射频控制电路PPT课件
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射频电路原理ppt课件
射频振荡器（或本地振荡器，RFVCO）： 中频滤波器:在电路中只允许中频信号通过，主要用来
防止邻近信道的干扰，提高邻近信道的选择性。
射频收发信机（U602）
2）、发射机（Transmitter）：提供射频信号的上行链路， 将IQ基带信号调制成发射射频信号。
包含2个发射压控振荡器（TXVCO）、缓冲放大器、下变 频混频器、正交调制器、带Charge Pump和环路滤波器的 鉴相器（PD），另一路分频器和环路滤波器用于正交调制 器与下变频混频器完成产生合适的TX调制中频。
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
双工滤波器（U601）
表2：双工滤波器的开关控制模式
双工滤波器（U601）
图3：双工滤波器相关电路
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
机电路，其它频段的信号将会得到抑制。
射频收发信机（U602）
MT6129系列采用非常低中频结构（与零中频相比，能够改 善阻塞抑制、AM抑制、邻道选择性，不需DC偏移校正，对 SAW FILTER共模平衡的要求降低），采用镜像抑制（35dB 抑制比）混频滤波下变频到IF，第1中频频率为：GSM 200KHZ，DCS/PCS 100KHZ。第1IF信号通过镜像抑制滤 波器和PGA（每步2dB共78dB动态范围）进行滤波放大，经 第2混频器下变频到基带IQ信号，频率为67.708KHz。
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。
防止邻近信道的干扰，提高邻近信道的选择性。
射频收发信机（U602）
2）、发射机（Transmitter）：提供射频信号的上行链路， 将IQ基带信号调制成发射射频信号。
包含2个发射压控振荡器（TXVCO）、缓冲放大器、下变 频混频器、正交调制器、带Charge Pump和环路滤波器的 鉴相器（PD），另一路分频器和环路滤波器用于正交调制 器与下变频混频器完成产生合适的TX调制中频。
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
双工滤波器（U601）
表2：双工滤波器的开关控制模式
双工滤波器（U601）
图3：双工滤波器相关电路
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
机电路，其它频段的信号将会得到抑制。
射频收发信机（U602）
MT6129系列采用非常低中频结构（与零中频相比，能够改 善阻塞抑制、AM抑制、邻道选择性，不需DC偏移校正，对 SAW FILTER共模平衡的要求降低），采用镜像抑制（35dB 抑制比）混频滤波下变频到IF，第1中频频率为：GSM 200KHZ，DCS/PCS 100KHZ。第1IF信号通过镜像抑制滤 波器和PGA（每步2dB共78dB动态范围）进行滤波放大，经 第2混频器下变频到基带IQ信号，频率为67.708KHz。
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。
《射频电源》PPT模板课件
N沟道增强型MOSFET的基本结构 图
为了改善某些参数的 特性，如提高工作电流、 提高工作电压、降低导通 电阻、提高开关特性等有 不同的结构及工艺，构成 所谓VMOS、DMOS、TMOS等 结构。
功率检测模块
功率检测模块的功能是检测出功放的输出 功率，性能的好坏直接影响到输出功率的 精确度和稳定度。
MC2
R601
RF Generator
AT6
M AT Matching Networks and Controllers
匹配器
射频自动匹配器主要用于将等离子体腔体 的阻抗匹配成便于全固态射频电源输出最 大功率的阻抗,减小输入信号的反射损耗。
AC/DC模块
AC/DC模块将输入的220V交流电转换成功放， 控制模块功率检测模块能是控制射频电源的输 出功率为设定值，处理工作中的异常比如 VSWR保护，过温保护等等。
射频电源使用过程中反射功率过 大怎么办?
一般情况下有如下三个原因：
1. 检查RF射频电源和射频自动匹配器以及等离子体腔体之 间的射频连接接头是否接紧；或更换射频同轴电缆和接 头检查是否坏损。
右键单击您要使用的图标选择“填充 ”，选 择任意 颜色
拖动控制框调整大小
商务
图标元素
商务
图标元素
商务
图标元素
商务
图标元素
MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分 为n-type与p-type的MOSFET，通常又称为 NMOSFET与PMOSFET。
N沟道增强型MOSFET的剖面图
（图a）它用一块P型硅半导 体材料作衬底
（图b）在其面上扩散了两个 N型区
（图c）在上面覆盖一层二氧 化硅(SiO）绝缘层
（图d）最后在N区上方用腐 蚀的方法做成两个孔，用金
射频电路设计理论与应用课件
射频电路设计理论与应用课 件
目录
• 射频电路设计概述 • 射频电路设计基础理论 • 射频电路核心组件设计 • 射频电路应用技术 • 射频电路设计案例分析与实践
01
射频电路设计概述
射频电路的定义与应用领域
定义
射频电路是指工作在射频频段的 电路，通常包括无线收发系统、 微波电路、射频放大器、混频器 等。
应用领域
射频电路广泛应用于通信、雷达 、电子对抗、医疗电子、测量仪 器等领域。
射频电路设计的挑战与重要性
挑战
射频电路设计面临诸多挑战，如频率高、波长短、信号幅度 小、易受干扰等。此外，还需要考虑电路的稳定性、线性度 、效率等因素。
重要性
随着无线通信技术的飞速发展，射频电路作为无线通信系统 的核心组成部分，其性能直接影响到整个系统的传输质量、 可靠性以及功耗等方面。因此，研究射频电路设计理论与应 用具有重要意义。
4. 设计收发机控制电路，实 现自动增益控制、频率合成、
校准等功能。
5. 制作并调试收发机系统硬 件，编写并烧录相关控制软件
。
6. 对收发机系统进行综合测 试与性能评估，确保满足设计
要求。
THANKS
感谢观看
射频电路在雷达系统中的应用
发射链路
射频电路在雷达系统的发射链路中起 到关键作用。它负责产生高频大功率 信号，并通过天线辐射出去，用于探 测目标。
接收链路
射频电路在雷达接收链路中用于接收 反射回来的微弱信号。它需要具备高 灵敏度和低噪声性能，以确保准确的 目标探测和距离测量。
射频电路在微波工程中的应用
03
射频电路核心组件设计
滤波器设计
频率选择
滤波器类型
滤波器是射频电路中用于频率选择的核心 组件，能够实现对特定频率信号的通过或 抑制。
目录
• 射频电路设计概述 • 射频电路设计基础理论 • 射频电路核心组件设计 • 射频电路应用技术 • 射频电路设计案例分析与实践
01
射频电路设计概述
射频电路的定义与应用领域
定义
射频电路是指工作在射频频段的 电路，通常包括无线收发系统、 微波电路、射频放大器、混频器 等。
应用领域
射频电路广泛应用于通信、雷达 、电子对抗、医疗电子、测量仪 器等领域。
射频电路设计的挑战与重要性
挑战
射频电路设计面临诸多挑战，如频率高、波长短、信号幅度 小、易受干扰等。此外，还需要考虑电路的稳定性、线性度 、效率等因素。
重要性
随着无线通信技术的飞速发展，射频电路作为无线通信系统 的核心组成部分，其性能直接影响到整个系统的传输质量、 可靠性以及功耗等方面。因此，研究射频电路设计理论与应 用具有重要意义。
4. 设计收发机控制电路，实 现自动增益控制、频率合成、
校准等功能。
5. 制作并调试收发机系统硬 件，编写并烧录相关控制软件
。
6. 对收发机系统进行综合测 试与性能评估，确保满足设计
要求。
THANKS
感谢观看
射频电路在雷达系统中的应用
发射链路
射频电路在雷达系统的发射链路中起 到关键作用。它负责产生高频大功率 信号，并通过天线辐射出去，用于探 测目标。
接收链路
射频电路在雷达接收链路中用于接收 反射回来的微弱信号。它需要具备高 灵敏度和低噪声性能，以确保准确的 目标探测和距离测量。
射频电路在微波工程中的应用
03
射频电路核心组件设计
滤波器设计
频率选择
滤波器类型
滤波器是射频电路中用于频率选择的核心 组件，能够实现对特定频率信号的通过或 抑制。
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
《接收机射频电路》课件
动态范围控制
通过控制接收机的动态范围，避免信号过载或欠载，减 小失真，提高信号质量。
06
接收机射频电路的发展趋势与展 望
新技术与新材料的应用
纳米技术
利用纳米材料制作更小、更高效的射 频电路元件，提高接收机的灵敏度和 性能。
新型材料
探索和利用新型材料，如石墨烯、氮 化镓等，以改善射频电路的性能和稳 定性。
未来发展方向与挑战
5G和6G技术
随着5G和6G通信技术的发展，接收机射频电路需 要适应更高的频率和更复杂的环境条件。
智能化和自动化
发展智能化和自动化的接收机射频电路，以实现 更高效、更精准的信号接收和处理。
兼容性和互操作性
提高接收机射频电路的兼容性和互操作性，以满 足不同设备和系统的需求。
THANKS
收信号的范围。灵敏度通常用dBm或dBu表示，其数值越小表示灵敏度越高。
动态范围
总结词
动态范围是指接收机在正常工作条件下 ，能够处理的信号强度的最大值与最小 值之差。
VS
详细描述
动态范围是衡量接收机射频电路性能的重 要指标之一，它反映了接收机在正常工作 条件下能够处理的信号强度范围。动态范 围越大，表示接收机能够处理的信号强度 范围越广，从而更好地适应不同的信号环 境。动态范围通常用dB表示。
抗干扰能力
要点一
总结词
抗干扰能力是指接收机在存在干扰信号的情况下，能够正 常工作并保持性能稳定的能力。
要点二
详细描述
在实际应用中，接收机射频电路往往会受到各种干扰信号 的影响，如其他无线通信设备的干扰、电磁波干扰等。因 此，抗干扰能力是评价接收机性能的重要指标之一。一个 好的接收机射频电路应具备良好的抗干扰能力，以确保在 复杂的环境中仍能保持稳定的性能表现。抗干扰能力通常 通过实际测试和应用来评估。
射频基础知识讲座PPT课件
• 频综
• 耦合
• 检测（功率）
•57
射频电路的基本功能部件
• 频综的组成 ▽ VCO、VCXO 、TCXO、OCXO ▽ PLL（锁相环）
•58
射频电路的基本功能部件
• 频综的主要参数 ▽频率 ▽相噪 ▽功率
•59
射频电路的基本功能部件
• 放大
• 衰减
• 混频 RF
IF LO
• 滤波
• 频综
算
10*log(2)=3dB
10*log(4)=6dB
级联增益=2*4=8倍
10*log(8)=9dB
级联增益=3+6=9dB
•24
射频的一些基本概念
• dBm ▽是一个功率的单位 ▽10*log(功率/mW) ▽1W=10*log(1W/1mW) =10*log(1000) =30dBm
•25
射频的一些基本概念
▽压控衰减器
▽AGC（自动增益控制）
•48
射频电路的基本功能部件
• 衰减器的主要参数 ▽衰减量 ▽IP3（P1dB) ▽输入输出阻抗
•49
射频电路的基本功能部件
• 放大
• 衰减
• 混频 RF
IF LO
• 滤波
• 频综
• 耦合
• 检测（功率）
•50
射频电路的基本功能部件
• 混频 ▽无源混频 ▽有源混频
RFE
TRx
DIV
RFE功能示意框图
•16
基站射频系统的基本组成与架构
天 线1
BT M注 入 获 取
R FCM
LNA
4分
路器
TE ST TR X
天 线0
BTM 注入 获取
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SPDT的串联和并联结构
在串联结构中，当开关器件SD1在低阻状态和器件SD2在高阻 状态时，输入信号到输出1，否则到输出2。图（b）所示的并联 结构基本原理与串联相同，当器件SD1在高阻状态，而器件 SD2在低阻状态时，信号路径到输出1，否则到输出2。因此， 在这两种结构中不管哪一种，在任何时间，总有一个器件在低 阻状态而另一个器件在高阻状态。
断的阻抗特性，实现了控制微波信号通道转换的作用。
a 基本PIN结横截面图
b 正偏
c 反偏
正偏条件下的电阻记为Rs，与偏置电流IF.成反比，使PIN结 二极管在高频下有很好的隔离度。（b）为正偏时等效电路。当 PIN结反偏或者零偏时，本征层I内的电荷被耗尽，表现出高电 阻(Rp)，如图（c）所示。其中CT为PIN结二极管的总电容，包 括了结电容Cj和封装寄生电容Cp。
10
§12.1 射频开关
下图给出了两类SPDT结构的性能，开关器件是MA-47899 pin 二极管芯片。该设计的中心频率为3GHz。对于并联安装开关，插 入损耗随频率变化限制带宽。
采用两个pin二极管的SPDT开关典型插入损耗和隔离度性能曲线
11
§12.1 射频开关
5. 串-并联开关结构 图（a）是一种最简单的串—并联开关结构，当串联器件在
概述 移相器的主要技术指标
开关线型移相器 加载线型移相器
反射型移相器 高通/低通滤波器型移相器
放大器型移相器
数字衰减器 模拟衰减器
射频限幅器
用于限幅的各种现象 PIN二极管限幅器 微带结构限幅器
3
§12.1 射频开关
12.1.1 PIN二极管 微波开关利用PIN管在直流正、反偏压下呈现近似导通和关
第12章 射频控制电路
教学 重点
本章重点介绍了由二极管、三极管组成的射频开关的原理 、结构和性能改善方法；介绍了射频移相器的各种性能指 标，分析了移相器的电路结构和性能参数等；介绍了射频 衰减器的结构和设计方法；介绍了二极管限幅器和微带限 幅器的原理结构、性能、电路组成等。
能教力学 要重求点
掌握：射频移相器的各种性能指标，常见移相器的移相原 理、电路结构、性能参数等。
§12.1 射频开关
我们如果在串-并联结构中采用多个开关器件，就能够得到 超宽带开关。这一基本概念包含了利用T型网络结构，当串联器 件在低阻状态（电感），而并联电路在高阻状态（电容）时像一 个低通滤波器。当在串联和并联开关器件上的偏置电平互换时， 网络特性像高通滤波器，在低于截止频率上具有高插入损耗。
了解：由二极管、三极管组成的射频开关的原理、结构、 性能指标和设计时应该注意的问题。
熟悉：射频衰减器和射频限幅器的原理结构和电路组成。
1
本章目录
❖第一节 射频开关 ❖第二节 射频移相器 ❖第三节 射频衰减器 ❖第四节 射频限幅器
2
知识结构
射频开关
射
频
射频移相器
控
制
电
路
射频衰减器
PIN二极管 GaAs FET 电路设计
关性能的度量。对串联结构，当器件在高阻状态时处于“断开”
状态。此时的隔离度也是由R和X用高阻状态下相应值代入给出 的；同理，并联结构是由式用低阻状态下的G和B值给出的。
8
§12.1 射频开关
3. 性能改善 由串联开关的插损和隔离度的公式可以看出，开关电路的性
能受器件电抗X或电纳B的影响，因此可以通过改变器件电抗来 改善开关的性能。
Y0
2
I L 1 Y /2 Y 02 1 G 2 Y 0 jB 1 G /Y 0 1 4 G /Y 0 2 1 4 B /Y 0 2
式中，Y 0
1 Z0
，G和B是开关器件在高阻状态下导纳Y的实部和虚部。
隔离度定义为理想开关在导通态传给负载的功率与开关处 于断开态时传递到负载实际功率之比，它是开关在断开态时开
高阻抗状态的总导纳可用接一个与电容并联的幅度相等的感 性电纳来降低。这既可安装一个集总电感，也可加入一段短路 （小于1/4波长）短截线来达到。图画出了这两种方法的具体电路。
高阻状态下开关器件电容采用
9
§12.1 射频开关
4. 单刀双掷开关 单刀双掷开关（SPDT）在任意时刻总有一个支路闭合。SPDT开 关有串联和并联两种基本结构，如图所示。
低阻状态和并联器件在高阻状态时，该开关是“通”。当串联器 件在高阻状态而并联器件在低阻状态时，开关在“断”状态。图 （b）是等效电路。
串-并联开关结构等效电路
2
从简单电路分析，插入损耗可写为： IL1(Z0Zh)(Z0Zl)
2
2Z0Zh
2
隔离度为： 隔 离 度1(Z0Zl)(Z0Zh)
2
2Z0Zl
12
4
§12.1 射频开关
12.1.2 GaAs FET 在典型的开关模式中，当栅源负偏置在数值上大于夹断电
压V p 即（ Vgs Vp ）时，漏源之间电阻很大，可视为一个高阻抗状 态；当零偏置栅电压加载到栅极时，则产生一个低阻抗状态。 FET的两个工作区域可以用图（a）形象表示。FET中与电阻性 和电容性区域相关的部分如图（b）所示。
态时信号就传递到负载；对串联结构，器件低阻状态才允许信
号传输。
6
§12.1 射频开关
2. 插入损耗和隔离度 插入损耗定义为理想开关在导通状态传递给负载的功率与实
际开关在导通状态真正传给负载功率之比值，常以分贝数表示。
如果用V L 表示在理想开关负载两端的电压，则插入损耗IL可
பைடு நூலகம்
写为：
2
IL VL V L1
其中V L 1 是实际负载两端电压。
对于串联结构通过分析可以得出：
VL1
1
VL Z 2Z0
则插入损耗为：
I L 1 Z /2 Z 0 2 1 R /Z 0 1 4 R /Z 0 2 1 4 X /Z 0 2
7
§12.1 射频开关
对并联结构负载两端电压应为： 此时插入损耗为：
VL1
2
2VL Y /
FET开关的线性工作区域
5
FET开关的横截面图
§12.1 射频开关
12.1.3 电路设计 1. 结构组成 我们有两种基本结构可以采用来设计控制RF信号沿着传输线
传输的简单的单刀单掷（SPST）开关，如图所示。
串接开关器件及高、低阻等效电路
并联开关器件及高、低阻等效电路
这两种结构是对称的：对于并联结构，当器件处于高阻抗状
三个器件T形结构示例
13
§12.1 射频开关
6. 开关速度的考虑
在串联结构中，当开关器件SD1在低阻状态和器件SD2在高阻 状态时，输入信号到输出1，否则到输出2。图（b）所示的并联 结构基本原理与串联相同，当器件SD1在高阻状态，而器件 SD2在低阻状态时，信号路径到输出1，否则到输出2。因此， 在这两种结构中不管哪一种，在任何时间，总有一个器件在低 阻状态而另一个器件在高阻状态。
断的阻抗特性，实现了控制微波信号通道转换的作用。
a 基本PIN结横截面图
b 正偏
c 反偏
正偏条件下的电阻记为Rs，与偏置电流IF.成反比，使PIN结 二极管在高频下有很好的隔离度。（b）为正偏时等效电路。当 PIN结反偏或者零偏时，本征层I内的电荷被耗尽，表现出高电 阻(Rp)，如图（c）所示。其中CT为PIN结二极管的总电容，包 括了结电容Cj和封装寄生电容Cp。
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§12.1 射频开关
下图给出了两类SPDT结构的性能，开关器件是MA-47899 pin 二极管芯片。该设计的中心频率为3GHz。对于并联安装开关，插 入损耗随频率变化限制带宽。
采用两个pin二极管的SPDT开关典型插入损耗和隔离度性能曲线
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§12.1 射频开关
5. 串-并联开关结构 图（a）是一种最简单的串—并联开关结构，当串联器件在
概述 移相器的主要技术指标
开关线型移相器 加载线型移相器
反射型移相器 高通/低通滤波器型移相器
放大器型移相器
数字衰减器 模拟衰减器
射频限幅器
用于限幅的各种现象 PIN二极管限幅器 微带结构限幅器
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§12.1 射频开关
12.1.1 PIN二极管 微波开关利用PIN管在直流正、反偏压下呈现近似导通和关
第12章 射频控制电路
教学 重点
本章重点介绍了由二极管、三极管组成的射频开关的原理 、结构和性能改善方法；介绍了射频移相器的各种性能指 标，分析了移相器的电路结构和性能参数等；介绍了射频 衰减器的结构和设计方法；介绍了二极管限幅器和微带限 幅器的原理结构、性能、电路组成等。
能教力学 要重求点
掌握：射频移相器的各种性能指标，常见移相器的移相原 理、电路结构、性能参数等。
§12.1 射频开关
我们如果在串-并联结构中采用多个开关器件，就能够得到 超宽带开关。这一基本概念包含了利用T型网络结构，当串联器 件在低阻状态（电感），而并联电路在高阻状态（电容）时像一 个低通滤波器。当在串联和并联开关器件上的偏置电平互换时， 网络特性像高通滤波器，在低于截止频率上具有高插入损耗。
了解：由二极管、三极管组成的射频开关的原理、结构、 性能指标和设计时应该注意的问题。
熟悉：射频衰减器和射频限幅器的原理结构和电路组成。
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本章目录
❖第一节 射频开关 ❖第二节 射频移相器 ❖第三节 射频衰减器 ❖第四节 射频限幅器
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知识结构
射频开关
射
频
射频移相器
控
制
电
路
射频衰减器
PIN二极管 GaAs FET 电路设计
关性能的度量。对串联结构，当器件在高阻状态时处于“断开”
状态。此时的隔离度也是由R和X用高阻状态下相应值代入给出 的；同理，并联结构是由式用低阻状态下的G和B值给出的。
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§12.1 射频开关
3. 性能改善 由串联开关的插损和隔离度的公式可以看出，开关电路的性
能受器件电抗X或电纳B的影响，因此可以通过改变器件电抗来 改善开关的性能。
Y0
2
I L 1 Y /2 Y 02 1 G 2 Y 0 jB 1 G /Y 0 1 4 G /Y 0 2 1 4 B /Y 0 2
式中，Y 0
1 Z0
，G和B是开关器件在高阻状态下导纳Y的实部和虚部。
隔离度定义为理想开关在导通态传给负载的功率与开关处 于断开态时传递到负载实际功率之比，它是开关在断开态时开
高阻抗状态的总导纳可用接一个与电容并联的幅度相等的感 性电纳来降低。这既可安装一个集总电感，也可加入一段短路 （小于1/4波长）短截线来达到。图画出了这两种方法的具体电路。
高阻状态下开关器件电容采用
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§12.1 射频开关
4. 单刀双掷开关 单刀双掷开关（SPDT）在任意时刻总有一个支路闭合。SPDT开 关有串联和并联两种基本结构，如图所示。
低阻状态和并联器件在高阻状态时，该开关是“通”。当串联器 件在高阻状态而并联器件在低阻状态时，开关在“断”状态。图 （b）是等效电路。
串-并联开关结构等效电路
2
从简单电路分析，插入损耗可写为： IL1(Z0Zh)(Z0Zl)
2
2Z0Zh
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隔离度为： 隔 离 度1(Z0Zl)(Z0Zh)
2
2Z0Zl
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§12.1 射频开关
12.1.2 GaAs FET 在典型的开关模式中，当栅源负偏置在数值上大于夹断电
压V p 即（ Vgs Vp ）时，漏源之间电阻很大，可视为一个高阻抗状 态；当零偏置栅电压加载到栅极时，则产生一个低阻抗状态。 FET的两个工作区域可以用图（a）形象表示。FET中与电阻性 和电容性区域相关的部分如图（b）所示。
态时信号就传递到负载；对串联结构，器件低阻状态才允许信
号传输。
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§12.1 射频开关
2. 插入损耗和隔离度 插入损耗定义为理想开关在导通状态传递给负载的功率与实
际开关在导通状态真正传给负载功率之比值，常以分贝数表示。
如果用V L 表示在理想开关负载两端的电压，则插入损耗IL可
பைடு நூலகம்
写为：
2
IL VL V L1
其中V L 1 是实际负载两端电压。
对于串联结构通过分析可以得出：
VL1
1
VL Z 2Z0
则插入损耗为：
I L 1 Z /2 Z 0 2 1 R /Z 0 1 4 R /Z 0 2 1 4 X /Z 0 2
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§12.1 射频开关
对并联结构负载两端电压应为： 此时插入损耗为：
VL1
2
2VL Y /
FET开关的线性工作区域
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FET开关的横截面图
§12.1 射频开关
12.1.3 电路设计 1. 结构组成 我们有两种基本结构可以采用来设计控制RF信号沿着传输线
传输的简单的单刀单掷（SPST）开关，如图所示。
串接开关器件及高、低阻等效电路
并联开关器件及高、低阻等效电路
这两种结构是对称的：对于并联结构，当器件处于高阻抗状
三个器件T形结构示例
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§12.1 射频开关
6. 开关速度的考虑