽电解电容的外形图，它是有极性电容，有标记条向的电极接 电源正极。钽电解电容的容量大，耐压适中，在RF电源去耦电 路中使用广泛。但是，在低温下容量下降，使用时要注意到这个 特性。现在，出现了无极性的大容量电容——镍电容，其外形类 似于图（h）。这种电容的各种性能均优于钽电解电容，特别是 低温特性，但价格昂贵。
3
30 300 1
30 300 1014 1016 1017 1018
Hz kHz kHz MHz MHz MHz MHz GHz GHz GHz Hz Hz Hz Hz
射频即Radio Frequency，通常缩写为RF。
表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范 围从300 kHz~30 GHz之间。
程钰间
1
问题？
I
1/e
趋肤效应
1 f
0.37
0
δ
交流电流流经导体时趋向于导体外边部分， 而直流电流均匀地流经整个导体的截面积。交流电 阻大于直流电阻。
导体交流电流密度分布从表面起到导体中心 按指数规律迅速减小。既然导线的中心部分几乎没 有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。
程钰间
1
问题？
（h）所示为贴片（SMD）电感，是当前RF电路中使用量 最大的电感线圈，电感量已形成系列，最小电感量小于 1nH，最大的达几十微享。
（i）所示是用金属薄膜电阻作骨架绕成的电感线圈，电 阻并联在电感线圈两端。这类电感线圈用做RF扼流圈， 并联电阻用于降低电感线圈的品质因数，防止电路中的 自激振荡。
程钰间
互耦
RF电路中的另外一个问题是信号很容易从电路 内向外部和在电路内部之间辐射。这样，造成了电路 内部元件之间、电路与其环境之间、其环境与电路之 间的互相耦合。这种耦合又称为寄生耦合，电路元件 之间的耦合造成了RF电路中的寄生反馈，引起电路 的不稳定及性能下降。
屏蔽盒
程钰间
妥善连地
接地板
1
集总参数问题？
程钰间
1
射频系统
全球定位系统：1227.6MHz-1575.42MHz
CDMA:
发：824-849MHz；收：869-894MHz
C波段的卫星广播：
上行：4GHz；下行：6GHz
GSM
WiMax、WiFi
TD-SCDMA
IEEE802.11标准
Байду номын сангаас
……
程钰间
1
为什么需要射频系统？
无线传输的需求 100kHz~3000m，100MHz~3m 电路尺寸 速度 频谱资源
外壳壁上，用做电
b a
c
源或信号（频率较 低的控制信号）通
过金属壳的馈入。
此电容作电源馈入
（a）
（b）
（c）
时，兼作去耦合及
（a）和（c）所示是陶瓷平板电容，中间的 介质材料是氧化铝瓷，呈片状（圆片或方 片），两边蒸上（或刷上）电极，引出连线
保障电源为交流接 地，电容的容量为 几千皮法。
即可。一般情况下，这类电容的容量值较小，
程钰间
6
无线电战争
程钰间
7
个人移动通信
程钰间
8
3G移动通信技术
程钰间
9
频谱的划分
当今最通用的频谱分段法是由电气和电子工程 师学会（IEEE）建立的。
AM
FM
Microwave
ELF VLF
LF
MW (MF)
HF (SW)
VHF
UHF
SHF
EHF
IR
Visible UV Light
X-Ray
100 10 100 1
程钰间
（g）（g）
（（hh））
（i）（i） 23 2
问题？
电容
陶瓷材料 电极
• •
•
连接端头
保护层
C
L
RS
• Ge •
102
101
理想电容感性
实际电容
100
Z ,
程钰间
101
102 108
109 f , Hz 1010
1011
2
疑问？
普通电路分析方法适用的最高频率？ 什么特性使电子元件的高频性能和低频 性能有如此大的差别？ 被应用的新电路理论是什么？ 这些理论是如何应用于射频模拟电路实 际设计的？
（g）
（h）
（i）
19
1
问题？
L
•
CS
RS
•
Z ,
105 104
实际电感 103
102
理想电感 容性
101
108
109
1010
1011
f, Hz
从图可见，实际电感与理想电感是有差别的，由
于分布电容的影响，有一个自谐振频率，高于此频率，
则电感线圈呈容性。
程钰间
2
电容
（b）为穿心电容， 用螺纹固定在金属
d
程钰间
（a）
（b）
（c）
17 1
（d）为空心线圈或铁氧棒线圈的安装方法。RF电 路中更常用的电感线圈如（f）所示，这种线圈是 绕制在铁氧体磁环（如（e）所示）上的。磁环的 磁路是闭合的，这样，可减小元件之间不必要的互 耦。
程钰间
（d）
D d
h
（e）
（f）
18 1
（g）所示是使用双孔磁芯的电感线圈，可进一步减小漏 感，降低互耦。
从1皮法到几百皮法，但高频特性好，可工
作到几百兆赫兹。
21
程钰间
2
（d）所示是空气介质双联可变电容，类似的结构可构成单个 可变电容，主要用于超外差式接收机中及短波、VHF发射机功 率放大器匹配网络中。（e）、（f）所示是微调电容，主要用 于谐振电路、匹配电路及滤波器电路中。（e）中的介质材料 是氧化铝瓷，电容的调节范围、尺寸大小规格很多。（f）所 示的介质材料为玻璃或陶瓷，主要用于功率放大器的匹配电路 中。
射频模拟电路
人类历史上早期的通信手段—— “无线”
程钰间
2
“沃森特先生，快来帮我啊”——电话的发明
程钰间
3
无形的信使——电磁波的发现
程钰间
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无形的信使——电磁波的发现
• D
• B 0
E
B
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H
J
D
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程钰间
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“要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界” ——无线电报的发明
在中国，电报的最早应用是1920年7月中华邮政开办邮传电报业务。
电阻
Z
R
理想电阻 电容效应
Ca
L
L
• •• •
R
Cb
电感效应
（对数坐标）
频率f
程钰间
1
问题？
电感
不仅仅线圈才产生电感，任何截面形状的一段导 体或一段印刷板的铜带都可能形成电感和电阻，当然， 电阻值是与频率相关的。
Cd Cd Cd
l
••
• •• •
Rd
Rd
2a
d 程钰间
2r
L
•
CS
RS
•
1
如图（a）、（b）所示是空心线圈，一般由 漆包线绕制而成，其中（a）为密绕，绕匝之间 分布电容大，为减小分布电容，可绕成（b）的 间绕形式。空心线圈的电感量较小，为增加电感 量，可使用铁氧体磁性材料棒作为骨架，上面再 绕上线圈，如图（c）所示。
程钰间
（（ad））
（e）（b）
（（f）c）
22 2
（g）所示是圆筒形卷绕电容，是由金属箔（铝箔）及介质箔 （包括有纸、聚四氟乙烯薄膜、绦纶薄膜等）一层一层交叠后卷 绕而成的。
（h）、（i）所示是表面贴装（SMD）片式电容。其中，（i） 是钽电解电容的外形图，它是有极性电容，有标记条向的电极接 电源正极。钽电解电容的容量大，耐压适中，在RF电源去耦电 路中使用广泛。但是，在低温下容量下降，使用时要注意到这个 特性。现在，出现了无极性的大容量电容——镍电容，其外形类 似于图（h）。这种电容的各种性能均优于钽电解电容，特别是 低温特性，但价格昂贵。
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30 300 1
30 300 1014 1016 1017 1018
Hz kHz kHz MHz MHz MHz MHz GHz GHz GHz Hz Hz Hz Hz
射频即Radio Frequency，通常缩写为RF。
表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范 围从300 kHz~30 GHz之间。
程钰间
1
问题？
I
1/e
趋肤效应
1 f
0.37
0
δ
交流电流流经导体时趋向于导体外边部分， 而直流电流均匀地流经整个导体的截面积。交流电 阻大于直流电阻。
导体交流电流密度分布从表面起到导体中心 按指数规律迅速减小。既然导线的中心部分几乎没 有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。
程钰间
1
问题？
（h）所示为贴片（SMD）电感，是当前RF电路中使用量 最大的电感线圈，电感量已形成系列，最小电感量小于 1nH，最大的达几十微享。
（i）所示是用金属薄膜电阻作骨架绕成的电感线圈，电 阻并联在电感线圈两端。这类电感线圈用做RF扼流圈， 并联电阻用于降低电感线圈的品质因数，防止电路中的 自激振荡。
程钰间
互耦
RF电路中的另外一个问题是信号很容易从电路 内向外部和在电路内部之间辐射。这样，造成了电路 内部元件之间、电路与其环境之间、其环境与电路之 间的互相耦合。这种耦合又称为寄生耦合，电路元件 之间的耦合造成了RF电路中的寄生反馈，引起电路 的不稳定及性能下降。
屏蔽盒
程钰间
妥善连地
接地板
1
集总参数问题？
程钰间
1
射频系统
全球定位系统：1227.6MHz-1575.42MHz
CDMA:
发：824-849MHz；收：869-894MHz
C波段的卫星广播：
上行：4GHz；下行：6GHz
GSM
WiMax、WiFi
TD-SCDMA
IEEE802.11标准
Байду номын сангаас
……
程钰间
1
为什么需要射频系统？
无线传输的需求 100kHz~3000m，100MHz~3m 电路尺寸 速度 频谱资源
外壳壁上，用做电
b a
c
源或信号（频率较 低的控制信号）通
过金属壳的馈入。
此电容作电源馈入
（a）
（b）
（c）
时，兼作去耦合及
（a）和（c）所示是陶瓷平板电容，中间的 介质材料是氧化铝瓷，呈片状（圆片或方 片），两边蒸上（或刷上）电极，引出连线
保障电源为交流接 地，电容的容量为 几千皮法。
即可。一般情况下，这类电容的容量值较小，
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无线电战争
程钰间
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个人移动通信
程钰间
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3G移动通信技术
程钰间
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频谱的划分
当今最通用的频谱分段法是由电气和电子工程 师学会（IEEE）建立的。
AM
FM
Microwave
ELF VLF
LF
MW (MF)
HF (SW)
VHF
UHF
SHF
EHF
IR
Visible UV Light
X-Ray
100 10 100 1
程钰间
（g）（g）
（（hh））
（i）（i） 23 2
问题？
电容
陶瓷材料 电极
• •
•
连接端头
保护层
C
L
RS
• Ge •
102
101
理想电容感性
实际电容
100
Z ,
程钰间
101
102 108
109 f , Hz 1010
1011
2
疑问？
普通电路分析方法适用的最高频率？ 什么特性使电子元件的高频性能和低频 性能有如此大的差别？ 被应用的新电路理论是什么？ 这些理论是如何应用于射频模拟电路实 际设计的？
（g）
（h）
（i）
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问题？
L
•
CS
RS
•
Z ,
105 104
实际电感 103
102
理想电感 容性
101
108
109
1010
1011
f, Hz
从图可见，实际电感与理想电感是有差别的，由
于分布电容的影响，有一个自谐振频率，高于此频率，
则电感线圈呈容性。
程钰间
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电容
（b）为穿心电容， 用螺纹固定在金属