射频通信电路第六章

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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。

《射频通信电路》陈邦媛著课后答案详细版

' GS = G Σ − G p = 0.01 ms
' = P 2 G ，所以电容接入系数为：由于 G S S
回路总电容
' GS 0.01 × 10 −3 = = 0.01 ⇒ P = 0.1 GS 10 −3 1 1 C= 2 = = 159PF 6 2 ω 0 L (6.28 × 10 ) × 159 × 10 −6
在 ∆f = 10kHz 处的选择性为： 1 S= 2∆f 1+ Qe f 0 1-6 回路特性阻抗回路谐振阻抗由 P22 RL = 1 + RP RS P12

2
=
1 20 1 + 37 × 465.5
2
= 0.532 → −πf 2 ) 2 C 2
L3 =
1-4
1 (2πf 3 ) 2 C 3
= 0.68µH
x
x
f0
f
f0
f
(a) f 0 = x
1 2π LC
(b) f 0 = x
1 2π LC
f1
f2
f
f1
f2
f
(c)
f1 =
1 2π C ( L1 + L2 ) 1 2π CL1
1 1 = = 159 Ω 7 2 πf 0 C 2π × 10 × 100 × 10 −12
可求得 P2 = 0.336
R P = ρQ = 159 × 100 = 15.9kΩ
' 信号源内阻 R S 折合到回路两端为： R S = ' 负载电阻 R L 折合到回路两端为： R L =
RS P12 =
第一章 1-1 S= 1 0.6 × 2 × 66.67) 2 1+ ( 10 = −16dB = 0.158

射频通信电路

1.3.1 分布参数概念《射频通信电路》常树茂
分布参数元件是指一个元件的特性延伸扩展到一定的空间范围内，不再局限于元件自身。
《射频通信电路》常树茂
分布参数例子1
例1-1 如果分布电容为 CD=1pF，请计算在 f=2kHz、2MHz 和 2GHz 时，分布电容的容抗 XD。
解：分布电容 CD 的容抗 XD 为
1.2 微波的定义
微波（MW，Microwave）
自由空间中波长1mm到1m
频率300MHz至300GHz
1.2
《射频通信电路》常树茂
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
趋肤深度定义
1 f
趋肤效应
《射频通信电路》常树茂
•图 2-1 交流状态下铜导线横截面电流密度对直流情况的归一化值
趋肤效应
《射频通信电路》常树茂
铜的电导率为 6.45107 S / m ，导磁率=0，则在 f=1kHz、1MHz 和 1GHz 的频率下，趋肤深度分别为
f 1kHz 2.0mm f 1MHz 63m f 1GHz 2.0m
/4DQPSK
0.6~3W 0.6~3W
IS-95 869~894 824~849 50MHz CDMA/ FDMA 1250kHz 55~62 20 15960 FDD 12288kbps
BPSK/OQPSK
0.2~2W 0.2~2W
GSM 935~960 890~915 50MHz TDMA/ FDMA 200kHz 8 124 992 FDD 271kbps GMSK 2~20W

《射频通信电路》习题及解答

习题1：之马矢奏春创作本课程使用的射频概念所指的频率范围是几多？解：本课程采纳的射频范围是30MHz~4GHz列举一些工作在射频范围内的电子系统, 根据表1-1判断其工作波段, 并估算相应射频信号的波长.解：广播工作在甚高频（VHF）其波长在10~1m等从成都到上海的距离约为1700km.如果要把50Hz的交流电从成都输送到上海, 请问两地交流电的相位差是几多？解：射频通信系统的主要优势是什么？解：1.射频的频率更高, 可以利用更宽的频带和更高的信息容量2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小, 通信设备的体积进一步减小3.射频通信可以提供更多的可用频谱, 解决频率资源紧张的问题4.通信信道的间隙增年夜, 减小信道的相互干扰等等1.5 GSM和CDMA都是移动通信的标准, 请写出GSM和CDMA的英文全称和中文含意.（提示：可以在互联网上搜索.）解：GSM是Global System for Mobile Communications的缩写, 意为全球移动通信系统.CDMA英文全称是Code Division Multiple Address,意为码分多址.有一个C=10pF的电容器, 引脚的分布电感为L=2nH.请问当频率f 为几多时, 电容器开始呈现感抗.解：既那时, 电容器为0阻抗, f继续增年夜时, 电容器呈现感抗.1.7 一个L=10nF的电容器, 引脚的分布电容为C=1pF.请问当频率f为几多时, 电感器开始呈现容抗.解：思路同上, 当频率f小于1.59 GHz时, 电感器呈现感抗.1.8 1）试证明（）式.2）如果导体横截面为矩形, 边长分别为a和b, 请给出射频电阻R RF与直流电阻R DC的关系.解：对同一个导体是一个常量当直流时,当交流时,2）直流时,当交流时,试分别计算在100MHz和1GHz的频率下, 三种资料的趋肤深度.解：在100MHz时：Cu为2 mmAl 为Au为在1GHz时：Cu为0.633 mmAl 为Au为某个元件的引脚直径为, 长度为l=25mm, 资料为铜.请计算其直流电阻R DC和在1000MHz频率下的射频电阻R RF.解：贴片器件在射频电路中有很多应用.一般使用数字直接标示电阻、电容和电感.有三个电阻的标示分别为：“203”、“102”和“220R”.请问三个电阻的阻值分别是几多？（提示：可以在互联网上查找贴片元件标示的规则）解：203是20×10＾3＝20K, 102是10×10＾2＝1K, 220R是22×10＾0＝22Ω试编写法式计算电磁波在自由空间中的波长和在铜资料中的趋肤深度, 要求法式接收键盘输入的频率f, 在屏幕上输出波长和趋肤深度.解：float f;float l,h;printf("Input the frequency: f=");scanf("%f",&f);l=3e8/f;h=1/sqrt(3.14*f*6.45*4*3.14) ;printf("wavelength:%f\n",l);printf("qufushendu%fm\n",h);getch() ;1．射频滤波电路的相对带宽为RBW=5%, 如果使用倍数法进行暗示, 则相对带宽K为几多？解答：K=HL ffK(dB)=20 lg HLff∴K(dB)=0.42 dB2．一个射频放年夜电路的工作频率范围为：f L至f H.试分别使用百分法和倍数法暗示该放年夜电路的相对带宽, 并判断该射频放年夜电路是否属于宽带放年夜电路.解答：K=HL ff由于K>2, ∴它属于宽带放年夜电路3．仪表放年夜电路的频带宽度为：DC至10MHz.请分别计算该放年夜电路的绝对带宽和相对带宽, 并判断该放年夜电路是否属于宽带放年夜电路.解答: 绝对带宽：10H L BW f f MHz =-=相对带宽：20lg H L f K f ==∞2K >所以它属于宽带放年夜电路.4．某射频信号源的输出功率为P OUT =13dBm, 请问信号源实际输出功率P 是几多mW ？解答:5．射频功率放年夜电路的增益为G p =7dB, 如果要求输出射频信号功率为P OUT =1W, 则放年夜电路的输入功率P IN 为几多？ 6．在阻抗为Z 0=75的CATV 系统中, 如果丈量获得电压为20dB V, 则对应的功率P 为几多？如果在阻抗为Z 0=50的系统中, 丈量获得相同的电压, 则对应的功率P 又为几多？解答：∴当0Z =75Ω时, ()P dBm =-88.7 dBm 当0Z =50Ω时, ()P dBm =-86.9 dBm7．并联电路的品质因数Q 0.解答：假设谐振频率时, 谐振电路获得的电压为00()cos V t V w t =电阻R 损耗的平均功率为因此并联谐振电路的品质因数0Q 为8．使用图2-12（b ）的射频开关电路, 如果PIN 二极管在导通和截止状态的阻抗分别为Z f 和Z r .请计算该射频开关的拔出损耗IL 和隔离度IS.解答：拔出损耗00220lg fZ Z IL Z += 隔离度00220lg rZ Z IS Z += 9．请总结射频二极管的主要种类、特性和应用领域.解答：种类特性应用范围肖具有更高的截止频率和更低的反向恢复用于射频检波电特基二级管时间路, 调制和解调电路, 混频电路等 PIN 二极管正偏置的时候相当于一个电流控制的可变电阻, 可呈现非常低的阻抗, 反偏置的是相当于一平行平板电容应用于射频开关和射频可变电阻变容二极管从导通到截止的过程中存在电流突变, 二极管的等效电容随偏置电压而改变主要用于电调谐, 还可用作射频信号源10．雪崩二极管、隧道二极管和Gunn 二极管都具有负阻的特性, 尽管形成负阻的机理完全纷歧致.请设计一个简单的电路, 利用二极管的负阻特性构建一个射频振荡电路. 解答：11． 1）试比力射频场效应管与射频双极型晶体管结构和特性上的不同.2）试讨论晶体管小信号模型和年夜信号模型的主要区别.请问能否使用晶体管年夜信号模型分析射频小信号.解答：场效应管是单极性器件, 只有一种载流子对通道电流做出贡献, 属于压控器件, 通过栅极-源极的电压控制源极-漏极电流变动；使用GaAS 半导体资料MISFET 的截止频率可以到达60—70GHz,, HEMT 可以超越100GHz, 因此在射频电路设计中经常选用它们作为有源器件使用；双极型晶体管分为PNP 和NPN 两种类型, 其主要区别在于各级的参杂类型纷歧致, 属于电流控制器件, 正常工作时, 基极-发射极处于正偏, 基极-发射极处于反偏；通过提高搀杂浓度和使用交指结构, 可以提高其截止频率, 使其可以在整个射频频段都能正常工作年夜信号模型是一个非线性模型, 晶体管内部的等效的结电容和结电阻会发生变动, 小信号模型是一个线性模型, 可认为晶体管的个参数坚持不变.能使用晶体管的年夜信号模型分析射频小信号.12．肖特基二极管的伏安特性为其中反向饱和电流为11210SI A -=⨯, 电阻R S .试编写计算机法式, 计算当V A 在0V~10V 之间变动时, 肖特基二极管电流I 的变动.#include "math.h"float dl(float Va){float i1;if(Va<0)printf("n<0,dataerror");else if(Va==0)i1=0;else i1=2*exp(Va-dl(Va-1)*1.5-1);return(i1);}void main(){float i;float v=0;do{i=dl(v);printf("%f*10(-11)\n",i);v=v+1;}while(v<=10) ;getch();} 习题3： 1. 在“机遇号”抵达火星时, 从火星到地球的无线电通讯年夜约需要20分钟.试估算那时火星和地球之间的距离.解答：811111022s ct ==⨯3⨯10⨯1200=1.8⨯m2. 考察从上海到北京的距离, 假设互联网信号通过光纤传输, 光纤的折射率为.试估算互联网信号从上海到北京再返回上海的过程中, 由于光纤传输发生的时间延迟.解答:从上海到北京的飞行航程是1088公里.飞行路线是交通工具中最年夜可能接近于直线距离的, 所以本题我们取1088公里时间延迟：81088210007.25310t ms ⨯⨯==⨯ 3.设计特征阻抗为50W 的同轴传输线, 已知内导体半径为a , 当填充介质分别为空气（r ）和聚乙烯（r ）时, 试分别确定外导体的内径b . 解答：060ln r b Z a =ε适当填充介质为空气时 b=1.38 mm当填充介质为聚乙烯时 b=2.09 mm 4. 设有无耗同轴传输线长度为l =10m, 内外导体间的电容为C S =600pF.若同轴电缆的一端短路, 另一端接有脉冲发生器和示波器, 发现一个脉冲信号来回一次需的时间.试求该同轴电缆的特征阻抗Z 0.解答：得0Z =8.38Ω5. 特征阻抗为50W 的传输线终接负载Z L , 测得传输线上VSWR ＝.如果在负载处反射波反相, 则负载Z L 应该并联还是串连阻抗Z, 使传输线上为行波传输, 并确定阻抗Z.解答：在负载出反射波反相可得出负载处的电压反射系数为00.20l Γ=∠ 所以应并联一阻抗Z=150Ω, 使传输线上为行波传输.6. 无耗传输线特征阻抗为Z 0=100W, 负载阻抗为Z L =150－j100W.求距终端为l/8、l/4、/2处的输入阻抗Z IN .解答：7. 微带传输线特征阻抗为Z 0=50W, 工作频率为f =100MHz.如果终端连接电阻R=100W 和电感L=10mH 的负载.试计算1）传输线的VSWR ；2）如果频率升高到500MHz, 传输线上的VSWR.获得l Γ简直切值当f=100MHz 时l Γ=0.98 VSWR=99当f=100MHz 时l Γ=0.99 VSWR=1998. LC 并联谐振电路的谐振频率为f 0=300MHz, 电容C 的电抗为X C =50W.若用特征阻抗为Z 0=50W 的短路传输线来取代电感L, 试确定短路传输线的长度l .解答：可得最短的短路传输线了8l λ==0.125 m 9.无耗传输线特征阻抗Z 0＝50W, 工作频率为f =3GHZ, 测得VSWR ＝, 第一个电压波节点离负载的距离为l min =10mm, 相邻两波电压节点的距离为50mm.试计算负载阻抗Z L 及终端反射系数G L . 解答：相邻两电压节点相差0.5λ=50 mm可得λ=100 mm第一个电压节点离负载min 10l mm =则负载应在()100.25*31000.255πθπ-=-=- 00l l l Z Z Z Z -Γ=+⇒l Z =41.316.3j - 10. 传输线的特征阻抗为Z 0=50W, 测得传输线上驻波电压最年夜值为|V max |=100mV, 最小值为|V min |=20mV, 邻近负载的第一个电压节点到负载的距离为l min .求负载阻抗Z L .解答：min MAX V VSWR V ==5 11l VSWR VSWR -Γ=+ 80.6725l πΓ=∠⇒l Z =33.777.4l Z j +11. 传输线的长度为l , 传输线上电压波腹值为50V, 电压波节值为13V, 波腹距负载.如果传输线特征阻抗为Z 0=50W, 求输入阻抗Z IN 和负载阻抗Z L .解答：min MAXV VSWR V =⇒Γ 波腹距负载λ, 所以负载点应在0.0320.25λπλπ 所以终端负载的电压反射系数0l l l Z Z Z Z -Γ=+L Z ⇒=12486.9j +000l IN l Z jZ tg lZ Z Z jZ tg l ββ+=+=13.811.5j + 12. 特征阻抗为Z 0=50W 传输线终接负载阻抗为Z L =75+j100().试求：负载反射系数L ；2）传输线上的VSWR ；3）最靠近负载Z L 首先呈现电压驻波的波腹点还是波节点.解答：00l l l Z Z Z Z -Γ=+=1454j j ++ 所以最先呈现波腹点 13. 1）证明无损传输线终端接纯电抗负载时, 传输线上电压反射系数|G|=1, 并从物理现象上解释.2）试证明无耗传输线上任意相距l/4的两点处的阻抗的乘积即是传输线特性阻抗的平方.解答：接纯电抗负载时l Z jx =0l l l Z Z Z Z -Γ=+=00jx Z jx Z -+ l Γ=1离负载端距离为l 时, 对应的阻抗为 14. 特征阻抗为Z 0=50W 的无耗传输线终端接负载Z L =100W, 求负载反射系数L , 以及负载前处输入阻抗Z IN 和电压反射系数.000l IN l Z jZ tg l Z Z Z jZ tg l ββ+=+15. 已知传输线的归一化负载阻抗为0.40.8L Z j =+.从负载向信号源移动时, 试问：首先遇到的是电压波节点还是电压波腹点？并求它与负载间的距离l .解答：先遇波腹点0l l l Z Z Z Z -Γ=+=0.64840.82.2557j +i r arctgθΓ=Γ17. 对如图3-34所示无耗传输线系统, 试计算负载Z L 获得的功率P L .图 3-34解答：l Z 在传输线的前真个等效阻抗为63.725.6in Z j =-则等效阻抗获得的功率{}10.252Re G l L V P w Z ==由于是无耗传输线, 所以等效阻抗获得的功率即为l Z 实际获得的功率.18. 特征阻抗为Z 0=50W 的无耗传输线, 长度为10cm （f =1GHz, v p ）.若输入阻抗为Z IN =j60W, 1）试用Smith 圆图求出终端负载阻抗Z L ；2）如果用短路终端取代该负载Z L , 请确定输入阻抗Z IN . 解答:终端负载阻抗为112.5l Z j =如果用终端短路取代负载, 则输入阻抗为14.1in Z j =-19. 用阻抗圆图求出如图3-35所示电路的输入端输入阻抗Z IN .图解答:（a ） 5.27.8in Z j =-(b) 29.421.7in Z j =+(c) 22.347.9in Z j =-20. 1）试根据微带传输线特征阻抗的计算公式, 编写计算机法式, 实现输入微带线各个参数（微带线宽度W, 介质厚度h, 介质相对介电常数r ）, 输出微带线特征阻抗Z 0的功能.2）设计“对分法”计算机法式, 实现输入微带线特征阻抗Z 0、介质厚度h 和介质相对介电常数r , 输出微带线宽度W 的功能, 而且验证.解答:编程思想请参考/*课本p49-52*/用的C 语言编的1. #include "stdio.h"#include "math.h"float a,b,ef,r,u,w,h,z,f; /*z 为特征阻抗 ef 为相对介电常数 r 为介质的介电常数*/float qiua() ;float qiub() ;float qiuef();float qiuf();float qiuz();main(){printf("please input shus");scanf("%f%f%f",&w,&h,&r);u=w/h;qiua();qiub();qiuef() ;qiuf();qiuz();printf("%f\n%f\n%f\n%f\n%f",a,b,ef,f,z);getch() ;return 0;}float qiua() /*计算a的值*/{a=1+log((pow(u,4)+pow((u/52),2))/(pow(u,4)+0.432))/49+log (1+pow((u/18.1),3))/18.7 ;return(a);}float qiub() /*计算b的值*/{b=0.564*pow((r-0.9)/(r+3),0.053);return(b);}float qiuef() /*计算等效介电常数的值*/{ef=(r+1+(r-1)*pow((1+10/u),-a*b))/2;return(ef);}float qiuf() /*计算F的值*/{f=6+(2*3.1415-6)*exp(-pow(30.666/u,0.7528));return(f);}float qiuz() /*计算特征阻抗的值*/{z=120*3.1415*log(f/u+sqrt(1+pow(2/u,2)))/(2*3.1415*sqrt(e f));return(z);}2.#include "stdio.h"#include "math.h"float a,b,ef,r,u,z0,w;float wl,wh,h,z,f,zl,zh;/*z暗示中心的阻抗值*/ float t;float qiua() ;float qiub() ;float qiuef();float qiuf();float qiuz();main(){printf("please input shus");scanf("%f%f%f",&h,&r,&z0);wl=0.10000;wh=10.00000;t=0.1;while(fabs(t)>1e-3){u=wl/h;qiua();qiub();qiuef() ;qiuf();zl=qiuz();u=wh/h;qiua();qiub();qiuef() ;qiuf();zh=qiuz();w=(wl+wh)/2;u=w/h;qiua();qiub();qiuef() ;qiuf();z=qiuz();t=(z-z0)/z0;if(z>z0){if(zh>z0)wh=w;elsewl=w;}else{if(zl>z0)wh=w;elsewl=w;}}printf("%10.6f",w);getch() ;}子函数同上21.有一款免费的Smith圆图软件, 年夜小只有几百kB字节.请在互联网上搜索并下载该软件, 通过帮手文件学习软件的使用方法, 然后验证习题中利用Smith圆图计算的结果.解答:电子资源网可以找到.习题4：1．比力两端口网络阻抗矩阵、导纳矩阵、转移矩阵、混合矩阵的界说, 讨论四种网络参数的主要特点和应用.解答:见表4-12．分析如图错误!使用“开始”选项卡将应用于要在此处显示的文字。

《射频通信电路》第6章匹配和偏置电路

50.0 25.0 10.0 0.01
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
0.04
0.02
0.02
0.02
0.004 0.04
0.02
50.0 L
50.0 C 25.0 Zin C ZL 100
C 25.0 Zin C ZL Zin 200 L ZL 25.0 100 L 100 50.0 50.0
ZL
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
0.02
《射频通信电路》程知群
6.2.3 集总参数L形匹配电路

目的
从负载点出发向匹配点移动；

规则
沿着Z-Y Smith圆图中的等电阻圆或等电导圆移动；每一次移动都对应一个电抗器件；
L=8.1nH
0.4
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.2
0.004 0.08 50.0
0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
B
Qn=2
25.0 10.0 0.01
f (GHz)
L=1.6nH
LL=1.6nH Zin=50W
《射频通信电路》程知群
6.2.3 集总参数L形匹配电路
在1GHz的频率下，设计一个两元件L 形匹配电路把负载ZL=10+j10W的负载匹配到特征阻抗为Z0=50W的传输线。

射频通信电路6_混频器

1 gD = RD
单二极管混频器组合频率分量太多。单二极管混频器组合频率分量太多。
蔡竟业 jycai@
• 二极管双平衡（环形）混频器二极管双平衡（环形）
1:1 + VLO _
+ VLO _ + VLO _
D4
D1
D3
D2 + VIF _
1:1 + VRF -
RL
蔡竟业 jycai@
蔡竟业 jycai@
5. 隔离度
理想混频器信号的流向是确定的，理想混频器信号的流向是确定的，但实际混频器存在频谱泄露、反射（阻抗不匹配）、窜透等现象，）、窜透等现象在频谱泄露、反射（阻抗不匹配）、窜透等现象，各端口间信号相互影响，严重时将会影响系统的正常工作。口间信号相互影响，严重时将会影响系统的正常工作。 fRF向fLO的窜通可能对之产生频率牵引作用。的窜通可能对之产生频率牵引作用。 fLO向fIF的泄露可能导致其后级电路发生阻塞。的泄露可能导致其后级电路发生阻塞。 fLO 向fRF的窜通可能是本振大信号影响LNA的正常工的窜通可能是本振大信号影响LNA的正常工作。
2( fim − fRF ) 2 60dB = 20lg 1+ Q ( ) fRF
2
则要求镜像抑制滤波器有载品质因数
Q ≥ 2.1×10
• 系统解决方案
4
a. 增大中频fIF 增大中频f 如取f Q≥3.2× 如取fIF=70MHz, 则Q≥3.2×103 , 下降约一个量级. 约一个量级. b. 采用抑制镜像干扰之系统方案
蔡竟业 jycai@
(2) 干扰哨声
当|pfRF±qfLO| (p,q为整数)进入fI±B/2 (p,q为整数进入f 为整数) 会影响信号的传送，时，会影响信号的传送，及在解调时产生差频信号.对音频体现为单音（哨叫声，差频信号.对音频体现为单音（频）哨叫声，故称为干扰哨声。故称为干扰哨声。解决措施是合理适当选取fLO及fIF (3) 寄生通道干扰

《射频通信电路》第二章

1 j ωL − = R + jX ωC
《射频通信电路》常树茂
2.3.1 串联谐振电路
在谐振频率下，在谐振频率下，电感上的电压 VL 和电容上的电压 VC 分别为
VS VL = I × jω0 L = jω0 L R 1 1 VS VC = I × = jω0 C jω0 C R
《射频通信电路》常树茂
第二章射频电路基础
2.1 频带宽度表示法 2.1.1 绝对带宽 BW ( Hz ) = f H − f L
以频率作为单位表示的带宽是指绝对带宽。以频率作为单位表示的带宽是指绝对带宽。例如：例如：射频放大电路的工作频率范围为1GHz 2GHz 射频放大电路的工作频率范围为1GHz—2GHz， 1GHz 2GHz，则带宽为1GHz 则带宽为1GHz PAL制式的电视广播的图像信号带宽为6MHz PAL制式的电视广播的图像信号带宽为6MHz 制式的电视广播的图像信号带宽为
《射频通信电路》常树茂
2.3.2 并联谐振电路
谐振条件 B=0
ω = ω0 =
1 LC
1 1 Y = jωC + + = + jω L r r
1
1 j ωC − = G + jB ωL
并联谐振的阻抗特性及品质因数
《射频通信电路》常树茂
表示并联谐振电路的品质因数为
r r Q0 = × = = rω 0 C ω0 L V ω0 L
f0 = 1 2π 1 LC = 1 2π 1 10 × 10
−7 −11
= 159 ( MHz )
品质因数为 2）最大电流为电感电压为电容电压为
VC = I ×
L Q = C = 20 R

射频通信电路6_混频器解读

SSB _ NF DSB _ NF
若射频和镜像两个通带内噪声相同，则
DSB _ NF 3dB SSB _ NF
杨远望 yuanwangyang@
3. 线性-动态范围
（1）G1dB压缩点（2）三阶截点（3）线性范围(1dB压缩点与本地噪声功率之比) （4）线性无杂散动态范围(三阶截点与本地噪
I IF 1 g fc gD VRF
1 gD RD
单二极管混频器组合频率分量太多。
杨远望 yuanwangyang@
• 二极管双平衡（环形）混频器
1:1 + VLO _
+ VLO _ + VLO _
D4
D1
D3
D2 + VIF _
1:1
RL
+ VRF -
杨远望 yuanwangyang@
(3) 负载RL中流过的总电流
i (iD1 iD 2 ) (iD 3 iD 4 ) 2VRF (t ) [ S1 ( Lot ) S1 ( Lot )] 2 RL RD 2VRF (t ) S2 ( Lot ) 2 RL RD
杨远望 yuanwangyang@
fRF向fLO的窜通可能对之产生频率牵引作用。 fLO向fIF的泄露可能导致其后级电路发生阻塞。 fLO 向fRF的窜通可能是本振大信号影响LNA的正常工作。
6.端口阻抗匹配
阻抗匹配要求对混频器来讲十分重要,要求（1）三个端口都应匹配以减小反射;（2）每个端口相对其它两个端口都应尽可能呈现交流短路特性以减小相互间的窜扰。
杨远望 yuanwangyang@
&6.2 混频器主要性能指标
1. 频率变换-变频增益

射频通信电路复习提纲(2005)

射频通信电路复习提纲绪论1、掌握通信系统的基本组成。

2、了解通信系统中信号通过信道传输的基本特点。

理解通信设备的主要单元电路功能。

第一章，选频回路与阻抗变换1、了解滤波器在电路中的作用；掌握串并联谐振回路的阻抗表达式，幅频特性()Z j ω、相频特性()Z ϕω、谐振频率0ω、Q 值、通频带BW 0.7。

2、掌握系统级联中阻抗匹配对性能影响的结论，掌握变压器、电容、电感分压电路的阻抗变换特性。

3、掌握L 型阻抗变换网络计算。

理解T 型、∏型阻抗变换网络的概念。

4、了解传输线的基本特性、反射系数的概念和Smith 圆图的概念，了解用Smith 圆图进行阻抗匹配网络设计的方法与基本步骤。

5、掌握传输线变压器的概念和基本特性（能量传递、电平隔离），能用传输线变压器实现宽带阻抗变换。

6、了解集中选频滤波器和集成电感的原理与应用。

第二章，噪声与非线性失真1、理解电子电路中噪声的来源和影响因素；掌握电阻的热噪声计算方法及噪声等效电路，了解BJT 和FET 晶体管的主要噪声来源。

2、掌握噪声系数的定义和简单电路的噪声系数计算方法。

掌握等效噪声温度的定义及其与噪声系数的关系。

3、掌握多级放大器噪声系数的计算方法，了解改善系统噪声系数的方法。

4、了解非线性电路的定义和主要特征。

了解阻塞、交调、互调的出现原因和现象，了解1dB 压缩点、IIP 3的定义和计算方法。

5、掌握幂级数分析法及其应用（条件和实例）。

6、掌握折线分析法及其应用（条件和实例）。

7、掌握开关函数分析法及其应用（条件和实例）。

8、掌握时变参量分析法及其应用（条件和实例）。

9、了解模拟乘法器的概念和典型用途（运算、变增益放大、调幅及检波、混频、鉴相）10、了解差分对电路的传递特性。

掌握双差分模拟乘法器的电路组成、传递特性、小信号和大信号下的近似特性、扩展线性范围的方法。

11、了解灵敏度的定义，掌握接收机灵敏度的计算方法。

了解动态范围的定义。

第三章，调制和解调1、了解调制与解调在通信系统中的作用。

射频通信电路黄卡玛射频网络

第四章射频网络
4.1 基本概念4.2 网络的连接4.3 网络的特性4.4 散射参数 4.5 信号流图
第1页/共50页
第四章射频网络
4.1 基本概念4.1.1 线性网络4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵4.1.3 混合矩阵和转移矩阵
RF Network
第2页/共50页
4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵
4.4.1 散射参数概念4.4.2 散射参数推广4.4.3 散射参数测量
第29页/共50页
4.4.1 散射参数概念
1. 散射参数的定义2. 散射矩阵的特性3. 散射矩阵的转换
第30页/共50页
4.4.1 散射参数概念
1. 散射参数的定义
第31页/共50页
4.4.1 散射参数概念
1. 散射参数的定义
4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵
导纳矩阵与阻抗矩阵的关系
第6页/共50页
4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵
两端口射频网络的阻抗矩阵[Z]和导纳矩阵[Y]
第7页/共50页
4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵
第8页/共50页
4.1.3 混合矩阵和转移矩阵
适合于描述有源器件
Hybrid Matrix
多端口？
第9页/共50页
4.2.1 网络的串联
第18页/共50页
4.2.2 网络的并联
第19页/共50页
4.2.3 网络的级联
第20页/共50页
4.2.3 网络的级联
第21页/共50页
4.2.3 网络的级联
第22页/共50页
4.3 网络的特性
4.3.1 网络的转换4.3.2 网络分析的应用
第23页/共50页
4.1.3 混合矩阵和转移矩阵

射频通信电路6-7章

第六章 6-2若f L >f S ，则本振频率f L 和镜象频率f m 分别为981~95687)894~869(=+=+=I S L f f f MHz 1068~1043=+=I L m f f f MHz 若f L <f S ，则：807~78287)894~869(=-=-=I S L f f f MHz ，695~720m L I f f f =-=MHz 6-4（a ）NF M =4dB=2.51，L M =4dB →G M =0.398 ⎪⎩⎪⎨⎧===10dB 101dB 0A NF ①当NF A =0dB 时，dB451.21151.2121==-+=-+=MMG G F F F②当NF A =10dB 时，1012.5125.12140.398F -=+==dB（b ）NF M =8dB=6.31，G M =3dB=1.995 ① 当NF A =0dB 时，dB831.6113.6==-+=MG F②当NF A =10dB 时，dB 34.1082.10995.111031.6==-+=F6-5求变频增益G 1因为对应1dB 压缩点时P i =–10dBm ，P 0=1dBm ，则基波增益为：dB12)10(11101=--+=+-=i P P G∵ OIP 3=15dBm ，∴IIP 3=OIP 3–G 1=15–12=3dBm ，求放大器的三阶互调分量增益G 3：∵ OIP 3=G 3·(IIP 3)3 化为dB 时有OIP 3=G 3+3×(IIP由于 15=G 3+3×3 ∴G 3=15–9=6dB由干扰信号引起的三阶互调分量 33M IM P G P ⋅= M IMP G P 33+=，现P IM =–62dBm (626)322.67M P =--÷=-dBm6-6 画出三极管混频器的BE C v i ~，BE m v g ~曲线如图，则g(t)波形如图示。

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

《射频通信电路设计》学习笔记

1.3 射频电路设计的特点1.3.1 分布参数集总参数元件：指一个独立的局域性元件，能够在一定的频率范围内提供特定的电路性能。

在低频电路设计中，可以把元件看作集总参数元件，认为元件的特性仅由二传手自身决定，元件的电磁场都集中在元件内部。

如电容、电阻、电感等；一个电容的容抗是由电容自身的特性决定，不会受周围元件的影响，如果把其他元件靠近这个电容器，其容抗不会随之产业化。

分布参数元件：指一个元件的特性延伸扩展到一定的空间范围内，不再局限于元件自身。

由于分布参数元件的电磁场分布在附近空间中，其特性要受周围环境的影响。

同一个元件，在低频电路设计中可以看作是集总参数元件，但是在射频电路设计中可能需要作为分布参数元件进行处理。

例如，一定长度的一段传输线，在低频电路中可以看作集总参数元件；在射频电路中，就必须看作分布参数元件。

分布电容（C D）：指在元件自身封装、元件之间、元件到接地平面和线路板布线间形成非期望电容。

分布电容与元件眯并联关系。

分布电感（L D）：指元件引脚、连线、线路板布线等形成的非期望电感。

分布电感通常与元件为串联关系。

**在低频电路设计中，通常忽略分布电容和分布电感对电路的影响。

随着电路工作频率的升高，在射频电路设计中必须同时考虑分布电容和分布电感的影响。

分布电容容抗计算公式：X D=1/ωC D=1/2πƒC D分布电感感抗计算公式：X D=ωL D=2πƒL D如：分布电容C D=1pF，其在ƒ=2kHz、2MHz和2GHz时的容抗：ƒ=2kHz时：X D=79.6MΩƒ=2MHz时：X D=79.6KΩƒ=2GHz时：X D=79.6Ω (接近与射频电路标准阻抗Z0=50Ω，并联影响明显)又如：分布电感L D=1nH，其在ƒ=2kHz、2MHz和2GHz时的感抗：ƒ=2kHz时：X D=12.6×10-6Ωƒ=2MHz时：X D=12.6×10-3Ωƒ=2GHz时：X D=12.6Ω (接近与射频电路标准阻抗Z0=50Ω，串联影响明显)1.3.2 λ/8设计准则随着工作波长变短，电路板上不同位置电压的相位差变大，因此必须考虑电压和电流空间分布的变化。

射频通信电路(03)

01
衡量射频通信电路接收微弱信号的能力，通常以dBm为单位进
行表示。
误码率
02
评估射频通信电路在接收过程中发生错误的概率，以百分比形
式表示。
动态范围
03
描述射频通信电路在接收不同强度信号时的性能表现，以dB为
单位进行表示。
抗干扰性能指标评价方法
抗干扰能力
衡量射频通信电路在干扰环境下保持正常通信的能力，以dB为单位进行表示。
01
02
03
04
射频芯片选择
根据通信协议和频率范围选择合适的射频芯片，考虑其集成度、功耗、灵敏度等参数。
滤波器设计
根据通信频段和带外抑制需求设计滤波器，选择合适的滤波
器类型和拓扑结构。
阻抗匹配网络设计
实现射频芯片与天线之间的阻抗匹配，优化信号传输效率。
电源管理电路设计
为射频芯片提供稳定的电源电压，降低电源噪声对通信性能
抗干扰技术
扩频技术
采用直接序列扩频、跳频扩频和跳时扩频等技术，扩展信号的频谱宽度，提高信号的抗干扰能力和隐蔽性。
自适应滤波技术
利用自适应滤波器对接收到的信号进行滤波处理，抑制干扰和噪声，提高信号质量。
分集接收技术
通过空间分集、频率分集和时间分集等技术，接收多个独立支路的信号并进行合并处理，提高信号的接收可靠性和稳定性。
引入先进的调制技术
采用高阶调制技术，如QAM、OFDM等，提高频谱利用率和传输速率。
降低功耗优化措施
1 2
选择低功耗器件
选用具有低功耗特性的射频器件，如低功耗放大器、低功耗混频器等，以降低电路整体功耗。
优化电源管理
采用智能电源管理技术，如动态电压调整、功率因数校正等，降低电源损耗和提高电源效率。

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

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。

《射频通信电路》第〇章射频通信电路

04
射频通信电路的设计与实现
系统设计
01 02
系统架构
射频通信系统的整体架构，包括发射机和接收机两部分。发射机负责将信息调制到射频信号上并发送出去，而接收机则负责接收信号并将其还原为原始信息。
调制解调方式
描述了用于信息传输的调制解调方式，如振幅调制、频率调制和相位调制等。
03
频段选择
根据应用需求选择合适的频段，如低频、中频、高频和微波频段。
嵌入式系统开发
02
描述了用于实现射频通信的嵌入式系统开发，包括微控制器和
相关软件的开发。
软件测试与优化
03
介绍了对软件实现的测试和优化方法，以确保其性能和可靠性。
05
射频通信电路的挑战与解决方案
噪声和干扰
01
02
03
04
噪声和干扰是影响射频通信电路性能的主要因素之一。
噪声来源包括自然噪声和人为噪声，如雷电、电气设备等。
干扰可能来自其他无线通信系统、电磁辐射等。
解决方案包括采用低噪声放大器、滤波器、天线隔离等技术
降低噪声和干扰的影响。
频率规划和频谱管理
01
频率规划和频谱管理是确保射频通信电路正常工作的关键环节。
02
频率规划需要综合考虑各种通信系统的需求，避免频率冲突和干扰。
03
频谱管理涉及频谱的分配、使用和保护，以确保无线通信系统的正常运行。
硬件实现
射频器件
介绍实现射频通信所需的硬件器件，如天线、滤波器、功率放大器和混频器等。
电路板设计
描述了用于安装和连接射频器件的电路板设计，包括布局、布线和电磁兼容性考虑。
测试与验证
介绍了对硬件实现的测试和验证方法，以确保其性能和可靠性。