第13章 射频微波系统--魏峰
射频与微波基础知识
¾ 回波损耗(Return Loss) ：传输线上任一点入射功率和反射功率之比
RL( dB
)
= 10 lg⎜⎜⎝⎛
Pi Po
⎟⎟⎠⎞
=
10
lg
⎜⎛ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ⎜
⎝
1 Γ2
⎟⎞ ⎟ ⎠
=
−20 lg
Γ
第二章
Z. Q. LI
16
传输线阻抗变换
¾ 基本原理－传输线对阻抗的改变
第二章
Z. Q. LI
17
传输线阻抗变换
= − d V(x) dx
) = − d I( x ) dx
⎧ ⎪⎪ ⎨ ⎪ ⎪⎩
jωLI( x ) jωCV ( x
= +
− V ( x + Δx ) −V ( x ) Δx
Δx ) = − I( x + Δx ) − Δx
I(
x
)
⎧ ⎪⎪ ⎨ ⎪ ⎪⎩
d2 dx2 d2 dx2
V (x) + I(x) +
传输线无损耗 γ = α + jβ = jβ
(( )) (( )) Z(d) =
Zin (− d ) =
Z0
1 + ΓLe−2γd 1 − ΓLe−2γd
= Z0
1 + ΓLe−2 jβd 1 − ΓLe−2 jβd
=
Z0
(Z L (Z0
+ +
jZ 0 jZ L
tan tan
βd βd
) )
¾ (电压)驻波比
I ( x)
R1
L1
I (x + Δx)
V (x) R2
x
射频微波工程介绍分解课件
射频微波信号具有高频率、短波长和 宽带宽等特点，使得射频微波工程在 通信、雷达、电子对抗、电磁兼容等 领域具有广泛的应用。
射频微波技术的应用范围
通信
射频微波技术是现代通信系统 的核心，包括无线通信、卫星
通信、移动通信等。
雷达
射频微波雷达用于目标检测、 跟踪和定位，在军事和民用领 域均有广泛应用。
电路进行优化。
性能指标
根据电路的功能需求，制定相应的性 能指标，如频率范围、增益、噪声系 数等。
可靠性测试
对优化后的电路进行可靠性测试，以 确保其在实际应用中的稳定性和可靠 性。
03 射频微波材料与器件
射频微波材料的基本特性
电介质材料
这类材料具有高绝缘、低损耗的特性，常用于制 造微波电容、微波天线等。
磁性材料
具有高磁导率、低损耗的特性，常用作制造微波 磁性器件，如变压器、电感器等。
导电材料
具有良好的导电性能，常用于制造微波传输线、 微波电阻等。
射频微波器件的种类与应用
射频微波晶体管
广泛应用于通信、雷达、电子对抗等 领域。
射频微波二极管
常用作混频器、检波器等。
射频微波放大器
用于增强射频信号的功率，提高通信 系统的性能。
05 射频微波工程的挑战与未 来发展
当前射频微波工程面临的挑战
技术更新换代快速
射频微波工程领域涉及的技术不断发展，新旧技术更新换 代迅速，对行业内的工程师和技术人员提出了更高的要求 。
高精度和高稳定性
射频微波工程在通信、雷达、电子对抗等领域的应用需要 高精度和高稳定性的系统，以确保传输和接收的信号质量 。
发展
近年来，随着通信技术的快速发展，射频微波工程在高速数 字信号处理、高精度测量、无线充电等领域的应用不断扩展 。同时，随着5G、物联网等新兴技术的发展，射频微波工程 在未来的应用前景更加广阔。
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4章 功率衰减器--魏峰
29
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圆形截止波导
l 输入同轴线 输出同轴线
圆形截止波导
图 4-10 截止式衰减器
30
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♦
4.3.2 波导型衰减器
♦
♦
1. 吸收式衰减器
最简单的波导吸收式衰减器是在波导中平行于电场方 向放置具有一定衰减量的吸收片组成的。因为有损耗性
图 4-6仿真结果
22
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♦ ♦ ♦
设计实例三： 设计 10dBП 型异阻式（ Z1=50 Ω ， Z2=75Ω ）固定
衰减器。
步骤一: 异阻式集总参数衰减器A=-10 dB，由公式(49)计算元件参数:
10 0.1 1 Z1 Z 2 Rp 87.14 2
一是半导体小功率快调衰减器，如 PIN 管或 FET 单片集成衰 减器； 二是开关控制的电阻衰减网络，开关可以是电子开关， 也 可以是射频继电器。
6
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♦
4.1.3 衰减器的主要用途
(1) 控制功率电平 : 在微波超外差接收机中对本振输出功率进行 控制，获得最佳噪声系数和变频损耗，达到最佳接收效果。在微波 接收机中，实现自动增益控制，改善动态范围。
1. T型同阻式（Z1=Z2=Z0） 对于图 4-2 （ a ）所示 T 型同阻式衰减器，取 Rs1=Rs2 。我们可
以利用三个［A］参数矩阵相乘的办法求出衰减器的［A］参数
矩阵，再换算成［ S ］矩阵，就能求出它的衰减量。串联电阻 和并联电阻的［A］网络参数如下:
9
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衰减器的技术指标包括衰减器的工作频带、 衰减量、 功率
射频微波基础知识
射频微波基础知识射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。
每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。
有线电视系统就是采用射频传输方式的。
在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。
在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波成为射频，英文缩写：RF一、射频和微波技术基础知识1、什么是射频?射频(RF)是指无线通信系统中使用的电磁频率范围。
它涵盖了广泛的频率范围，通常从3kHz(千赫)到300GHz(千兆赫)。
射频信号的特点是能够长距离传播并穿过障碍物，这使其成为各种通信应用的理想选择。
2、微波频率微波是射频频率的一个子集，频率范围为300MHz(兆赫)到300GHz。
虽然微波仍然是像射频一样的电磁波，但它们具有更短的波长，这在特定应用中提供了某些优势，例如高数据传输速率和精确成像能力。
二、射频和微波技术的应用1、无线通信射频和微波技术最突出的应用之一是在无线通信系统中。
从简单的无线电传输到复杂的蜂窝网络，射频技术使移动设备上的语音通话、短信、互联网浏览和视频流成为可能。
此外，Wi-Fi网络、蓝牙连接和其他无线协议依赖RF信号进行无缝数据交换。
2、卫星通信卫星通信严重依赖微波频率。
地球静止轨道或近地轨道卫星利用微波远距离传输电视信号、互联网数据和电话，确保在传统通信基础设施有限，或无法使用的偏远地区实现全球连接。
3、雷达系统微波雷达系统对各种应用至关重要，包括空中交通管制、天气监测和军事防御。
雷达使用微波脉冲来探测物体的存在、距离和速度，从而进行精确的跟踪和分析。
4、医疗应用射频和微波技术在医学领域有着重要的应用，例如磁共振成像(MRI)和微波消融。
射频微波书单
射频微波类书希望对大家有点帮助：1.《射频电路设计--理论与应用》『美』 Reinhold Ludwig 著电子工业出版社个人书评：射频经典著作，建议做RF的人手一本，里面内容比较全面，这本书要反复的看，每读一次都会更深一层理解.随便提一下，关于看射频书籍看不懂的地方怎么办？我提议先看枝干或结论有个大概印象，实在弄不明白就跳过〔当然可问身边同事同学或GOOGLE一下〕，跳过不是不管它了，而是尽量先看完自己能看懂的，看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方，人的思维是不断升华的，知识的也是一个系统体系，有关联的，当你把每一块砖弄明白了，就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。
2. 《射频通信电路设计》『中』刘长军著科学技术出版社个人书评：有拼凑之嫌〔大量引用书1和《微波晶体管放大电路分析与设计》内容〕，但还是有可取之处，加上作者的理解，比看外文书〔或者翻译本〕看起来要通俗易懂，毕竟是中国人口韵。
值得一看，书上有很多归纳性的经验.3．《高频电路设计与制作》『日』市川欲一著科学技术出版社个人书评：本人说实话比较喜欢日本人写书的风格和语言，及其通俗，配上图示，极其深奥的理论看起来明明朗朗，比那些从头到尾只会搬抄公式的某些教授强们多了，本书作者的实践之作，里面都是一些作者的设计作品和设计方法，推荐一看.4. 《LC滤波器设计与制作》『日』森荣二著科学技术出版社个人书评：语言及其通俗易懂，完全没有深奥的理论在里面，入门者看看不错，但是设计方法感觉有点落后，完全手工计算.也感觉内容的太细致，此书一般.5. 《振荡电路设计与应用》『日』稻叶宝著科学技术出版社个人书评：这边书还不错，除了学到振荡电路设计，还学到了很多模拟电路的基础应用，唯一缺点书中的内容涉及频率的都不够高〔k级，几M,几十，几百M的振荡器〕，做有源电路的可以看一下,整体感觉还行.6. 《锁相环电路设计与应用》『日』远坂俊昭著科学技术出版社个人书评：对PLL原理总是搞不太明白的同学可以参考此书，图形图片很多，让人很直观明白，比起其他PLL书只会千篇一律写公式强千倍。
第6章 定向耦合器--魏峰
c / 10
Z0s Z0 1 k Z0 p Z0 1 k k
9
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步骤三: 利用下列公式计算出元件值: （1） 低通L-C式:
Z0s Ls 2f c 1 Cp 2f c Z 0 p
（2） 高通L-C式:
Cs Lp 1 2f c Z 0 s Z0 p 2f c
0.00 S2 1 －5.00 －10.00 －15.00 －20.00 －25.00 －30.00 －35.00 －40.00 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 FR EQ[GHz] 0.85 0.90 0.95 1.00 S1 1 S4 1
S3 1
dB
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图 6-8平行线型耦合器仿真结果
上置导体
(c)
图 6-9 微带槽线耦合器
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Z0 1 3 Z0 z
l Z0
Z 0 Z 0 e ( z ) Z 0o ( z )
Z0 2
Z0 4 Z0
(e)
图 6-9耦合线的变形
26
6.4 分支线型定向耦合器
♦
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6.4.1 分支线型定向耦合器原理
23
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(a )
输入端口 隔离端口 1 输入端口 直接端口
2
1
2
3 耦合端口
4 直接端口
3 耦合端口
4 隔离端口
(b )
C
图 6-9 Lange耦合器
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W ′ h h W S W
射频课后答案
3.30 一特定传输线结构如下图所示，所有三个元件的特性阻抗 Z0=50Ω，负载阻抗 ZL= （20+j40）Ω，对应线段的电长度θ1=164.3o，θ2=57.7o，θ3=25.5o。 （a）求输入阻抗 （b）假如线段θ2 是开路线，求出输入阻抗。
基尔霍夫定律是基于集总参数假设而成立的，能否使用取决于集总参数假设是否成立。 通常，当电路实际尺寸大于信号波长的十分之一时，集总参数假设不再成立。因此，对于大 部分电路，在 RF 频段，基尔霍夫定律不能再继续使用。但是如果电路尺寸缩小，如 IC 集 成电路，集总参数假设还可以成立，基尔霍夫定律依然可以使用。 1.10 在 一 高 频 电 路 中 ， 一 个 电 阻 的 引 线 是 由 AWG14 总 长 为 5cm 的 直 铝 线
电阻约为 100Ω，电容在 100MH 时候约有-j100 的阻抗值，求得 C=15.9pF；LC 谐振频
率在
1GHz，可得 L
=
1 ω 2C
=
(2π
1 f )2C
=15.9nH
（2）据此特性分析，该器件应该是电阻器。
1.23 一个 RFC 是用 AWG38 铜线在一直径为 0.1mm，长为 2mm 的陶瓷芯上（ μr =1）绕 4
圈制成。估算其电感、寄生电容、电阻和谐振频率。 解答：
注意 AWG 公式： AWG # = 50 − 20 log d , d = 10(50−AWG#)/ 20
AWG38，直径：
由于 d = 10(50−AWG#)/ 20 =4mil=0.1016mm，导线的半径 a=50.08um，线圈半径 r=0.05mm，
（1）根据扫频结果分析其阻抗的频率特性，可知：在频率次小于 100MHz 的时候，阻 抗 特 性 基 本 为 常 数 ； 在 100MHz~1GHz 的 时 候 ， 阻 抗 值 随 频 率 升 高 而 减 小 ； 在 1GHz~1000GHz，阻抗值随频率升高而增大；
第9章 射频微波振荡器--魏峰
步骤三 : 选择输出匹配网络，保证在 50Ω 负载时 |S11′
|>1。 步骤四: 输入端谐振，使Γ GS11′=1，保证|S22′|>1。
还要注意，晶体管的偏置对特性影响很大，无论什么管子
(HBJT、FET、MMIC等)，电路拓扑结构都一样。
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9.2 集总参数振荡器
♦
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3
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♦
♦
♦
♦
(1) 频率精度。频率精度有绝对精度（ Hz ）和相对精度 （ ppm ）两种表示方式。相对精度是最大频偏和中心频率的 比值。绝对精度是给定环境条件下的最大频偏。 (2) 频率温漂。随着温度的变化，物质材料的热胀冷缩引 起的尺寸变化会导致振荡器的频率偏移，这种频偏是不可避 免的，只能采取恰当的方法降低。常用的方法有：温度补偿 （数字或模拟微调）、恒温措施等，用指标MHz/℃或ppm/℃ 描述。 (3) 年老化率。随着时间的推移，振荡器的输出频率也会 偏移，用ppm/年描述。 (4) 电源牵引。电源的纹波或上电瞬间会影响振荡器的频 率精度，也可看作电源的频率调谐，用Hz/V表示。在振荡器 内部增加稳压电路和滤波电容能改善这一指标。
4
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♦
(5) 负载牵引。在振荡器与负载紧耦合的情况下，振
荡频率会受到负载的影响，使负载与振荡器匹配，增加 隔离器或隔离放大器，减小负载的牵引作用。
♦
(6) 振动牵引。振荡器内谐振腔或晶振等频率敏感元
件随机械振动的形变，会影响振荡器的输出频率。振动 敏感性与元件的安装和固定有关，用Hz/g表示。
12
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射频微波(知识点)
射频微波（知识点）一、射频/微波技术及其基础1、射频/微波技术的基础 ? 什么是微波技术研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。
射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术，利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。
微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。
? 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论2、射频/微波的基本特性? 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性射频频段为30 ～ 300MHz，微波频段为300MHz ～ 3000GHz，相对应波长为1m ～0.1mm，照射于介质物体时能深入到该物质的内部。
根据量子理论，电磁辐射能量不是连续的，而是由一个个的“光量子”组成，单个量子的能量与其频率的关系为e = h2f-15式中,h = 4310电子伏2秒 (eV2S) 成为普朗克常数3、射频/微波技术在工程里的应用? 无线通信的工作方式1、单向通信方式通信双方中的一方只能接收信号，另一方只能发送信号，不能互逆，收信方不能对发信方直接进行信息反馈AB f1f1 发射机接收机2、双向单工通信方式通信双方只能交替地进行发信和收信，收发不能同时进行。
AB送话器送话器 f1f1TT按-讲开关按-讲开关RR f1f1受话器受话器3、双向半双工通信方式通信双方中的一方使用双频双工方式，可同时收发；另一方则使用双频单工方式，AB发信时要按下“送话”开关。
送话器送话器f1f2TT按-讲开关双工器 RRf2f1受话器受话器4、双向全双工通信方式通信双方可以通信进行发信和收信，这时收信与发信一般采用不同的工作频率，通过双工器来完成收信和发信的隔离。
AB送话器送话器 f1f2TT双工器双工器RR f2f1受话器受话器二、电磁波频谱1、电磁波频谱及频段划分频段频率波长 ELF（极低频） 30 ~ 300Hz 10000 ~ 1000Km VF（音频） 300 ~ 3000Hz 1000 ~ 100Km VLF（甚低频） 3 ~ 30KHz LF（低频）30 ~ 300KHz HF（高频） 3 ~ 30MHz 100 ~ 10Km 10 ~ 1Km 100 ~ 10m 10 ~ 1m 10 ~1cm 1 ~ 0.1cm MF（中频） 300 ~ 3000KHz 1 ~ 0.1Km VHF（甚高频） 30 ~ 300MHz SHF （超高频） 3 ~ 30GHz EHF（极高频） 30 ~300GHz 光波 UHF（特高频） 300 ~ 3000MHz 100 ~ 10cm 亚毫米波 300 ~ 3000GHz 1 ~ 0.1mm 100 ~ 1000THz 300 ~ 3000 nm 2、射频/微波系统工程的无线电频段划分及代号波段代号频率范围（GHz）波长范围（cm）P L S C X Ku K Ka U V W 0.23 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 4 4 ~ 8 8 ~ 12.5 12.5 ~ 18 18 ~ 27 27 ~ 40 40 ~ 60 60 ~ 80 80 ~ 100 130 ~ 30 30 ~ 15 15 ~ 7.5 7.5 ~ 3.75 3.75 ~ 2.5 2.5 ~ 1.67 1.67 ~ 1.11 1.11 ~ 0.75 0.75 ~ 0.5 0.5 ~ 0.375 0.375 ~ 0.33、移动通信频段体制分配频段（MHz）实际频段（MHz）运营商频道间隔上行825 ~ 835 上行 825 ~ 835 CDMA-IS95 中国电信 1.23MHz 下行 870 ~ 880 下行 870 ~ 880 GSM900 上行 890 ~ 915 上行 890 ~ 909 中国移动 200KHz DCS1800 上行 1710 ~ 1755 上行 1710 ~ 1720 中国移动 WCDMA W-LAN 下行 1805 ~ 1815 下行1840 ~ 1850 下行 1805 ~ 1850 上行 1745 ~ 1755 上行 1920 ~ 1980 上行 1940 ~ 1955 下行 2110 ~ 2170 下行 2130 ~ 2145 上行 825 ~ 835 下行 870 ~ 880 2021 ~ 2025 下行 870 ~ 880 B 中国联通中国联通 5MHz 中国电信 1.23MHz 中国移动1.6MHz CDMA2000 上行 825 ~ 835 TD-SCDMA A 2021 ~ 2025 A 1880 ~ 1920 B2.4 ~ 2.48GHz ? CDMA系统的各信道频率频道序号上行频率下行频率备注 37 78 119 160 201 242 283 826.11MHz 871.11MHz 827.34MHz 872.34MHz 828.57MHz 873.57MHz829.80MHz 874.80MHz 831.03MHz 876.03MHz 832.26MHz 877.26MHz 833.49MHz878.49MHz ? GSM900系统的频道配置GSM-900系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为45MHz, 频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 890.2 +（n-1）30.2 MHz F下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz 式中：频道序号 n = 1 ～ 124 在我国的GSM900网络中，1～94号载频分配给中国移动使用，96～124号载频分配给中国联通使用，95号载频作为保护隔离，不用于业务。
第1章-射频微波工程基础介绍
第1章 射频/微波工程介绍 表1-1
第1章 射频/微波工程介绍
以上这些波段的划分并不是惟一的,还有其他许多 不同的划分方法,它们分别由不同的学术组织和政府机 构提出,甚至还在相同的名称代号下有不同的范围,因 此波段代号只是大致的频谱范围。其次,以上这些波段 的分界也并不严格,工作于分界线两边临近频率的系统 并没有质和量上的跃变,这些划分完全是人为的,仅是 一种助记符号。
电路,取得一个比较好的折中方案。
第1章 射频/微波工程介绍
1.3 射频/
1.3.1 由于频率、 阻抗和功率是贯穿射频/微波工程的
三大核心指标,故将其称为射频铁三角。它能够形象地 反映射频/微波工程的基本内容。这三方面既有独立特 性,又相互影响。三者的关系可以用图1-2表示。
第1章 射频/微波工程介绍
第1章 射频/微波工程介绍
1.2.2 射频/ 由上述基本特性可归纳出射频/微波与普通无线电相
比有以下优点: (1) 频带宽。可传输的信息量大。 (2) 分辨率高。连续波多普勒雷达的频偏大,成像更
清晰,反应更灵敏。 (3) 尺寸小。电路元件和天线体积小。 (4) 干扰小。不同设备相互干扰小。 (5) 速度快。数字系统的数据传输和信号处理速度
第1章 射频/微波工程介绍
(3) 导航系统： 微波着陆系统（MLS）,GPS,无线信标,防撞系统, 航空、 航海自动驾驶等。 (4) 遥感： 地球监测,污染监测,森林、 农田、 鱼汛监测,矿 藏、 沙漠、 海洋、 水资源监测,风、 雪、 冰、 凌监 测,城市发展和规划等。
第1章 射频/微波工程介绍
4. 射频/微波频带比普通的中波、 短波和超短波的 频带要宽几千倍以上,这就意味着射频/微波可以携带 的信息量要比普通无线电波可能携带的信息量大的多。 因此,现代生活中的移动通信、 多路通信、 图像传输、 卫星通信等设备全都使用射频/微波作为传送手段。 射频/微波信号还可提供相位信息、 极化信息、 多普勒频移信息等。这些特性可以被广泛应用于目标 探测、 目标特征分析、 遥测遥控、 遥感等领域。
射频与微波手册
射频与微波手册
射频与微波是无线通信领域中的重要概念。
它们在许多领域都有广泛的应用，如无线通信、雷达、导航、电子对抗等。
射频是指频率在100KHz到300GHz之间的电磁波。
而微波则是指频率在
300MHz到300GHz之间的电磁波。
它们在电磁波谱中处于较高的位置，因此具有很高的频率和波长。
在无线通信中，射频与微波技术被广泛应用于信号的传输和处理。
例如，在移动通信中，射频信号被用来传输语音和数据信息。
在雷达和导航系统中，微波信号被用来检测目标并确定其位置。
为了实现这些应用，需要设计和制造各种射频与微波器件，如滤波器、放大器、混频器、振荡器等。
这些器件的性能对整个系统的性能有着重要的影响。
此外，射频与微波技术还涉及到许多复杂的问题，如信号的传输、衰减、干扰、噪声等。
为了解决这些问题，需要深入了解电磁波的传播特性、材料的电磁性质以及信号处理技术等。
总的来说，射频与微波手册是一本介绍射频与微波技术的重要参考书。
它包含了射频与微波的基本概念、原理、应用和发展趋势等方面的内容。
通过阅读这本手册，读者可以深入了解射频与微波技术的各个方面，并掌握相关的知识和技能。
射频微波频率源系统设计研究
射频微波频率源系统设计研究
闫利哲;曹翠娇
【期刊名称】《集成电路应用》
【年(卷),期】2018(035)012
【摘要】1980年代,国内已量产微波炉.直至今日,家用微波炉及工业微波炉等系列产品已被广泛应用,产品质量已达到国际先进水平.文章将以射频频率源系统设计研究作为切入点,在此基础上予以深入的探究.
【总页数】2页(P13-14)
【作者】闫利哲;曹翠娇
【作者单位】石家庄麦特达电子科技有限公司,河北 050200;石家庄麦特达电子科技有限公司,河北 050200
【正文语种】中文
【中图分类】TN74
【相关文献】
1.一种宽带小步进微波频率源设计 [J], 胡天涛;刘兴;谢韦春;石宏图
2.中国散裂中子源直线射频功率源系统的研制 [J], 李健;徐新安;慕振成;周文中;刘美飞;姚远;荣林艳;王博;谢哲新
3.低温超导微波频率源的实验研究 [J], 王暖让;李陟;杨永军;年丰;高连山
4.高稳定度低温蓝宝石微波频率源设计 [J], 朱玺; 陈海波; 黄凯; 高连山; 王亮
5.射频ICP离子源设计研究 [J], 许沭华;任兆杏;沈克明;翁坚
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宽 Δ 与邻信道频率的差值，单位为 Hz ； Sp 为本地振荡信号
与出现在频率为 fLO+Δ 处的邻信道噪声的功率比，单位为 dBc; PNSSB(dBc/Hz) 是本地振荡信号在差频 Δ 处的相位噪 声，单位为dBc/Hz，如图13-8所示。
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13.2.6 接收杂波响应
(13-11)
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♦
它由下列五大部分组合而成: 单边带相位噪声、本地振
荡源的噪声、中频选择性、中频带宽、同波道抑止率或截 获率。式中， ACS 对应于接收灵敏度的邻信道选择性，单 位为dB; CR为同信道抑止率，单位为dB; IFS为中频滤波器 在邻信道频带上的抑制衰减量，单位为dB;Bw为中频噪声频
♦
IP2 是用来判断混频器对半中频噪声的抑制能力的主
要参数。对于一个接收系统中混频器的输入二阶互调截 止点IP2INPUT的计算方式为
(13-13)
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3. 三阶互调截止点IP3
♦
IP3 是用来决定接收系统抵御内调制失真的能力，计算
步骤如下：
♦
(1) 绘出系统的电路方块图， 并标明各级的增益 ( 单位为 dB) 、三阶互调截止点 ( 单位为 dBm) 。对于滤波器和衰减器， IP3=∞。
(5) 本振辐射:
由于混频器的隔离不好，本振信号进入接收信号通路， 通过天线辐射，引起系统的三阶交调失真加重。
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13.2.2 接收机基本结构
接收机几乎都是超外差形式，即本振信号与接收信号 进行混频，得到中频信号，经放大处理后解调信号。 1. 基本电路
天线 混频器 RF LNA RF IF IFA 解调
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♦
(3) 将待发射的低频信号调制到发射中频（如70 MHz） 上，经过多次倍频得到发射机频率，然后再经功放、滤
波输出到天线。近代通信中常用此方案。
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♦
发射机典型电路如图13 - 1所示，可分成九个部分: 中频放大器、中频滤波器、上变频混频器、射频滤波器、
射频/微波电路导论
主讲人：魏 峰
第13章 射频/微波系统
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♦
♦ ♦ ♦ ♦
13.1 射频发射机的基本知识
13.2 射频接收机的基本知识 13.3 全双工系统 13.4 雷达基本原理 13.5 通信基本原理
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13.1 射频发射机的基本知识
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13.1.1 发射机基本参数
发射机的基本参数介绍如下：
♦
(1) 频率或频率范围: 用来考查微波振荡器的频率及其 相关指标、温度频率稳定度、时间频率稳定性、频率负 载牵引变化、压控调谐范围等，相关单位为MHz、GHz、
ppm、MHz/V等。
♦
(2) 功率: 与功率有关的指标有最大输出功率、频带功 率波动范围、功率可调范围、功率的时间和温度稳定性，
(5) 将系统输入三阶互调截止点 (IP3INPUT) 的单位从 mW
换算成dBm:
IP3INPUT（dBm）=10 lg(IP3INPUT（mW）)
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计算实例： 以图13-13为例，计算系统输入三阶互调截止点 IP3INPUT。已知条件见表 13-7。
天线 混频 RF LNA RF LFA
(2) 选择性:
描述接收机对邻近信道频率的抑制能力。不允许同时有两
个信号进入接收机。一般地，隔离指标在60dB以上。
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(3) 交调抑制:
接收机会有双频交调失真。在发射机和功率放大器中， 大信号时会出现三阶互调失真。一般要求交调抑制在 60dB 以上。 (4) 频率稳定度: 描述接收机的本振信号的频率稳定度，影响接收机的中 频信号的质量。
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13.2.5 接收机的选择性
接收选择性亦称为邻信道选择度ACS，是用来量化接收机对相 邻近信道的接收能力。当今，频谱拥挤，波段趋向窄波道，更显示 了接收选择性在射频接收器设计中的重要性。这个参数经常限制系 统的接收性能。
♦
接收选择度的定义为
ACS CR 10lg[10( IFS /10) 10( SP /10) Bw 10( PNSSB /10) ]
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fIF fRF
fRF＋fIF/2 fL O
fRF＋2fIF
中频杂波
半中频杂波
镜像频率杂波
图 13-9 常见的接收杂波响应
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13.2.7 接收互调截止点
♦
互调截止点是射频 / 微波电路或系统线性度的评价指
标，由此可推算出输入信号是否会造成失真度或互调产
♦
图 13 - 14 给出了两个常用双工系统，图（ a ）适用 于数据传输系统，开关控制发射与接收的切换，发射与 接收频率相同；图 (b) 是异频双工，发射与接收频率
不同，两个滤波器的中心频率不同，同时工作，互不影
响，这个电路就是移动通信手机的工作方式。
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数据
调制
上变频
功放
T/R 开关
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相关单位为mW、dBm、W、dBW等。
♦
(3) 效率: 供电电源到输出功率的转换效率。这一参数 对于电池供电系统尤为重要。
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♦
(4) 噪声: 包括调幅、调频和调相噪声，不必要的调制
噪声将会影响系统的通信质量。
♦
(5) 谐波抑制: 工作频率的高次谐波输出功率大小。通 常对二次、三次谐波抑制提出要求。基波与谐波的功率 比为谐波抑制指标。工程实际中，基波与谐波两个功率 dBm的差为dBc。
图 13-13 接收系统的IP3计算实例
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表 13-7 已知条件
依据式(13- 16)，计算得 IP3INPUT=8.02mW=9.04 dBm
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13.3 全双工系统
♦
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在现代发射机和接收机系统中，通常使用一个天线工 作。发射信号和接收信号靠双工器分开，可以用作双工 器的射频/微波元件有高速开关、滤波器、环行器等。
射频驱动放大器、射频功率放大器、载波振荡器、载波
滤波器、发射天线。
天线 上变频 待发射 基带 信号 IF 滤波 放大 LO 滤波 RF 滤波 放大 功放
～
本振
图 13-1 基本射频前端发射机电路
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♦
这些电路单元在前面均有介绍。放大器的基本原理与
设计方法可参考第 8 章，滤波器的基本原理与设计方法 可参考第7章，振荡器可参考第9章和第10章，天线在第 12 章有详细描述。在电路单元中还会用到耦合器、 隔 离器、 匹配电路或衰减器等。一个发射机系统就是前
♦
静态参考灵敏度是指接收机在静态理想传播环境（相当于有 用信号直接输入接收机，没有任何外界干扰）下，错误比特
率小于某一规定值时接收机可以接收最小有用信号的能力。
通常所讲的基站灵敏度一般是指它的静态参考灵敏度。
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Eb/Nt=Pmin-Pnoise-Nf
式中， K ＝ 1.38×10-23J/°K ， 是波尔兹曼常数； T0 为标准噪声温 度， T0=290K ； Nf 为接收机总的噪声系数 ;
♦
从中频端观察，所有非设计所需的杂波信号皆为噪声
信号，而大部分的接收噪声信号来源于RF与LO的谐波混 频。在实际应用中，不可能没有杂波，要看杂波功率是 否在系统允许范围之内。由混频器的特性可知，RF、LO 与IF三端频率的相互关系为
f BF
♦
nf LO f IF m
(13-12)
较常出现的接收杂波响应有下列三项: 镜频 fRF±2fIF、 半中频fRF±(fIF/2)、中频fIF，如图13 - 9 所示。
♦
(2) 换算出各级的等效输入互调截止点，公式如下:
IP n IP3n Gi
I 1
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n 1
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式中，IPn是第n级的等效输入三阶互调截止点，单位
为dBm；IP3n是第n级的三阶互调截止点，单位为dBm；Gi
是各级的增益，单位为dB。
♦
(3) 将各级的等效输入互调截止点 (IPi) 的单位从 dBm 换
物。接收机的互调定义与功放或发射机的互调定义类似， 如图 13-11 所示。
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输入功率/dB m IP n n阶交叉点
设计信号增益 1 n 1 O
非设计信号增益
1
输入功率/dB m
图 13-11 n阶互调截止点
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1. 二阶互调截止点IP2
算成mW：
IPn (mW)=10IPn (dBm)/10
♦
(4) 假设各级的输入互调截止点皆独立不相关，则系统
输入三阶互调截止点为各级的输入互调截止点的并联值，
即
IP3INPUT 1 1 i 1 IP i
N
1 1 1 1 ... IP IP IPN 1 2
mW
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面所学知识的组合。