通信射频电路第1章1.73
合集下载
射频电路原理课件
❖ 4）、压控振荡器（VCX0）：同上描述。 ❖ 5）、稳压器（Regulators）：作为芯片内部的稳压器，将
输入电池电压转换成内部电路所需的工作电压。
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
•射频电路原理课件
双工滤波器（U601）
❖ 器件引脚排列及名称：
表1：器件引脚排列及名称
•射频电路原理课件
双工滤波器（U601）
表2：双工滤•射波频器电路的原开理关课控件 制模式
双工滤波器（U601）
图3：双工滤•射波频电器路相原关理电课件路
声表面滤波器
❖ 3、声表面滤波器（Z600、Z602、Z603）： ❖ 是一个带通滤波器，只允许接收频段的射频信号进入接收
•射频电路原理课件
手机通用的接收与发射流程
❖ 2、信号发射流程： 话音采集——放大——ADC——滤波——语音编
码——交织——加密——信道均衡——GMSK调制—— （进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波—— 鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频 （混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器—— 天线匹配电路——天线发射。
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
❖ 在GSM 系统中，有一个公共的广播控制信道(BCCH)， 它包含频率校正信息与同步信息等。手机一开机，就会在 逻辑电路的控制下扫描这个信道，从中获取同步与频率校 正信息，如手机系统检测到手机的时钟与系统不同步，手 机逻辑电路就会输出AFC 信号。AFC 信号改变 13MHz/26MHz 电路中VCO 两端的反偏压，从而使该 VCO 电路的输出频率发生变化，进而保证手机与系统同 步。
输入电池电压转换成内部电路所需的工作电压。
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
•射频电路原理课件
双工滤波器（U601）
❖ 器件引脚排列及名称：
表1：器件引脚排列及名称
•射频电路原理课件
双工滤波器（U601）
表2：双工滤•射波频器电路的原开理关课控件 制模式
双工滤波器（U601）
图3：双工滤•射波频电器路相原关理电课件路
声表面滤波器
❖ 3、声表面滤波器（Z600、Z602、Z603）： ❖ 是一个带通滤波器，只允许接收频段的射频信号进入接收
•射频电路原理课件
手机通用的接收与发射流程
❖ 2、信号发射流程： 话音采集——放大——ADC——滤波——语音编
码——交织——加密——信道均衡——GMSK调制—— （进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波—— 鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频 （混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器—— 天线匹配电路——天线发射。
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
❖ 在GSM 系统中，有一个公共的广播控制信道(BCCH)， 它包含频率校正信息与同步信息等。手机一开机，就会在 逻辑电路的控制下扫描这个信道，从中获取同步与频率校 正信息，如手机系统检测到手机的时钟与系统不同步，手 机逻辑电路就会输出AFC 信号。AFC 信号改变 13MHz/26MHz 电路中VCO 两端的反偏压，从而使该 VCO 电路的输出频率发生变化，进而保证手机与系统同 步。
射频通信电路(01)
2020/11/17
Xi'an Jiaotong University
13
1·3 无源阻抗变换网络
为什么进行阻抗变换？
射频电路各模块或负载需与传输线（具有特性阻抗Z0）相连，必要性 在于：
向负载传输最大功率 改善噪声系数 提高发射机效率，延长电池等的工作寿命 匹配时，滤波器、选频回路能够发挥最佳性能
Xi'an Jiaotong University
11
1·2 LC串并联谐振回路
选频回路的相频特性
根据相频特性曲线，有以下几点结论：
谐振时，回路呈纯阻状态，输出电压与信号电流源同相。
失谐时，
当 w w0 时，(w)0 ，并联谐振回路呈感性 当 w w0 时，(w)0 ，并联谐振回路呈容性
对于前面所述的LC并联谐振回路
Qw0C R R G w0L
2020/11/17
Xi'an Jiaotong University
7
1·2 LC串并联谐振回路
特性与参数
电流特性： 谐振时流过电容、电感的电流大小相等，方 向相反。
ILjw V 0 0LjIw SR 0LjQ IS
w w I C j0 C V 0 j0 C I S R jI Q S
3
1.1 选频回路的指标
选频回路主要指标
中心频率 fo 通频带 BW3dB 带内波动
选择性与矩形系数
矩形系数
插入损耗
K0.1
BW0.1 BW3dB
输入、输出阻抗
相频特性
2020/11/17
Xi'an Jiaotong University
4
1·2 LC串并联谐振回路
并联谐振回路 如图所示为简单并联谐振回路和实际的并联谐振回路。
射频电路
射频电路图讲解
Prepared By: Sandy Ding 2012.11.07
射频电路
射频电路框图
射频电路
名词解释
无线收发器:Radio Transceiver 带通滤波器:BPF 功率放大器:PA
低通滤波器:LPF
低噪声放大器:LNA 收发切换器:T/R Switch 天线:Antenna
射频电路
天线与天线连接器
说明：
Atheros芯片会在天线或者天线连接 器的附近放置一个∏型匹配网络.
射频电路框图
完整的射频电路框图
射频电路
无线收发器
典型讯号脚： 电源 数字地、模拟地 射频功率输出
功率检测
温度检测 射频输入
发射、接收切换控制等
射频电路
功率放大器
典型讯号脚： 主电源供电引脚 一级、二级、三级供电引脚 射频输入引脚——RF-IN
射频输出引脚——ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱF-OUT
功率检测引脚——Power DETECT
射频电路
功率放大器供电电路
说明： VCC是主电源供电，VC1是芯片内 部第一级放大的供电，VC2是芯 片内部第二级放大的供电, VC1 和VC2 不是简单的供电管脚，这 两个管脚通常不会直接连接到电 源上，一般会串联一个电感（或 者电阻）再连接到电源上。
射频电路
功放输入回路
说明： 1.输入回路由两部分组成：带通 滤波器和是∏型匹配网络 2.带通滤波器的输入输出阻抗都 要控制在50欧姆的标称值 3. C108，C109和L14就组成了一 个∏型匹配网络
射频电路
功放输出回路
说明：
1.输出回路由低通滤波器构成， 2.低通滤波器要解决的主要问题 时由于功放引起的高次谐波，如 二次谐波，三次谐波甚至更高次 数的谐波，低通滤波器还需要解 决阻抗匹配的问题.
Prepared By: Sandy Ding 2012.11.07
射频电路
射频电路框图
射频电路
名词解释
无线收发器:Radio Transceiver 带通滤波器:BPF 功率放大器:PA
低通滤波器:LPF
低噪声放大器:LNA 收发切换器:T/R Switch 天线:Antenna
射频电路
天线与天线连接器
说明：
Atheros芯片会在天线或者天线连接 器的附近放置一个∏型匹配网络.
射频电路框图
完整的射频电路框图
射频电路
无线收发器
典型讯号脚： 电源 数字地、模拟地 射频功率输出
功率检测
温度检测 射频输入
发射、接收切换控制等
射频电路
功率放大器
典型讯号脚： 主电源供电引脚 一级、二级、三级供电引脚 射频输入引脚——RF-IN
射频输出引脚——ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱF-OUT
功率检测引脚——Power DETECT
射频电路
功率放大器供电电路
说明： VCC是主电源供电，VC1是芯片内 部第一级放大的供电，VC2是芯 片内部第二级放大的供电, VC1 和VC2 不是简单的供电管脚，这 两个管脚通常不会直接连接到电 源上，一般会串联一个电感（或 者电阻）再连接到电源上。
射频电路
功放输入回路
说明： 1.输入回路由两部分组成：带通 滤波器和是∏型匹配网络 2.带通滤波器的输入输出阻抗都 要控制在50欧姆的标称值 3. C108，C109和L14就组成了一 个∏型匹配网络
射频电路
功放输出回路
说明：
1.输出回路由低通滤波器构成， 2.低通滤波器要解决的主要问题 时由于功放引起的高次谐波，如 二次谐波，三次谐波甚至更高次 数的谐波，低通滤波器还需要解 决阻抗匹配的问题.
《射频电路与天线》课件
电容元件
定义
电容元件是一种能够存储电场能 量的元件，其基本结构是两个平
行板导体之间的绝缘介质。
工作原理
当电压施加在电容元件上时，会在 电介质中产生电场，使得两极板之 间产生电荷吸引力。
特性
电容元件具有容抗，其值与电容量 和频率成反比。在射频电路中，电 容元件常用于滤波、耦合和匹配等 应用。
电阻元件
天线的工作原理
总结词
天线的工作原理
VS
详细描述
天线的工作原理基于电磁波的传播和辐射 。当天线受到电磁波激励时，会在其周围 产生电磁场，形成电磁波的辐射和传播。 天线的形状、尺寸和材料等因素决定了其 辐射特性和方向性。常见的天线形式包括 偶极子天线、单极子天线、抛物面天线等 ，它们各有不同的工作原理和应用场景。
能将得到进一步提升，为无线通信技术的发展提供有力支持。
02 射频电路的基本元件
电感元件
定义
电感元件是一种能够存储磁场能量的 元件，其基本结构是一个导线绕组。
工作原理
特性
电感元件具有感抗，其值与电感量成 正比，与频率成反比。在射频电路中 ，电感元件常用于滤波、耦合和调谐 等应用。
当电流在电感元件中流动时，会产生 一个与电流变化方向相反的感应电动 势，阻碍电流的变化。
《射频电路与天线》PPT课件
contents
目录
• 射频电路概述 • 射频电路的基本元件 • 天线基础 • 常见天线类型与应用 • 天线阵列与馈电网络 • 射频电路与天线的未来发展
01 射频电路概述
定义与特点
总结词
射频电路是无线通信系统中的关键组成部分，具有频率高、频带宽、信号传输损耗低等特点。
要点二
详细描述
在进行馈电网络设计与实现时，需要综合考虑信号传输效 率、功率分配均匀性、相位一致性等因素。通过对传输线 型式、功率分配器和相位调整器等进行合理选择和设计， 可以确保馈电网络的性能满足天线阵列的工作需求。同时 ，还需要考虑馈电网络的可靠性、可维护性和成本等因素 ，以满足实际应用的需求。
《射频通信电路》习题答案全
因此在匹配网络中采用电容 C1 的容抗与 0.1μH 的电抗部分抵消，见 图示。
C1 C2 0.1μH
10Ω
X C1 = X L − x = 62.8 − 20 = 42.8Ω → C1 =
1 = 37.2PF 42.8 × 2π × 10 8
由于
Q=
50 1 → X C2 = 25Ω → C 2 = = 63.7 PF X C2 25 × 2π × 10 8
f0 Qe
ρ
=
4.43 × 10 3 = 27.8 159
BW3dB =
f 0 10 × 10 6 = = 0.359MHz Qe 27.8 f0 10 6 = = 50 BW3dB 20 × 10 3
所以回路有载
Qe =
回路谐振时的总电导为
GΣ = 1 1 = = 0.02 ms （即 R Σ = 50 KΩ) 6 ω 0 LQ e 2π × 10 × 159 × 10 −6 × 50
回路的谐振阻抗
2 R P = r (1 + Q0 ) = 114KΩ
考虑信号源内阻及负载后回路的总谐振阻抗为
RΣ = R S || R P || R L = 42KΩ
回路的有载 Q 值为
Qe = RΣ
ρ
=
42 × 10 3 = 37 2 πf 0 L
通频带 在 Δf
BW3dB =
f 0 465.5 = = 12.56kHz 37 Qe
2
Q 大于 4 以上，则 Q 2 >> 1 ，
1 10 = 0.316
此题可用高 Q 计算。 接入系数 P = ，由题意有
= 50 ，∵ R2 = 5 ，所以 P =
' R2 R / P2 50 = 2 →L= = 0.199nH 2π × 10 9 × 40 ω0L ω0L 1 1 = 127 PF CΣ = 2 = 9 2 ω 0 L (2π × 10 ) × 0.199 × 10 −9
射频通信电路基础
3× 1 0 －1 7
－7 (3 .8 ～ 7 .8)× 10
c f
第二章 复习内容
高频电路中的元器件； 高频电路中的基本电路；
常用的电路分析方法； 电子系统噪声概念
高频电路中的元器件
R、C、L 二极管、晶体管、场效应管 变压器（普通高频变压器、传输线变压器） 石英晶体、压电陶瓷、集中滤波器（声表 面波滤波器）
元器件的高频分布参数作为重点关注内容
高频电路中的基本电路
X
LC串联谐振回路
0
1 LC
(a) |ZS|
容性
感性
L
0
0
r C
(b)
LC并联谐振回路
0
1 1 1 2 Q LC
. I . IR R0 |z p|/R 0 1 . ＋ IL . U L － 0 (a) (b) 1/ 2
第一章 复习内容
建立基本通信概念；
巩固加深信号的时频域分析方法； 认识电磁波的传播特性，掌握无线电波谱 的划分方法；
信号的时频域分析
无线电波 1 05
红外线 可见光 1 01 0
紫外线 1 01 5
X射线 1 02 0
宇宙射线 1 02 5 f/Hz
/m
3× 10 3 3× 1 0 －2 3× 1 0 －7 3× 1 0 －1 2
c
模拟调制方法
调幅： 调频： 调相：
U m (t ) Uc kaU cost
(t ) o k f u (t )
(t ) ot k pu (t ) o
d (t ) (t ) dt (t ) t (t ) dt o 0
《射频电路设计一》课件
设计匹配网络
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。
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。
《射频通信电路》第一章---文本资料
《射频通信电路》常树茂
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
射频通信原理第1章
第三种是在空间直线传播，称为直线波或者空间波，如
图1.4(c)所示。对于频率在30 MHz 以上的超短波，由于其波长较小，不能绕过地面障碍物， 并且地面吸收损耗很大，因而不能用地波方式传播，而且超短波能穿透电离层，因而也不能以天波方式传播，它只能在空间以直线方式传播。因为地球表面是球形的，所以直线波的传播距离有限，并与发射和接收天线的高度有关。移动通信、电视和调频广播等均采用直线波传播方式。
1.2.3 接收系统
接收设备主要有三大任务： 选频、放大、解调。 接收设备将信道传送过来的已调信号从众多信号和噪声中选取出来，并对其进行处理，以恢复出与发送端一致的基带信号。图 1.3 所示是通信系统中调幅式无线电接收设备的组成框图。
图1.3 无线通信接收设备
接收设备的第一级是高频放大器。发送设备发出的信号经过长距离传播会受到很大的衰减，能量损失较大，同时，信号还受到传输过程中来自各方面的干扰和噪声。当达到接收设备时，信号是很微弱的，需要经过放大器进行放大。并且，高频放大器的窄带特性可以同时滤除一部分带外的噪声和干扰。高频放大器的输出是载频为fs的已调信号，经过混频器与本地振荡器提供的频率为fL的信号混频，产生频率为fI的中频信号。中频信号经中频放大器放大，送到解调器，恢复原基带信号，再经低频放大器放大后输出。
1.2.1 无线通信系统的组成 了解通信系统的构成，有利于掌握通信系统的基本原理及通信电子线路的组成原理。通信系统的核心部分是发送设备和接收设备。不同的通信系统的发送设备和接收设备组成不完全相同，但其基本结构有相似之处。通信系统通常分为有线通信系统和无线通信系统，我们常见的无线通信系统有广播通信系统、移动通信系统等。一个完整的通信系统基本组成框图如图1.1所示。
信息技术
单击此处添加文本
《手机射频电路原理》课件
信号放大
对发射信号进行功率放大，提 高信号的传输距离和接收灵敏 度。
信号发射与接收
通过天线将调制后的信号发射 出去，并接收来自基站的信号
，进行解调和处理。
手机射频电路的重要性
重要性
通话质量
手机射频电路是实现手机通信功能的关键 部分，其性能直接影响手机的通话质量、 信号强度、数据传输速率等。
射频电路的信号处理能力和稳定性决定了 通话的音质、语音清晰度和无杂音干扰等 关键因素。
调制解调器
调制解调器是实现调制和解调功能的电路，通常集成在手机的主芯 片中。
频谱的利用与控制
频谱资源
01
无线通信频谱是有限的资源，需要合理分配和利用。
频谱控制
02
为了防止干扰和保证通信质量，需要对频谱进行控制和管理。
频谱感知
03
手机需要具备感知周围频谱的能力，以便选择最佳的通信信道
。
信号的传播与衰减
负责信号的接收和发送的核心组件
详细描述
射频收发器是手机射频电路中的核心组件，负责信号的接收和发送。它能够将信 号从模拟信号转换为数字信号，或者从数字信号转换为模拟信号，确保手机能够 进行无线通信。
功率放大器
总结词
放大信号的组件
详细描述
功率放大器是手机射频电路中的重要组件，用于放大信号的功率。在发射信号时，功率放大器将信号放大到足够 的功率，以便能够有效地传输。在接收信号时，功率放大器对微弱的信号进行放大，使其能够被进一步处理。
信号接收
手机通过天线接收射频信 号，经过解调过程从中提 取出低频信号。
调制与解调
调制是将低频信号转换为 适合传输的射频信号，解 调则是将射频信号还原为 原始的低频信号。
射频通信电路1-11
V V V f1
f2
2
f1 )
等效噪声带宽
Si(f)
2 S ( f ) H ( f ) 2 df Vno i 0
2
2 S H ( f ) 2 df Vno i 0
H(f)
So(f)
2
S o ( f ) Si ( f ) H ( f )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
BL H ( f ) df / H ( f 0 ) 2
Vi Ro
蔡竟业 jycai@
解：该电路电压增益 输入信号功率
Psi
Ro Gp Rs Ro
输入噪声功率
输出信号功率 电路噪声系数
Pni 4kTRs B
Pso G p Psi
2
输出噪声功率 Pno 4kT ( Rs // Ro ) B
Psi / Pni 4kT ( Rs // Ro ) B Rs Ro F Pso / Pno 4kTRs B Ro
蔡竟业 jycai@
• 香农(C.E.Shannon)信息容量极限理论
I=B log2(1+S/N) 或 I=3.32 Blog10(1+S/N) I为信息容量，单位b/s, B为通信系统信号带宽，单位Hz, S/N为信噪功率比。
决定通信系统性能(信息容量,质量)的 两个重要参数：通信系统信道带宽和通信信 号信噪比(干扰噪声功率谱)!
2 4kTRB Vno
2 4kTB / R In
电阻R热噪声源的资用噪声功率
No 4kTBR / 4 R kTB
PN结的散粒噪声特性
S I ( f ) 2qI o
闪烁噪声特性 SV ( f ) K / f o
f2
2
f1 )
等效噪声带宽
Si(f)
2 S ( f ) H ( f ) 2 df Vno i 0
2
2 S H ( f ) 2 df Vno i 0
H(f)
So(f)
2
S o ( f ) Si ( f ) H ( f )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
BL H ( f ) df / H ( f 0 ) 2
Vi Ro
蔡竟业 jycai@
解：该电路电压增益 输入信号功率
Psi
Ro Gp Rs Ro
输入噪声功率
输出信号功率 电路噪声系数
Pni 4kTRs B
Pso G p Psi
2
输出噪声功率 Pno 4kT ( Rs // Ro ) B
Psi / Pni 4kT ( Rs // Ro ) B Rs Ro F Pso / Pno 4kTRs B Ro
蔡竟业 jycai@
• 香农(C.E.Shannon)信息容量极限理论
I=B log2(1+S/N) 或 I=3.32 Blog10(1+S/N) I为信息容量，单位b/s, B为通信系统信号带宽，单位Hz, S/N为信噪功率比。
决定通信系统性能(信息容量,质量)的 两个重要参数：通信系统信道带宽和通信信 号信噪比(干扰噪声功率谱)!
2 4kTRB Vno
2 4kTB / R In
电阻R热噪声源的资用噪声功率
No 4kTBR / 4 R kTB
PN结的散粒噪声特性
S I ( f ) 2qI o
闪烁噪声特性 SV ( f ) K / f o
射频电路基础知识PPT课件
号电压(或电流)之比定义为电压(或电流)反射系数Γz,该参数由传输 线阻抗(Z0)和输入端口(Zi)阻抗决定:
Γz=(Zi-Z0)/(Zi+Z0) ▪ 驻波比(VSWR):传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅之比
为电压驻波比,或称为驻波系数ρ.
ρ =|U|MAX/|U|MIN=(1+ |Γz|)/(1-| Γz|)
A=10x(log10(B/1mW)=10x(log10B)+30
(其中A为对数功率,B为线性功率)
1. 线性功率为1W时, 对数功率为30dBm 2. 线性功率为1uW时,对数功率为-30dBm
▪ dBm为绝对功率,dB用来计算相对功率,主要用来计算
功率的改变量,如增益和损耗的单位.
2.4 不连续端口的功率分布(a)
落后,其抗干扰能力较弱,点用带宽较多,但系统较为简单,主要用 于较早开发的系统中,如:电视(当前制式),音频广播(收音机),第一 代的手机通信系统等.
2. 数字RF通信系统,由于其有较多优点,已经广泛使用于多种通信
系统中,如Wireless LAN,GSM手机,蓝牙系统,卫星通信系统等.
1.4 射频电路应用和分类(d)
噪声系数(Noise Figure):放大器输出信号的信噪比(信号与噪声的比值)与输入信号信噪比的差值.
5 RF功率放大器(b)
1dB压缩点:由于放大器本身特性和工作环境,随着功率放大器输入功率增加到一定范围,放大器增益开始减小,当增益减小1dB时,此时的输
入功率称为1dB压缩点.
2.1 射频(RF)电路的定义
可让多个使用者同时复用一个频段.
0
3. RF功率定义和计算 衰减器另一重要的参数为输入信号功率,由于RF信号功率绝大多数都会转化为热功率,因此较大功率的衰减器都会有散热片,并且功率越
Γz=(Zi-Z0)/(Zi+Z0) ▪ 驻波比(VSWR):传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅之比
为电压驻波比,或称为驻波系数ρ.
ρ =|U|MAX/|U|MIN=(1+ |Γz|)/(1-| Γz|)
A=10x(log10(B/1mW)=10x(log10B)+30
(其中A为对数功率,B为线性功率)
1. 线性功率为1W时, 对数功率为30dBm 2. 线性功率为1uW时,对数功率为-30dBm
▪ dBm为绝对功率,dB用来计算相对功率,主要用来计算
功率的改变量,如增益和损耗的单位.
2.4 不连续端口的功率分布(a)
落后,其抗干扰能力较弱,点用带宽较多,但系统较为简单,主要用 于较早开发的系统中,如:电视(当前制式),音频广播(收音机),第一 代的手机通信系统等.
2. 数字RF通信系统,由于其有较多优点,已经广泛使用于多种通信
系统中,如Wireless LAN,GSM手机,蓝牙系统,卫星通信系统等.
1.4 射频电路应用和分类(d)
噪声系数(Noise Figure):放大器输出信号的信噪比(信号与噪声的比值)与输入信号信噪比的差值.
5 RF功率放大器(b)
1dB压缩点:由于放大器本身特性和工作环境,随着功率放大器输入功率增加到一定范围,放大器增益开始减小,当增益减小1dB时,此时的输
入功率称为1dB压缩点.
2.1 射频(RF)电路的定义
可让多个使用者同时复用一个频段.
0
3. RF功率定义和计算 衰减器另一重要的参数为输入信号功率,由于RF信号功率绝大多数都会转化为热功率,因此较大功率的衰减器都会有散热片,并且功率越
射频电路理论与设计(第2版) 第1章 引言
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。
在电路设计中，当频率较高、电路电路。
本书有配套的ADS射频电路仿真教材， 由为人民邮电出版社出版。 1.《ADS射频电路设计基础与典型应用》 2.《ADS射频电路仿真与实例详解》
1.4 本书安排
本书共分3大部分。 第1部分为射频电路基础知识和基本 理论。内容包括第1章引言和第2～4章，主 要介绍射频电路的基本概念、基本参数、 图解工具和基本研究方法。
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。
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。
射频电路理论与设计 （第2版）
第1 章 引言
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，它将电磁场的波动理论引入 电子学，形成了射频电路的理论体系和设 计方法。
1.1
射频概念
射频电路的特点
第2部分为射频电路设计。内容包括 第5 ～ 11章的谐振电路设计、匹配电路设 计、滤波器设计、放大器设计、振荡器设 计、混频器设计和检波器设计。
通信射频电路案例及习题分析
lg
பைடு நூலகம்
2 3
=3.5dB
例题5 传输线的特征阻抗为 Z0 50 ，负载阻抗为 ZL (30 j60) ，工作频率 f 2GHz ，相速 vP 0.5C ， 当 d 0.64cm 时，求输入阻抗 Zin 。
分析：应用Smith圆图法计算其阻抗，可按下面步骤：
1）用特征阻抗 Z0 归一化负载阻抗 ZL ，求出 zL 。
Zo
1 in 1 in
输入电压和电流可以表示为
Vin
Vin (1 in )
VG
(
Zin Zin Z
G
)
则输入功率可表示为
Iin Vin (1 in ) / Zo
Pin Re(VinIi*n ) / 2 Vin 2 (1 in 2 ) / 2Z0
1 8
VG
2
1 s 2 (1 1 sin 2
则传输线的最短长度：
l
arctan
L
Zo
/
arctan
2
109 20nH 50
/
0.286 0.123 2 /
其中， 为波长。
例题4 对于下图所示系统，假如传输线是无耗的，计算 输入功率、传送到负载的功率、回波损耗和插入损耗。
分析：首先求出负载通过传输线变换后的输入阻抗，然 后根据输入功率的计算公式，可求出输入功率，由于传 输线是无耗的，故传送到负载的功率等于输入功率。回 波损耗和插入损耗与输入反射系数有关。
解：由于传输线的长度为 1/ 4，输入阻抗为：
Zin
Z02 ZL
50 50 25
100
则
s
0
， in
Zin Z0 Zin Z0
100 50 100 50
射频电路基础 第一章 射频电路导论
第一章 射频电路导论
为了实现阅读器线圈和电子标签线圈之间的电感耦合工作 原理， 两个线圈之间的距离必须远小于工作频率对应的波长， 所以电感耦合RFID系统的工作频率较低， 典型频率有125 kHz、 225 kHz和13.56 MHz， 作用距离较小， 典型距离在10~20 cm 以内。 电磁反向耦合RFID系统利用阅读器和电子标签之间电 磁波的发射、 接收和反射实现数据传输， 所以工作频率较高， 典型频率有433 MHz、 915 MHz、 2.45 GHz和5.8 GHz， 作用 距离较大， 典型距离在4~6 m以上。
1.1.1 无线电远程通信
无线电远程通信起始于意大利人马可尼从1895年开始的室 外电磁波通信实验， 最初的目的是实现无线电报。 经过100多 年的发展， 无线电远程通信从无线电报发展到无线电广播、 电视、 移动通信等， 逐步覆盖了陆地、 海洋和太空， 从固定 通信发展到移动通信， 从模拟通信发展到数字通信。 无线电 广播、电视和移动通信使用的无线电频率为300kHz~3000 MHz。 图1.1.2给出了无线电广播和电视系统的基本结构。
第一章 射频电路导论
其中, a1u1和a1u2是u1和u2分别输入时输出的交流电流， 相加得 到它们同时输入时产生的输出， 所以， 以上线性电路适用叠 加定理， 而且iC的交流成分中只存在和输入信号频率相同 的频率分量， 即a1U1m cosω1t和a1U2m cosω2t。
第一章 射频电路导论
第一章 射频电路导论
1.1.4 射频识别
图1.1.5是一种电感耦合RFID系统阅读器和电子标签的基 本结构， 阅读器和电子标签都包括基带处理器和无线电收发 器。 基带处理器负责发射数据的编码和加密， 以及接收数据 的解码和解密， 阅读器的基带处理器还需要负责数据协议处 理和与应用系统软件的数据交换， 电子标签的基带处理器还 需要完成数据存储和读取。
相关主题
- 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)。
j1.08
•
改为对50归一化，Zn'
17.54 50
(2.852
j0) 1
j0
获得匹配。
26
匹配电路适用频段
• 集中参数电感 • 并联分支线 • 串接微带线、阻抗变换器
f = 1 ~ 4 GHz f = 3 ~ 8 GHz f = 5 ~ 18 GHz
27
1. 频率高时不能用集中参数电感。 2. 并联分支线用于低频段：频率低、波长大，每个单元微带 较长，若用阻抗变换类型结构则电路尺寸过长。由于线条长 度较大，T形结构不均匀区相对很小，计算误差减弱。 3. 串接微带线、阻抗变换器用于高频段：微带阶梯跳变的不 均匀区计算容易，频率高时，由于工作波长短，微带线段机 械尺寸往往既短又宽，若用分支线，则太短， T形结构不均 匀区的电磁场高次模影响很大，计算精度相对要下降。
Gopt 0.71510
Y1
C
Zopt 0.8 j1.8
f 4GHz
Z1
Y0
Z1
Gopt
Y1
• 串接电感L, 移到Z1 (匹配圆的对称圆的圆周上)， Z1 0.8 j0.4
jL j1.8 j0.4 j2.2, L' 2.250 4.377nH
• 换为导纳圆图，得 Y1 1 j0.48
x>1
r=1Ô²
Æ¥ Åä µã
¿ª ·µã
-1<x<0
x<-1
x=-1Ô² »¡
× è ¿¹ Ô² ͼ
(7) G的相位的标注：周期为半波长，最大相对波长为0.5，相位
00~1800
(8) r值的标注：开路点为、短路点为0，匹配点为1 18
阻抗圆图导纳圆图 G -G
匹配点不变 r=1圆g=1圆
[S0] FET
[S']
[SL]
jX
等效网络
34
• 串联负反馈引起K的变化
微带耦合 器
Z00
g
g
4
4
g
等效4 电路
(Z0e Z00 ) / 2
9
（H）扇形线
（I）缝耦合 微带缝隙
等效电路
10
（J）定向耦合器 输入1
g 4
输出
输入2
（K）低通滤波器
11
（L）带通滤波器 （M）交叉指滤波器
等效电路
等效电路
12
（N）分路器
Z0
（O）电桥
1
4
2Z0
Z0
2Z0
2Z0
的附加损耗、反射及高频能量沿偏压电路泄漏，结构紧凑。
• 隔直流电路：使各直流部分隔开，但对微波工作频率的影响又必须尽
可能小。 比外焊电容方便简单，加工工艺一致性好。
低频段由于尺寸大不适用。
g 4
g
4
AC
g 4
B
高阻
• 隔直流耦合线 > 8 GHz • 隔直流电容 < 5 GHz
-E
低阻 +E
1. 频率高不能用集中参数电 容，因为损耗大
2
已知 Zopt 0.8 j1.8
Z1 85.6 Z2 17.54 1 61.70 2 58.980
• 对50归一化改为对Z1 （85.6）归一化，得
Zo' pt
50 (0.8 85.6
j1.8)
0.467
j1.05
25
2
1
Z 'opt
Z opt
2. 扇形线：频带宽、长度短 30
• 偏压馈电：偏压由B点处加入，经g/4后为短路，高频为0 电位，此处加入偏压线对电路无影响。由B点再经g/4高阻线 到达主线时就得一无限大阻抗，对主线无影响。由于制作公
差及频率偏离中心等原因，理想情况不能得到，但因线的特
性阻抗很高，仍能得到较高的高频阻抗，对主线影响较小。
4) 改善放大器稳定性 16
Smith圆图
• 基本工具: Smith圆图 • 处理并联、沿线导纳 变化时使用导纳圆图 • 处理沿线阻抗变化使 用阻抗圆图方便
Ïò ʼ ¶Ë Ïò ÖÕ ¶Ë
Æ¥ Åä µã
终端(负载)方向：视入方向
向终端(向负载端)：看着负载向负载前进
向始端(向信号源)：看着负载向后倒退
FET Êä Èë Æ¥ Åä µç ·
Êä ³ö Æ¥ Åä µç ·
Z0
Zin1(=Z0) Gin1(=0)
Zout1(=Zopt) ZTin Gout1(=Gopt)
ZTout Zin2=ZTout*
Zout2(=Zo) Gout2(=0)
Z0
• 输入匹配电路的任务：把微波晶体管的复数输入阻抗变换 为信源实数阻抗(即50电阻性的源阻抗)
G
K
• 全频带内不可能都匹配到原点
1
• 电抗匹配，低频段失配
• 低频段带外可能有振荡
|S11| 1
• 全频域分析，检查稳定性、驻波比
• SWR, G, G, NF….折中取舍
SWR
f f f f f
f 1 ͨ´ø f 2 32
六、放大器系统稳定性
改善稳定性措施
jX
（1）串联负反馈
FET源极串联电感接地构成反馈。 Zs L
µ¼ ÄÉ Ô² ͼ
上半圆内的点表示b>0呈容性、下半圆内的点b<0呈感性
19
例1 并联分支电路
用导纳圆图
l1
Gopt
Ïò ʼ ¶Ë
l2
Y0
Ïò ÖÕ ¶Ë
Yopt
Y3
l2
Y0 1 Y3
Gopt
l1
Gopt 0.71510 Zopt 0.8 j1.8 Yopt 0.2 j0.46
17
(1) 匹配点: |G|=0, z=1, z=r+jx
SWR=1 (2) 纯电抗圆、开路点、
短路点
Ïò ʼ ¶Ë ¶Ì ·µã
(3) 纯电阻线
Ïò ÖÕ ¶Ë
(4) 感性与容性半圆
(5) r=1圆: 通过匹配点
(6) G的幅度的标注
0<x<1 ´¿ µç × è Ïß
x=1Ô² »¡ ´¿ µç ¿¹ Ô²
已知：
Gout1
S22
S12S G 21 opt 1 S11Gopt
要求匹配到：Gi*n 2
S1*1
S12 1
S S
21GL 22GL
*
差别。长度起移相作 用，Z影响阻抗变换比。
尺寸短小、结构紧凑，
难获宽频带匹配
29
四、偏压馈电与隔直流电路
• 偏压馈电：要求对主电路的微波特性影响应尽可能小，即不应造成大
4
(C) 微带跳变 T
µç Á÷Ïß
电流连续
等效电路（无长度） T
T
5
（D）转角
T1
W
T2
W0 W
Lb / 2
T1
Lb / 2
T2
Cb
W0=(1.4~1.6)W
6
（E）T形结
T1
T2
T1
T3
T3
T1
T2
T1
T1
T3
T3
7
（F）十字结
T4
T1 T4
T1
T2
T3
T3
T2
8
（G）隔直流耦合线
g 4
Z0
Z0 Z0
g
Z0
4
Z0 2
g
2Z0
4
1
2
2
g
g
4
4
g
4
34
3
g
4
方形分支电桥
Lange耦合电桥
13
（P）集中参数元件 • 类型：电容 -- 贴片电容，陶瓷电容
电感 -- 贴片电感，跳线 电阻 -- 贴片电阻 • 频率： f < 5 GHz • 注意： 电容、电阻的尺寸和损耗
14
二、输入、输出匹配电路
20 ~ 150
w h
w h 1
终端短路线段
Z
2 jZ gtg( g
l)
l < g
l g
l
4
4
Z
Z=jX
Zg
0
l
终端开路线段
Z
jZ
g
ctg
(
2 g
l)
l < g
l g
l
4
4
Z
Z=jX 0
l
Zg
l > g 4
l > g 4
2
微带分支与微带线段
Ôª ¼þ
ʾ Òâ Z0 Ȧ
21
例2：微带-阻抗变换
g
l1
4
50 Zr
用阻抗圆图 l1
Gopt
Z0=1
Z1
Gopt
Gopt 0.71510 Zopt 0.8 j1.8
Z1 Z0
• 由Gopt沿等|G|圆向终端转l1=0.179g 到Z1=R+j0=0.17
• 为实现Z1=0.17可用g/4阻抗变换器
Zr Z0Z1 0.17 0.412
• 并联电容C ，(减去电纳j0.48)，匹配到原点。
jC j0.48,
C' 0.48 / 50 0.382 pF
24
例5： 串接微带线
已知电路尺寸，用圆图分析为什么匹配
2
1
Z 'opt