射频电路设计
《射频电路设计》课程教学大纲
《射频电路设计》课程教学大纲课程代码：0806608027课程名称：射频电路设计英文名称：Radio-frequency(RF) Circuit Design总学时：48 讲课学时：34 实验学时：14上机学时：课外学时：学分：3适用对象：电子信息工程专业本科四年制学生先修课程：《模拟电子技术》、《高频电子线路》一、课程性质、目的和任务本课程是电子信息工程专业的一门实用性很强的专业课。
本课程将运用大量的图解和实例，为学生讲解传输线原理、线性网络的匹配、滤波电路的设计、射频放大器等有源电路的设计，旨在使该专业的学生学习并掌握射频电路的基本概念以及射频电子线路设计原理等方面的知识。
为学生今后从事相关专业的工作，打下良好的基础。
二、教学基本要求射频电路设计内容涵盖频率为30MHz至4 GHz范围的电路设计，通过本课程的学习使学生能掌握采用分布参数等效电路进行射频电路的设计原理及方法，除了匹配及滤波等无源电路外，还要掌握线性有源网络和非线性有源网络的设计。
三、教学内容及要求1、射频电路设计基础教学内容：①射频电路的基本概念、应用领域与设计特点②波传播中的基本概念，传输线理论③二端口RF/微波网络的电路表示④基于S参数的分析方法。
教学要求：①理解射频电路和低频电路的区别②掌握基于S参数的分析方法2、无源电路设计教学内容：①Smith 圆图及其应用②匹配网络的设计③滤波电路的设计教学要求：①掌握用Smith圆图进行匹配设计的基本方法②掌握滤波电路的设计方法3、有源网络的线性和非线性设计教学内容：①有源网络中的稳定性及其分析②有源网络的噪声及其模型③放大器的增益④射频放大器的小信号设计⑤射频放大器的大信号设计⑥射频振荡器的设计⑦射频检波器和混频器的设计教学要求：①理解射频电路设计中所要考虑的三个方面：稳定性、增益、噪声②掌握射频放大器的小信号设计和大信号设计③掌握射频振荡器的设计，射频检波器和混频器的设计四、实践环节实验安排在本课程内，总计8个学时的实验：1、ADS软件的应用初步4学时2、微带滤波器的设计与仿真3学时3、阻抗匹配网络的设计与仿真3学时4、射频放大器的设计与仿真4学时五、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，鼓励学生结合实际电路设计多做相关课外习题，多进行电路的设计与仿真分析。
RF射频电路设计与测试
重要参数
工作频率
射频电路的工作频率决定了其通信带宽和传输距 离。
线性度
射频电路的线性度决定了其信号处理的精度和失 真程度，影响通信质量。
ABCD
灵敏度
射频电路的灵敏度决定了其接收微弱信号的能力 ，直接影响通信距离和抗干扰能力。
噪声系数
射频电路的噪声系数反映了其内部噪声水平，对 通信系统的性能产生影响。
特点
射频电路具有高频率、高带宽、 高灵敏度等特点，能够实现高速 、远距离的信息传输。
工作原理
01
02
03
信号产生
射频电路通过振荡器等元 件产生高频信号，作为通 信系统的载波。
信号处理
信号经过调制解调、放大 滤波等处理，实现信息的 传输与接收。
能量传输
射频电路通过电磁波的形 式传输能量，实现无线通 信。
规范测试方法
在测试射频电路时，应制定规范的测试方法，并确保测 试人员严格按照方法进行操作，以提高测试结果的稳定 性和可重复性。
CHAPTER 05
发展趋势与展望
技术发展现状
当前rf射频电路设计已广泛应用在通信、雷达、导航、电 子对抗等领域，技术发展已经相对成熟。
随着集成电路技术的发展，rf射频电路设计正朝着小型化 、集成化、高性能化的方向发展，同时对电路的稳定性、 可靠性、一致性等性能要求也越来越高。
通过调整电路的参数和结构，仿真设 计可以预测电路在不同频率和不同环 境下的性能表现，为实际制作提供参 考。
实际设计
实际设计是将仿真设计得到的电路结构和参数应用到实际的 电路板和元器件上。
实际设计需要考虑电路板的布局、元器件的选择和安装、以 及电磁兼容性等问题，以确保电路的性能和稳定性。
优化设计
射频电路设计工作总结
射频电路设计工作总结射频电路设计是无线通信领域中至关重要的一环，它直接影响到无线通信设备的性能和稳定性。
在过去的一段时间里，我有幸参与了一些射频电路设计工作，积累了一些经验和心得体会，现在我想分享一下我的工作总结。
首先，射频电路设计需要深厚的理论基础和丰富的实践经验。
在设计过程中，需要充分理解电磁场理论、微波理论、电子器件特性等知识，才能够准确地分析和计算电路的性能。
同时，通过不断地实践，积累经验，才能够更好地掌握电路设计的技巧和窍门。
其次，射频电路设计需要精准的参数选择和优化。
在设计过程中，需要根据具体的应用需求，选择合适的器件和参数，以确保电路的性能和稳定性。
同时，通过仿真和实验，对电路进行不断地优化，以达到最佳的设计效果。
另外，射频电路设计需要严格的测试和验证。
在设计完成后，需要进行严格的测试和验证，以确保电路的性能和稳定性符合要求。
通过频谱分析、功率测试、失真测试等手段，对电路进行全面的评估，及时发现并解决问题，以确保电路的可靠性和稳定性。
最后，射频电路设计需要团队的合作和沟通。
在实际的工作中，往往需要和其他工程师、技术人员进行合作，共同完成电路设计和验证工作。
因此，良好的团队合作和沟通能力是非常重要的，只有通过团队的努力和协作，才能够完成高质量的电路设计工作。
总的来说，射频电路设计是一项复杂而又重要的工作，需要深厚的理论基础、丰富的实践经验、精准的参数选择和优化、严格的测试和验证，以及良好的团队合作和沟通能力。
只有不断地学习和实践，不断地积累经验，才能够在射频电路设计领域取得更好的成绩。
希望我的工作总结能够对大家有所帮助，也希望大家能够在射频电路设计工作中取得更好的成绩。
射频电路PCB设计处理技巧
射频电路PCB设计处理技巧1.地线设计：射频信号的传输对地线的布局和设计要求较高。
尽量使用多层板设计，确保地线的良好连接。
地线应该是厚而宽的，并且应该避免地线上的任何断点或改变形状的地方。
减少地线的长度，以降低地线的阻抗。
对于高频信号，建议使用分割式地线，即将地线分为多段，以减少反射和传导电磁干扰。
2.信号线和电源线的隔离：信号线和电源线在PCB上布局时应尽量相隔一定距离，尤其是高频信号线和高功率电源线。
这样可以减少信号线受到电源线干扰的可能性。
如果无法避免信号线和电源线的交叉，可以采用屏蔽罩、地线隔离等方法来降低干扰。
3.分割信号层和电源层：在多层板设计中，应尽量将信号层和电源层分离。
这样可以避免电源线的干扰对信号的影响。
当然，分割信号层和电源层时需要注意地线的布置，在高频电路中，应将地线布置在相对靠近信号层的位置。
4.PCB阻抗匹配：射频信号的传输需要保持恒定的阻抗，以避免反射和能量损失。
在设计PCB时，可以通过合理选择布线宽度、地线间距等参数来匹配所需的阻抗。
同时，为了减少匹配阻抗带来的干扰，可以在射频电路上添加滤波电容或电感等组件。
5.规避时钟信号干扰：时钟信号在高频射频电路中很容易产生干扰。
为了规避时钟信号干扰，可以在设计PCB时将时钟线与其他信号线相隔离，尽量减少与时钟信号平行的信号线的长度。
同时，可以在时钟信号线旁边添加地线来降低干扰。
6.良好的电源和接地规划：良好的电源和接地规划对射频电路的性能和稳定性至关重要。
尽量减少电源和地线的共享，避免共地引起的干扰。
可以使用独立的电源线来供应射频电路。
此外，电源和地线的连接处应采用短而宽的线路，以降低阻抗。
7.屏蔽处理：在高频射频电路设计中，经常会遇到需要屏蔽的情况。
这时可以使用屏蔽罩或屏蔽板来将信号线隔离开来，避免干扰。
屏蔽罩可以是金属板，也可以是金属层布膜，关键是要保证良好的接地。
8.热管理：在射频电路中，发热问题可能会导致性能下降。
射频电路设计
射频电路设计射频电路设计是一门研究高频信号处理的学科，涉及到射频电路的设计原理、方法和技术。
射频电路设计的目标是在能量传输和信息传输中有效地处理高频信号，并实现所需的信号调制和解调功能。
本文将主要介绍射频电路设计的相关内容。
首先，射频电路设计需要了解信号传输的特点。
高频信号的传输受到许多因素的影响，如传输线的损耗、功率耗散、噪声干扰等。
因此，在设计射频电路时需要注意如何降低传输线的损耗、提高信号的传输效率。
其次，射频电路设计需要选择合适的元器件。
元器件的选择对电路性能有着重大的影响。
例如，射频放大器的选择需要考虑放大器的增益、带宽、噪声系数等参数。
在选择元器件时，还需要考虑元器件的特性曲线和频率响应，以满足所设计电路的要求。
第三，射频电路设计需要进行电路建模和仿真。
在设计射频电路时，通常需要将电路建模为等效电路，并通过仿真软件进行仿真分析。
电路建模是将实际电路简化为等效电路的过程，以方便仿真分析。
仿真分析可以通过计算电路的性能参数，如增益、带宽、噪声系数等，来评估电路的性能。
第四，射频电路设计需要进行参数调整和优化。
在设计过程中，通常需要不断调整电路的参数以达到设计要求。
例如，在设计射频滤波器时，可能需要调整滤波器的阻带带宽、通带带宽等参数。
参数调整可以通过仿真分析和实验测试来进行，并结合设计经验进行优化。
第五，射频电路设计需要考虑功率耗散和散热问题。
由于射频电路中通常存在较大的功率耗散，因此需要采取有效的散热措施，以确保电路的稳定运行。
最后，射频电路设计需要进行实验验证。
射频电路的设计离不开实验验证，通过实验可以验证仿真分析和设计的准确性，并进一步改进设计方案。
同时，还可以通过实验测试电路的性能指标，如增益、噪声系数等。
总结而言，射频电路设计是一门复杂的学科，需要综合运用电路理论、高频电子学、信号处理等知识，并结合实际应用需求进行设计。
射频电路设计的关键是选择合适的元器件和参数调整优化，以达到设计要求。
电路中的高频电路和射频电路设计
电路中的高频电路和射频电路设计电子技术的不断发展，使得无线通信技术得到了迅速的发展和普及。
在无线通信领域中，高频电路和射频电路起着至关重要的作用。
本文将重点探讨电路中的高频电路和射频电路设计，并且对其原理和应用进行分析。
一、高频电路设计高频电路是指工作频率在数百千赫至数百兆赫范围内的电路。
在高频电路设计中，需要考虑的因素众多，如材料的损耗、电路的稳定性和抗干扰能力等。
下面，将从材料选择、布局设计和电源稳定性等方面来介绍高频电路设计的要点。
1. 材料选择在高频电路设计中，材料的选择是至关重要的。
因为不同材料的特性会对电路的性能产生重大影响。
例如，导体材料的电导率和损耗因子应该尽可能低，以减小信号的损耗。
绝缘材料应具有良好的绝缘性能和低介电常数，以减小信号的衰减和交叉干扰。
2. 布局设计在高频电路设计中，布局设计对电路的性能起着重要作用。
首先，将不同的功能模块分开布局，以减少干扰和串扰。
同时，要合理布局信号线和电源线，减小信号传输的损耗和电源的波动。
3. 电源稳定性高频电路对电源的稳定性要求非常高，因为电源波动会直接影响到电路的性能和稳定性。
因此，在设计中需要添加稳压电路、滤波电路和抑制电感电容等元件，以保证电源的稳定性。
二、射频电路设计射频电路是指工作频率在几十兆赫至几百千赫范围内的电路。
射频电路设计相比于普通的电路设计更为复杂，需要更高的技术水平和更深入的理解。
以下将从天线设计、功率放大器设计和滤波器设计等方面来介绍射频电路设计的要点。
1. 天线设计天线作为射频电路的重要组成部分，其设计直接影响到无线通信的传输性能。
在天线设计中，需要考虑天线的频率响应、增益、辐射图案等因素。
同时，还需要避开电路干扰，减小天线和其他器件的耦合。
2. 功率放大器设计功率放大器在射频电路中承担着放大和传输信号的重要任务。
功率放大器设计的关键是选择合适的放大器结构和参数，以满足射频信号的要求。
在设计过程中，需要注意功率放大器的线性度、效率和稳定性等因素。
射频电路的设计原理及应用
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。
（射频电路方框图）
1、接收电路的结构和工作原理：
1
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)。
2
（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。
3。
EDA软件下的射频电路设计
EDA软件下的射频电路设计提纲：一、射频电路设计概述二、EDA软件在射频电路设计中的应用三、射频电路设计中的技术难点四、优化射频电路设计的常用方法五、未来射频电路设计发展趋势一、射频电路设计概述射频电路是指工作频率在几千赫兹至几吉赫兹范围内的电路。
射频电路广泛应用于无线通信、广播电视、雷达以及医疗设备等领域中。
射频电路的设计需要考虑电路的高频特性，如传输线效应、电容、电感和电阻等，同时需要与系统中的其他电路进行匹配，以确保整个系统的良好性能。
二、EDA软件在射频电路设计中的应用EDA软件是电子设计自动化软件的缩写，是一种用于电路设计、模拟和分析的软件工具。
在射频电路设计中，EDA软件可以帮助设计师快速创建模型、仿真电路和自动优化电路，从而提高设计效率和可靠性。
常见的EDA软件包括ADS、Cadence和Mentor Graphics等。
三、射频电路设计中的技术难点射频电路的设计具有很高的技术难度，主要包括以下方面：1. 高频效应：高频信号在传输线中的行为表现与低频信号不同，需要考虑电阻、电容、电感和传导等因素，影响电路的特性参数，如增益、带宽和稳定性等。
2. 电路匹配：射频电路需要与其他电路进行匹配，以避免反射和信号衰减，保证系统的稳定性和高效率。
3. 器件选型：射频电路设计需要选用特殊的元器件，如SMA接口、限流钳、陶瓷变压器和大功率MOS管等，以满足高频电路的特殊要求。
4. EMI问题：射频电路存在辐射干扰和传导干扰等电磁兼容性(EMC/EMI)问题，需要通过滤波和降噪等措施加以解决。
5. 稳定性问题：射频电路的稳定性对系统的功能和性能至关重要，需要采用频率补偿和相位补偿等措施来优化系统的稳定性。
四、优化射频电路设计的常用方法为了优化射频电路的性能和可靠性，设计师通常采用以下方法：1. 仿真优化：利用EDA软件进行电路仿真，通过自动优化算法和参数扫描等技术，寻找最优的电路设计，可以快速找出性能瓶颈。
射频电路设计与应用
射频电路设计与应用射频（Radio Frequency，简称RF）电路是指一种在射频范围内工作的电子电路。
射频电路设计与应用广泛应用于通信、无线电、雷达、卫星导航等领域，具有重要的实际意义。
本文将介绍射频电路设计的基本原理、常用的设计方法和射频电路在现实应用中的重要性。
一、射频电路设计原理射频电路设计是指在一定频率范围内将电子元器件和电路组合起来，以实现无线信号的传输和接收。
射频电路的特点是频率较高，要求电路能够稳定地工作在高频环境下。
射频电路设计的基本原理包括频率选择、信号放大、滤波与混频等。
在频率选择方面，通常通过谐振电路来选择所需的工作频率。
在信号放大方面，选择合适的放大器并通过匹配网络来实现增益的放大。
在滤波方面，使用滤波电路来消除干扰信号和筛选所需信号。
混频则是将射频信号与局部振荡信号混合，获得所需的中频信号。
二、射频电路设计方法在射频电路设计中，常用的设计方法包括频率规划、传输线路设计、放大器设计、频率合成和滤波器设计等。
1. 频率规划：根据系统要求和应用场景确定工作频率范围，选择适合的信号源和合适的局部振荡器。
2. 传输线路设计：在高频环境下，传输线路的损耗、阻抗匹配和信号传输的稳定性至关重要。
合理设计传输线路，使用合适的传输线类型和匹配网络，能够提高射频电路的性能。
3. 放大器设计：根据射频信号的幅度要求选择合适的放大器类型，如低噪声放大器、功率放大器等，并通过合适的偏置和反馈网络实现设计要求。
4. 频率合成：通过合成多个频率信号以获得所需的频率信号。
常用的频率合成电路包括频率倍频器、混频器等。
5. 滤波器设计：射频电路中常常需要对信号进行滤波处理，以滤除干扰和选择所需信号。
根据系统要求，选择合适的滤波器类型，如低通滤波器、带通滤波器等。
三、射频电路在实际应用中的重要性射频电路设计与应用在现代通信技术中起着至关重要的作用。
举几个常见的应用场景作为例子。
1. 无线通信：射频电路是无线通信系统中必不可少的组成部分。
射频放大电路设计
Pi/N
A G2Pi/N
Pi
Pi/N 功率 Pi/N
A G3Pi/N G4Pi/N
A
功率
P
Pi N
N
Gi
i1
分配
合成
Pi/N
A GN-1Pi/N
Pi/N
A GNPi/N
7.4.3 功率合成放大电路
3dB耦合器
G1
RFIN 1
2
匹配 网络
A1
匹配 网络
3dB耦合器
50W
4 50W
3 匹配
G2
网络
MS
PIN PAVS
VSWRIN
1
1
Ga Ga
1
1
1 MS 1 MS
7.2 射频放大电路旳噪声
7.2.1 噪声信号旳特征和分类
1） 2）
热噪声 散粒噪声
PN kTB
3） 闪烁噪声
I 等效噪声温度和噪声系数
PNI=0
R T=0K
有噪声 放大电路
PNO R
（1）若(|S11|<1，则史密斯圆图中心点 （ΓL=0点）在稳定区域内。分2种情况。
① 若输出稳定鉴别圆包括史密斯圆图中心 点（如图7.2（a）所示），ΓL旳稳定区域在输 出稳定鉴别圆内。ΓL旳稳定区域是史密斯圆图 单位圆内输出稳定鉴别圆内旳区域，是图7.2 （a）中旳阴影区。
② 若输出稳定鉴别圆不包括史密斯圆 图中心点（如图7.2（b）所示），ΓL旳稳 定区域在输出稳定鉴别圆外。ΓL旳稳定区 域是史密斯圆图单位圆内输出稳定鉴别圆 外旳区域，是图7.2（b）中旳阴影区。
|GS|1 (b) K<1, |S11|>1, |S22|<1
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
射频电路设计
射频电路设计是无线通信领域中的关键技术，它与无线通信的性能和特性直接相关。
的目的是为了实现高效的信号传输、抗干扰能力强、信噪比高、频谱资源利用效率高、低功耗等性能优异的无线通信系统。
一、的基本概念射频电路是指在无线通信系统中用于调制、解调、放大、滤波和发射、接收无线信号的电路。
由于无线通信系统中信号的频率一般在几百万赫兹到几千兆赫兹之间，因此射频电路工作在高频范围内，其特点是频率高、电压小、电流大、噪声大、传输距离短等。
的主要任务是实现信号的滤波、放大、混频、调制等操作，从而完成信号的处理和传输。
一般来说，需要考虑以下方面的因素：1.频段和带宽：确定射频电路工作的频率范围和工作带宽。
2.信号处理的功能：确定射频电路要实现的信号处理功能，如滤波、放大、混频、调制等。
3.电路结构和拓扑：确定射频电路的具体拓扑结构和电路元件，并进行系统级的优化设计。
二、中的关键技术1.滤波技术：滤波是射频信号处理中最常用的技术之一，它的主要作用是将所需的信号从噪声和干扰中分离出来。
滤波器一般分为低通、带通、高通和带阻滤波器。
在设计射频电路时，需要根据实际情况进行合理的滤波器选择和设计。
2.放大技术：放大器是中最常用的元件之一，它的主要功能是将信号增强到足够的水平以便在后续处理中进行正常传输。
在中，需要根据具体设计要求选择合适的放大器拓扑结构和参数。
3.混频技术：混频器用于将两个不同频率的信号相乘，产生出新的频率，这个过程叫做混频。
在接收端，混频器主要用于将接收到的高频信号转换为中频信号，同时滤波器用于去除混频后的高频信号。
4.调制技术：调制用于将基带信号（低频）和射频信号（高频）结合起来。
在通信系统中，调制技术是实现高效传输的关键。
常见的调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等。
5.射频功率放大技术：射频功率放大器是一种用于放大射频信号的放大器，通常要求具有高效、大功率、尽可能小的失真等特点。
在中，功率放大器的设计是一个非常关键的环节，其设计的好坏直接影响整个无线通信系统的性能。
《射频电路设计一》课件
为确保信号传输效率，设计合适的信号源和负载 匹配网络。
3
设计滤波器、功分器等辅助电路
根据系统需求，设计相应的滤波器、功分器等辅 助电路。
电路版图绘制与仿真验证
使用专业软件绘制电路版图
使用专业软件，如Cadence、Mentor Graphics等，绘制射频电路 的版图。
进行电磁仿真验证
《射频电路设计一 》ppt课件
目 录
• 射频电路概述 • 射频电路的基本元件 • 射频电路的分析方法 • 射频电路的设计流程 • 射频电路的调试与优化 • 案例分析
01
射频电路概述
定义与特点
定义
射频电路是指工作在射频频段的 电子电路，通常用于无线通信、 雷达、导航等领域。
特点
射频电路具有高频率、高带宽、 高灵敏度等特点，能够实现高速 、远距离的无线信号传输。
具有通直流阻交流的特性，常用于滤波、 振荡、延迟等电路中。
种类
包括空心电感、磁芯电感、变压器等。
应用
在射频电路中，电感常用于调谐、匹配、 滤波等电路中。
电阻
定义
导体对电流的阻碍作用称为电阻，是一个物理量，符号为R。
特性
具有消耗电能的作用，常用于限流、分压等电路中。
种类
包括碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等。
传输线近似分析法
总结词
传输线近似分析法适用于分析传输线和微波网络，通过将电路简化为传输线模型 ，便于理解和计算。
详细描述
传输线近似分析法主要应用于传输线和微波网络的射频电路设计。该方法将电路 简化为传输线模型，通过求解传输线和微波网络的参数来分析电路性能。该方法 计算简便，精度较高，适用于对信号传输特性要求较高的场合。
射频电路理论与设计
射频电路仿真与实验
05
电路仿真软件
如Multisim、PSPICE等，用于模拟和分析射频电路的电流、电压等电气特性。
电磁场与电路联合仿真软件
如COMSOL Multiphysics等，能够实现电磁场和电路的耦合仿真，适用于复杂的多物理场问题。
定义与特点
手机、无线局域网、卫星通信等。
通信
目标探测、测距、测速等。
雷达
全球定位系统（GPS）、北斗卫星导航系统等。
导航
无线电广播、电视广播等。
广播
射频电路的应用领域
射频电路的基本组成
产生射频信号，可以是振荡器、放大器等。
用于传输射频信号，可以是同轴线、微带线等。
包括天线、滤波器、混频器、放大器等，用于处理射频信号。
电磁兼容性与干扰问题
随着设备数量的增加和通信频段的密集化，电磁兼容性和干扰问题变得更加突出，需要采取有效的措施来解决。
材料与工艺限制
在实现小型化和集成化的同时，材料和工艺的限制可能导致性能下降、可靠性问题和制造成本增加。
测量与调试的挑战
在高频和宽带条件下，测量和调试技术面临更大的挑战，需要发展新的测试设备和测试方法。
软件定义无线电（SDR）
通过软件编程来实现无线电功能，使得射频电路更加灵活和可重构，满足多样化应用需求。
5G和物联网（IoT）技术的影响
随着5G和物联网技术的快速发展，射频电路的设计将面临新的挑战和机遇，需要不断适应新技术要求。
技术挑战
高频与宽带信号处理
随着通信频段的不断提高，射频电路需要处理更高频率和更宽带宽的信号，这带来了信号失真、噪声干扰和功耗增加等技术挑战。
射频电路的设计和射频天线
射频电路的设计和射频天线射频电路和射频天线是通信领域中非常重要的两个概念。
射频电路是指在频率范围内较高的电路，而射频天线是指用于发射和接收无线电信号的天线。
本文将重点探讨射频电路的设计和射频天线的应用和优化。
一、射频电路的设计射频电路的设计包括射频放大器、混频器、滤波器等，这些电路被广泛应用于无线通信和雷达系统等领域中。
射频电路的设计对于无线通信系统的性能具有非常重要的影响，因此需要非常谨慎地设计。
1. 射频放大器射频放大器是一种用于放大射频信号的电路，它通常用于信号增强、距离测量、无线电通信等方面。
设计一个好的射频放大器需要考虑以下几个方面：(1) 增益：射频放大器的增益应该能够满足系统的需求。
(2) 带宽：射频放大器应该具有足够的带宽，以满足系统频率范围内的需求。
(3) 稳定性：射频放大器应该在任何情况下都能够保持稳定，以避免出现失真、振荡和不稳定等问题。
(4) 噪声系数：射频放大器应该尽可能的减小噪声系数，以提高系统的信噪比。
2. 射频混频器射频混频器是一种用于将两个不同频率的信号进行混合的电路，用于频带转换、解调和调制等应用。
设计一个好的射频混频器需要考虑以下几个方面：(1) 转换增益：射频混频器的转换增益应该能够满足系统的需求。
(2) 带宽：射频混频器应该具有足够的带宽，以满足系统频率范围内的需求。
(3) 线性度：射频混频器应该具有高的线性度，以避免失真和干扰等问题。
(4) 能源损耗：射频混频器应该尽可能的减少能源损耗，以提高系统的效率。
3. 射频滤波器射频滤波器是一种用于滤除不必要的信号和干扰的电路，通常用于无线通信和雷达系统等领域。
设计一个好的射频滤波器需要考虑以下几个方面：(1) 阻带波动：射频滤波器的阻带波动应该尽可能的小，以滤除不必要的信号和干扰。
(2) 通带损耗：射频滤波器的通带损耗应该尽可能的小，以确保无线通信的有效性。
(3) 带宽：射频滤波器应该具有足够的带宽，以满足系统频率范围内的需求。
射频集成电路设计-第4篇
射频集成电路设计
射频集成电路测试与调试
射频集成电路测试与调试
射频集成电路测试与调试概述
1.测试与调试在射频集成电路设计中的重要性。 2.射频集成电路测试与调试的基本流程和步骤。 3.测试与调试对提高射频集成电路性能的作用。
射频集成电路测试方法
1.在片测试：通过直接在芯片上进行测试，获取准确的性能参 数。 2.系统级测试：测试整个系统的性能，以评估射频集成电路在 实际应用中的表现。 3.自动化测试：利用自动化测试设备和方法，提高测试效率和 准确性。
医疗器械
1.射频集成电路在医疗器械中也有广泛的应用，如无线监护设 备、无线手术器械等。 2.关键技术包括低功耗设计、生物兼容性等，这些技术能够确 保医疗器械的可靠性和安全性。
1.低功耗设计是射频集成电路技术的重要发展方向，旨在提高 设备续航能力和用户体验。 2.采用低功耗设计技术，可以有效降低射频集成电路的功耗， 提高设备的工作效率和可靠性。
射频集成电路关键技术
▪ 射频集成电路关键技术：高性能滤波器设计
1.高性能滤波器是射频集成电路的重要组成部分，用于滤除无用的干扰信号，保证通信质量。 2.通过优化滤波器设计和制造工艺，可以提高滤波器的性能和稳定性，满足不断增长的通信需 求。
1.布局是将电路转换为实际芯片的关键步骤，需要根据电路设 计结果进行元件的布局和布线。 2.布局需要考虑电路的性能、可靠性、制造成本等因素，以实 现最优的布局方案。 3.常用的布局方法包括手动布局、自动布局等，设计师需要根 据实际情况选择合适的方法。
▪ 仿真
1.仿真是验证射频集成电路性能的重要手段，需要对电路进行 电气特性仿真、电磁场仿真等。 2.仿真结果需要满足系统指标要求，否则需要对电路进行修改 和优化。 3.常用的仿真软件包括HFSS、ADS等，设计师需要熟练掌握 这些工具的使用方法。
射频电路设计理论与应用课件
目录
• 射频电路设计概述 • 射频电路设计基础理论 • 射频电路核心组件设计 • 射频电路应用技术 • 射频电路设计案例分析与实践
01
射频电路设计概述
射频电路的定义与应用领域
定义
射频电路是指工作在射频频段的 电路，通常包括无线收发系统、 微波电路、射频放大器、混频器 等。
应用领域
射频电路广泛应用于通信、雷达 、电子对抗、医疗电子、测量仪 器等领域。
射频电路设计的挑战与重要性
挑战
射频电路设计面临诸多挑战，如频率高、波长短、信号幅度 小、易受干扰等。此外，还需要考虑电路的稳定性、线性度 、效率等因素。
重要性
随着无线通信技术的飞速发展，射频电路作为无线通信系统 的核心组成部分，其性能直接影响到整个系统的传输质量、 可靠性以及功耗等方面。因此，研究射频电路设计理论与应 用具有重要意义。
4. 设计收发机控制电路，实 现自动增益控制、频率合成、
校准等功能。
5. 制作并调试收发机系统硬 件，编写并烧录相关控制软件
。
6. 对收发机系统进行综合测 试与性能评估，确保满足设计
要求。
THANKS
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射频电路在雷达系统中的应用
发射链路
射频电路在雷达系统的发射链路中起 到关键作用。它负责产生高频大功率 信号，并通过天线辐射出去，用于探 测目标。
接收链路
射频电路在雷达接收链路中用于接收 反射回来的微弱信号。它需要具备高 灵敏度和低噪声性能，以确保准确的 目标探测和距离测量。
射频电路在微波工程中的应用
03
射频电路核心组件设计
滤波器设计
频率选择
滤波器类型
滤波器是射频电路中用于频率选择的核心 组件，能够实现对特定频率信号的通过或 抑制。
射频电路设计(RF_Circuit_design)
+jx |Γ|=0.5
|Γ|=0.1
r=0
r=0.5
r=1
r=2
r=∞
- jx
1.05
x=-0.5
x=-1
x=-2
1.05
1.05 r r( 0 ) r r( 0.5 ) r r( 1 ) r r( 2 ) x r( 2 ) x r( 1 ) x r( 0.5 ) x r( 0.5 ) x r( 1 ) x r( 2 ) i( 0.1 ) i( 0.5 )
设计工具： winsmith.exe
Zs
ZL
Smith Chart8
设计工具： Smith V2.00 winsmith.exe
Zo=75
与并联传输线长度有关
圆心 Zo=50
Zs
ZL
Smith Chart9 射频操
射频操
1.串电感
3.並电感
4.並电容
5.串传输线
2.串电容
设计工具 : winSMITH®
Smith Chart5
阻抗导纳圆图（ZY-圆图） 在许多实际设计和应用中，需 要频繁地从阻抗表达式转换到 导纳表达式，反之亦然。为了 应用方便，常将阻抗（ Z ）圆 图和导纳（ Y ）圆图叠加成一 个组合圆图称其为阻抗导纳圆 图或ZY-圆图。 阻抗圆图是大家所熟悉的（如 图示），导纳原图是怎样呢？
Zs
Vg
a1
b2
2-Port Network
ZL
b2=S21a1+S22a2
b1
a2 IRL 20 log S11
b1 s11 a1 b2 s22 a2
a2 0
射频电路设计的方法
射频电路设计的方法射频电路设计是电子工程领域中的重要内容之一，涉及到无线通信、雷达、卫星通信等多个应用领域。
射频电路设计的目标是实现高频信号的传输、放大、滤波和混频等功能，保证信号的传输质量和抗干扰能力。
射频电路设计通常包括射频前端设计、射频放大器设计、射频滤波器设计等不同部分。
以下是射频电路设计的一般方法和步骤：1. 需求分析：首先明确射频电路设计的需求和目标，包括设计频率范围、输入输出功率、带宽要求、抗干扰能力、线性度要求等。
2. 参数选择：根据需求确定关键参数，如截止频率、增益、带宽、输入输出阻抗等，同时选择适合的器件和元器件，如放大器、滤波器、射频开关等。
3. 射频前端设计：射频前端一般包括天线、低噪声放大器和混频器等。
天线是射频电路与外界信号交换的部分，可以选择合适的天线类型和位置来匹配射频系统的特性阻抗，并实现对信号的增强或抑制。
低噪声放大器用于增强小信号并降低噪声，通常需要考虑功耗、增益、噪声系数和稳定性等因素。
混频器用于频率转换，可以实现信号的上变频或下变频，需要考虑转换损耗、稳定性和非线性度等。
4. 射频放大器设计：射频放大器用于放大射频信号，通常需要考虑线性度、带宽、压缩点和功耗等因素。
常用的射频放大器有B类、C类、D类和A类等不同类型，选择合适的放大器类型和调节偏置电流可以实现一定的线性度和效率的权衡。
在设计射频放大器时，还需要考虑输入输出的匹配网络，以实现最佳的功率传输。
5. 射频滤波器设计：射频滤波器用于控制信号的频率范围，通常需要考虑选择合适的滤波器类型和阶数，以及滤波器的带宽和插入损耗。
常用的射频滤波器类型有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等，根据设计要求选择适当的滤波器结构和参数。
6. 参数仿真和优化：在完成射频电路设计后，通过电磁仿真工具对电路进行参数仿真和优化。
仿真可以用于验证和调整电路的性能指标，如增益、带宽、截止频率、幅度和相位平衡等。
通过仿真和优化可以进一步完善电路设计，提高性能。
硬件设计规范-射频电路设计
硬件设计规范――射频电路设计一． 前言二． 射频电路设计规范2．1射频电路原理图设计2．2射频电路摆件和走线设计2．3射频电路调试2．4天线设计三． 总结一射频电路设计规范说明随着公司项目的增多，设计工作也随着繁重，射频电路设计涉及整个手机项目始终，因此有必要形成一个设计规范，对射频电路设计人员起一个指导作用，了解整个射频电路设计的流程和相应该做的工作，能够让设计工作变得更加规范、简捷、明了，提高设计效率，减少和避免设计失误和错误， 整体提高公司射频电路的设计能力。
二射频电路设计规范2．1 射频电路原理图设计就射频电路而言不同的手机开发平台，射频电路基本类似，现以MTK平台述说射频电路设计，射频电路原理图主要包括Transceiver+PA＋FEM＋TCXO四个主要器件，外加RLC组成射频电路。
射频前端之前用ASM＋SAW filter,由于FEM的出现在价格和调试的简化方面有很大的优势，因此目前FEM的使用趋于替代ASM，目前 MTK的Transceiver主要用MT6129,具有四频收发功能，近期MTK会推出MT6139。
PA目前有RFMD、skyworks、renease，siliconlab，源通等，就功率控制的方式分有：电压控制式（RFMD,RENEASE）、电流控制式（SKYWORKS）、功率控制式（源通）。
就优缺点而言。
就达到功率放大的功能都没有问题，以RFMD为代表的压控式PA，目前使用最广泛，在APC和频谱上以其优良的性能得到广大客户的认可，由于是电压控制式，在功率受电压变化的影响较大。
以skyworks为代表的流控式PA，目前在众多平台上使用，它的优势：工作电流较小，缺点：在MTK平台上APC DAC OFFSET 的一致性不好，APC和频谱调试比较困难，并且耦合开关谱在天线调试频点不合适的时候，出现开关谱fail。
源通的PA采用功率控制，优点：和RFMD兼容，可以做替代，缺点：在高功率等级情况下，APC value 的变化对功率很想很大，对工厂APC的校准良率有一定影响，开关谱调试不是很容易。
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1.2 射频通信电路应用简介
GSM900 频段范围 上行频带/MHz(手机发射) 下行频带/MHz(基地台发 射) 双工间隔/MHz 占用频谱/MHz 通道数 ARFCN 同时用户数 通道间隔 调变方式 数据传输速率 Bit rate持续期 P band 935~960 890~915 45 2X25 124 1~124 992 G1abnd 880~890 925~935 55 2X10 49 975~1023 392 200KHz GMSK(BXT)=0.3 270.88kbps 2.69uS GSM1800 Lband 1710~1785 1805~1880 95 2X75 374 512~885 2992
射频电路设计 (RF Circuits Design) Chapter 1 简介
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Chapter Outline
1.1 射频概念 1.2 射频通信电路应用简介 1.3 无线通道中的电波传播 1.4 无线通道的特徵 1.5 干扰与噪音 1.6 射频电路的特点
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1.4 无线通道的特徵
多径效应 对抗措施
抗多径干扰主要有如下几个方面措施: (1)提高接收机的距离测量精度, 如窄相关码 相关码跟踪环,相位测距,平滑伪距 平滑伪距等; 相关码 平滑伪距 (2)抗多径天线:智慧天线 智慧天线利用多个天线阵元 智慧天线 的组合进行信号处理,自动调整发射和接收方 方 向图,以针对不同的信号环境达到最优性能. 向图 (3)抗多径信号处理与自适应抵消技术等. 多径干扰是由於在多用户系统中采用传统单用户接收方案而造成的恶果.单用 滤波器作为相关判决的工具,并不考虑多址干扰的存在,每 户接收机采用匹配滤波器 滤波器 个用户的检测都不考虑其他用户的影响,是一种针对单用户检测的策略.一般说 来,单个用户传输时不存在多址干扰,但在多用户环境中,当干扰用户数增加或 者他们的发射功率增加时,多径干扰 多径干扰将不容忽视.因此多用户检测技术应允而生, 多径干扰 其演算法有最优检测演算法和次优检测演算法.
18~26.5GHz 1.13~1.67cm 26.5~40GHz 0.75~1.13cm 40~300GHz 300~3000GHz 1~7.5mm 0.1~1mm
频率高於多少时即需要考虑 射频电路分布参数的影响?
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1.1 射频概念—为何采用高频通信?
1.工作频率越高,频宽越大.举例: 假设传输讯号时所需要的频宽为工作频率的10%,当工作频率为 1MHz时,其频宽为1MHzX10%=0.1MHz;当工作频率为1GHz时,其频 宽为1GHzX10%=100MHz. 2.工作频率越高,天线尺寸越小.波长=光速÷频率.电磁波的速度 在空气或真空中皆为光速,即每秒行走3X108m .举例: 以蓝芽或是无线网路2.4GHz为例 波长 波长=3X108m/2.4X109=12.5公分 3. 射频电路中电感,电容等元件的尺寸变小,这使得射频设备的 体积可以进一步减小. 4.通信频道之间的频率间隙增大,减少了频道间的互相干扰. 5.射频通讯可以提供更多的可用频谱,解决频率资源日益紧张的问 题.
发射天线
接收天线
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1.4 无线通道的特徵
都卜勒效应(The Doppler Effect) 都卜勒效应
在无线移动的通信环境中,由於移动物体与周遭环境中许多反射体总是处於 不断运动中,因此所接收到的信号往往都会产生一些频率上的误差,这种变 化现象就称为"都卜勒效应,这是任何波动过程都会具有的普遍特性. 假设使用的是单路径接收,则都卜勒频移一般规定为:
当频率>30MHz时,典型的传波路径有三种:
1. 直接波:信号是从发射天线直接到达接收天线的电波, 为VHF及UHF频段的主要传波方式.
2. 地面反射波:信号是经由地面反.由於地表波的损耗随著频率的
升高而快速增加,传播距离会迅速减少,因此UHF与VHF频段地表波 的传播可以忽略不计.
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/wiki/ARFCN
1.2 射频通信电路应用简介
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资料来源:/Products/SCHP/cx_news/vol28/pdf/gsm.pdf
1.3 无线通道中的电波传播--电波传递路径
fd =
v f c cos α c
其中,v为移动物体的速度;c为光速;fc为载波频率; α为运动方向与发射机连线 间的夹角. 在多路径接收的情况中,通过多路径到达的接收信号常常由於α的不同,会产生 不同的都卜勒频移,导致接收频谱被展宽.假定在入射角均匀分布的情况下,则 被展宽的功率密度频谱可以透过下列公式计算出: 1 1 P( f ) = fd为最高都卜勒频移 π f2 f2
d
ㄧ般而言,物体在高速运动时,都卜勒效应常常会导致快速衰弱 因此移动的越快,衰弱变换频率越高,衰弱深度就越深
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1.4 无线通道的特徵
多路径效应(multipath effect) )
所谓多路径效应就是信号被反射并回送的现象.在大多数情况下,多路径效应会 使接收到的信号被削弱或是被完全抵消,造成一些本来应该充分传播信号的区域 几乎或根本没有射频信号覆盖. 影响: 多径会导致信号的衰落和相移 相移.瑞利衰落 相移 就是一种冲激响应幅度服从瑞利分布 瑞利分布的多径信 瑞利分布 道的统计学模型.对於存在直射信号的多径信 道,其统计学模型可以由莱斯衰落描述. 在电视信号传输中可以直观地看到多径对 於通信质量的影响.通过较长的路径到达接收 天线的信号分量比以较短路径到达天线的信号 电子枪扫描是由左到右,迟到 稍迟.因为电视电子枪 电子枪 的信号会在早到的信号形成的电视画面上叠加 一个稍稍靠右的虚像. 基於类似的原因,单个目标会由於地形反射在雷达接收机上产生 一个或多个虚像 虚像.这些虚像的运动方式与它们反射的实际物体相同, 虚像 因此影响到雷达对目标的识别.为克服这一问题,雷达 雷达接收端需要将 雷达 信号与附近的地形图相比对,将由反射 反射产生的看上去在地面以下或者 反射 在一定高度以上的信号去除. STUCC K.H. Cheng
的反射,也可能是由於电离层多次反射,电离层 的反射,也可能是由於电离层多次反射, 电离层多次反射 中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现. 中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现.
(2)非正常衰减 (2)非正常衰减 降水衰减和次折射引起的绕射衰减
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1.4 无线通道的特徵
.tw/people/p_maxwell/index.html
1901年,Guglielmo Marconi 利用电磁波实现了横跨大西 洋的无线通讯.
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1.1 射频概念—IEEE 频谱
频段 ELF VF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF 频率 波长 P L S C X Ku K Ka 毫米波 微米波 频段 频率 0.23~1GHz 1~2GHz 2~4GHz 4~8GHz 8~12.5GHz 12.5~18GHz 波长 30~130cm 15~30cm 7.5~15cm 3.75~7.5cm 2.4~3.25cm 1.67~2.4cm 30~300Hz 1000~10000km 300~3000Hz 3~30KHz 300k~3MHz 3~30MHz 30~300MHz 300M~3GHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz 100~1000km 10~100km 1~10km 0.1~1Km 10~100m 1~10m 10~100cm 1~10cm 0.1~1cm
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1.4 无线通道的特徵
慢衰落特性
发生原因: 发生原因: 由於通信的过程中周围地形,地物对信号的反射,导致信 号电位在传输的范围内有大幅的变化,即接收信号幅度随时间的不规 则变化(见图).
影响: 影响: (1)传输信号的品质 (2)传输可靠度 严重者会产生通信中断
衰落主因:(1)多径干涉 由於地面,大气不均匀层或天线 天线附近的地形地物 衰落主因:(1)多径干涉 由於地面,大气不均匀层或天线附近的地形地物 :(1)
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1.2 射频通信电路应用简介
系统名称 上行频带 下行频带 频宽(MHz) 多工技术 通道宽度 通道数 用户数 双工方式 Bit rate 调变方式 移动峰值功率 移动平均功率 IS-54 869~894MHz 824~849MHz 50 TDMA/FDMA 30KHz 832 2496 FDD 48.6kbps π/4QPSK 0.6~3w 0.6~3w IS-95 869~894MHz 824~849MHz 50 CDMA/FDMA 1250KHz 20 15960 FDD 288kbps BPSK/OQPSK 0.2~2w 0.2~2w GSM 890~915MHz 935~960MHz 50 TDMA/FDMA 200KHz 124 992 FDD 271 GMSK 2~20W 0.25~2.5W CT2 864~868MHz 864~868MHz 4 FDMA 100KHz 40 40 TDD 73 FSK 10mW 5mW DSC1800 1805~1880MHz 1710~1785MHz 150 TDMA/FDMA 200KHz 375 5984 FDD 271 GMSK 0.25~2W 0.03~0.25W DECT 1880~1900MHz 1880~1900MHz 20 TDMA 1728 10 120 TDD 1152 GMSK 250mW 10mW
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1.5 干扰与杂讯
在移动通道中的杂讯来自: 1. 内部杂讯
内部杂讯主要由热杂讯( Noise)所产生: 内部杂讯主要由热杂讯(Thermal Noise)所产生:此种杂讯的来源来 热杂讯 自电阻性元件内部电子移动随机所生的,其强度与电阻的环境绝对 温度成正比. noise:所有的半导体放大器都会有1/f杂讯,也称 1/f 杂讯 flicker noise: 为闪烁杂讯(flicker noise),它是由於材料而产生的一种基本现象. 与频率相反,在一个特定的杂讯拐点以下,杂讯密度将呈指数增加, 而且在低频时变得有非常大. 电源哼声: 电源哼声:为射频回路乱窜,而这射频回路如果像是电源线路一样因 为二极体有开关的动作,便会出现哼声杂讯.要解决这哼声杂讯, 很简单,通 常以共模扼流圈就可以很有效地解决掉.