第二章 射频辅助电路设计二
射频电波电路实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解射频电路的基本组成和原理。
2. 掌握射频电路的调试方法。
3. 培养实际操作能力，提高对射频电路问题的分析和解决能力。
二、实验原理射频电路是指工作在射频频段的电路，主要用于无线通信、雷达等领域。
射频电路的主要功能是发射和接收电磁波信号。
本实验主要涉及射频电路的组成、工作原理和调试方法。
三、实验仪器与设备1. 射频信号发生器2. 射频功率计3. 射频测试天线4. 射频电路测试板5. 数字多用表6. 连接线、测试夹具等四、实验内容1. 射频电路的组成及功能2. 射频电路的调试方法3. 射频电路的性能测试五、实验步骤1. 射频电路的组成及功能（1）观察射频电路测试板，了解其组成及功能。
（2）分析射频电路中各个元件的作用，如滤波器、放大器、混频器等。
（3）掌握射频电路的工作原理。
2. 射频电路的调试方法（1）根据实验要求，搭建射频电路。
（2）使用射频信号发生器产生测试信号。
（3）利用射频功率计测量信号功率。
（4）调整电路参数，使信号达到最佳状态。
3. 射频电路的性能测试（1）测量射频电路的增益、带宽、噪声系数等性能指标。
（2）分析测试结果，评估射频电路的性能。
六、实验结果与分析1. 射频电路的组成及功能通过观察射频电路测试板，我们了解到射频电路主要由滤波器、放大器、混频器、本振电路等组成。
滤波器用于滤除不需要的频率成分；放大器用于放大信号；混频器用于将信号转换到所需频率；本振电路用于产生本振信号。
2. 射频电路的调试方法在实验过程中，我们通过调整电路参数，使信号达到最佳状态。
具体操作如下：（1）调整滤波器，使信号频率符合要求。
（2）调整放大器，使信号功率达到预期。
（3）调整混频器，使信号频率转换正确。
3. 射频电路的性能测试通过测试，我们得到以下结果：- 增益：20dB- 带宽：100MHz- 噪声系数：2dB分析：实验结果符合预期，说明射频电路性能良好。
七、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了射频电路的基本组成、工作原理和调试方法。
射频集成电路与系统课程设计 (2)
射频集成电路与系统课程设计一、引言随着电子产品的普及，人们对高频信号处理的需求越来越大。
射频集成电路和系统是处理高频信号的关键技术之一，它广泛应用于通信、雷达、卫星等领域。
本文将介绍射频集成电路与系统课程设计的内容和步骤。
二、课程设计内容2.1 课程目标射频集成电路与系统课程设计的目标是使学生掌握以下能力：1.熟练掌握射频电路基础知识；2.熟悉射频集成电路的设计思想和流程；3.掌握常见集成电路软件的使用方法；4.能够分析和解决射频电路中出现的常见问题。
2.2 设计要求课程设计要求学生设计一个基于二极管的射频混频器电路。
设计要求如下：1.工作频率为1GHz至10GHz；2.反转损失不超过10dB；3.输出混频信号的带宽不低于100MHz。
2.3 设计步骤1.确定电路拓扑结构；2.计算电路参数，包括电阻、电容、电感等；3.利用仿真软件进行电路仿真，分析电路性能；4.根据仿真结果调整电路参数；5.制作电路原型；6.测试电路性能，包括频率范围、转换增益、反转损失等；7.调整电路参数，优化电路性能。
三、设计思路本课程设计的是基于二极管的射频混频器电路。
混频器是射频系统中的重要组成部分，用于将高频信号和低频信号混合得到中频信号，中频信号可以被进一步处理得到有用的信息。
基于二极管的混频器电路优点是结构简单、工作稳定、易于制作，被广泛应用于射频系统中。
四、仿真软件本课程设计中使用的是ADS（Advanced Design System）软件，ADS是一款功能强大的射频集成电路设计软件，广泛应用于通信、雷达、卫星等领域。
使用ADS 进行电路仿真可以大大提高设计效率和准确性。
五、实验步骤5.1 硬件准备准备混频器电路的元器件和焊接工具，包括二极管、电容、电感等。
5.2 电路设计1.根据电路要求设计混频器电路的拓扑结构和参数；2.利用ADS进行电路仿真，分析电路性能；3.根据仿真结果调整电路参数。
5.3 制作电路原型根据电路设计结果，选用合适的PCB布局软件绘制电路原型，并制作PCB电路板。
射频电路分析与设计
射频电路分析与设计射频（Radio Frequency）电路是指在射频频段内进行信号处理的电路系统，广泛应用于无线通信、射频识别、雷达、无线电广播等领域。
射频电路的分析与设计是了解和掌握射频电路的基本原理，以及根据特定需求设计和优化射频电路的过程。
本文将从射频电路的分析方法、设计流程以及常见射频电路的应用方面进行论述。
一、射频电路的分析方法在射频电路的分析过程中，常用的方法包括线性分析法、非线性分析法、时域分析法和频域分析法。
1. 线性分析法：线性分析法是假设电路中的元器件和信号源均为线性的情况下进行分析。
通常通过模拟仿真软件进行求解，可以得到电路的放大倍数、频率响应等参数。
2. 非线性分析法：非线性分析法考虑了电路中元器件的非线性特性对性能的影响。
常用的方法是利用小信号模型和大信号模型对电路进行分析。
3. 时域分析法：时域分析法可以观察电路中各个信号在时间上的变化情况。
通过时域仿真可以得到电路的波形图、功率消耗等信息。
4. 频域分析法：频域分析法是将电路中的信号通过傅里叶变换等方法转换到频域进行分析。
可以得到电路的频率响应、带宽等参数。
二、射频电路的设计流程射频电路的设计流程包括需求分析、电路拓扑设计、元器件选型、电路布局、电路优化等步骤。
1. 需求分析：明确设计射频电路的功能需求、频率范围、输出功率等指标，并根据具体应用场景进行优先级排序。
2. 电路拓扑设计：根据需求分析的结果，选择合适的电路拓扑结构和工作模式。
常见的射频电路拓扑包括放大器、滤波器、混频器等。
3. 元器件选型：根据电路拓扑和设计要求，选择合适的元器件，包括放大器管、滤波器、混频器、电感、电容等。
要考虑元器件的特性参数、工作频率范围、功耗等因素。
4. 电路布局：对于高频电路尤其重要，要进行合理的布局，避免电路之间的相互干扰和串扰。
要注意信号链和功耗链的分离，减小互相影响。
5. 电路优化：通过仿真和实验等手段对电路进行优化和调试，保证电路性能的达到设计要求。
射频电路理论与设计第2章史密斯圆图
对负载阻抗与特性阻抗失配度不同的 传输线而言，传输线的反射系数模值是不 同的，因而就对应着不同的等反射系数圆 半径，这一组半径不同的等反射系数圆称 为等反射系数圆族。
又因为反射系数的模值与驻波系数一 一对应，所以等反射系数圆族又称为等驻 波系数圆族。等反射系数圆族有下面3个特 点。
（1）当等反射系数圆的半径为0，即 在坐标原点处时，反射系数的模值 |ΓL|=0，驻波系数ρ=1。所以，反射系 数复平面上的坐标原点为匹配点。
图2.6 例2.2用图
图2.7 例2.3用图
3 传输线上行驻波电压最大点和最小点 位置的计算 用圆图可以找到传输线上行驻波电压的最 大点和最小点。在射频电路中，如果在传 输线的电压最大点或电压最小点插入λ/4阻 抗变换器，可以达到阻抗匹配。
图2.8 例2.4用图
图2.9 例2.5用图
4 传输线终端短路和终端开路时的阻抗 变换 终端短路的传输线和终端开路的传输线可 以等效为电感和电容，这一点在射频电路 中非常重要。在给定频率下，依据传输线 长度和终端条件，可以产生感性和容性两 种阻抗，这种用分布电路技术实现集总元 件参数的方法有很大的实用价值。
为了求输入阻抗，应预先计算出集总电抗 元件的归一化串联电抗值jx或归一化并联 电纳值jb，并假定归一化负载zL位于圆图 上的点A。对于图2.22所示的4种可能电路， 从圆图上的点A开始实行图解计算，如图 2.23所示（图2.23为史密斯阻抗-导纳圆 图）。情况如下所述。
（1）在电路中串联电感L时，电路如 图2.22(a) 所示。在圆图上由点A沿等电阻 圆顺时针方向移动jx=jωL/Z0，即得到圆图 上归一化输入阻抗所在的点，如图2.23所 示。
2.2.1 归一化阻抗
2.2.2 等电阻圆和等电抗圆
射频模拟电路电子教案：第2章 射频电子系统中的放大器设计
•
yfe
I2 V1
V2 0
输出短路时的正向传输导纳
•
yoe
I2 V2
V1 0
输入短路时的输出导纳
• yie、yre、yfe和yce称为晶体管共射组态的网络参数 • 参数是频率的函数
• 不同组态的y参数不一样
• Y参数的表现形式： y g jb;
S参数在微波频段的广泛应用
y e j ; g jC
rb¢e g Vm b¢e
rce
• Y参数可测量
-
• Y参数可由混合型电路参数转换得到
e
•
直接转换法：
• 输出短路时，等效电路如图2-4 ，可得 ：
yie
Ib Vb
Vc 0
gbb¢[gb¢e j(Cb¢e Cb¢c )] gbb¢ gb¢e j(Cb¢e Cb¢c )
yfe
Ic Vb
Vc 0
仅取其中一级来分析与计算
p1
分析假定： • 三级级联放大器完全相同 • 使用同样的晶体管
f
f
fT
0
1
f f
2
• fT 的求取：
fT
1 2re (Cb'e
Cb'c )
• 工程应用：求工作频率上的实际放大倍数： 0
1
f f
2
• 当 f工作 fβ 时，
0
f f 2
1
f f
0 f / f 而
T
0 故有 fT
f工作
• 1 即电流增益小于1，但功率增益可以大于1
Cb¢c )
yoe
Ic Vc
Vb 0
gce
jCb¢c (gm
gbb¢ gb¢c
射频电路设计
射频电路设计是无线通信领域中的关键技术，它与无线通信的性能和特性直接相关。
的目的是为了实现高效的信号传输、抗干扰能力强、信噪比高、频谱资源利用效率高、低功耗等性能优异的无线通信系统。
一、的基本概念射频电路是指在无线通信系统中用于调制、解调、放大、滤波和发射、接收无线信号的电路。
由于无线通信系统中信号的频率一般在几百万赫兹到几千兆赫兹之间，因此射频电路工作在高频范围内，其特点是频率高、电压小、电流大、噪声大、传输距离短等。
的主要任务是实现信号的滤波、放大、混频、调制等操作，从而完成信号的处理和传输。
一般来说，需要考虑以下方面的因素：1.频段和带宽：确定射频电路工作的频率范围和工作带宽。
2.信号处理的功能：确定射频电路要实现的信号处理功能，如滤波、放大、混频、调制等。
3.电路结构和拓扑：确定射频电路的具体拓扑结构和电路元件，并进行系统级的优化设计。
二、中的关键技术1.滤波技术：滤波是射频信号处理中最常用的技术之一，它的主要作用是将所需的信号从噪声和干扰中分离出来。
滤波器一般分为低通、带通、高通和带阻滤波器。
在设计射频电路时，需要根据实际情况进行合理的滤波器选择和设计。
2.放大技术：放大器是中最常用的元件之一，它的主要功能是将信号增强到足够的水平以便在后续处理中进行正常传输。
在中，需要根据具体设计要求选择合适的放大器拓扑结构和参数。
3.混频技术：混频器用于将两个不同频率的信号相乘，产生出新的频率，这个过程叫做混频。
在接收端，混频器主要用于将接收到的高频信号转换为中频信号，同时滤波器用于去除混频后的高频信号。
4.调制技术：调制用于将基带信号（低频）和射频信号（高频）结合起来。
在通信系统中，调制技术是实现高效传输的关键。
常见的调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等。
5.射频功率放大技术：射频功率放大器是一种用于放大射频信号的放大器，通常要求具有高效、大功率、尽可能小的失真等特点。
在中，功率放大器的设计是一个非常关键的环节，其设计的好坏直接影响整个无线通信系统的性能。
无线射频技术原理及电路设计技巧-设计应用
无线射频技术原理及电路设计技巧-设计应用RF（Radio Frequency）技术被广泛应用于多种领域，如：电视、广播、移动电话、雷达、自动识别系统等。
专用词RFID（射频识别）即指应用射频识别信号对目标物进行识别。
RFID的应用包括：ETC（电子收费）铁路机车车辆识别与跟踪集装箱识别贵重物品的识别、及跟踪商业零售、医疗保健、后勤服务等的目标物管理出入门禁管理动物识别、跟踪车辆自动锁死（防盗）RF（射频）专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波。
电磁波可由其频率表述为：KHz（千赫），MHz（兆赫）及GHz（千兆赫）。
其频率范围为VLF（极低频）也即10-30KHz至EHF（极高频）也即30-300GHz。
RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。
它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准;可自由工作在各种恶劣环境下;可进行高度的数据集成。
另外，由于该技术很难被仿冒、侵入，使RFID具备了极高的安全防护能力。
从概念上来讲，RFID 类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;而RFID则使用专用的RFID 读写器及专门的可附着于目标物的RFID单元，利用RF信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。
RFID单元中载有关于目标物的各类相关信息，如：该目标物的名称，目标物运输起始终止地点、中转地点及目标物经过某一地的具体时间等，还可以载入诸如温度等指标。
RFID单元，如标签、卡等可灵活附着于从车辆到载货底盘的各类物品。
RFID技术所使用的电波频率为50KHz-5.8GHz，如图一所示，一个基本的RFID系统一般包括以下几个部份：一个载有目标物相关信息的RFID单元（应答机或卡、标签等）在读写器及RFID单元间传输RF信号的天线一个产生RF信号的RF收发器（RF transceiver）一个接收从RFID单元上返回的RF信号并将解码的数据传输到主机系统以供处理的读写器。
射频电路设计教学课件
常数（传播常数）：
k
空间相位kz变化2π 所经过的距离称为波长： 2 / 正弦波的等相位面传播的速度称为相速度。
t z 常数， dt dz 0 故 dz 1 c f ∴TEM波相速： v p dt r r
相 速： v p
2
1
1
0 0
vp f
3 108 m / s
10 m 1m 1 cm
波
长：
2v p
17
1.3 频谱
频 段
ELF(极低频) VF(音频) VLF(甚低频) LF(低频) MF(中频) HF(高频) VHF(甚高频)
电气和电子工程师学会(IEEE) 频谱
模拟电荷分离效应Ca 模拟引线L R 模拟引线L L2 R C2 C1 L1 L2
模拟引线间电容Cb
高频电阻等效电路表示法
高频线绕电阻等效电路表示法 21
微波电阻
22
例1.3 求出用长2.5cm，AWG26铜线连接的500Ω金属膜电阻的 高频阻抗特性，寄生电容Ca=5pF。 解： AWG26的d=16mil，a= 8×2.54×10-5m=0.2032mm 由1.10和1.11式(P15)， aRDC a 2l L f 0 Cu 2 2Cu 4f a Cu
变的载流子形成交变磁场，该磁场又感应一个电场，与该电场
相关联的电流密度与原始的电流相反，在中心感应最强，所以 导体中心的电阻最大，随着频率的提高，电流趋向于导体外表 ——趋肤效应。 沿z方向的电流密度：J z pIJ0 pr/2aJ1 pa
2 其中 p j cond ，J 0，J1 是零阶和一阶贝塞尔函数，I为总电流
射频电路设计课程设计
射频电路设计课程设计1. 引言射频（Radio Frequency，RF）电路设计是电子信息工程专业的重要课程，主要涉及无线电通讯、遥控、雷达、导航等领域。
本文将介绍在射频电路设计课程中，通过选取合适的RF接口、设计天线、优化电路布局等措施来完成射频电路设计的实践过程。
2. 课程设计目标通过射频电路设计课程的教学，使学生掌握以下知识和技能：•了解射频电路的基本原理和特性；•理解射频电路设计的基本流程和方法；•掌握常用的射频电路元器件和器件参数；•能够选取合适的RF接口和设计天线；•能够进行射频电路的优化和性能测试。
3. 课程设计内容3.1 接口选取在射频电路设计中，RF接口的选取非常重要。
在不同的应用场景下，应该选取不同的接口。
常用的RF接口有SMA、N、TNC、BNC等。
在选取RF接口时，还需要考虑信号频率、功率等参数。
3.2 天线设计天线是射频通信中的重要组成部分，对于无线通信的信号清晰度和传输距离起着至关重要的作用。
常用的天线有板状天线、棒状天线、贴片天线等。
在天线设计时，需考虑天线的天线增益、VSWR值、馈线长度等参数。
还需要注意天线和集成电路布局的相对位置，并进行合理的匹配设计。
3.3 电路布局电路布局对于射频电路的性能具有很大的影响，因此需要进行合理的布局设计。
电路板尺寸、阻抗匹配、引脚位置等因素都需要考虑到。
此外，还需要设计合适的敷铜、引线规划等将电路各部分有机地组装在一起。
在完成电路布局之后，还需进行信号完整性分析、噪声分析、ANE分析等，以确保电路的可靠性和稳定性。
3.4 电路测试在完成射频电路设计之后，还需进行性能测试以验证其性能是否符合要求。
常用的测试方法有噪声系数测试、增益平坦度测试、P1dB测试、IP3测试等。
测试时需使用合适的测试设备，如信号发生器、频谱分析仪、网络分析仪等，并根据需要选择合适的负载和网络校准器。
4. 结束语本文介绍了射频电路设计课程的内容和目标，以及在射频电路设计过程中需要考虑的关键因素。
射频电路理论与设计
射频电路仿真与实验
05
电路仿真软件
如Multisim、PSPICE等，用于模拟和分析射频电路的电流、电压等电气特性。
电磁场与电路联合仿真软件
如COMSOL Multiphysics等，能够实现电磁场和电路的耦合仿真，适用于复杂的多物理场问题。
定义与特点
手机、无线局域网、卫星通信等。
通信
目标探测、测距、测速等。
雷达
全球定位系统（GPS）、北斗卫星导航系统等。
导航
无线电广播、电视广播等。
广播
射频电路的应用领域
射频电路的基本组成
产生射频信号，可以是振荡器、放大器等。
用于传输射频信号，可以是同轴线、微带线等。
包括天线、滤波器、混频器、放大器等，用于处理射频信号。
电磁兼容性与干扰问题
随着设备数量的增加和通信频段的密集化，电磁兼容性和干扰问题变得更加突出，需要采取有效的措施来解决。
材料与工艺限制
在实现小型化和集成化的同时，材料和工艺的限制可能导致性能下降、可靠性问题和制造成本增加。
测量与调试的挑战
在高频和宽带条件下，测量和调试技术面临更大的挑战，需要发展新的测试设备和测试方法。
软件定义无线电（SDR）
通过软件编程来实现无线电功能，使得射频电路更加灵活和可重构，满足多样化应用需求。
5G和物联网（IoT）技术的影响
随着5G和物联网技术的快速发展，射频电路的设计将面临新的挑战和机遇，需要不断适应新技术要求。
技术挑战
高频与宽带信号处理
随着通信频段的不断提高，射频电路需要处理更高频率和更宽带宽的信号，这带来了信号失真、噪声干扰和功耗增加等技术挑战。
射频电路设计第二章
定义
电感是能够存储磁场能量的元件，其 基本单位是亨利（H）。
工作原理
当电流在电感中流动时，磁场被建立 起来，从而产生一个与电流变化方向 相反的感应电动势。
在射频电路中的应用
在射频电路中，电感常用于滤波器、 调谐器和扼流圈等，以控制电流和信 号频率。
重要参数
电感的品质因数（Q值）和自谐振频 率是关键参数，影响其在射频电路中 的性能。
宽频带特性
射频信号的频带较宽，通常覆 盖多个频段，因此电路需要具 有宽频带特性，能够处理不同 频段的信号。
高灵敏度特性
射频电路通常具有高灵敏度， 能够检测到微弱的信号，因此 需要采取措施减小噪声和干扰 。
高线性度特性
射频电路需要具有高线性度， 以减小信号失真和干扰，提高
通信质量。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2
射频电路元件
电感
射频电路设计第二章
• 射频电路基础 • 射频电路元件 • 射频电路设计流程 • 射频电路仿真技术 • 射频电路版图设计 • 射频电路测试技术
01
射频电路基础
射频定义
01
射频（Radio Frequency）：指电 磁波的频率介于无线电波和微波之 间，通常为300KHz至300GHz的 电磁波。
混合仿真
混合仿真结合了电磁仿真和 电路仿真的优点，能够同时 考虑电路和电磁场之间的相
互作用。
混合仿真通常采用基于物理 的建模方法，将电路元件和 电磁场相互耦合，以更准确
地模拟射频系统的性能。
混合仿真在射频和微波集成 电路设计、天线馈电网络设 计等领域具有广泛的应用价 值。
05
射频电路版图设计
版图布局
信号频段
确定射频电路的工作频 段，包括低频、中频、
射频放大器电路设计
01
02
03
晶体管
选择合适的晶体管类型和 型号，考虑其增益、带宽、 功率容量等参数。
电阻、电容、电感
根据电路需求选择合适的 电阻、电容和电感，确保 电路性能稳定。
调谐网络
根据工作频率和带宽需求， 设计调谐网络以实现最佳 性能。
阻抗匹配
输入阻抗匹配
通过匹配网络将源阻抗与 放大器输入阻抗匹配，提 高信号传输效率。
共集放大器
总结词
共集放大器是一种常用的射频放大器电路设计，具有高输入阻抗、低输出阻抗和电流增 益的特点。
详细描述
共集放大器采用共集电极放大方式，将输入信号通过晶体管基极进行放大，并通过发射 极输出。由于其电流增益较高，适用于对电流变化敏感的信号处理，同时具有较好的输
入阻抗和低输出阻抗性能。
功率放大器
雷达系统用放大器设计
总结词
雷达系统用放大器设计主要关注高输出功率和稳定性 ，以确保雷达系统的探测距离和准确性。
详细描述
在雷达系统用放大器设计中，高输出功率和稳定性是 关键的设计指标。为了实现高输出功率，设计师通常 会选择大功率晶体管和适当的电路结构。同时，为了 提高稳定性，需要采取有效的散热措施和电路保护措 施，以防止放大器过热或损坏。此外，还需要对放大 器的相位噪声、谐波失真等进行优化，以确保雷达系 统的探测距离和准确性。
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输出阻抗匹配
将放大器输出阻抗与负载 阻抗匹配，确保最大功率 传输。
共轭匹配
采用共轭匹配方式，使信 号在传输过程中保持恒定 幅度和相位。
噪声与增益
噪声系数
分析电路中噪声的来源，如热噪 声、散弹噪声等，并采取措施降 低噪声系数。
Chapter2 射频电路基础(2013版)PDF
解此联立方程可得：
V2 j C M I s 1 2 2 ( ) g j C C C M M j L j C M / g 2
2 2
2 1 0 2C M 1 j g ( ) g 2 0 0 j I s g (1 2 2 ) j 2
若要求负载与信号源内阻匹配，问变 压器线圈匝数比N1~3/N2~3应为何值? 解:先把RL折算到电容支路两端得到RL’
RL C1 C2 2 RL ' 2 ( ) RL 16 RL C1 p1
再把RL’折算到RS支路两端得到RL’’
N 2~3 2 N 2~3 2 ) R L ' 16 ( ) RL Rs RL ' ' p2 RL ' ( N 1~ 3 N 1~ 3
可见，在有信号源內阻和负载电阻情况下，为了对并联谐振 回路的影响小，需要应用阻抗变换电路。
n n
所以并联谐振回路希望用恒流源激励（内阻大）。
31
3. 匹配网络阻抗变换 （窄带）
L型匹配网络 常用网络结构 T型匹配网络 p型匹配网络
7
（一）简单LC并联谐振回路分析
固有串 联电阻 等效并 联阻抗
实际的并联谐振回路
等效的并联谐振回路
R 并联阻抗 r 串联电阻
1 L R r C
8
简单并联谐振回路的阻抗表达式为：
Z ( j )
1 1 1 j C R j L
R 0 1 j ( ) 0 L 0
24
结论：
（１）部分接入的电阻（或阻抗）折算到回路两端时， 其值增大 １／ｐ2倍，电导（或导纳）则减小ｐ2 倍； （２）部分接入的电压源折算到回路两端时，其值增大１／ｐ倍； （３）部分接入的电流源折算到回路两端时，其值减小ｐ倍；
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
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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。
射频电路设计--理论与应用
射频电路设计--理论与应用第1章引言1 1 射频设计的重要性1 2 量纲和单位1 3 频谱1 4 无源元件的射频特性1 4 1 高频电阻1 4 2 高频电容1 4 3 高频电感1 5 片状元件及对电路板的考虑1 5 1 片状电阻1 5 2 片状电容1 5 3 表面安装电感1 6 小结参考文献习题第2章传输线分析2 1 传输线理论的实质2 2 传输线举例2 2 1 双线传输线2 2 2 同轴线2 2 3 微带线2 3 等效电路表示法2 4 理论基础2 4 1 基本定律2 5 平行板传输线的电路参量2 6 各种传输线结构小结2 7 一般的传输线方程2 7 1 基尔霍夫电压和电流定律表示式2 7 2 行进的电压和电流波2 7 3 阻抗的一般定义2 7 4 无耗传输线模型2 8 微带传输线2 9 端接负载的无耗传输线2 9 1 电压反射系数2 9 2 传播常数和相速2 9 3 驻波2 10 特殊的终端条件2 10 1 端接负载无耗传输线的输入阻抗2 10 2 短路传输线2 10 3 开路传输线2 10 4 1/4波长传输线2 11 信号源和有载传输线2 11 1 信号源的相量表示法2 11 2 传输线的功率考虑2 11 3 输入阻抗匹配2 11 4 回波损耗和插入损耗2 12 小结参考文献习题第3章 Smith圆图 3 1 从反射系数到负载阻抗3 1 1 相量形式的反射系数3 1 2 归一化阻抗公式3 1 3 参数反射系数方程3 1 4 图形表示法3 2 阻抗变换3 2 1 普通负载的阻抗变换3 2 2 驻波比3 2 3 特殊的变换条件3 2 4 计算机模拟3 3 导纳变换3 3 1 参数导纳方程3 3 2 叠加的图形显示3 4 元件的并联和串联3 4 1 R和L元件的并联3 4 2 R和C元件的并联3 4 3 R和L元件的串联3 4 4 R和C元件的串联3 4 5 T形网络的例子3 5 小结参考文献习题第4章单端口网络和多端口网络4 1 基本定义4 2 互联网络4 2 1 网络的串联4 2 2 网络的并联4 2 3 级连网络4 2 4 ABCD网络参量小结4 3 网络特性及其应用4 3 1 网络参量之间的换算关系4 3 2 微波放大器分析4 4 散射参量4 4 1 散射参量的定义4 4 2 散射参量的物理意义4 4 3 链形散射矩阵4 4 4 Z参量与S参量之间的转换4 4 5 信号流图模型4 4 6 S参量的推广4 4 7 散射参量的测量4 5 小结参考文献习题第5章射频滤波器设计5 1 谐振器和滤波器的基本结构5 1 1 滤波器的类型和技术参数5 1 2 低通滤波器5 1 3 高通滤波器5 1 4 带通和带阻滤波器5 1 5 插入损耗5 2 特定滤波器的实现5 2 1 巴特沃斯滤波器5 2 2 切比雪夫滤波器5 2 3 标准低通滤波器设计的反归一化5 3 滤波器的实现5 3 1 单位元件5 3 2 Kurodac规则5 3 3 微带线滤波器的设计实例5 4 耦合微带线滤波器5 4 1 奇模和偶模的激励5 4 2 带通滤波器单元5 4 3 级连带通滤波器单元5 4 4 设计实例5 5 小结c参考文献习题第6章有源射频元件6 1 半导体基础6 1 1 半导体的物理特性6 1 2 PN结6 1 3 肖特基(Schottky)接触6 2 射频二极管6 2 1 肖特基二极管6 2 2 PIN二极管6 2 3 变容二极管6 2 4 IMPATT二极管6 2 5 隧道二极管6 2 6 TRAPATT,134BARRITT和Gunn二极管6 3 BJT双极结晶体管（Bipolar JunctioncTransistor) 6 3 1 结构6 3 2 功能6 3 3 频率响应6 3 4 温度性能6 3 5 极限值6 4 射频场效应晶体管6 4 1 结构6 4 2 功能6 4 3 频率响应6 4 4 极限值6 5 高电子迁移率晶体管6 5 1 结构6 5 2 功能6 5 3 频率响应6 6 小结参考文献习题 第7章有源射频电路器件模型 7.1 二极管模型7.1.1 非线性二极管模型7.1.2 线性二极管模型7.2 晶体管模型7.2.1 大信号BJT模型7.2.2 小信号BJT模型7.2.3 大信号FET模型7.2.4 小信号FET模型7.3 有源器件的测量7.3.1 双极结晶体管的DC特性7.3.2 双极结晶体管的AC参量的测量7.3.3 场效应晶体管参量的测量7.4 用散射参量表征器件特性7.5 小结参考文献习题第8章匹配网络和偏置网络 8 1 分立元件的匹配网络8 1 1 双元件的匹配网络8 1 2 匹配禁区.c频率响应以及品质因数8 1 3 T形匹配网络和π形匹配网络 8 2 微带线匹配网络8 2 1 从分立元件到微带线8 2 2 单节短截线匹配网络8 2 3 双短截线匹配网络8 3 放大器的工作状态和偏置网络8 3 1 放大器的工作状态和效率8 3 2 双极结晶体管的偏置网络8 3 3 场效应晶体管的偏置网络8 4 小结参考文献习题第9章射频晶体管放大器设计 9 1 放大器的特性指标9 2 放大器的功率关系9 2 1 射频源9 2 2 转换功率增益9 2 3 其他功率关系9 3 稳定性判定9 3 1 稳定性判定圆9 3 2 绝对稳定9 3 3 放大器的稳定措施9 4 增益恒定9 4 1 单向化设计法9 4 2 单向化设计误差因子9 4 ３双共轭匹配设计法9 4 4 功率增益和资用功率增益圆9 5 噪声系数圆9 6 等驻波比圆9 7 宽带高功率多级放大器9 7 1 宽带放大器9 7 2 大功率放大器9 7 3 多级放大器9 8 小结参考文献习题第10章振荡器和混频器10 1 振荡器的基本模型10 1 1 负阻振荡器10 1 2 反馈振荡器的设计10 1 3 振荡器的设计步骤10 1 4 石英晶体振荡器10 2 高频振荡器电路10 2 1 固定频率振荡器10 2 2 介质谐振腔振荡器10 2 3 YIG调谐振荡器10 2 4 压控振荡器10 2 5 耿氏二极管（Gunncdiode）振荡器10 3 混频器的基本特征10 3 1 基本原理10 3 2 频域分析10 3 3 单端混频器设计10 3 4 单平衡混频器10 3 5 双平衡混频器10 4 小结参考文献习题附录A 常用物理量和单位 附录B 圆柱导体的趋肤公式附录C 复数附录D 矩阵变换 附录E 半导体的物理参量附录F 长和短的二极管模型附录G 耦合器附录H 噪声分析附录I MATLAB简介附录J 本书中英文缩写词。
HY016射频设计2射频原理图设计
HY016射频设计2_射频原理图设计在设计完射频方案的端口分配后，便可以开始画原理图了。
WTR4905的设计WTR4905的发射端分配如下：需要注意几点：1，信号流方向标准清楚2,需要告知Layout这些线都是需要50ohm阻抗的3，每个网络的命名需要对支持的频段一目了然4，不同的频段的隔直电容不同，频率越低隔直电容越大5，通常在低、中频线上不用预留匹配，在高频走线上才需要预留匹配RPM6743的设计RPM6743的2路低频1路中频1路高频输入均从WTR4905输出一一一一口50 0hm WTft：LTI_DA2_Le_D5^OW?G |~~〉RFIXJ RFIM_L1 RFIX-L2仅在高频端预留匹配电路50ahmRPM6743的5路低频输出如下: WTR4905 DRx端分配如下:5路中频输出如下：—―1 匚■二0F 日斗1口任匚51-,4路高频输出仅用到3路，HB1悬空:二 三1 H加 HB2而Effil两路TRx 管脚分配给B40和B7/41的PRx ,直接接匹配电路，且匹配电路需靠近WTR4905。
路后在通过匹配输入到WTR4905.I'-I'其中B40直接接到WTR4905接收端，所以PRx_B41还需要和PRx_B7通过SP2T 合到一RTM7916的设计RTM7916 的 GSM QB 均从 WTR4905 Port5 HB_SWOUT 输出至U LB_IN 。
其他14路开关的分配情况如下，FDD 频段的信号都是连接到双工器的ANT 管脚，是双CD 2U31D1r n. K …H E - I _M □ 三 卜 SDohm50orrri篦UnhClose to WTR4905所 PJLTHJ 演jSEM 50ohm输出，通过内部开关将 GSM LB 信号从向信号。
TDD B40和41是在6743中进行开关切换，这里也是双向信号。
但B34/39的开关 切换在7916中进行，所以Tx 和Rx 信号是分开的单向信U32Q17916 最终汇集所有信号到天线连接器，这段线一定要尽量短尽量不要匹配。
射频模拟电路电子教案：第2章 射频电子系统中的放大器设计
2．高频晶体管的物理模型——
混合型等效电路
• 把晶体管内部的复杂物理关系用集中元件R、L、
C来表征，每一元件与晶体管内部发生的某一种 物理过程相关联
N+
b
b¢
P
rbb¢
N+
e
（a）NPN模型
Cb¢c
b
b¢
rbb¢ rb¢c
Cb¢e
rb¢e
g Vm b¢e
e
c rce
（b）NPN混等效电路
图2-2 晶体管混合型等效电路
2
• f称为晶体管共射组态的（3dB）截止频率；
• 射频系统中晶体管经常工作于远大于f的频率范围
• 双极晶体管电流放大倍数下降到1所对应的频率—
—特征频率fT • f 与fT 的关系
2
0
1
f f
fT f 02 1 0 f
图2-5 截止频率和特征频率
0 0.7070
1
0
1 j f f
无影响，一般情况下，1
路的插入损耗。
QL Q0
2
1
。 表征的是谐振回 1
QL Q0
2
• （3）当 及 ，即 时，可求得谐振 1
QL Q0
2
1
PP 1
4PP 1 (1 PP )2
状参态数时有的 关最 。大增益 Apomax
yfe 2 4goe gie1
，仅与晶体管本身的
•
（4）1
yreVc
+L
yoe
Vc
yfeVi
C
b
+
Vo yie2
2．电压增益AV • 放大器的负载为yie2，yie2上的电压为Vo ，输入电
射频电路设计要点与设计方案(图文并茂)
射频电路设计要点与设计方案（图文并茂）目录1、射频电路中元器件封装的注意事项 (3)01.电路板的叠构 (4)02.阻抗控制 (5)03.射频元器件的摆放 (6)04.射频走线应该注意的问题 (7)05.过孔的放置 (8)2、射频电路电源设计注意事项 (9)3、射频PCB设计的EMC规范 (14)1）、层分布 (14)2）、接地 (15)3）、屏蔽 (16)4）、屏蔽材料和方法 (18)5）、屏蔽罩设计 (19)4、射频走线与地 (22)5、设计 (26)一、布局注意事项 (34)二、布线注意事项 (37)三、接地处理 (38)1、射频电路中元器件封装的注意事项成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。
而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。
近几年来，由于蓝牙设备、无线局域网络(WLAN)设备，和移动电话的需求与成长，促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。
从过去到现在，RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。
若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。
射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种黑色艺术。
但这只是一种以偏盖全的观点，RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。
不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。
重要的RF设计课题包括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波等。
在 WiFi 产品的开发过程中，射频电路的布线是极为关键的一个过程。
很多时候，我们可能在原理上已经设计的很完善，但是在实际的制板，上件过后发现很不理想，实际上这些都是布线做的不够完善的原因。
射频电路在布线中应该注意的问题：01.电路板的叠构在进行布线之前，我们首先要确定电路板的叠构，就像盖房子要先有房子的墙壁。
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石英晶体的电特性
⒈ 结构
石英晶体俗称水晶，是一种化学成分为SiO2 石英晶体俗称水晶，是一种化学成分为SiO 两端呈角锥的六棱柱结晶体， 两端呈角锥的六棱柱结晶体，具有稳定的物理 化学性能。 化学性能。按一定的方位角将晶体切成薄片称 RF 石英晶片（正方形、长方形、圆形）， ），不同方 石英晶片（正方形、长方形、圆形），不同方 位的切片有不同程度的频率特性， 位的切片有不同程度的频率特性，即石英晶片 尺寸、厚度决定频率。 尺寸、厚度决定频率。
fq2=455-5 0 fp2= fq1=455
fp1=455+5
RF f
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系列是应用压电陶瓷,良好的厚度振动， 调频用 LT10.7 系列是应用压电陶瓷,良好的厚度振动，单 块集成的电路，有着高选择性、高稳定性、低假响应等特点。 块集成的电路，有着高选择性、高稳定性、低假响应等特点。
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（ a) (b)
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适当选择串臂和并臂陶瓷滤波器的串、并联谐振频率， 适当选择串臂和并臂陶瓷滤波器的串、并联谐振频率，就得到理想的衰减特 性。 例如，要求滤波器通过（455± 例如，要求滤波器通过（455±5）kHz的频带，那么，串臂陶瓷片的串联谐 kHz的频带，那么， 的频带 P2相重合 并等于455kHz 相重合， 455kHz。 振频率fq1 应和并臂陶瓷片的并联谐振频率fP2相重合，并等于455kHz。而串臂 P1应等于 455+5）kHz， 应等于（ 陶瓷片的并联谐振频率fP1应等于（455+5）kHz，并臂陶瓷片的串联谐振频率fq2 则应等于（ kHz。 kHz的载频信号来说 串臂陶瓷片产生串联谐振， 的载频信号来说， 则应等于（455 −5）kHz。对455 kHz的载频信号来说，串臂陶瓷片产生串联谐振， 阻抗最小；并臂陶瓷片产生并联谐振，阻抗最大，因而能让信号通过。 阻抗最小；并臂陶瓷片产生并联谐振，阻抗最大，因而能让信号通过。对 455+5）kHz的信号 串臂陶瓷片产生并联谐振，阻抗最大，信号不能通过； 的信号， （455+5）kHz的信号，串臂陶瓷片产生并联谐振，阻抗最大，信号不能通过；对 kHz的信号 并臂陶瓷片产生串联谐振，阻抗最小，使信号旁路（ 的信号， （455 −5）kHz的信号，并臂陶瓷片产生串联谐振，阻抗最小，使信号旁路（无 Xe滤波器仅能通过频带为（455±5）kHz的信号。 输出）。因此， ）。因此 kHz的信号 的信号。 输出）。因此，滤波器仅能通过频带为（455±
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另一个为石英谐振器的 并联谐振频率
电路必然有两个谐振频率。 电路必然有两个谐振频率。
一为左支路的串联 谐振频率fq， 谐振频率 ，即石 英片本身的自然谐 振频率
fP = 2π Lq 1 = 2π Lq C
1 CqC0 Cq + C0
fq =
1 2π Lq C q
调频接收机用LT10.7M系列 （与Murata SFE10M7 FM-IF系列相容） 系列 系列相容） 调频接收机用 系列相容
型号 LT10.7MA5 LT10.7MS2 LT10.7MS3
3分贝带宽 (kHz) 280±50 230±50 180±40
20分贝带宽 (kHz) max 650 600 520
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压电效应
什么是压电效应呢 当晶体受到机械力时， 什么是压电效应呢？当晶体受到机械力时，它的表 压电效应 面上就产生了电荷。如果机械力由压力变为张力， 面上就产生了电荷。如果机械力由压力变为张力， 则晶体表面的电荷极性就反过来。 则晶体表面的电荷极性就反过来。这种效应称为正 压电效应。反之，如果在晶体表面加入一定的电压， 压电效应。反之，如果在晶体表面加入一定的电压， 则晶体就会产生弹性变形。 则晶体就会产生弹性变形。如果外加电压作交流变 晶体就产生机械振动。 化，晶体就产生机械振动。振动的大小基本上正比 RF 于外加电压幅度，这种效应称为反压电效应。 于外加电压幅度，这种效应称为反压电效应。
插入损耗 (dB) max 6 6 7
阻带衰耗 (912MHz)(dB)min 30
RF 40
40
输入/ 输出阻抗：330 。
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10.7M系列 规格 系列
中心频率 D:10.64MHz±30kHz B:10.67MHz±30kHz A:10.70MHz±30kHz C:10.73MHz±30kHz E:10.76MHz±30kHz
容性区
RF 感抗 X e与 不成线性关系陡峭的电抗特性对频率的变化 具有强烈的补偿能力 电子信息学院
ω
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晶体振子参数
振荡频率
453.5KH Z
2.457MH Z
4.00MHZ
8.00MHZ
Lq/µH Cq/pF C0/pF rq/ Q ∆f/KHZ
8.6×106 7.2×105 2.1×105 1.4×104 × × × × 0.015 5.15 1060 23000 0.6 0.005 2.39 37 298869 3 0.007 2.39 22.1 0.027 5.57 8.0
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图2.24 单片陶瓷滤波器的等效电路和电路符号
因此陶瓷谐振器的等效电路结构与石英晶体的相同。 因此陶瓷谐振器的等效电路结构与石英晶体的相同。 电子信息学院
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利用两个、五个、九个单片陶瓷片采用串、并联的方法，可连接成四端陶瓷滤波 利用两个、五个、九个单片陶瓷片采用串、并联的方法， 如图2.2.14 2.2.14（ ），图2.2.14（ 为四端陶瓷滤波器的电路符号， 器，如图2.2.14（a），图2.2.14（b）为四端陶瓷滤波器的电路符号，陶瓷片的 数量愈多，滤波器的性能愈好。在使用四端陶瓷滤波器时，输入、 数量愈多，滤波器的性能愈好。在使用四端陶瓷滤波器时，输入、输出阻抗必须 与信号源、负载阻抗匹配。陶瓷滤波器的工作频率为几十KHZ 几百MHZ KHZ～ MHZ， 与信号源、负载阻抗匹配。陶瓷滤波器的工作频率为几十KHZ～几百MHZ，带宽可 以做得很窄。 以做得很窄。
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石英晶体
石英晶体和其他弹性体一样， 石英晶体和其他弹性体一样，也 具有惯性和弹性， 具有惯性和弹性，因而存在固有 振动频率。 振动频率。当外加电源频率与晶 体的固有振动频率相等时， 体的固有振动频率相等时，晶体 片就产生谐振。这时， 片就产生谐振。这时，机械振动 的幅度最大， 的幅度最大，相应地晶体表面产 生的电荷量亦最大， 生的电荷量亦最大，因而外电路 中的电流也最大石英晶体具有谐 中的电流也最大石英晶体具有谐 振电路的特性， 振电路的特性，它的反压电效应 可用串联谐振回路等效
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2.2.3 其它无源滤波电路
1、石英晶体滤波器
在无线接收机的中频放大器（频带放大器） 在无线接收机的中频放大器（频带放大器）中，因中频是固定 不变的，为提高中频滤波器的选择性并简化调试工艺， 不变的，为提高中频滤波器的选择性并简化调试工艺，常用集 中参数滤波器，常用的有石英晶体滤波器、 中参数滤波器，常用的有石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表 面波滤波器等。 面波滤波器等。
Lq、Cq、rq 代表晶体本身的特性：Lq相当于晶体的质量（惯性），CqRF 代表晶体本身的特性： 相当于晶体的质量（惯性）， 相当于晶 参量是很特异的， 体的等效弹性模数， 相当于摩擦损耗。 体的等效弹性模数，rq相当于摩擦损耗。晶体的LCR参量是很特异的， Lq很大，一般以几亨（H）至十分之几亨计； 很大，一般以几亨（ 至十分之几亨计； Cq很小，一般以百分之几皮法计； 很小，一般以百分之几皮法计； rq一般以几至几百欧（Ω）计。 一般以几至几百欧（ 因而图2.22的等效电路的Qq值极高，等效阻抗极大（以几百kΩ计）。 因而图2.22的等效电路的 值极高，等效阻抗极大（以几百k 2.22
10.7M系列特性曲线 系列特性曲线
色标 黑 蓝 红 橙 白
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10.7M系列特性曲线 系列特性曲线
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任务2.2.2 任务2.2.2 石英滤波器频率特性的测试
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项目： 项目：陶瓷滤波器频率特性的测试 任务要求：按测试程序要求完成所有测试内容， 任务要求：按测试程序要求完成所有测试内容，并撰写测试 报告（格式要求见附录A 报告（格式要求见附录A）。 测试设备：扫频仪或网络分析仪1 测试设备：扫频仪或网络分析仪1台。 测试电路：如图2.20所示电路。电路中，JT为10.7MHz陶瓷滤 2.20所示电路 测试电路：如图2.20所示电路。电路中，JT为10.7MHz陶瓷滤 波器。 波器。 测试程序： 测试程序： 按图2.16接好电路。 接好电路。 ① 按图 接好电路 保持步骤① 用扫频仪（或网络分析仪） 率特性， ② 保持步骤①，用扫频仪（或网络分析仪）测量陶瓷滤波器的频 率特性， 并画出该频率特性曲线。 并画出该频率特性曲线。 保持步骤② 从特性曲线中读出该滤波器的中心频率增益A ）、上 ③ 保持步骤②，从特性曲线中读出该滤波器的中心频率增益 u0（dB）、上 ）、 限截止频率f 下限截止频率f 和通频带f 并记录： 限截止频率 H、下限截止频率 L和通频带 bw，并记录： RF Au0（dB）=_______dB，f0 =_______MHz ） ， fH=_______MHz，fL=_______MHz，fbw= fH－fL =_______MHz ， ， 保持步骤③ 从特性曲线中读出该放大器放大倍数下降至A ④ 保持步骤③，从特性曲线中读出该放大器放大倍数下降至 u0的0.1（ （ 记录并计算： −20dB）倍处的带宽 ∆f0.1，记录并计算： ）倍处的带宽2∆ 2∆f0.01=_______MHz， ∆ ，