微波电子线路(雷振亚)3-9章 (1)
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微波电路西电雷振亚老师的课件绪论
谐振器
总结词
谐振器是微波电路中的重要元件，用于产生共振并储存能量。
详细描述
谐振器是微波电路中的基本元件之一，其作用是产生共振并储存能量。谐振器通常由介质、导线和磁 芯等结构组成，其谐振频率可以通过调节尺寸、介质常数和磁导率来精确控制。谐振器在微波电路中 广泛应用于信号选频、滤波器设计以及振荡器等方面。
详细描述
LTCC工艺通过将低温烧结陶瓷与金属导体混合，制造 出具有优良性能的微波电路。这种工艺适用于高频率、 高集成度、小型化的微波电路，广泛应用于卫星通信、 军事电子等领域。
PCB工艺具有加工灵活、成本低等 优点。
详细描述
PCB工艺通过在印制电路板上钻孔、电镀、贴装电子元件等步骤，将电子元件与电路板 连接起来。这种工艺适用于中低频电路的制造，广泛应用于消费电子产品、工业控制等
电感
总结词
电感在微波电路中起到存储磁场能的作用，可以用于调谐和滤波等应用。
详细描述
电感是微波电路中的基本元件之一，其作用是存储磁场能。在微波频段，电感通常由线圈、磁芯或传输线结构制 成，其电感量可以通过调节线圈匝数、半径和磁芯材料来精确控制。电感在微波电路中广泛应用于调谐、滤波器 设计以及信号相位控制等方面。
新材料、新工艺的应用与挑战
新材料
新型材料如氮化镓、碳化硅等具有更 高的电子迁移率和更高的击穿电场， 为微波电路的发展提供了新的可能。
新工艺
先进的微纳加工工艺和薄膜工艺为微 波电路的小型化和集成化提供了技术 支持。
系统集成与小型化的挑战
系统集成
微波电路正朝着系统集成的方向发展 ，需要解决不同模块之间的兼容性和 协同工作问题。
02
微波电路的基本元件与电路
Chapter
微波电子线路(雷振亚)3-9章 (2)
反射型负阻参量放大器具有低噪声的优点，但存在潜在不 稳定、频带窄、结构复杂、调整困难等缺点。目前随着微波晶 体管的发展，低噪声、高频率新器件的出现，微波集成前端低 噪声电路已取代参量放大器，故在此不多作介绍。
第4章 微波上变频器与倍频器
4. 在图4-2中，如果只有一条有源支路，当输入功率加在非 线性电容上时，则其他电路均为无源支路。由于非线性变换作 用，输入信号将产生各次谐波。 由式(4-10)可得
第4章 微波上变频器与倍频器 图 4-3 反射型负阻参量放大器
第4章 微波上变频器与倍频器
必须指出，反射型负阻参量放大器虽然不从差频支路输出 功率，但差频支路(常称空闲回路)必须存在。这样才能在一定 条件下，使泵浦能量首先转换成差频能量(fP与fS通过电容变 频效应产生fP－fS)，然后又转换成信号能量(fP－fS与fP又通 过电容变频效应产生fS)。这个“再生”信号电流的相位与原 信号电流的相位相同，从而使信号得到放大。所以空闲回路起 能量转换的作用，将泵浦源功率最后转换成信号能量输出。
mPmn 0
mfP nfS
(4-8)
nPmn 0
mfP nfS
(4-9)
第4章 微波上变频器与倍频器
得到理想非线性电抗被两个不同频率fP和fS激励后，在各 频率分量fm,n上的平均功率分配关系表示为
mPm,n 0
n m mfP nfS
nPm,n ,2| 理论上任意n次谐波倍频器的理想效率为100％，但实际电
路中因RS损耗及反射等影响，使效率远低于100％。
第4章 微波上变频器与倍频器
4.2 变容管上变频器 变容管上变频器的输入信号含有泵浦电压uP、信号电压uS 及产生的和频fout=fP+fS>fP，它们与变容管并联，只允许fS、fP、 fout三个正弦电流分量通过变容管，对其他频率分量均呈开路 状态。图4-4示出了上变频器等效电路，图中省去了各分支的
第4章 微波上变频器与倍频器
4. 在图4-2中，如果只有一条有源支路，当输入功率加在非 线性电容上时，则其他电路均为无源支路。由于非线性变换作 用，输入信号将产生各次谐波。 由式(4-10)可得
第4章 微波上变频器与倍频器 图 4-3 反射型负阻参量放大器
第4章 微波上变频器与倍频器
必须指出，反射型负阻参量放大器虽然不从差频支路输出 功率，但差频支路(常称空闲回路)必须存在。这样才能在一定 条件下，使泵浦能量首先转换成差频能量(fP与fS通过电容变 频效应产生fP－fS)，然后又转换成信号能量(fP－fS与fP又通 过电容变频效应产生fS)。这个“再生”信号电流的相位与原 信号电流的相位相同，从而使信号得到放大。所以空闲回路起 能量转换的作用，将泵浦源功率最后转换成信号能量输出。
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(4-9)
第4章 微波上变频器与倍频器
得到理想非线性电抗被两个不同频率fP和fS激励后，在各 频率分量fm,n上的平均功率分配关系表示为
mPm,n 0
n m mfP nfS
nPm,n ,2| 理论上任意n次谐波倍频器的理想效率为100％，但实际电
路中因RS损耗及反射等影响，使效率远低于100％。
第4章 微波上变频器与倍频器
4.2 变容管上变频器 变容管上变频器的输入信号含有泵浦电压uP、信号电压uS 及产生的和频fout=fP+fS>fP，它们与变容管并联，只允许fS、fP、 fout三个正弦电流分量通过变容管，对其他频率分量均呈开路 状态。图4-4示出了上变频器等效电路，图中省去了各分支的
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4页
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1章 射频/微波工程介绍 表1-1
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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。
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第1章 射频/微波工程介绍 表1-3
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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。
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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。
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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。
微波电路西电雷振亚老师的课件1章射频微波工程介绍
射频微波工程的重要性
通信技术发展
随着通信技术的不断发展，射频微波 工程在移动通信、卫星通信、物联网 等领域发挥着至关重要的作用。
国家安全
科学研究
射频微波工程在物理学、化学、生物 学等基础学科的研究中也有广泛应用 ，为科学研究提供了重要的工具和手 段。
在军事和国防领域，射频微波技术对 于雷达探测、电子战和通信系统具有 重要意义，直接关系到国家安全。
各种参数。
测量流程
03
包括信号源校准、信号传输、接收和处理等步骤，以确保测量
结果的准确性和可靠性。
04
射频微波工程案例分析
无线通信系统中的射频微波电路设计
无线通信系统概述：无线通信系统是利用电磁波 进行信息传输的系统，包括移动通信、无线局域 网、蓝牙等。
无线通信系统中射频微波电路设计的挑战：无线 通信系统中的射频微波电路设计面临许多挑战， 如信号干扰、多径效应、频谱拥挤等。
雷达系统中的射频微波电路设计
雷达系统概述
雷达是一种利用电磁波探测目标的系统，广泛应用于军事、气象、航 空等领域。
射频微波电路设计在雷达系统中的作用
在雷达系统中，射频微波电路设计主要负责发射和接收电磁波，并进 行信号处理和分析。
雷达系统中射频微波电路设计的挑战
雷达系统中射频微波电路设计面临许多挑战，如电磁波的传播特性、 目标反射特性、干扰等。
电路仿真软件
如Multisim、PSPICE等，用于模拟电路的工作状 态和性能。
仿真设计流程
包括建立电路模型、设置参数、进行仿真分析和 优化等步骤，以提高射频微波电路的性能。
微波测量技术
测量原理
01
基于电磁波传播和散射的原理，研究微波信号的测量方法和技
微波电子线路
微波电子线路总结一、基于肖特基势垒二极管的混频器1、PN结简介：PN结的定义:在一块本征半导体中，掺以不同的杂质，使其一边成为Ｐ型，另一边成为Ｎ型，在Ｐ区和Ｎ区的交界面处就形成了一个PN结。
PN结的形成（1）当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。
但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使Ｐ区和Ｎ区中原来的电中性条件破坏了。
Ｐ区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，Ｎ区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。
这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的PN结，如图1所示。
（2）在这个区域内，多数载流子或已扩散到对方，或被对方扩散过来的多数载流子(到了本区域后即成为少数载流子了)复合掉了，即多数载流子被消耗尽了，所以又称此区域为耗尽层，它的电阻率很高，为高电阻区。
（3）Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场，如图2所示。
（4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：一是内电场将阻碍多子的扩散，二是P区和N区的少子一旦靠近PN结，便在内电场的作用下漂移到对方，使空间电荷区变窄。
（5）因此，扩散运动使空间电荷区加宽，内电场增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。
当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结处于动态平衡。
PN结的宽度一般为0.5um。
PN结的单向导电性PN结在未加外加电压时，扩散运动与漂移运动处于动态平衡，通过PN结的电流为零。
（1）外加正向电压（正偏）当电源正极接P区，负极接N区时，称为给pN结加正向电压或正向偏置，如图3所示。
微波电路西电雷振亚老师的定向耦合器PPT课件
第31页/共42页
b2 1
C 20lg
b
1 a2 b2
步骤三: 计算特性阻抗Za和Zb, 以及相应的波导波长。
步骤四: 用软件计算微带实际尺寸。
设计3 dB 分支线耦合器,负载为50Ω ,中心频率为 5 为εr＝9.6, h=0.8mm 。
步骤一: 确定耦合器指标(略)。 步骤二: 计算归一化导纳:
混合环又称环形桥,结构如图 6-11 (a) 所示。它的功能与分支线耦合器相似,不同的是两个输出 端口的相位差为180°。当信号从端口1输入时,端口4是隔离端,端口2和端口3功率按一定比例反相输出,也就 是相位差为180°。当信号从端口4输入时,端口1是隔离端,端口3和端口2功率按一定比例反相输出。同样地, 端口2和端口3也是隔离的,无论从哪个口输入信号,仅在端口1和端口4比例反相输出。
b= , a=1
GHz ,基板参数
2
第32页/共42页
步骤三: 计算特性阻抗：
Za
1 Ya
1 a Ya
50
11
步骤四:
Zb
计算微带
实Yb际 尺
寸a:Y0
35.3
支线 50 ΩW=0.83 mm, L=6.02mm
主线 35.3ΩW=1.36 mm, L=5.84 mm
第33页/共42页
6.5
第34页/共42页
g
2
4
1
4
g
g
3
4
4
2
1
3
ZR 4
(a)
(b)
图 6-11 微带环形桥与波导魔T
第35页/共42页
用波程相移理解这个原理比较简单： 当信号从端口1输入时,到端口 2为90°,到端口3为270°,故端口3比端口2滞后180°。端口1的信号经端口2到 达端口4为180°,经端口3到达端口4为360°,两路信号性质相反,在端口4抵消 形成隔离端。
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1 a2 b2
步骤三: 计算特性阻抗Za和Zb, 以及相应的波导波长。
步骤四: 用软件计算微带实际尺寸。
设计3 dB 分支线耦合器,负载为50Ω ,中心频率为 5 为εr＝9.6, h=0.8mm 。
步骤一: 确定耦合器指标(略)。 步骤二: 计算归一化导纳:
混合环又称环形桥,结构如图 6-11 (a) 所示。它的功能与分支线耦合器相似,不同的是两个输出 端口的相位差为180°。当信号从端口1输入时,端口4是隔离端,端口2和端口3功率按一定比例反相输出,也就 是相位差为180°。当信号从端口4输入时,端口1是隔离端,端口3和端口2功率按一定比例反相输出。同样地, 端口2和端口3也是隔离的,无论从哪个口输入信号,仅在端口1和端口4比例反相输出。
b= , a=1
GHz ,基板参数
2
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步骤三: 计算特性阻抗：
Za
1 Ya
1 a Ya
50
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步骤四:
Zb
计算微带
实Yb际 尺
寸a:Y0
35.3
支线 50 ΩW=0.83 mm, L=6.02mm
主线 35.3ΩW=1.36 mm, L=5.84 mm
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(a)
(b)
图 6-11 微带环形桥与波导魔T
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用波程相移理解这个原理比较简单： 当信号从端口1输入时,到端口 2为90°,到端口3为270°,故端口3比端口2滞后180°。端口1的信号经端口2到 达端口4为180°,经端口3到达端口4为360°,两路信号性质相反,在端口4抵消 形成隔离端。
微波电路西电雷振亚老师的传输线理论
(2-12)
第2章 传输线理论
式中U+、Ｕ－、 I+、 I－分别是信号的电压及电流 振幅常数,而+、 －分别表示沿+z、 －z 轴的传输方 向,γ是传输系数,定义为
(R jL)(G jC) j (2-13)
波在z上任一点的总电压及总电流的关系可由下列
方程表示：
dU dz
2.1.1 在直流和低频领域,一般认为金属导线就是一根连
接线,不存在电阻、 电感和电容等寄生参数。实际上, 在低频情况下,这些寄生参数很小,可以忽略不计。当 工作频率进入射频/微波范围内时,情况就大不相同。 金属导线不仅具有自身的电阻和电感或电容,而且还是 频率的函数。寄生参数对电路工作性能的影响十分明 显,必须仔细考虑,谨慎设计,才能得到良好的结果。下 面研究金属导线电阻的变化规律。
第2章 传输线理论
2.3 传输线基本理论
在射频/微波频段,工作波长与导线尺寸处在同一 量级。在传输线上传输波的电压、 电流信号是时间及 传输距离的函数。一条单位长度传输线的等效电路可 由R、 L、 G、 C等四个元件组成,如图2-12所示。
第2章 传输线理论
L
R
＋
～源
－
负
C
G
载
图2-12 单位长度传输线的等效电路
第2章 传输线理论
假设波的传播方向为＋z轴方向,由基尔霍夫电压及 电流定律可得下列传输线方程式:
d 2U (z) dz2
(RG 2LC)U (z)
j(RC
LG)U (z)
0
d
2
I
(
z
)
dz2
(RG 2LC)I(z)
j(RC
LG)I (z)
微波电路西电雷振亚老师的课件1章射频微波工程介绍
总结与展望
1 总结
2 展望
射频微波工程是一个重要且充满挑战的领域， 它在现代通信和无线技术中发挥着至关重要 的作用。
随着技术的不断发展，射频微波工程将继续 推动无线通信和雷达等领域的创新进步。
微波电路西电雷振亚老师 的课件1章射频微波工程 介绍
射频微波工程是一个广泛而复杂的领域，本章将介绍微波电路的基本概念、 与其他电路的区别以及其应用领域。
射频微波工程概述
定义和范围
射频微波工程研究高频率电磁场的传播、辐射和操控，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通 信等领域。
发展历史
射频微波工程起源于20世纪初，随着技术的发展和应用需求的增加，逐渐成为一个独立的 工程学科。
选择适当的电路拓扑结构， 考虑信号传输和功率分配 等因素。
选择合适的器件并对其参 数进行优化，以实现设计 要求。
射频微波电路设计的关键考虑因素
频率响应
微波电路需要保证在设计频 率范围内的稳定工作。
功率传输
微波电路中的功率传输效率 对整个系统性能至关重要。
干扰抑制
微波电路需要采取措施抑制 干扰源，保证信号质量。
射频微波电路的应用领域
无线通信
雷达
射频微波电路在手机、无线网络 和卫星通信等领域扮演重要角色。
射频微波电路用于雷达系统，用 于目标探测和跟踪。
卫星通信
射频微波电路在卫星通信系统中 用于信号放大和频谱调制等关键 功能。
微波电路设计流程
1 需求分析
2 电路拓扑设计
3 器件选型和参数优化
根据应用需求和性能指标 确定微波电路的基本要求。
重要性和挑战
射频微波工程在现代通信和无线技术中起着至关重要的作用，同时也面临着高频信号传输、 干扰抑制等方面的挑战。
微波电路西电雷振亚老师的课件章射频微波工程介绍 (一)
微波电路西电雷振亚老师的课件章射频微波工程介绍 (一)微波电路是一种特殊的电路，主要用于高速数据通信、无线通讯等，具有广泛的应用前景。
而西安电子科技大学雷振亚教授的课件《射频微波工程介绍》则完整地讲述了微波电路的知识体系，深入浅出地阐述了微波电路的基础理论和应用技术。
1. 引言及基本概念阐述在微波电路的介绍中，首先引入了微波信号与电子学中的常规信号的区别，并为读者介绍了微波器件的特点与优势。
为了让读者掌握领域中的基本概念，对微波电路中的几个核心概念进行了详细的解释。
2. 传输线基础微波电路以传输线为基础，因此在课件中对传输线的类型、特点及其电路模型等问题进行了论述。
此外，在传输线参数及其计算方法方面，雷教授也在课件中具体说明。
3. 微波元器件微波元器件是微波电路的主要组成部分，包括滤波器、放大器、混频器、轻质控制等，这个部分就对微波元器件进行了全面而系统地介绍，详情可参照微波器件的特性及其电路模型、微波非线性元件等方面的讲解。
4. 微波传输线与耦合器与传输线有关的耦合器被广泛应用于微波集成电路等微波电路系统中。
这部分的教学讲解中，雷教授详细介绍了微波传输线的特点、型号和应用，尤其是关于行波耦合器和孔型耦合器两大类产品的具体分析。
5. 微波滤波器及其设计在通讯领域中，微波滤波器的作用日益重要。
此部分涉及到微波滤波器的分类，电路模型等知识内容，并详细讲解了底部耦合滤波器、中心引线基本滤波器、陷波滤波器、微带全波行波滤波器等几种常见的微波滤波器的设计方法。
总的来说，西安电子科技大学雷振亚教授的课件《射频微波工程介绍》可谓是微波电路的一本全面而系统的教学材料。
此课件以生动、详尽的语言，为电子科技专业的学生深入解析了微波电路的理论知识与应用技术，帮助了广大电子工程师快速提高自己的能够设计高效微波电路的能力。
微波电子线路第三章上
相当于前面线性分析中加在混频 二极管上的电压只有三个：信号 电压、镜频电压和中频电压，因 此混频器是三端口网络。
Y混频器电路原理图
微波频率变换器
Y混频器的电路方程表示为：
I1 I0
I1
y0 y1 y2
y1
y0 y1
y2 y1 y0
VV01 V1
或
IS Iif
Ii
混频电流的主要频谱
u S 频 率L称为和频， if 除称 S为中频L 外还称为差频，
称为镜像i 频2率 L。 S L if
微波频率变换器
得出以下基本结论:
在非线性电阻混频过程中产生了无数的组合分量，其中包 含有中频分量，能够实现混频功能。可用中频带通滤波器 取出所需的中频分量而将其它组合频率滤掉。
微波频率变换器
3.2.1 电路工作原理与时频域关系
微波混频器只采 用一个肖特基势垒混 频二极管，称为单端 混频器
Z S 是信号源内阻抗， Z L 是本振源内阻抗， ZO 表示输出负载阻抗， Vdc 为直流偏压
vS t VS cosS t
vL t VL cosLt
微波频率变换器
1. 输出电流频谱（设 S ） P 先假设 Z、S Z和L 均ZO被短路;负载电压（输出电压） vO t 0
二极管电流中包含中频分量为：
iif t I1,1 exp jS L t I1,1 exp jS L t
2 I1,1 cosS L t
其振幅可计算出为：
2 I1,1
g1,1VS
1 8
g1,3VS 3
中频电流振幅不再与输入信号振幅成线性关系，将产生非线
性失真。
由于信号也产生各次谐波，将有可能在输出端产生组合干扰。
西电微波电子线路课后习题答案
微波电子线路习题(3-2)(1)分析：电路a 、b 线路相同，信号、本振等分加于二管，混频电流叠加输出，1D 、2D 两路长度差4λ，是典型的双管平衡混频器电路。
但a 、b 两路本振、信号输入位置互换。
在a 电路中，本振反相加于两管，信号同相加于两管，为本振反相型平衡混频器。
B 电路则为信号反相型平衡混频器。
（2）电流成分①a 电路输出电流成分：*中频分量 1,0=-=n t s ωωω *和频分量 1,=+=+n t s ωωω*本振噪声 ()πωω-==t v u t v u nl nl n nl nl n cos ,cos 21 *外来镜频干扰s l s ωωω-=2/t v g i i i i s i i i 0/1/2/1/cos 2ω=-= 不能抵消，二倍输出。
*镜频分量 2,2=-=n s l i ωωω0=io i 镜频输出抵消，但流过输入回路，在源电阻上损耗能量。
*高次分量n 奇数 两路相差πn 反相 输出叠加 n 偶数 两路相差πn 2 同相 输出抵消 ②b 电路输出电流成分：()111s u t g i =，()222s u t g i =*中频分量 1,0=-=n t s ωωω *和频分量 1,=+=+n t s ωωω*本振噪声 ()πωω-==t v u t v u nl nl n nl nl n cos ,cos 21 *外来镜频干扰s l s ωωω-=2/t v g i i i i s i i i 0/1/2/1/cos 2ω=-= 不()t v g t v g i io s l s s i ωωωcos cos /1//1/1=-=()tv g t v g i io s l s s i ωωωcos cos /1//1/1=-=能抵消，二倍输出。
*镜频分量 2,2=-=n s l i ωωω12i io i i = 镜频输出不能抵消，也会流过输入回路，在源电阻上损耗能量。
微波电路西电雷振亚老师的课件3章匹配理论
模糊理论
介绍模糊理论在匹配分析中的 应用，以及模糊匹配的数学描 述。
常见的匹配理论方法
L型网络
详细解释L型网络在匹配电路中 的原理和应用，以及如何根据需 求选择合适的元件。
π型网络
史密斯图
讨论π型网络的结构和特点，以 及它在匹配电路中的应用和优势。
介绍史密斯图的基本原理和使用 方法，以及它在匹配理论中的重 要性。
匹配失谐的影响和解Байду номын сангаас方法
反射损耗
探讨失谐导致的反射损耗，以及如何通过匹配 电路来减少这种损耗。
调谐器
介绍调谐器的原理和使用方法，以及它在解决 匹配失谐问题中的应用。
传输损耗
讨论失谐对传输损耗的影响，以及如何通过合 适的匹配方法来降低损耗。
环路匹配
探讨环路匹配的原理和实现方法，以及它在特 定情况下的优势。
微波电路西电雷振亚老师 的课件3章匹配理论
微波电路西电雷振亚老师的课件3章匹配理论是关于匹配理论的详细介绍。包 含基本概念、数学描述、常见的方法、匹配失谐的影响及解决方法，以及实 际微波电路中的匹配设计。这一章节总结要点，简洁易懂。
匹配理论的基本概念
1 匹配的定义
解释什么是匹配，以及为什么在微波电路设计中需要匹配。
实际微波电路中的匹配设计
1
分析需求
解释如何分析需求，确定匹配设计的目标和约束条件。
2
选择元件
讨论如何选择合适的元件，包括电感、电容和传输线。
3
优化设计
详细介绍如何进行匹配电路的优化设计，包括参数调整和模拟仿真。
总结和要点
1 匹配理论重要性
总结匹配理论在微波电路设计中的重要性。
2 实际应用
强调匹配理论的实际应用，以及设计匹配电路时需要考虑的因素。
微波电路西电雷振亚老师的课件9章射频微波振荡器
设计流程
首先确定电抗管的结构和尺寸， 然后设计合适的微波电路和输出 结构，最后进行仿真和优化。
设计难点
如何优化电抗管的结构和尺寸以 提高性能、如何降低噪声和提高 稳定性等是设计中的难点。
电抗管振荡器应用
通信领域
电抗管振荡器广泛应用于通信领域，如卫星 通信、雷达系统、移动通信等，提供稳定的 微波信号源。
2
当负阻抗元件与正阻抗元件相连时，负阻抗元件 将吸收能量并产生电流，而正阻抗元件则将释放 能量并产生电压。
3
这种相互作用导致电路中的能量不断循环，从而 产生振荡。
负阻振荡器设计
负阻振荡器的设计需要考虑负 阻抗元件的选择和正阻抗元件 的匹配。
负阻抗元件通常采用具有负微 分电阻特性的元件，如隧道二 极管、耿氏二极管等。
振荡器主要性能指标
频率稳定度
频率稳定度是衡量振荡器输出频率稳定性的重要指标，一般以单 位时间内频率变化量与标称频率的比值表示。
输出功率
输出功率是衡量振荡器输出信号强弱的指标，一般以单位时间内输 出的能量与输入能量的比值表示。
波形质量
波形质量是衡量振荡器输出信号波形好坏的指标，一般以信号的失 真度、噪声、杂散等参数表示。
等领域。
作为关键的信号源，微波固 态振荡器为各种射频微波系 统提供稳定的频率参考和激
励信号。
随着技术的发展，微波固态 振荡器的性能不断提高，使 得其在现代无线通信和雷达 系统中的应用越来越广泛。
07
频率合成技术
频率合成技术简介
频率合成技术是一种用于产生 高精度、高稳定度、高纯度频
率信号的技术。
它通过使用一个或多个参考 频率源，通过各种频率合成 方法，产生一系列具有相同
03
微波电子线路
接收系统包括信号放大、本振混频、中放。 应用：微波通信，卫星通信，微波遥感，雷达，电子对抗，
空间技术，射电天文，测量，治疗与探测。
第3页，本讲稿共12页
ห้องสมุดไป่ตู้
1、绪论
第4页，本讲稿共12页
1、绪论
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1、绪论
第6页，本讲稿共12页
1、绪论
四、本课的主要内容和安排 1、绪论 1．本课程微波技术中的地位 2．本课内容的重要性 3．微波电子系统的组成与应用 4．本课的主要内容 2、肖特基势垒二极管 1．组成及工作原理 2．特性参数
第11页，本讲稿共12页
1、绪论 16、负阻振荡器与功率合成技术 17、PIN管与单刀单掷开关 18、复杂改进开关及电调衰减器 19、PIN数字移相器 20、速调管与行波管 21、磁控管 22、微波电子技术新进展 23、复习、作业讲解
第12页，本讲稿共12页
1、绪论
12、微波晶体管放大器的噪声 1、有源二端口网络噪声分析模型 2、噪声系数计算
3 、13最、佳微Y波o及pt 晶最体小管放Fm大in 器设计
1、设计指标及步骤 2、单向化设计 3、稳定条件下最大增益设计 4、等增益圆几潜在不稳定条件下设计 5、多级放大器设计 14、放大器设计举例 15、固态负阻器件
第2页，本讲稿共12页
1、绪论
二、本课内容的重要性 纵观当今电子技术应用，以通信、电子战最为亮眼，微
波地位非常重要。而产生微波信号和接收、处理微弱微波信 号又占最重要的地位，是新有技术中的关键。微波信号处理 好了，其它电路技术是比较传统和现成的。而微波信号的产 生和处理正是本门课的最基本的内容，所以学好本课，不论 是对掌握现代电子技术应用关键，还是工作能力提高都是非 常重要的。 三、微波电子系统的组成及应用 微波电子系统：发射系统包括信号的产生、变频放大、调制
空间技术，射电天文，测量，治疗与探测。
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四、本课的主要内容和安排 1、绪论 1．本课程微波技术中的地位 2．本课内容的重要性 3．微波电子系统的组成与应用 4．本课的主要内容 2、肖特基势垒二极管 1．组成及工作原理 2．特性参数
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1、绪论 16、负阻振荡器与功率合成技术 17、PIN管与单刀单掷开关 18、复杂改进开关及电调衰减器 19、PIN数字移相器 20、速调管与行波管 21、磁控管 22、微波电子技术新进展 23、复习、作业讲解
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1、绪论
12、微波晶体管放大器的噪声 1、有源二端口网络噪声分析模型 2、噪声系数计算
3 、13最、佳微Y波o及pt 晶最体小管放Fm大in 器设计
1、设计指标及步骤 2、单向化设计 3、稳定条件下最大增益设计 4、等增益圆几潜在不稳定条件下设计 5、多级放大器设计 14、放大器设计举例 15、固态负阻器件
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1、绪论
二、本课内容的重要性 纵观当今电子技术应用，以通信、电子战最为亮眼，微
波地位非常重要。而产生微波信号和接收、处理微弱微波信 号又占最重要的地位，是新有技术中的关键。微波信号处理 好了，其它电路技术是比较传统和现成的。而微波信号的产 生和处理正是本门课的最基本的内容，所以学好本课，不论 是对掌握现代电子技术应用关键，还是工作能力提高都是非 常重要的。 三、微波电子系统的组成及应用 微波电子系统：发射系统包括信号的产生、变频放大、调制
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第3章 微波混频器
3.1.1 本振激励特性—— 如图3-2所示，在混频二极管上加大信号本振功率和直流
偏置(或零偏压)时，流过混频二极管的电流由二极管的伏安特 性来决定。加在二极管上的电压是直流偏置与本振信号之和， 二极管的伏安特性近似为指数函数，即
u(t) E0 UL cosLt
则流过二极管的大信i号电f流(v为) Isa ev
n
(3-
式中：yn gn e jnL ，yn gn e jnL。如果定义gn＝g－n，12) 则 y－同n 样，gn信e号 jn电L压可y以n* 表，示并为且y0＝g0。
uS
US
cos(St
S )
1 2
U
S
(e
பைடு நூலகம்jSt
e jSt )
第3章 微波混频器
当US较大，不能忽略U2S以上各项时，则式(3-9)最终可写 为
第3章 微波混频器
3.1.3 上面求混频产生的小信号电流i(t)时，仅计算了接收信号
vS(t)和本振的所谓“一次混频”， 而未考虑混频产物的反作 用。在实际工作中，至少要考虑中频ω0和镜频ωi的反作用， 实际的混频器电路可以等效为图3-5所示的简化电路。
本振电压：uL(t)=UL cosωLt 信号电压：uS(t)=US sinωSt 中频电压：u0(t)=－U0 sinω0t 镜频电压：ui(t)=－Ui sinωit
第3章 微波混频器 图 3-5 加在混频二极管上的电压
第3章 微波混频器
其中：u0(t)和ui(t)取负号是因为混频电流i在中频电阻R0 和镜频电阻Ri上产生的电压降反向加到二极管上。在这些电压 中，本振是大信号，其余幅值都很小，本振和直流偏压决定二 极管的工作点，混频器的工作状态可看成是大信号uL上叠加了 小信号uS、u0和ui
第3章 微波混频器
当混频二极管上只加直流偏压E0和本振功率时，混频二极 管呈现的电导为
di dv
|uE0 UL
cosLt
f
'(E0
UL cosLt)
Isa e (E0 UL cosLt) g(t) (3-7)
式(3-7)说明当本振电压随时间作周期性变化时，瞬时电
导g(t)也随时间作周期性变化，故称为时变电导；同样g(t)也
图3-6(a)所示。
第3章 微波混频器
图 3-6 混频器的等效电路 (a) 等效电路；(b) 三端口网络
第3章 微波混频器
如果将电导数值用网络［g］表示，则图3-6(a)可画成图 3-6(b)所示的三端口网络形式，同时还可将式(3-16)写成矩阵 形式:
IS g0 g1 g2 US
I0
第3章 微波混频器 第3章 微波混频器
3.1 微波混频器的工作原理 3.2 微波混频器的小信号传输特性——变频损耗 3.3 混频器的噪声系数及其他电气指标 3.4 微波混频器电路 3.5 微波MESFET混频器 3.6 微波混频器新技术 习题
第3章 微波混频器
微波混频器是通信、雷达、电子对抗等系统的微波接收机 以及很多微波测量设备所不可缺少的组成部分。它将微弱的微 波信号和本地振荡信号同时加到非线性元件上，变换为频率较 低的中频信号，进一步进行放大、解调和信号处理。图3-1是 微波混频器的原理图，对它的基本要求是小变频损耗和低噪声
(3-1)
i f (E0 UL cosLt) Isa e (E0 UL cosLt)
I e e E0 UL cosLt sa
(3-2)
第3章 微波混频器 图 3-2 混频二极管加直流偏压和本振功率时的原理图
第3章 微波混频器
显然，流过二极管的大信号电流是本振功率ωL的周期性函数， 可用傅里叶级数表示为
本章将介绍微波混频器的工作原理、性能指标以及有关微 波混频的一些新技术。
第3章 微波混频器
3.1 通常，微波混频器是一种非线性电阻频率变换电路。 微 波混频器的核心元件是肖特基势垒二极管。常见的微波混频器 基本电路有三种类型：单端混频器使用一个混频二极管，是最 简单的微波混频器；单平衡混频器使用两个混频二极管；双平 衡混频器采用四个混频二极管。本节将以元件的特性为基础， 分析非线性电阻微波混频器的工作原理及性能指标，包括电路 时-频域关系、功率关系、变频损耗、噪声特性，并给出各种 微波混频器的电路实现等。
(1) 在混频器中产生了无数的组合频率分量，若负载ZL采 用中频带通滤波器，就可以取出所需的中频分量而将其他组合
(2) 从式(3-10)可得中频分量振幅为 I0=g1US
中频电流振幅与输入信号振幅US成比例，即在小信号时，
第3章 微波混频器
(3) 混频过程中，本振是强信号，它产生了无数的谐波， 但其谐波功率大约随1/n2变化(n为谐波次数)，因此混频电流 的组合分量强度随n的增加而很快地减少。 通常只有当本振基 波ωL和2次谐波2ωL分量足够大时，才会对变频效率的影响较 大。因此，我们只讨论几个特殊的频率分量：信号频率与本振 频率产生的和频ω+=ωL+ωS、差频ω0=ωS－ωL(当ωS>ωL时) 或ω0=ωL－ωS(当ωL>ωS时)，ωS与2ωL产生的镜像频率 ωi=2ωL－ωS=ωL－ω0分量。
uL(t)=UL cosωLt uS(t)=US cosωSt
第3章 微波混频器 图 3-3 二极管混频器原理图
第3章 微波混频器
由于UL>>US，可以认为二极管的工作点随本振电压变化， 认为接收到的信号是一个微小电压增量，因此将回路电流在各 个工作点展开为泰勒级数。为了讨论方便，将ZL、ZL0、ZS短路， 这时流过二极管的瞬时电流值为
i=f (E0+uL+uS+u0+ui) =f (E0+uL+Δu) 式中：Δu=uS+u0+ui，利用前面的分析方法，得到小信号电流 为
第3章 微波混频器
iD小= f′(E0+uL)Δu=g(t)·Δu = (g0+2g1 cosωLt+2g2 cos2ωLt+…)×(US sinωSt－U0
sinω0t－Ui sinωit) =g0US sinωSt－g0U0 sinω0t－g0Ui sinωit +g1US sin(ωL+ωS)t+g1US sin(ωS－ωL)t －g1U0 sin(ωL+ω0)t+g1U0 sin(ωL－ω0)t +g1Ui sin(ωL－ωi)t－g1Ui sin(ωL+ωi)t +g2US sin(2ωL+ωS)t－g2US sin(2ωL－ωS)t －g2U0 sin(2ωL+ω0)t+g2U0 sin(2ωL－ω0)t －g2Ui sin(2ωL+ωi)t+g2Ui sin(2ωL－ωi)t
(3-15)
第3章 微波混频器
从式(3-15)中取出信频、中频和镜频电流，它们的幅值分别为
IS=g0US－g1U0+g2Ui
I0=g1US－g0U0+g1Ui
Ii=－g2US+g1U0－g0Ui
(3-
式(3-16)是一个三端口网络的线性方程组。三个端口分16别)
为信号端、中频端和镜频端。由此画出的混频器的等效电路如
i f (u)
f (E0 UL cosLt US cosSt)
f (E0 UL cosLt) f '(E0 UL cosLt)US cosSt
1 2!
f
''(E0
UL
cos Lt )(U S
cos St )2
…
(3-9)
第3章 微波混频器 展开式中的第一项为本振激励下的流过二极管的大信号电
故直流分量和本振基波电流幅值为
即 (3-4)
I0 Isa e (E0 UL )
2πUL
IL1≈2I0
第3章 微波混频器
则所需的本振激励功率为
1
P L
2 IL1
UL
I0
UL
混频器对本振呈现的电导为
(3-5)
GL
IL1 UL
2I0 UL
(3-6)
可见，当UL一定时，GL值随直流电流的增大而增大，因而 可以借助于调整E0来调节I0，从而改变GL使本振口达到匹配。 在实际工作中，因为微波波段很难测量UL，所以通常由测量PL 和I0来测定UL和GL。
可以展成傅里叶级数：
g(t) g0 2 gn cosLt n1
(3-8)
第3章 微波混频器 式中：g0称为二极管的平均混频电导，gn是对应本振n次谐波
3.1.2 二极管混频器的原理等效电路如图3-3所示，在肖特基势
垒二极管上加有较小的直流偏压(或零偏压)、大信号本振功率 (1 mW以上)及接收到的微弱信号(微瓦(μW)量级以下)。
展开式中的其他各项为二极管中的小信号成分，当uS很小 时，可仅取第二项。由式(3-9)可知，f′(E0+UL cosωLt)是在 本振激励下二极管所呈现的时变电导g(t)
由式(3-7)～式(3-9)可知，二极管中的小信号成分近似为
i(t) f '(E0 UL cosLt)US cosSt
(g0 2g1 cosLt 2g2 cos 2Lt …)US cosSt
第3章 微波混频器 图 3-1 微波混频器的原理框图
第3章 微波混频器 目前微波混频器主要采用的是金属-半导体构成的肖特基
势垒二极管作为非线性器件。虽然二极管混频有变频损耗，但 其噪声小、频带宽(可选多倍频程)、工作稳定、结构 简单，方便用于微波集成电路。近年来，由于微波单片集成电 路的发展，GaAs肖特基势垒栅场效应管及双栅MES FET混频器 的研制成功，使混频器电路得到新的发展。目前，结合低噪声 放大器、混频器、中频放大器等单元的集成接收组件已经广泛