西工大-微波电子线路复习PPT课件
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《微波电路》课件
高频段、大带宽
随着信息技术的不断发展，微 波电路的工作频率和传输带宽
也在不断增大。
集成化、小型化
随着微电子技术的发展，微波 电路的集成化程度越来越高， 体积越来越小。
多功能化
微波电路正向着多功能化的方 向发展，如同时处理多种信号 、实现多种功能等。
低成本、低功耗
随着市场竞争的加剧，低成本 、低功耗的微波电路成为研究
测试技术
微波电路的测试包括信号源测试、接 收机测试和系统测试等。信号源测试 主要是测试信号源的频率、功率和调 制等特性；接收机测试主要是测试接 收机的灵敏度、动态范围和抗干扰能 力等特性；系统测试主要是将微波电 路与其他系统进行集成测试，验证整 个系统的性能和功能。
05
微波电路的典型应用案例
微波通信系统中的微波电路
微波电路与生物医学工程 的融合
生物医学工程中的无损检测、生物传感器等 技术需要利用微波电路进行信号传输和处理 ，这种交叉融合有助于推动两个领域的共同
发展。
THANKS
感谢观看
系统误差
系统误差是由测量系统的硬件设备、线路损耗、连接器失 配等因素引起的误差。这些误差可以通过校准和修正来减 小。
方法误差
方法误差是由测量方法本身引起的误差，如信号源的频率 稳定度、测量接收机的动态范围等。这些误差可以通过选 择合适的测量方法和条件来减小。
微波电路的调试与测试技术
调试与测试的重要性
新型微波半导体材料
新型微波半导体材料如宽禁带半导体材料（如硅碳化物和氮 化镓）具有高电子迁移率和化学稳定性，为微波电路的发展 提供了新的可能性。
新型微波器件在微波电路中的应用
新型微波电子器件
随着微电子技术的不断发展，新型微波 电子器件如微波晶体管、微波集成电路 等不断涌现，这些器件具有体积小、重 量轻、可靠性高等优点，在雷达、通信 、导航等领域得到广泛应用。
随着信息技术的不断发展，微 波电路的工作频率和传输带宽
也在不断增大。
集成化、小型化
随着微电子技术的发展，微波 电路的集成化程度越来越高， 体积越来越小。
多功能化
微波电路正向着多功能化的方 向发展，如同时处理多种信号 、实现多种功能等。
低成本、低功耗
随着市场竞争的加剧，低成本 、低功耗的微波电路成为研究
测试技术
微波电路的测试包括信号源测试、接 收机测试和系统测试等。信号源测试 主要是测试信号源的频率、功率和调 制等特性；接收机测试主要是测试接 收机的灵敏度、动态范围和抗干扰能 力等特性；系统测试主要是将微波电 路与其他系统进行集成测试，验证整 个系统的性能和功能。
05
微波电路的典型应用案例
微波通信系统中的微波电路
微波电路与生物医学工程 的融合
生物医学工程中的无损检测、生物传感器等 技术需要利用微波电路进行信号传输和处理 ，这种交叉融合有助于推动两个领域的共同
发展。
THANKS
感谢观看
系统误差
系统误差是由测量系统的硬件设备、线路损耗、连接器失 配等因素引起的误差。这些误差可以通过校准和修正来减 小。
方法误差
方法误差是由测量方法本身引起的误差，如信号源的频率 稳定度、测量接收机的动态范围等。这些误差可以通过选 择合适的测量方法和条件来减小。
微波电路的调试与测试技术
调试与测试的重要性
新型微波半导体材料
新型微波半导体材料如宽禁带半导体材料（如硅碳化物和氮 化镓）具有高电子迁移率和化学稳定性，为微波电路的发展 提供了新的可能性。
新型微波器件在微波电路中的应用
新型微波电子器件
随着微电子技术的不断发展，新型微波 电子器件如微波晶体管、微波集成电路 等不断涌现，这些器件具有体积小、重 量轻、可靠性高等优点，在雷达、通信 、导航等领域得到广泛应用。
微波电路西电雷振亚老师的课件第7章射频微波滤波器
4. 在现代无线系统中,会遇到保持频带内群延时平坦 的场合。也可用图7-2 所示低通原型梯形结构实现这 样的功能,但电路元件不对称。 表7-5 是这类滤波器 低通原型的元件值。
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21
第7章 射频/微波滤波器 表 7-5
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22
第7章 射频/微波滤波器
保证频带内群延时平坦的代价是牺牲衰减指标。 随频率的提高衰减明显增加,延时不变，如图7-4所示。 曲线表明,元件数多比元件数少时指标要好些。
第7章 射频/微波滤波器
第7章 射频/
7.1 滤波器的基本原理 7.2 集总参数滤波器 7.3 各种微带线滤波器 7.4 微带线滤波器新技术
编辑ppt
1
第7章 射频/微波滤波器
7.1 滤波器的基本原理
7.1.1
滤波器的指标形象地描述了滤波器的频率响应特性。 下面对这些技术指标做一简单介绍。
(1) 工作频率: 滤波器的通带频率范围,有两种定义 方式：
集总参数和微带线结构是下面重点要介绍的内容。
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34
第7章 射频/微波滤波器
7.2
7.2.1
设计一个L-C切比雪夫型低通滤波器,截止频率为75 MHz,衰减为3 dB,波纹为 1dB, 频率大于100 MHz,衰减 大于20 dB，Z0=50Ω。
步骤一: 确定指标: 特性阻抗Z 0=50Ω, 截止频率 fc=75MHz, 阻带边频fs=100MHz,通带最大衰减LAr=3dB, 阻带最小衰减LAs=20dB 。
(2) 软件方法: 先由软件商依各种滤波器的微波结
构拓扑做成软件,使用者再依指标挑选拓扑、 仿真参数、
调整优化。
WAVECON、 EAGEL 等。购得
这些软件,滤波器设计可以进入“傻瓜”状态。
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21
第7章 射频/微波滤波器 表 7-5
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22
第7章 射频/微波滤波器
保证频带内群延时平坦的代价是牺牲衰减指标。 随频率的提高衰减明显增加,延时不变，如图7-4所示。 曲线表明,元件数多比元件数少时指标要好些。
第7章 射频/微波滤波器
第7章 射频/
7.1 滤波器的基本原理 7.2 集总参数滤波器 7.3 各种微带线滤波器 7.4 微带线滤波器新技术
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1
第7章 射频/微波滤波器
7.1 滤波器的基本原理
7.1.1
滤波器的指标形象地描述了滤波器的频率响应特性。 下面对这些技术指标做一简单介绍。
(1) 工作频率: 滤波器的通带频率范围,有两种定义 方式：
集总参数和微带线结构是下面重点要介绍的内容。
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第7章 射频/微波滤波器
7.2
7.2.1
设计一个L-C切比雪夫型低通滤波器,截止频率为75 MHz,衰减为3 dB,波纹为 1dB, 频率大于100 MHz,衰减 大于20 dB，Z0=50Ω。
步骤一: 确定指标: 特性阻抗Z 0=50Ω, 截止频率 fc=75MHz, 阻带边频fs=100MHz,通带最大衰减LAr=3dB, 阻带最小衰减LAs=20dB 。
(2) 软件方法: 先由软件商依各种滤波器的微波结
构拓扑做成软件,使用者再依指标挑选拓扑、 仿真参数、
调整优化。
WAVECON、 EAGEL 等。购得
这些软件,滤波器设计可以进入“傻瓜”状态。
微波电路西电雷振亚老师的课件1章射频微波工程介绍市公开课金奖市赛课一等奖课件
第4页
第1章 射频/微波工程介绍 表1-1
第5页
第1章 射频/微波工程介绍 以上这些波段划分并不是惟一,还有其它许多不同
划分方法,它们分别由不同学术组织和政府机构提出,甚 至还在相同名称代号下有不同范围,因此波段代号只是 大致频谱范围。其次,以上这些波段分界也并不严格,工 作于分界线两边临近频率系统并没有质和量上跃变,这 些划分完全是人为,
作为工科电子类专业学生,有必要掌握这方面知识。
第9页
第1章 射频/微波工程介绍 表1-3
第10页
第1章 射频/微波工程介绍
普通地,射频/微波技术所涉及无线电频谱是表 11 中甚高频(VHF)到毫米波段或者P波段到毫米波段很 宽范围内无线电信号发射与接受设备工作频率。详细 地,这些技术涉及信号产生、 调制、 功率放大、 辐 射、 接受、 低噪声放大、 混频、 解调、 检测、 滤波、 衰减、 移相、 开关等各个模块单元设计和生 产。它基本理论是典型电磁场理论。研究电磁波沿传 播线克斯韦方程出发,在特定边界条件下解电磁 波动方程,求得场量时空改变规律,分析电磁波沿线各 种传播特性；
这些电路测量仪器有频谱分析仪、 频率计数器、 功率计、 网络分析仪等。
第23页
第1章 射频/微波工程介绍
2.
功率用来描述射频/微波信号能量大小。全部电路或系
统设计目标都是实现射频/
影响射
频/微波信号功率主要电路有:
(1) 衰减器: 控制射频/微波信号功率大小。通常由有耗 材料（电阻性材料）组成, 有固定衰减量和可调衰减量之分。
第22页
第1章 射频/微波工程介绍
(2) 频率变换器: 将一个或两个频率信号变为另一 个所希望频率信号,如分频器、 变频器、 倍频器、 混 频器等。
第1章 射频/微波工程介绍 表1-1
第5页
第1章 射频/微波工程介绍 以上这些波段划分并不是惟一,还有其它许多不同
划分方法,它们分别由不同学术组织和政府机构提出,甚 至还在相同名称代号下有不同范围,因此波段代号只是 大致频谱范围。其次,以上这些波段分界也并不严格,工 作于分界线两边临近频率系统并没有质和量上跃变,这 些划分完全是人为,
作为工科电子类专业学生,有必要掌握这方面知识。
第9页
第1章 射频/微波工程介绍 表1-3
第10页
第1章 射频/微波工程介绍
普通地,射频/微波技术所涉及无线电频谱是表 11 中甚高频(VHF)到毫米波段或者P波段到毫米波段很 宽范围内无线电信号发射与接受设备工作频率。详细 地,这些技术涉及信号产生、 调制、 功率放大、 辐 射、 接受、 低噪声放大、 混频、 解调、 检测、 滤波、 衰减、 移相、 开关等各个模块单元设计和生 产。它基本理论是典型电磁场理论。研究电磁波沿传 播线克斯韦方程出发,在特定边界条件下解电磁 波动方程,求得场量时空改变规律,分析电磁波沿线各 种传播特性；
这些电路测量仪器有频谱分析仪、 频率计数器、 功率计、 网络分析仪等。
第23页
第1章 射频/微波工程介绍
2.
功率用来描述射频/微波信号能量大小。全部电路或系
统设计目标都是实现射频/
影响射
频/微波信号功率主要电路有:
(1) 衰减器: 控制射频/微波信号功率大小。通常由有耗 材料（电阻性材料）组成, 有固定衰减量和可调衰减量之分。
第22页
第1章 射频/微波工程介绍
(2) 频率变换器: 将一个或两个频率信号变为另一 个所希望频率信号,如分频器、 变频器、 倍频器、 混 频器等。
微波电路西电雷振亚老师的课件1章射频微波工程介绍
射频微波工程的重要性
通信技术发展
随着通信技术的不断发展，射频微波 工程在移动通信、卫星通信、物联网 等领域发挥着至关重要的作用。
国家安全
科学研究
射频微波工程在物理学、化学、生物 学等基础学科的研究中也有广泛应用 ，为科学研究提供了重要的工具和手 段。
在军事和国防领域，射频微波技术对 于雷达探测、电子战和通信系统具有 重要意义，直接关系到国家安全。
各种参数。
测量流程
03
包括信号源校准、信号传输、接收和处理等步骤，以确保测量
结果的准确性和可靠性。
04
射频微波工程案例分析
无线通信系统中的射频微波电路设计
无线通信系统概述：无线通信系统是利用电磁波 进行信息传输的系统，包括移动通信、无线局域 网、蓝牙等。
无线通信系统中射频微波电路设计的挑战：无线 通信系统中的射频微波电路设计面临许多挑战， 如信号干扰、多径效应、频谱拥挤等。
雷达系统中的射频微波电路设计
雷达系统概述
雷达是一种利用电磁波探测目标的系统，广泛应用于军事、气象、航 空等领域。
射频微波电路设计在雷达系统中的作用
在雷达系统中，射频微波电路设计主要负责发射和接收电磁波，并进 行信号处理和分析。
雷达系统中射频微波电路设计的挑战
雷达系统中射频微波电路设计面临许多挑战，如电磁波的传播特性、 目标反射特性、干扰等。
电路仿真软件
如Multisim、PSPICE等，用于模拟电路的工作状 态和性能。
仿真设计流程
包括建立电路模型、设置参数、进行仿真分析和 优化等步骤，以提高射频微波电路的性能。
微波测量技术
测量原理
01
基于电磁波传播和散射的原理，研究微波信号的测量方法和技
西工大-微波电子线路复习
n1 n1
1 1 2 f (v L )v s f (v L )v s3 ... 2！ 3！ di i f (vL ) f (vL )vs f (v L ) g(t ) dt v v L
g0 I soeV0 J 0 (VL ) gn I soeV0 J n (VL )
提取 1 和 21 频率的电压分量
v1 4Q1Q2 cos(1t ) 4Q0Q1 sin1t
直流电压分量为
2 2 V0 Q0 2Q12 2Q2
v2 2Q12 cos21t 4Q0Q2 sin(21t )
②微带型四倍频器
低通滤波器
2 / 4 开路线(空闲）
fs D1
g / 4
g / 4
l
D4
D2
y
g / 4 y
fL
组成及金属半导体二极管特性 工作原理 传输 特性 噪声
隔离
匹配 基本电路
设计
平衡和双平衡混频器 镜像回收与抑制
第二章 参量放大器
Parametric Amplifier
2.2.2 非线性电抗中的一般能量关系和参放分类
1. 门雷——罗威关系 并联 型非 线性 电容 网络 串联 型非 线性 电容 网络
q(v ) Q0 2Q1 sin1t 2Q2 sin(21t )
归一化
q (v ) Q0 q
q(v ) q qB q
Q0 2Q1 sin 1t 2Q2 sin(21t )
Q2 Q2 (v ) qB q
其中 Q0 (v ) q q B 因为 所以
i
i
普通二极管
t
tt
t
1 1 2 f (v L )v s f (v L )v s3 ... 2！ 3！ di i f (vL ) f (vL )vs f (v L ) g(t ) dt v v L
g0 I soeV0 J 0 (VL ) gn I soeV0 J n (VL )
提取 1 和 21 频率的电压分量
v1 4Q1Q2 cos(1t ) 4Q0Q1 sin1t
直流电压分量为
2 2 V0 Q0 2Q12 2Q2
v2 2Q12 cos21t 4Q0Q2 sin(21t )
②微带型四倍频器
低通滤波器
2 / 4 开路线(空闲）
fs D1
g / 4
g / 4
l
D4
D2
y
g / 4 y
fL
组成及金属半导体二极管特性 工作原理 传输 特性 噪声
隔离
匹配 基本电路
设计
平衡和双平衡混频器 镜像回收与抑制
第二章 参量放大器
Parametric Amplifier
2.2.2 非线性电抗中的一般能量关系和参放分类
1. 门雷——罗威关系 并联 型非 线性 电容 网络 串联 型非 线性 电容 网络
q(v ) Q0 2Q1 sin1t 2Q2 sin(21t )
归一化
q (v ) Q0 q
q(v ) q qB q
Q0 2Q1 sin 1t 2Q2 sin(21t )
Q2 Q2 (v ) qB q
其中 Q0 (v ) q q B 因为 所以
i
i
普通二极管
t
tt
t
射频微波电路导论 课件(西电版)第1章
射频电路布线与PCB制作
高功率发射电路远离低功率接收电路 〃保证充足的物理空间 〃布置在PCB板的两面 〃加金属屏蔽罩
射频电路布线与PCB制作
布线时作为常规应考虑以下基本原则 1、射频器件管脚间引线越短越好 2、可靠的接地是器件稳定工作的保证 3、射频信号间避免近距离平行走线，射频 输出远离射输入 4、保证印制板导线最小宽度 因设计条件的制约无法实施常规准则时，必须学会 进折中处理
ΓOUT = S’22
ΓL
' S22 S22
RL
放大器电路方块图
S12 S21S 1 S11S
小信号放大器设计步骤
小信号放大器设计步骤
1.根据指标选择适当晶体管 2.设计直流偏置电路 3.测量晶体管的S参数 3.判断稳定性 4.根据单向化系数确定单、双向化设计 5.设计输入输出匹配网络 ①最大增益设计 ②等增益设计 ③最佳噪声设计
两大步骤：布局、布线
布局 布局是设计中一个重要的环节，合理的布局是 PCB设计成功的第一步，是实现一个优秀RF设 计的关键。 布局规则 1、设置去耦电容 2、确保射频信号路径最短 3、高功率发射电路远离低功率接收电路
射频电路布线与PCB制作
电源设置去耦电容
射频电路布线
与PCB制作
确定射频信号最短路径
射频模块
项次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 OPEN/SHORT/THRU п 型 T 型阻抗匹配器 电阻式功率分配器 威尔金森微带功率分配器 п 型 T 型衰减器 L－C 定向耦合器 微带线定向耦合器 滤波器 放大器 振荡器 压控振荡器 变频器，倍频器 混频器 微波控制电路 天线 模块
平行线定向耦合器的应用
《微波电子线路》课件第6章
第6章 微波振荡器
GD≥GL BD=－BL
(6-4) (6-5)
6.1.2
下面我们介绍一些实用的负阻振荡器电路，并运用前面
学过的一般理论对它们作必要的分析。同时，介绍一些电子
调谐电路振荡器等相关知识。
第6章 微波振荡器
1. 图6-2(a)和图6-2(b)为两种体效应管微带振荡器电路图。 体效应管与微带线并接，偏置通过微带低通滤波器加入。图 6-2(a)中器件的右边是一段长度为l的终端开路微带线，它等 效于一个电抗网络，选择线段长度在λg/4<l<λg/2范围内，以 满足振荡的相位平衡条件。器件左边的渐变微带线起阻抗变 换作用，使50 Ω负载电阻变换成器件的负阻值。 图6-2(b)中器件放置在一端，由一段长为l1的传输线和 一段长为l2
第6章 微波振荡器
GD GL'
BD
B
Y0
cot
2π
l
(6-6)
若已知器件导纳YD=－GD+jBD，G'L可通过改变耦合环 的插入深度及方向来调节。选择同轴线特性阻抗Z0=1/Y0， 则同轴线长度可由式(6-6)求得。
第6章 微波振荡器
图 6-6 同轴腔振荡器 (a) 结构示意图；(b) 等效电路
第6章 微波振荡器
图 6-2 体效应管微带振荡器的两种形式
(a) 半波长谐振器调谐的体效应管微带振荡器； (b) 体效应管微带振荡器
第6章 微波振荡器
图6-3为一种单片雪崩二极管振荡器的电路图。 这里的 雪崩二极管没有封装，管芯直接置于微带腔内。 一段低阻 抗微带线作为谐振腔，它的一端通过交指型电容与负载相连， 器件的另一边是由一段λg/4终端开路微带线构成的直流偏置
第6章 微波振荡器
西电-射频微波教程课件
THANKS
感谢您的观看
设计实例
雷达系统的设计实例包括气象雷达、军事雷达、航空雷达 等。在设计过程中，需要考虑目标的探测精度、跟踪速度 、抗干扰能力等因素，同时还需要考虑设备的可靠性、可 维护性和成本等因素。
卫星通信系统设计实例
要点一
卫星通信系统概述
卫星通信是一种利用人造地球卫星作 为中继站实现地球站之间通信的方式 。它具有覆盖范围广、传输容量大、 可靠性高等优点，广泛应用于国际通 信、远程教育、电视广播等领域。
网络分析应用
在微波器件测试、电路 设计、天线测量等领域 有广泛应用，用于网络 性能评估、故障诊断和 优化设计。
信号分析
信号分析概述
信号分析是研究信号的时域和频域特性的方法，用于信号处理、 通信和雷达等领域。
信号分析原理
基于傅里叶变换、小波变换等数学工具，将信号从时域转换到频域， 分析信号的频率成分、调制方式和动态特性。
无线通信系统主要由发射机、接收机、天线和传输媒介等部分组成。发射机负责将信号转换为电磁波并发送出去，接 收机则负责接收电磁波并将其还原为信号。天线的作用是发射和接收电磁波，传输媒介则负责传输电磁波。
设计实例
无线通信系统的设计实例包括移动通信基站、无线局域网路由器、广播发射机等。在设计过程中，需要 考虑信号的覆盖范围、系统容量、传输速率、抗干扰能力等因素，同时还需要考虑设备的可靠性、可维 护性和成本等因素。
挑战
混频器的性能受到非线性效应、噪声 和失真等因素的影响，需要精心设计 和优化。
振荡器
种类
原理
振荡器可分为LC振荡器、 晶体振荡器和负阻振荡
器等。
振荡器通过正反馈和选频网 络，使电路产生自激振荡，
输出一定频率的信号。
射频微波电路导论西电PPT课件
容阻断，而 ， 和
RF LO
项可以用低通滤波器阻断，剩下的IF输出电流为
2LO 2RF
iIF
(t)
Gd' 2
VRFVLO
cos IF t
第22页/共48页
一个实际的微带实现的12GHz单端混频器
第23页/共48页
定向环滤波器苛刻的选择在ωL频率上，提供一些LO和RF的隔离，并且降低 来自LO源的调幅噪声对整个混频器噪声系数的影响
第47页/共48页
感谢您的观看！
第48页/共48页
按相位分配关系有180°单平衡混频器和90°单平衡混频器两种
第26页/共48页
180°单平衡混频器
第27页/（180°）
第28页/共48页
90°单平衡混频器
采用3dB变阻定向耦合器
第29页/共48页
单平衡混频器主要优点：
1. 单平衡混频器的输入匹配和RF－LO的隔离度得到改善 2. 充分利用信号及本振功率，并使两管混频电流的中频成分叠加，因此可增
第18页/共48页
分类 1 单端混频器 2 单平衡混频器 3 双平衡混频器
第19页/共48页
1 单端混频器
单端混频器等效电路
第20页/共48页
设RF输入电压是为ωRF的余弦波
vRF (t) VRF cosRFt
设LO输入电压是为ωLO的余弦波
vLO (t) VLO cosLOt
对于二极管，采用小信号近似式得出总得二极管电流为
第37页/共48页
一种宽带微带线检波器
第38页/共48页
开关与移相器
开关、移相器和衰减器都称为微波控制电路。开关在时分多工器、时分通道选择、 脉冲调制、收发开关、波束调整等方面都有广泛的应用
西工大微波课件MW_chapter2_C_R
r 1, x 0, | | 0, 1
短路点(C点)，其坐标为(-1,0)
C
D
r 0, x 0, | | 1,
,
开路点(D点)，其坐标为(1,0)
r , x 0, | | 1, , 0
2014/3/12
11
(2) 圆图上有三条特殊线 圆图上实轴 CD为 X=0的轨迹， 正实半轴为电压波腹点的轨迹， 线上的值为驻波比读数； 负实半轴为电压波节点的轨 迹，线上的 r值为行波系数 K的 读数； 最外面的单位圆为r=0的纯电 抗轨迹，即为 1 的全反射系 数圆的轨迹。 (3) 圆上有两个特殊面：
1
1
2
0.5
0
2
Re
x 0
Re
0.5
1
2
归一化电阻图
r 1 2 Im Re r 1 ( r 1) 2
2014/3/12
归一化电抗圆
2
Re 1 Im x x
2
7
1
2
1
yL 0.45 j 0.15
j 0.15
yL
1.18
0.25
对应向电源波长数0.028
0.45
yL 点沿等Γ线顺
时针旋转0.3λ,得
zL
yin
j 0.6
j 0.9
0.328
21
？
2014/3/12
yin 1.18 j 0.9 Yin yin / 250
2-5 阻抗圆图及其应用
极坐标圆图，又称为史密斯(Smith)圆图。应用最 广，先介绍Smith圆图的构造和应用。 一、阻抗圆图 阻抗圆图是由等反射系数圆和等阻抗圆组成
微波电路(西电雷振亚老师的课件)_第6章_定向耦合器资料
第6章 定向耦合器
1
2
P1
P2
Z
Z
Z0e
Z0o
Z
Z
P4
4
P3
4
3
图 6-5平行线型耦合器
第6章 定向耦合器
同时由于i1的交变磁场的作用,在线4—3上感应有电流iL。 根据电磁感应定律,感应电流iL的方向与i1的方向相反, 如 图6-6所示。所以能量从1口输入,则耦合口是4口。 而在3口因为电耦合电流的ic3与磁耦合电流iL的作用相反 而能量互相抵消,故3口是隔离口。 6.3.2
步骤二: 计算奇偶模阻抗：
Z0e Z0
110C /20 69.37 110C / 20
110C / 20
Z0o Z0
36.04 110C / 20
第6章 定向耦合器
步骤三: 电路拓扑如图6-7 所示,利用Mathcad11软件计算, 得出耦合线宽度W=2.38mm,间距S=0.31mm,长度 P=57.16mm,且50Ω 微带线宽度W50=2.92mm。
合环的设计关键就是按照分配比计算阻抗值和长 度。对于等分环形桥,
Z1=Z2= 2 Z0 每个端口之间的距离为λg/4或3λg/4。
第6章 定向耦合器
第6章 定向耦合器
第6章 定向耦合器
第6章 定向耦合器 24GHz混频器
因为在辅线上耦合输出的方向与主线上波传播的方向 相反,故这种形式的定向耦合器也称为“反向定向耦合器”。 当导线1—2中有交变电流i1流过的时候,由于4—3线和1—2 线相互靠近,故4—3线中便耦合有能量,能量既通过电场（以 耦合电容表示）又通过磁场（以耦合电感表示）耦合。通 过耦合电容Ｃm的耦合,在传输线4—3中引起的电流为ic4和ic3。
微波电路西电雷振亚老师的课件9章射频微波振荡器
设计流程
首先确定电抗管的结构和尺寸， 然后设计合适的微波电路和输出 结构，最后进行仿真和优化。
设计难点
如何优化电抗管的结构和尺寸以 提高性能、如何降低噪声和提高 稳定性等是设计中的难点。
电抗管振荡器应用
通信领域
电抗管振荡器广泛应用于通信领域，如卫星 通信、雷达系统、移动通信等，提供稳定的 微波信号源。
2
当负阻抗元件与正阻抗元件相连时，负阻抗元件 将吸收能量并产生电流，而正阻抗元件则将释放 能量并产生电压。
3
这种相互作用导致电路中的能量不断循环，从而 产生振荡。
负阻振荡器设计
负阻振荡器的设计需要考虑负 阻抗元件的选择和正阻抗元件 的匹配。
负阻抗元件通常采用具有负微 分电阻特性的元件，如隧道二 极管、耿氏二极管等。
振荡器主要性能指标
频率稳定度
频率稳定度是衡量振荡器输出频率稳定性的重要指标，一般以单 位时间内频率变化量与标称频率的比值表示。
输出功率
输出功率是衡量振荡器输出信号强弱的指标，一般以单位时间内输 出的能量与输入能量的比值表示。
波形质量
波形质量是衡量振荡器输出信号波形好坏的指标，一般以信号的失 真度、噪声、杂散等参数表示。
等领域。
作为关键的信号源，微波固 态振荡器为各种射频微波系 统提供稳定的频率参考和激
励信号。
随着技术的发展，微波固态 振荡器的性能不断提高，使 得其在现代无线通信和雷达 系统中的应用越来越广泛。
07
频率合成技术
频率合成技术简介
频率合成技术是一种用于产生 高精度、高稳定度、高纯度频
率信号的技术。
它通过使用一个或多个参考 频率源，通过各种频率合成 方法，产生一系列具有相同
03
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II
Vs g0 g1 g2
g2 g1
g1 g0
VI
Ik
Vk
g0 g1 g2
Rs
I
Rj
Cj
Vj
La (dB)
10 lg
(1 1 )2 41
10lg
(1 2 )2 42
混频器的噪声特性
故等效噪 声温度为
Tm1
Ts Lm1
TD (1
1) Lm1
等效噪声 温度比为
tm1
1 Lm1
Ts T0
第一章 微波混频器
Microwave Mixer
引言 Introduction
输入信号
非线性器件
本振
输出信号 滤波器
非线性器件有：二极管、三极管、场型半导体
扩散电流
I
漂移电流
Vb
V
I so
i
I so [exp(
eV nkT
)
1]
Cp
Cj
Ls Rj
Rs
微波混频器的原理和特性
归一化
q(v) q(v) q qB q
Q0 2Q1 sin1t 2Q2 sin(21t )
其中
Q0 (v)
Q0 qB
q q
Q1 (v )
Q1 qB q
Q2
(v)
Q2 qB q
因为
v q2
所以
v [Q0 2Q1 sin1t 2Q2 sin(21t )]2 (Q02 2Q12 2Q22 ) 4Q0 (Q1 sin1t Q2 sin(21t )] 4Q1Q2 cos(21t ) 2Q22 cos 21t 4Q1Q2 cos(31t ) 2Q22 cos(41t 2 )
忽略损耗电阻 Rs 0 考虑电流激励型二次倍频器
F1
C1
L1
FN LN CN
Rg
Rs
vs
i1 C j
iN
RL
2
由于滤波器F1和F2的限制流过变容管的电流只有频率f1和f2的 分量，相应变容管两端电荷q1和q2也只有频率f1和f2的分量
q(v) Q0 2Q1 sin1t 2Q2 sin(21t )
fI
g / 4
1.4.2 平衡混频器 1.环行线耦合平衡混频器——反相型平衡混频器
i1
3
D1
2
fs
fI
1 4
fL
D2 i2
2.分支线耦合平衡混频器——90°相移平衡混频器
4
fs
3
D1
g / 4
fI
1
2
fL
g / 4
D2
3.正交场平衡混频器 波导式平衡混频器
本振输入
隔板
接晶体电流表 混频腔
谐振窗
混频器I
g / 4
fs g / 4
混频器II
y fL
90°相移
g / 4 y
g / 4 l D3
l D4
90°移相器
g / 4
fs g / 4
g / 4 l D1 l D2
y
g / 4 y
fL
组成及金属半导体二极管特性
工作原理
特性
传输 噪声 隔离 匹配
设计
基本电路 平衡和双平衡混频器 镜像回收与抑制
至中放
信号输入
1.4.3 双平衡混频器
信号巴伦
fs
二极管桥
D4
D3
本振巴伦
fL
D1
D2
中频输出
信号口
信号巴伦
本振巴伦
本振口
中频口
1.5.1 滤波型镜像回收混频器 k / 2
fI
g / 4
1.5.2 平衡型镜像回收混频器
混频器I
fs
A
/2
/ 2
fI
fL
/ 2
混频器II
微带平衡型镜像回收混频器
原理
忽略寄生参量，只记非线性电阻 Rj vs
i f (v) f (vL vs )
Rj
通常 | vL || vs |
vL
i
f (vL)
f (vL )vs
21！f
(v
L
)v
2 s
31！f
(v
L
)v
3 s
...
取一阶近似 i f (vL ) f (vL )vs
f (vL ) Idc 2 In cos nLt
n1
f (vL ) g(t ) g0 2 gn cos nLt
n1
f
(vL )
di dt
vvL
g(t)
g0 IsoeV0 J0 (VL ) gn IsoeV0 Jn (VL )
混频器的传输特性
变频损耗包括：(1)电路适配损耗，(2)混频管结损耗，
(3)混I频s 时的净变频损耗 g1
(
VB )1n
q
q(v) q qB q
( v)1n ( VB )1n
( v )1n VB
令 VM VB
v
VM
q(v qB
) q q
其中 1/(1 n)
令 v v 为归一化电压
VM
q q(v) q qB q
为归一化电荷
则上式简化为
v (q )
为了简单选用突变结变容管 n 1/ 2
第二章 参量放大器
Parametric Amplifier
2.2.2 非线性电抗中的一般能量关系和参放分类
1. 门雷——罗威关系
并联 型非 线性 电容 网络
f1,0 R1,0
vp
f0,1 R0,1
vs
f1,1 R1,1
fm,n Rm,n
串联 型非 线性 电容 网络
ip
is
R1,0
R0,1
R1,1
F1
C1
L1
Rg
Rs
vs
i1 C j
FN LN CN
iN
RL 并联型
F1
Rs C j
FN
串联型 Is
Rg C1 L1 v1 vN LN CN
RL
3.2.2 基本原理 1. 二次倍频器
如果变容管的外加电压满足 VB v
C j (v) C(0) /(1 v / )n
C(0) 为零偏压时的结电容 为势垒电压
f1,0
f0,1
f1,1
Rm,n fm,n
门雷—罗威关系
mPmn 0
m0 n (mf p nfs )
nPmn
0
m0 n (mf p nf s )
门雷—罗威关系的应用
①和频变频器 ②差频变频器 ③负阻反射参量放大器 ④简并型、准简并型参放
特性与原理
2.2 变容二极管
静态特性
C Ci
(1
1 ) TD Lm1 T0
镜频开路或短路
Tm 2
N 02 kB
2 Lm
2
[T0
( Lm2 2
1)TD ]
tm2
2 Lm 2
[td
(
Lm 2
2
1) 1]
镜频匹配
整机噪声系数
F0 Fm Lm (FIF 1)
1.4 混频器基本电路
1.4.1 单端混频器
fs
g / 4 g / 4
fL
C(0)
VB
v
C j (V ) C(0) /(1 V / )n
动态特性
变容二极管所加的电压为
v V0 Vp cos pt
则
C
j
(v)
C0 (1
2
C1 C0
cos
pt)
C0 (1
2
cos
pt)
C C(t)
Cmax
C0 C(V0 )
V Cmin
2C1 C
t
t
第三章 倍频器
变容管倍频器 基本电路
v
v C(0) n
q(v) C j (v)dv ( v)n dv
C(0) n[( v)n1]v /(1 n)
C(0) n[( v)1n 0]/(1 n)
C (0)
1n
n
(
v )1n
q
q(v) q
C(0) n
1n
(
v)1n
q
当 v VB 时
qB
q
C(0) n
1n