(完整版)射频电路设计
(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。
射频电路设计
STUCC K.H. Cheng
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
STUCC K.H. Cheng
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
STUCC K.H. Cheng
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.
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。
射频电路课程设计
第 4 部分 匹配电路 第 5 部分是晶体管，其中晶体管是使用了模型，具体操作是这样的，先在类 “Devices-Diodes”里面，选择 ，并双击修改里面的属性，建立二极管模型，
图 13 选择 ，并在相应的位置把器件放好，
其中 DIODE1，和 DIODE2 都是引用了刚才设计的二极管模板“DIODEM1” 。 第 6 部分是输出阻抗匹配电路，使用传输线做阻抗匹配，
v L1 = V L cos(ω L t − π )
D2 上电压
1-2
v s 2 = V s cos(ω s t ) v L 2 = V L cos(ω L t + π ) 2
1-3 1-4
π π 相位差分配到两只二极管上， 故这类混频器称为 2 2 型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相 位差，可以得到 D1 中混频电流为：
◇ 仿真器配置 ◇ 按“F7”进行仿真 ◇ 在新出现的“DataDisplay”窗口中，选择 ，双击，在“advance”里面 加入“dBm(Vif)” ， ，并修改坐标最后的仿真结果如下图所示
图 15
8．功率－三阶交调系数
◇ 在上面的基础上，修改下面的参数 ◇ 变量
◇ 把仿真器中的一项改掉，其他不变，就是加入了一个扫描变量
中频信号的功率谱
图 18
5．噪音系数仿真
在上面仿真的基础上，稍微把仿真器修改一下就可以得到噪音系数的仿真结果，
双击
，修改第二项“Sweep”
表示不在对本振功率“PLO”进行扫描，其他项目不需要做任何改动。 ◇ 按“F7”进行仿真。 ◇ 在新出现的“DataDisplay”窗口中，选择 ，并把 nf(2)添加进去。
图6 ◇ 在数据显示窗口中，插入一个关于 S31 参数和一个关于 S41 参数的矩形图， 如图 7 所示。可以看到 1 端口到 3 端口以及从 1 端口到 4 端口的都有 3dB 左 右衰减，这同样满足设计要求。
射频电路设计(第七章)
• • • • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
录
引言 传输线分析 Smith圆图 单端口网络和多端口网络 有源射频器件模型 匹配网络和偏置网络 射频仿真软件ADS概况 射频放大器设计 射频滤波器设计 混频器和振荡器设计
第七章有源射频元件
7．2晶体管模型
指定： 得等效电容:
V1=νbe , V2=νce
通过计算得到与一常数电压放大倍数νce/νbe有关的等效电容，实现输入端从输出端的去耦。
7．2晶体管模型
直接与BJT频率性能有关的另一重要因素是短路 电流增益hfe(ω )，它隐含着如图7．18中所示的 集电极与发射极的联系。
因为输出短路 νce＝0 则
7.1二极管模型
7．1．1 非线性二极管模型
典型的多可调参量(large-scale)的电路模型以同样方式 处理PN结和肖特基二极管，如图7．1所示 由肖特基二极管方程的非线性I-V特性可得：
式中发射系数n被选作为一附加参量，使模型与实 际测量更趋近于一致。通常这系数趋近于1.0。
图中C为扩放电容Cd和结(或耗尽层)电容CJ的组合。 结电容：
7．2晶体管模型
7．2．2小信号BJT模型
现在从大信号Ebers-Moll方程导出在正向激活模式下的 小信号模型。为此，将大信号模型(如图7．9所示)转化为如 图7.14中的线性混合π模型。 由图可见：基极—发射极二极管被一小信号二极管模型所 取代，而集电极电流源被一电压控制的电流源所代替。并 在反馈电容Cμ上并联一电阻r μ使模型更加趋于实际。 对此模型直接建立小信号电路参量，通过在偏置点(或Q点) 附近对输入电压VBE和输出电流Ic按小信号AC电压νbe和 电流ic作展开如下： 保留线性项得：小信号集电极电流 工作点小电流增益：
射频电路设计1-绪论
频谱分析仪
用于测量信号的频率、功率和失真等参数。
阻抗匹配器
用于确保测试系统的阻抗匹配，减少信号反 射和损耗。
测试方法与流程
1 2
测试准备
根据测试需求，选择合适的测试仪器和设备，搭 建测试环境。
测试步骤
按照规定的步骤进行测试，记录各项参数和数据。
3
测试结果分析
对测试数据进行分析，评估电路性能，找出潜在 问题。
变压器
要点一
总结词
变压器是射频电路中实现电压转换和阻抗匹配的重要元件 。
要点二
详细描述
变压器是一种利用磁耦合原理实现电压、电流和阻抗变换 的电子元件。在射频电路中，变压器常用于信号的放大、 变频和传输等功能。变压器的性能指标包括变比、效率、 绝缘电阻和温升等。在选择变压器时，需要考虑其工作频 率、额定电压和电流等因素，以确保其在射频电路中的正 常工作和稳定性。
05
射频电路的测试与验证
05
射频电路的测试与验证
测试环境搭建
信号源
用于提供射频信号，模拟实际工作条件。
功率计
用于测量信号的功率。
频谱分析仪
用于测量信号的频率、功率和失真等参数。
阻抗匹配器
用于确保测试系统的阻抗匹配，减少信号反 射和损耗。
测试环境搭建
信号源
用于提供射频信号，模拟实际工作条件。
功率计
02
在这一阶段，设计师需要选择 合适的电子元件和电路拓扑结 构，并利用电路仿真工具对电 路性能进行预测和优化。
03
电路级设计还需要考虑电路的 稳定性、噪声、失真等因素， 以确保射频电路的性能稳定可 靠。
电路级设计
01
电路级设计是射频电路设计的 核心环节，主要任务是根据系 统要求，设计和优化射频电路 的各个组成部分。
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
射频电路工程设计方案
射频电路工程设计方案一、设计背景和意义射频（Radio Frequency）电路是一种应用于无线通信系统中的电路，主要用于传输和接收无线信号。
随着无线通信技术的不断发展和应用，射频电路设计及其性能要求也日益严格。
本设计方案旨在设计一种新型的射频电路，以满足不同应用场景下的无线通信需求，并提高无线通信系统的性能和可靠性。
二、设计原则和目标本射频电路的设计原则是在保证性能稳定和可靠的前提下，尽可能降低成本和功耗，并优化电路结构。
具体目标包括：1. 提高信号传输和接收的灵敏度和稳定性；2. 降低噪声和功耗；3. 提高电路的频率响应和带宽；4. 提高抗干扰性和抗干扰能力，降低误码率；5. 降低生产成本和维护成本。
三、设计方案基于以上设计原则和目标，本设计方案采用以下技术方案：1. 采用高品质的射频电路元器件，包括滤波器、放大器、混频器等，以提高信号传输和接收的灵敏度和稳定性；2. 采用低噪声放大器（LNA）和低功耗设计，降低噪声和功耗；3. 采用宽带设计和频率补偿技术，提高电路的频率响应和带宽，以适应不同频率的信号传输和接收；4. 采用数字信号处理（DSP）技术和数字滤波器，提高抗干扰性和抗干扰能力，降低误码率，并优化电路结构；5. 采用模块化设计和集成化设计，降低生产成本和维护成本，提高电路的可靠性和可维护性。
四、设计实施步骤基于以上设计原则和技术方案，本设计方案的实施步骤包括：1. 确定射频电路的性能指标和技术要求，包括频率范围、带宽、灵敏度、动态范围、误码率等；2. 进行射频电路的原理设计和仿真分析，包括电路结构设计、元器件选型、信号传输和接收的模拟仿真分析等；3. 进行射频电路的样机制作和实验验证，包括射频电路的PCB设计和样机制作、射频电路的实验测试和性能评估等；4. 进行射频电路的优化设计和性能改进，包括根据实验测试结果对射频电路进行优化设计和性能改进，以满足不同应用场景下的无线通信需求。
五、设计方案的应用和意义本设计方案所设计的新型射频电路，不仅可以应用于无线通信系统中，还可以应用于雷达系统、遥感系统、电子测量系统等领域。
射频电路方案框图
以我给的标题写文档，最低1503字，要求以Markdown 文本格式输出，不要带图片，标题为：射频电路方案框图# 射频电路方案框图## 1. 引言射频（Radio Frequency，简称RF）电路是指在射频频段（一般为3 kHz~300 GHz）内工作的电子电路。
射频电路在无线通信、雷达、卫星通信、无线电广播等领域具有广泛的应用。
一个好的射频电路方案框图是设计射频电路的基础，能够有效地指导电路设计和优化。
本文将介绍射频电路方案框图的基本概念和设计要点，并给出一个具体的示例。
## 2. 射频电路方案框图的基本概念射频电路方案框图是用以描述射频电路的结构和功能的图形表示方法。
它由各种电路元件、信号线和接口组成，通过连接和组合这些元件来实现特定的功能。
射频电路方案框图能够直观地展示整个电路的结构和信号流动路径，为电路设计者提供了重要的参考依据。
射频电路方案框图通常包括以下几个基本元素：- 源信号：表示输入的射频信号源，如天线、发射机等。
- 放大器：用于放大射频信号的电路，通常包括低噪声放大器（LNA）和功率放大器（PA）。
- 滤波器：用于滤除不需要的频率成分，保留感兴趣的射频信号。
- 混频器：用于将输入的射频信号与本地振荡器产生的信号混合，得到中频信号。
- 中频放大器：对中频信号进行放大的电路。
- 解调器：用于将中频信号还原成原始的基带信号。
- 控制电路：包括各种控制信号的生成和处理电路，用于调节和控制整个射频系统的工作状态。
## 3. 射频电路方案框图设计要点设计一个好的射频电路方案框图需要注意以下几个要点：### 3.1 信号流动路径的清晰射频电路方案框图应该能够清晰地表示信号的流动路径，包括输入信号的源头、信号的处理和放大过程，以及最终输出的信号。
通过合理的信号流动路径设计，可以减少信号损耗和干扰。
### 3.2 分离不同频段的电路元件在射频电路中，不同频段的电路元件之间会相互干扰。
为了降低这种干扰，应尽量将不同频段的电路元件分离开来，通过适当的隔离电路将它们相互隔离。
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。
射频电路设计课程设计
射频电路设计课程设计1. 引言射频（Radio Frequency，RF）电路设计是电子信息工程专业的重要课程，主要涉及无线电通讯、遥控、雷达、导航等领域。
本文将介绍在射频电路设计课程中，通过选取合适的RF接口、设计天线、优化电路布局等措施来完成射频电路设计的实践过程。
2. 课程设计目标通过射频电路设计课程的教学，使学生掌握以下知识和技能：•了解射频电路的基本原理和特性；•理解射频电路设计的基本流程和方法；•掌握常用的射频电路元器件和器件参数；•能够选取合适的RF接口和设计天线；•能够进行射频电路的优化和性能测试。
3. 课程设计内容3.1 接口选取在射频电路设计中，RF接口的选取非常重要。
在不同的应用场景下，应该选取不同的接口。
常用的RF接口有SMA、N、TNC、BNC等。
在选取RF接口时，还需要考虑信号频率、功率等参数。
3.2 天线设计天线是射频通信中的重要组成部分，对于无线通信的信号清晰度和传输距离起着至关重要的作用。
常用的天线有板状天线、棒状天线、贴片天线等。
在天线设计时，需考虑天线的天线增益、VSWR值、馈线长度等参数。
还需要注意天线和集成电路布局的相对位置，并进行合理的匹配设计。
3.3 电路布局电路布局对于射频电路的性能具有很大的影响，因此需要进行合理的布局设计。
电路板尺寸、阻抗匹配、引脚位置等因素都需要考虑到。
此外，还需要设计合适的敷铜、引线规划等将电路各部分有机地组装在一起。
在完成电路布局之后，还需进行信号完整性分析、噪声分析、ANE分析等，以确保电路的可靠性和稳定性。
3.4 电路测试在完成射频电路设计之后，还需进行性能测试以验证其性能是否符合要求。
常用的测试方法有噪声系数测试、增益平坦度测试、P1dB测试、IP3测试等。
测试时需使用合适的测试设备，如信号发生器、频谱分析仪、网络分析仪等，并根据需要选择合适的负载和网络校准器。
4. 结束语本文介绍了射频电路设计课程的内容和目标，以及在射频电路设计过程中需要考虑的关键因素。
射频电路设计(RF_Circuit_design)
a1 =0
ai、bi分别为输入、输出信号的振幅大小。
S参数的意义 参数的意义
入射光
玻璃
入射波
[S]
反射光
折射光
S11(a2=0)
S21(a2=0)
S11--二端口接匹配负载时，一端口的反射系数 二端口接匹配负载时， 二端口接匹配负载时 S21--二端口接匹配负载时，一端口到二端口的传输系数 二端口接匹配负载时， 二端口接匹配负载时
二端口网络网络参量
V1 = z11 I 1 + z12 I 2 Z参量 V 2 = z 21 I 1 + z 22 I 2 I 1 = y11V1 + y12V 2 Y参量 I 2 = y 21V1 + y 22V 2 V1 = h11 I 1 + h12V 2 H参量 I 2 = h21 I 1 + h22V 2
S11和S22是两端的反射系数，S12和S21是两端之间的传输系数。
链形散射矩阵(T参数 链形散射矩阵 参数) 参数
将S参量的概念推广到级联网络，即输入、 输出端口写电压波的关系：
a1 T11 T12 b2 b = T T a 1 21 22 2
求复杂网络的输入阻抗
应用ZY圆图 使用圆图软件
TOPIC 4-2 4-
射频/微波网络参数
微波网络理论
在分析低频基本电路和射频/微波电路时，可 以运用网络模型，将网络视为一个整体—— “黑盒子” 低频电路端口以电压电流表示，对应网络参 量：
Z、Y、H和A参量 可以直接推广到高频电路领域，但测量不易 频率升高到射频界限，终端的寄生效应不能忽 略
1 2 (u − ) +v = ( ), r +1 1+ r
射频电路设计第二章
定义
电感是能够存储磁场能量的元件，其 基本单位是亨利（H）。
工作原理
当电流在电感中流动时，磁场被建立 起来，从而产生一个与电流变化方向 相反的感应电动势。
在射频电路中的应用
在射频电路中，电感常用于滤波器、 调谐器和扼流圈等，以控制电流和信 号频率。
重要参数
电感的品质因数（Q值）和自谐振频 率是关键参数，影响其在射频电路中 的性能。
宽频带特性
射频信号的频带较宽，通常覆 盖多个频段，因此电路需要具 有宽频带特性，能够处理不同 频段的信号。
高灵敏度特性
射频电路通常具有高灵敏度， 能够检测到微弱的信号，因此 需要采取措施减小噪声和干扰 。
高线性度特性
射频电路需要具有高线性度， 以减小信号失真和干扰，提高
通信质量。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2
射频电路元件
电感
射频电路设计第二章
• 射频电路基础 • 射频电路元件 • 射频电路设计流程 • 射频电路仿真技术 • 射频电路版图设计 • 射频电路测试技术
01
射频电路基础
射频定义
01
射频（Radio Frequency）：指电 磁波的频率介于无线电波和微波之 间，通常为300KHz至300GHz的 电磁波。
混合仿真
混合仿真结合了电磁仿真和 电路仿真的优点，能够同时 考虑电路和电磁场之间的相
互作用。
混合仿真通常采用基于物理 的建模方法，将电路元件和 电磁场相互耦合，以更准确
地模拟射频系统的性能。
混合仿真在射频和微波集成 电路设计、天线馈电网络设 计等领域具有广泛的应用价 值。
05
射频电路版图设计
版图布局
信号频段
确定射频电路的工作频 段，包括低频、中频、
射频放大器电路设计
01
02
03
晶体管
选择合适的晶体管类型和 型号，考虑其增益、带宽、 功率容量等参数。
电阻、电容、电感
根据电路需求选择合适的 电阻、电容和电感，确保 电路性能稳定。
调谐网络
根据工作频率和带宽需求， 设计调谐网络以实现最佳 性能。
阻抗匹配
输入阻抗匹配
通过匹配网络将源阻抗与 放大器输入阻抗匹配，提 高信号传输效率。
共集放大器
总结词
共集放大器是一种常用的射频放大器电路设计，具有高输入阻抗、低输出阻抗和电流增 益的特点。
详细描述
共集放大器采用共集电极放大方式，将输入信号通过晶体管基极进行放大，并通过发射 极输出。由于其电流增益较高，适用于对电流变化敏感的信号处理，同时具有较好的输
入阻抗和低输出阻抗性能。
功率放大器
雷达系统用放大器设计
总结词
雷达系统用放大器设计主要关注高输出功率和稳定性 ，以确保雷达系统的探测距离和准确性。
详细描述
在雷达系统用放大器设计中，高输出功率和稳定性是 关键的设计指标。为了实现高输出功率，设计师通常 会选择大功率晶体管和适当的电路结构。同时，为了 提高稳定性，需要采取有效的散热措施和电路保护措 施，以防止放大器过热或损坏。此外，还需要对放大 器的相位噪声、谐波失真等进行优化，以确保雷达系 统的探测距离和准确性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
输出阻抗匹配
将放大器输出阻抗与负载 阻抗匹配，确保最大功率 传输。
共轭匹配
采用共轭匹配方式，使信 号在传输过程中保持恒定 幅度和相位。
噪声与增益
噪声系数
分析电路中噪声的来源，如热噪 声、散弹噪声等，并采取措施降 低噪声系数。
(word完整版)WiFi射频电路设计
WiFi产品的电路设计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。
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.图1—1 Wi—Fi产品的一般射频设计框图如图1—1所示，一般Wi-Fi产品的射频部分由五大部分组成(这是我个人的见解，不同的工程师可能会有不同的想法），蓝色的虚线框内统一看成是功率放大器部分。
无线收发器（Radio Transceiver）一般是一个设计的核心器件之一，除了与射频电路的关系比较密切以外，一般还会与CPU有关,在这里，我们只关注其与射频电路相关的一些内容。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录
1、 引言 2、 传输线分析 3、 Smith圆图 4、 单端口网络和多端口网络 5、 射频滤波器设计 6、 有源射频元件 7、 有源射频电路器件模型 8、 匹配网络和偏置网络 9、 射频晶体管放大器设计 10、振荡器和混频器
4
第1章 引 言
回顾由低频到高频电路的演变过程，并从物理的角度引出 和揭示采用新技术去设计、优化此类电路的必要性。
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。
2a 高电流密度 低电流密度
电流方向
Jz /Jz0
-a
ar
Jz /Jz0
δ，mm
1
0.9 0.8 0.7
σCu=64.516×106S/m Al σAl=40.0×106S/m
0.6 0.5
AuσAu=48.544×106S/m
0.4
线圈半径：r = 50mil=1.27mm(1英寸=1000㏕) 20
线圈长度：l =50mil=1.27mm 邻匝线距：d= l /N≈3.6×10-4m
105
实际电感
104
理想电感
Z ,Ω
根据空气芯螺旋管电感公式： 103
L r 20N 2 61.4nH
102
l
由1.14式，平板间距等于匝距，
• 在第5章“滤波器设计”中研究特定的阻抗对频率响应的一般 开发策略,简述以分立元件和分布元件为基础的滤波器理论。
• 第8章将深入研究“匹配网络和偏置网络”的实现。 • 第9章介绍“射频晶体管放大器设计”中有关增益、线性度、
噪声和稳定度等指标。 • 第10章讨论“振荡器和混频器”设计的基本原理。
9
1.2 量纲和单位
0.23~1GHz 130~30cm
VF(音频)
300~3000Hz 1000~100km L 波段
1~2GHz
30~15cm
VLF(甚低频) 3~30kHz
100~10km
S 波段
2~4GHz
15~7.5cm
LF(低频)
30~300kHz 10~1km
C 波段
4~8GHz
7.5~3.75cm
MF(中频) 300~3000kHz 1~0.1km
横电磁模: Transverse electromagnetic mode
1
c
rr
m/s （1.3） 11
例1.1 计算 f = 30MHz，300MHz，30GHz 在自由空间电磁波的 波阻抗、相速和波长。
解：自由空间的相对磁导率和介电常数等于1
波阻抗： Z0
Hale Waihona Puke 0 018例1.4 求47pF电容器的高频阻抗，其电介质由串联损耗角正切
为10-4的氧化铝组成，引线长1.25cmAWG26铜线。
解： 与例1.3相似，引线电感：
L aRDC 2l
0 771 nH
103
2 4a Cu f
f
101
实际电容
Z ,Ω
由1.13式，引线电阻：
100
Rs
1.1 射频设计的重要性
本书的主要目的是提供模拟电路设计的理论和实例，该电 路的工作频率可延伸到射频和微波波段，在该波段普通电路的 分析方法是不适用的，由此引出以下问题：
➢ 普通电路分析方法适用的上限频率是多少？ ➢ 什么特性使得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高频模拟电路实际设计的？
aRDC
2
l a
0 f 4.8 Cu
f
10-1
理想电容
由1.16式，泄漏电阻：
10-2
108
109
1010
1011
Re
1 Ge
tan s
2f C
33.9 106 f
M
f ,Hz
Z
jL Rs
1
jC 1/ Re
注：电容值、损耗角正切和额定电压 由制造商给出。
2
本教材不采用电磁场理论也能讲清楚传输 线原理。这样除了有物理课程中场和波方面的 知识外，具备基本电路理论及微电子学方面的 知识即可。
本书主要分析低频电路和元件当工作频率 升高到射频波段（30MHz~4GHz）时所遇到的 困难和解决办法，并重点讨论横电磁波（电场 与磁场传播方向正交）的传输特性及用微带线 （由特定长度和宽度的敷铜带）制成的各种射 频器件的原理和方法。
RF阻塞网络将高频信号与DC偏置分离，关键元件是射频线圈。
7
功率放大器印刷电路板布局
12.7mm
了解、分析和最终制造这种PA电路，要涉及许多关键的RF课题。 8
• 在第2章“传输线分析”中将讨论微带线的阻抗特性，其定量 求解过程在第3章“Smith”圆图中介绍。
• 第4章研究将复杂电路简化为较简单的组元能力，该组元的 输入-输出是 通过两端口网络描述。
Ge jC
其中：Ge
diel A
d
,
diel 是介质的电导率，现在习惯上引入串联
C
损耗角的正切
tan
s
diel
L
Rs
Re
寄生引 引线导体
所以：Ge
A
d tan s
C
tan s
线电感 损耗电阻 介质损耗电阻
高频电容的等效电路
最后考虑寄生引线电感和引线导体损耗，其等效电路如图所示。
——趋肤效应。
沿z方向的电流密度：J z pIJ0 pr/2aJ1pa
其中 p2 j cond，J0，J1 是零阶和一阶贝塞尔函数，I为总电流
14
在高频条件下(f≥500MHz)， 归一化电阻：R/RDC≌a/2δ 归一化电感：ωL/RDC≌a/2δ 其趋肤厚度：δ=(πfμ coσnd)-1/2
100pF
RF阻塞网络
100pF
VB 8.2pF
VC 8.2pF
射频线圈 RFC
RFC
至
微带线
CB 第
RF 输入
CB
隔直 电容
静态电阻 C1
R
C3
C4
C2 BFG425W 级间匹配网络
隔直 电容
二 级
输入匹配网络
为保证最佳的功率传输和消除由反射引起的性能变坏，输入阻抗必须与
输出阻抗相匹配，关键元件是微带线。输入和输出的偏置网络是通过两个
f
10-2 10-3
谐振点(20GHz)
106 107 108 109 1010 1011 1012
f ,Hz
Z jL
1
jC 1/ R
17
1.4.2 高频电容 在初级电路中用平板表面积与平板间距比定义电容：C A
d
理想情况下平板间没有电流流动，高频时电介质有损耗，所以
电容的阻抗：Z 1
由1.10和1.11式(P15)，
L
aRDC
2 Cu
a
4f
2l
a2 Cu
0.25 0 2a f Cu
f0 Cu
103
102 理想电阻
101
100 电容效应
Z ,Ω
10-1
电感效应
0.125 4 107
2.032104 64.516106f 1.54 H
模拟电荷分离效应Ca
C1
模拟引线L R 模拟引线L
L2
R
L1
L2
模拟引线间电容Cb
C2
高频电阻等效电路表示法 高频线绕电阻等效电路表示法
16
例1.3 求出用长2.5cm，AWG26铜线连接的500Ω金属膜电阻的 高频阻抗特性，寄生电容Ca=5pF。 解： AWG26的d=16mil，a= 8×2.54×10-5m=0.2032mm
19
1.4.3 高频电感
电感是用导线绕制而成，除串联电阻外，相邻位置的线段间 有分离的移动电荷，故寄生电容的影响上升，其等效电路如图。
Cd Cd
L 串联电阻Rs
Rd
Rd
Cs
寄生旁路电容
高频电感等效电路
例1.5 RFC由AWG36铜线在0.1英寸空气芯上 绕3.5圈，假定线圈长度是0.05英寸，求其射 频阻抗响应。 解：查表A.4：AWG36的 a = 2.5mil=63.5μ m
至单根直导线或印刷电路板上的一段敷铜带所具有的电阻和电
感都与频率有关。如导线的直流电阻：RDC l / a2 cond
对DC信号，传导电流流过整个导体横截面。在AC时，交
变的载流子形成交变磁场，该磁场又感应一个电场，与该电场
相关联的电流密度与原始的电流相反，在中心感应最强，所以
导体中心的电阻最大，随着频率的提高，电流趋向于导体外表
5
一般射频系统方框图 天线
语音 信号 经过 抽样 数 量化 字 编码 电 处理 路 或计 算机 信号
DAC
混频器
切换开关
PA
数-模变换器
发射功率放大器
OSC
本地振荡器
ADC
LPF
PA
将信号 以电磁 波的形 式向自 由空间 发射。
低通滤波器
模-数变换器
接收功率放大器
混合信号电路
模拟信号电路
6
移动电话2GHz功率放大器第一级简化电路
0.2
0.3
0.4r，0.5m0m.6
0.7
0.8
0.9
1
15
在美国线规中，大约每6个线规，其导线直径翻倍。 AWG50：d=1mil， AWG44：d=2mil，AWG38：d=4mil，······ 其中：1mil=2.54×10-5m=2.54×10-2mm