射频(rf)器件基础知识培训

2020/7/27
射频器件基础知识
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噪声因子与噪声系数
• 噪声系数决定了接收灵敏度的好坏，是用 来衡量射频部件对小信号的处理能力
•
噪声因子与噪声系数 Nf
• 噪声因子用Nf（或F）表示，定义为：
S in S out N in
N out
即输入信噪比与输出信噪比的比值，表示信噪
比恶化的情况
• 噪声系数用NF表示，定义为：Nd F B 1l0o N g f
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射频网络
• 射频设计中所指的网络为具有固定输入和输出 关系的一段电路，网络有N个输入输出接口就 叫N端口网络
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S参数
• 对N网络进行分析需要常用网络参数。如Z参数，A参数， Y参数，S参数等
• S参数的物理意义最明显，因此分析中使用最广泛 • S参的物理意义在于从某个端口输入一定的功率后在其
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射频电路基础 ——噪声
• 什么是噪声？ • 噪声与干扰 • 噪声因子与噪声系数
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什么是噪声？
• 信号中所有的无用成分都称为噪声干扰 • 任何射频电子系统都是在噪声与干扰环境下工
作的，射频电子系统的任务之一是与噪声及干 扰作斗争，尽可能减小系统本身产生的噪声， 尽可能在传递信号、处理信号的过程中使信噪 比的恶化降到最小，这是设计射频电子系统首 要考虑的问题。
他端口引起的输出，实部表示功率电平，虚部表示相位
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2端口网络的S参数
• S11为放大器的输入 反射系数
• S21为放大器的增益 • S22为放大器的输出
反射系数 • S12为放大器的反向
隔离度
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射频电路基础 ——非线性失真
• 什么是线性失真？ • 什么是非线性失真？ • 非线性失真的主要指标
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线性与非线性
• 线性失真：信号波形的等比例的放大、 缩小、相位移动等变化
• 非线性失真：信号波形的不等比例的放 大、缩小、相位移动等变化
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非线性失真的主要指标
• 非线性失真的主要指标
• IMD3 • IP3 • P1dB
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• 我们分析阻抗和阻抗匹配问题的目的就在于使电路中 任意一个参考平面向源端和向负载端的阻抗相等，从 而使信号完全通过该参考面，不发生反射。如果对于 某参考面2端阻抗不等则会产生反射现象形成驻波。见 下图：在参考面A处
• 情况1：阻抗连续，没有反射，传输线上各点电压相等， 形成行波
• 情况2：阻抗跳变，发生反射，形成驻波 • 情况3：短路或开路发生全反射
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噪声与干扰
• 噪声可分为自然的和人为的噪声
• 自然噪声有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等
• 人为噪声有交流噪声、感应噪声和接触不良 噪声等
• 干扰一般来自于外部，也分为自然的和 人为的干扰
• 自然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰 等
• 人为干扰主要有工业干扰和无线电台干扰
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特征阻抗
• 特征阻抗是微波传输线的固有特性，可以理解 为传输线上入射电压波与入射电流波之比。
• 对于TEM波传输线，特征阻抗又等于单位长度 分布电抗与导纳之比。无耗传输线的特征阻抗 为实数，有耗传输线的特征阻抗为复数。
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端口阻抗
• IP3
• 任一微波单元电路，输入信 号增加1dB，输出三阶交调 产物将增加3dB，这样输入 信号电平增加到一定值时， 输出三阶交调产物与主输出 信号相等，这一点称为三阶 截止点
• PndB
• ndB压缩点用来衡量电路输 出功率的能力
• 当输入信号较小时，其输出 与输入可以保证线性关系， 随着输入信号电平的增加， 输入电平增加1dB，输出将 增加不到1dB，增益开始压 缩，增益压缩ndB时的输入 信号电平称为输入ndB压缩 点
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射频电路基础 ——阻抗
• 阻抗的定义 • 特征阻抗 • 端口阻抗 • 反射系数与驻波系数 • 阻抗匹配
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阻抗的定义
• 射频电路中阻抗的概念有很多，对于器 件有器件阻抗，对于2端口网络有输入阻 抗和输出阻抗，对于传输线有特性阻抗
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• 噪声的级联公式： N 总 N 1 N G 2 1 1 . G 1 G N 2 n . G 1 n 1 .
G 1 、 N F 1
G 2 、 N F 2
G n 、 N F n
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射频电路基础 ——S参数
• 射频网络： • S参数 • 2端口网络的S参数
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射频电路基础 ——功率
• 射频信号的功率常用dBm、dBW表示， 它与mW、W的换算关系如下：
• 例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大 小为： p ( d ) 1 l x 1 B o 0 0 g m
1
• 例如：1W等于30dBm，等于0dBW。
A Zl
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Zo
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反射系数与驻波系数
• 反射系数：
• 定义为反射信号电压电平
与入射信号电压电平之比
A
ZlZo
Zl
ZlZo
• 驻波系数：
• 定义为射频信号包络的最
Zo
大值与射频信号包络的最
小值之比
1
VSWR
1
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阻抗匹配
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目录
• 射频电路基本概念
• 阻抗 • 噪声 • S参数 • 非线性失真 • 功率
• 射频器件基础知识
（主要功能、关键指标、 内部结构、工作原理）
• 射频放大器 • 射频开关 • 射频衰减器 • 功分器、耦合器 • 环形器、隔离器 • 混频器 • 滤波器
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பைடு நூலகம்
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非线性失真的主要指标 ——IMD3
• 三阶交调（IMD3）
• 三阶交调（双音三阶交调）是用来衡量非线 性的一个重要指标
IMD3
三阶交调常用dBc表 示，即交调产物与主 输出信号的比
三阶交调 五阶交调
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非线性失真的主要指标 ——IP3、P1dB