微波电路设计基础
微波电路的工艺原理及应用
微波电路的工艺原理及应用1. 引言微波电路是在微波频段进行信号传输、处理和控制的电路系统。
它在通信、雷达、无线电测量以及其他应用中发挥着重要作用。
本文将介绍微波电路的工艺原理及其在各个领域的应用。
2. 微波电路的工艺原理微波电路的工艺原理主要包括材料、设计和制造过程，下面将分别进行讲解。
2.1 材料微波电路的工艺中需要使用一些特殊的材料，以满足高频高速传输的需求。
常用的材料包括： - 陶瓷基片：具有优良的绝缘性能和稳定的电性能，能够实现高频传输。
- 金属化膜：用于制作导线、电极等电路元件。
- 衬底材料：提供电路支撑和封装的基础。
2.2 设计微波电路的设计需要考虑信号的传输、耦合和抗干扰等因素。
设计时需要充分理解电路元件参数和信号传输特性，应用电磁场理论和微波传输线理论进行设计优化。
常用的设计工具有： - 微波仿真软件：用于仿真电路的工作性能，验证设计方案的可行性。
- 条线和微带线：用于传输微波信号，具有低损耗和可靠性。
2.3 制造过程制造微波电路时，需要采用一些特殊的工艺步骤，以保证电路的性能和稳定性。
- 掩膜光刻技术：用于制作电路的导线、电极等元件。
- 焊接技术：将电路元件进行连接，保证信号的传输和耦合。
- 薄膜沉积技术：用于制作微波电路的金属化膜，提高电路的导电性能。
3. 微波电路的应用微波电路在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍其在通信、雷达和无线电测量中的应用。
3.1 通信在通信领域，微波电路被广泛应用于无线传输和网络设备中。
它可以实现高速数据传输、信号放大和滤波等功能。
常见的应用包括： - 宽带通信系统：通过微波电路实现高速数据传输，提供稳定的通信连接。
- 无线基站：微波电路用于信号的放大和滤波，提高信号的传输质量和可靠性。
3.2 雷达雷达技术中的微波电路用于发射和接收雷达信号，提供距离、速度和方向等信息。
在雷达系统中，微波电路的应用包括： - 天线：微波电路用于天线的匹配和信号的传输。
微波设备的PCB设计与生产
微波设备的PCB设计与生产在微波设备的PCB设计与生产领域中，关注电路板(PCB)的设计和制造是至关重要的。
本文将针对微波设备中PCB的设计与生产进行探讨，涵盖从设计原理到最终生产的整个过程。
一、PCB设计原理在进行微波设备的PCB设计之前，我们需要了解一些基本原理。
微波频段的特点是其高频信号需要考虑传输线的特性阻抗匹配、排布布线和电源抗干扰等因素。
此外，还需要充分考虑电磁兼容性(EMC)问题以及抗干扰能力等。
1.1 传输线特性阻抗匹配传输线特性阻抗匹配是保证信号传输的一项重要技术指标。
在微波设备中，尤其需要考虑信号的传输线特性阻抗匹配，以确保信号的质量和稳定性。
1.2 排布布线在微波设备的PCB设计中，合理的排布布线是非常重要的。
通过合理的布线，可以最大限度地减少信号的损耗和串扰。
因此，在布线过程中需要严格按照规范进行，同时考虑信号的层次，采用合适的布线方式。
1.3 电源抗干扰微波设备的高频信号对于电源的干扰非常敏感，因此在PCB设计中需要充分考虑电源的抗干扰能力。
采用滤波器、电源分层、跳线等方式可以有效降低电源对于信号的干扰。
1.4 电磁兼容性(EMC)电磁兼容性(EMC)是指电子设备在电磁环境中正常运行并与其他设备共存的能力。
在微波设备的PCB设计中，需要充分考虑电磁兼容性(EMC)，采用屏蔽技术和地线设计等方式，降低电磁辐射和电磁感应。
二、PCB设计流程基于PCB设计原理的基础上，我们可以按照以下流程进行微波设备的PCB设计。
2.1 确定设计要求在PCB设计之前，首先需要明确微波设备的设计要求。
包括电路功能、频率范围、尺寸、层次、电源要求等。
这些要求将直接决定PCB设计的方向和目标。
2.2 电路原理图设计根据设计要求，进行电路原理图的设计。
在这一步中，需要将设备功能拆分成各个部分，完成电路的结构和信号传输路径的规划。
2.3 PCB布局设计在完成电路原理图设计后，需要进行PCB的布局设计。
微波电路及设计的基础知识
微波电路及设计的基础知识1. 微波电路的基本常识2. 微波网络及网络参数3. Smith圆图4. 简单的匹配电路设计5. 微波电路的电脑辅助设计技术及常用的CAD软件6. 常用的微波部件及其主要技术指标7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配8. 测试及测试仪器9. 应用电路举例微波电路及其设计1.概述所谓微波电路，通常是指工作频段的波长在10m～1cm(即30MHz～30GHz)之间的电路。
此外，还有毫米波〔30～300GHz〕及亚毫米波〔150GHz～3000GHz〕等。
实际上，对于工作频率较高的电路，人们也经常称为“高频电路”或“射频〔RF〕电路”等等。
由于微波电路的工作频率较高，因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面，与一般的低频电路和数字电路相比，有很多不同之处和许多独特的地方。
作为一个独立的专业领域，微波电路技术无论是在理论上，还是在材料、工艺、元器件、以及设计技术等方面，都已经发展得非常成熟，并且应用领域越来越广泛。
另外，随着大规模集成电路技术的飞速发展，目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。
在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中，一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。
以往传统的低频电路和数字电路，与微波电路之间的界限将越来越模糊，相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。
2.微波电路的基本常识2.1 电路分类2.1.1 按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类，如：图1 微带线图2 带状线图3 同轴线图4 波导图5 共面波导2.1.2 按照工艺分类微波混合集成电路：采用别离组件及分布参数电路混合集成。
微波集成电路〔MIC〕：采用管芯及陶瓷基片。
微波单片集成电路〔MMIC〕：采用半导体工艺的微波集成电路。
图6微波混合集成电路例如图7 微波集成电路〔MIC〕例如图8微波单片集成电路〔MMIC〕例如2.1.3 微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。
精选微波技术基础知识
1、第三章、微波集成传输线常用集成传输线的种类和主要特点2、第四章介质波导和光波导
1、传播条件和波型2、特性阻抗3、波长，相速4、功率容量5、衰减
了解
微波集成传输线
微波集成传输线的最大特点是 平面化
五种重要的传输线：带状线（Stripline）微带线（Microstrip line）槽线（Slotline）鳍线（Finline）共面线（Coplanar line）
式中
微波集成传输线－带状线
带状线—优缺点和应用
1、改变线宽一个参数就改变电路参数（特性阻抗）。2、在馈线、功分器，耦合器，滤波器，混频器，开关的设计中，体积小，重量轻，大批量生产的重复性好。3、立体电路的设计，适用于多层微波电路，LTCC等，辐射小。4、封闭的电路，调试难。5、电路需要同轴或波导馈入，引入不连续性，需要在设计时补偿。6、在多层电路设计中，存在不同节点常数的介质之间的连接，介质与金属导体的连接，分析方法非常复杂，尤其对3D电路，尚缺少各种不连续性的模型和相关设计公式，采用全波分析法或者准静态场分析。
毫米波鳍线混频器
介质波导和光波导
当毫米波波段→亚毫米波段→太赫兹波段时普通的微带线将出现一系列新问题1）高次模的出现使微带的设计和使用复杂2）金属波导的单模工作条件限制了其横向尺寸不能超过大约一个波长的范围。这在厘米波段和毫米波低频段不成问题。但到毫米波高频段，单模波导的尺寸就显得太小，不仅制造工艺困难，而且随着工作频率的提高，功率容量越来越小，壁上损耗越来越大，衰减大到不能容忍的地步。因此，对毫米波段的高端及来说，封闭的金属波导已不再适用。于是，适合于毫米波高频段、亚毫米波的传输线 —— 介质波导等非封闭式的传输线（或称开波导）便应运而生
微波集成传输线－微带线
微波电路与系统
仿真分析
通过CAD软件对设计进行 仿真分析，可以预测电路 性能并优化设计方案。
典型微波电路设计实例
放大器设计
根据性能指标选择合适的晶体 管或场效应管，设计匹配网络 和偏置电路，实现放大功能。
混频器设计
利用非线性元件实现频率转换 ，设计本振电路和滤波网络， 实现混频功能。
振荡器设计
选择合适的振荡器件，设计反 馈网络和输出匹配网络，实现 振荡功能。
接收机系统组成及工作原理
低噪声放大器
对接收到的微弱信号进行放大 ，同时降低噪声干扰。
中频放大器
对中频信号进行放大，以便于 后续处理。
天线
接收空间中的微波信号。
混频器
将接收到的微波信号与本振信 号进行混频，产生中频信号。
解调器
从中频信号中解调出原始信息 信号。
天线系统与馈线系统
天线类型
根据应用需求选择不同类型的天线，如抛物面天线、微带天线等。
功率放大器
是微波电路中的重要组成部分，用于将微弱的微波信号放大到足够的功率水平 以驱动负载。常见的功率放大器有行波管放大器、速调管放大器等。在选择功 率放大器时，需要考虑输出功率、效率、线性度等指标。
03
微波电路分析与设计
微波电路分析方法
等效电路法
数值分析法
将微波电路中的元件用集总参数元件 等效，进而利用电路理论进行分析。 这种方法适用于低频段和简单电路。
是一种具有放大、振荡等功能的三端器件。根据工作原理和结构不同，可分为双 极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）两大类。在微波电路中，常采用具有 高电子迁移率和高频特性的FET，如GaAs FET、GaN FET等。
场效应管与功率放大器
场效应管（FET）
微波技术基础电子科大第12次课
低频的集总参数带通滤波器，关心每 一个元器件的值，与传输线无关。
分布参数电路与集总参数电路的区别
分布参数电路：当元器件的尺寸与波长可比拟时， 电磁场（幅度相位）不仅随时间变化，而且同时随 空间位置变化，电磁波在电路中传输的滞后效应显 著。传输线就不能再简单的认为只是电路上两点之 间的连接方式，而应该等效为具有分布参数的电路 网络，线上各点的电位不同，处处有储能和损耗， 导体上存在有损耗电阻、电感，导体间存在分布电 容和漏电导。在设计时必须把传输线作为电路的一 部分来考虑。
TEM模的一个重要特性就是电磁场垂直于传播方向，场 分布与静场相同，电压、电流和特性阻抗可以由电磁场 唯一确定。另外，传输线参数，如，单位长度的电感和 电容等也可以由电磁场唯一定义，这样，传输线理论就 把集总参数电路理论用来解决一般的电磁场问题（化场 为路）。 最后，矩形波导，圆波导和槽线支持的是非TEM模，单 导体系统也无法确定对应电压波和电流波。在这次课， 我们只研究TEM模传输线的分布参数电路理论，对于波 导系统的分布参数理论在以后的课程中介绍。
专业资料发电厂发电厂用户家中用户家中交流电频率fis50hz波长llis5??106m传输线的形式1专业资料集成电路微带线带状线通孔从此处截面pcb基板tw上图的横截面t信号微带地地电源信号带状线信号带状线地地电源信号微带铜导线copperplanefr4基板w信号频率f5ghz波长ll6cm微带线带状线传输线的形式2专业资料?选择何种形式的传输线必须根据其应用场合和目的例如用于传输兆瓦级电磁能量的高功率传输线必须具有高功率容量和低损耗特性一般都非常笨重
传输线的参量
每个单元均可由L1，C1，G1，R1四个参数来决定。 L1表示导体的自感，与单位长度传输线内存储的磁 能时均值相关。 C1表示导体之间的电容耦合，决定于导体的接近程 度，与单位长度传输线内存储的电能时均值相关。 G1表示由介质引起的单位长度的传输线上的功率耗 散的时均值。 R1表示由金属的有限导电率引起的传输线上的功率 损耗的时均值。 G1，R1表示的是传输线的衰减（损耗）参量。
微波电路
半径 ±
2
1
1/2 0
缩小为点(1,0)
直线，对应纯电阻
r ￪，半径￬
圆心都在r=1直线上 都在（1，0）点与实轴相切
2.Smith圆图
映射图形表示法-Smith圆图
2.Smith圆图
Smith圆图
2.Smith圆图
普通负载的阻抗变换分析
确定电路阻抗响应，以预言RF/MW系统的性能。
过程：
角映射原理为基础的图解方法，即Smith圆图。Smith圆图能 够在一个图中简单直观地显示传输线阻抗及反射系数。
理解：
Smith圆图实际上是(电压)反射系数的极坐标图； 一种求解传输线问题的辅助图形； 电阻圆和电抗圆是正交的。 用Smith圆图思考，可以开发出关于传输线和阻抗匹配问题 的直观想象力。
jL1
Z0
zin
jtand2
d2 1arctanZL0 n
2.Smith圆图
特殊变换分析—短路线变换
通过短路传输线实现容性和感性电抗
2.Smith圆图
导纳变换
1d zin rjx1d
由归一化阻抗表达式经过倒置，可得
yin
Yin Y0
1 zin
1d 1d
1 1
e e
j j
d d
在归一化输入阻抗表达式中用-1=exp(-j*pi)乘以反射系数， 等效于在复平面上旋转180°
并联电感 gjbj 1Lgjb1L
2.Smith圆图
特殊变换分析—开路线变换
为了获得纯感性或容性电抗，必须沿r=0的圆工作，从 起始点Γ=1顺时针方向旋转。
容性电抗 jX c
11
jCZ0
zinjcotd1
d1
微波电路设计
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微波结构设计书籍
微波结构设计书籍微波结构设计是无线通信领域中的重要一环，它涉及到无线设备的性能和可靠性。
许多书籍都涵盖了微波结构设计的各个方面，包括理论知识、设计方法和实际应用等。
本文将介绍一些经典的微波结构设计书籍，帮助读者了解和学习这一领域的知识。
一、《微波电路设计基础》这本书是微波电路设计的入门级教材，适合初学者阅读。
它涵盖了微波电路的基本原理、常用元器件的特性和设计方法等内容。
通过该书的学习，读者可以了解微波电路的基本概念和设计流程，为后续深入学习打下坚实的基础。
二、《微波集成电路设计》这本书介绍了微波集成电路的设计理论和方法。
它详细讲解了微波集成电路的特点、设计流程以及常用的封装和布线技术等内容。
通过该书的学习，读者可以了解微波集成电路的设计原理和实际应用，为实际工程项目提供指导和参考。
三、《微波器件与电路设计》这本书主要介绍了微波器件和电路的设计方法和技巧。
它包括了微波器件的特性和参数、微波电路设计的基本原理和方法以及微波电路的优化和调试等内容。
通过该书的学习，读者可以了解微波器件和电路设计的基本知识，提高设计的准确性和可靠性。
四、《微波天线设计与应用》这本书主要介绍了微波天线的设计原理和应用技巧。
它包括了微波天线的基本原理、常见微波天线的特点和设计方法以及微波天线的优化和调试等内容。
通过该书的学习，读者可以了解微波天线的设计流程和实际应用，提高微波通信系统的性能和覆盖范围。
五、《微波射频集成电路设计与应用》这本书主要介绍了微波射频集成电路的设计原理和应用技巧。
它包括了微波射频集成电路的基本知识、射频电路的特性和设计方法以及射频电路的优化和调试等内容。
通过该书的学习，读者可以了解微波射频集成电路的设计流程和实际应用，提高无线通信设备的性能和可靠性。
六、《微波系统设计与仿真》这本书主要介绍了微波系统的设计和仿真方法。
它包括了微波系统的基本原理、系统设计的流程和方法以及系统仿真和优化等内容。
通过该书的学习，读者可以了解微波系统设计的基本知识和仿真技术，提高微波通信系统的设计效率和性能。
微波电路基本原理与设计方法
微波电路基本原理与设计方法微波电路是指工作频率在1 GHz至300 GHz范围内的电路。
由于微波信号的特殊性质，微波电路的设计与普通射频电路有较大的区别。
本文将介绍微波电路的基本原理和设计方法。
一、微波电路的基本原理微波电路的基本原理包括微波信号传输特性、微波谐振现象以及微波传输线特性等。
1. 微波信号传输特性微波信号在传输过程中会产生传播损耗、反射损耗和衰减损耗等。
了解微波信号传输特性对于微波电路的设计至关重要。
2. 微波谐振现象微波电路中常常使用谐振器来实现对特定频率微波信号的选择性放大或滤波。
因此，了解微波谐振现象对于微波电路的设计和优化至关重要。
3. 微波传输线特性微波传输线是微波电路中的重要组成部分，其特性包括传输线的阻抗特性、传播常数特性等。
了解微波传输线特性可以帮助我们设计出更加优秀的微波电路。
二、微波电路的设计方法微波电路的设计方法通常包括仿真分析、参数优化和实验验证等步骤。
1. 仿真分析仿真分析是微波电路设计的重要环节之一。
通过使用专业的微波电路仿真软件，可以对设计方案进行仿真分析，从而评估其性能和可行性。
常用的微波电路仿真软件包括ADS、CST等。
2. 参数优化通过对仿真得到的电路参数进行优化，可以得到更佳的性能。
参数优化方法有很多种，可以使用遗传算法、粒子群算法等进行优化。
3. 实验验证在完成仿真分析和参数优化后，需要进行实验验证。
通过在实际硬件中实现设计方案，并利用专业的测量仪器对其进行测试，从而验证设计方案的性能和可行性。
总结：微波电路的基本原理和设计方法是微波电路领域的重要内容。
了解微波电路的基本原理，可以更好地进行微波电路的设计和优化。
同时，合理运用仿真分析、参数优化和实验验证等方法，可以设计出性能优秀的微波电路。
在今后的微波电路设计中，我们应该继续深入学习和探索微波电路的基础知识，不断提高自己的微波电路设计能力。
微波电路基本概念
微波电路基本概念微波电路是研究和应用微波技术的重要组成部分，其基本概念是理解微波电路原理和设计微波设备的基础。
本文将介绍微波电路的基本概念，包括微波频率范围、传输线、匹配网络、耦合器和功率分配器等。
一、微波频率范围微波频率范围一般指的是几个GHz到几百GHz之间的频率范围。
与常规的低频电路相比，微波电路在频率、尺寸以及特性上都有所不同。
微波电路的频率高，传输的信号具有高速率和大带宽，因此其特性分析和设计方法也有所不同。
二、传输线传输线是微波电路中常见的元件，用于在微波系统中传输信号。
常见的传输线类型包括同轴电缆、矩形波导和微带线。
传输线具有导频率特性、阻抗特性和波导模式等特点，其设计需要考虑阻抗匹配、功率传输以及信号衰减等因素。
三、匹配网络匹配网络是微波电路中用于实现阻抗匹配的关键元件。
在微波系统中，信号的传输需要保证阻抗的匹配，以减少反射和信号功率损失。
常见的匹配网络包括L型匹配器、T型匹配器和π型匹配器等，通过调整元件的参数来实现阻抗匹配。
四、耦合器耦合器是微波电路中用于将信号从一个部分传输到另一个部分的元件。
常见的耦合器包括负载耦合器、耦合隔离器和功率耦合器等。
耦合器的设计需要考虑耦合效率、插入损耗和功率传输等因素，以确保信号的有效传输。
五、功率分配器功率分配器是微波电路中用于将输入功率分配给不同输出端口的元件。
常见的功率分配器包括功分器和合分器等。
功率分配器的设计需要考虑功率均匀分配、射频损耗和相位平衡等因素，以确保各个输出端口的功率和相位稳定。
六、微波器件微波器件是用于产生、放大、调制、调制微波信号的器件。
常见的微波器件包括微带滤波器、微波放大器、微波发生器和微波调制器等。
这些器件通过调整电磁场的特性和信号的特性来实现对微波信号的处理，广泛应用于通信、雷达和卫星系统等领域。
总结微波电路基本概念涵盖了微波频率范围、传输线、匹配网络、耦合器和功率分配器等关键元件。
了解这些基本概念对于理解微波电路的工作原理和设计微波设备至关重要。
微波有源电路理论分析及设计第一章微波网络基础
目的和意义
01
随着通信技术的不断发展，对微波有 源电路的性能和设计要求也越来越高 。
02
微波有源电路理论分析及设计是实现 高性能微波有源电路的关键，具有重 要的理论和实践意义。
03
通过对微波有源电路的理论分析和设 计，可以深入了解其工作原理和性能 特点，为实际应用提供理论支持和实 践指导。同时，通过不断优化和创新 ，可以提高微波有源电路的性能和设 计水平，推动通信技术的发展和应用 。因此，微波有源电路理论分析及设 计具有重要的理论和实践意义。
详细描述
匹配设计主要关注阻抗匹配，通过调整网络元件的阻抗值，使信号源的输出阻 抗与传输线或负载的输入阻抗相匹配，从而减少信号反射和能量损失。常用的 匹配方法包括串联匹配、并联匹配和混合匹配等。
微波网络的滤波器设计
总结词
滤波器设计用于提取或抑制特定频率范围的信号，是微波网络中常见的应用之一 。
详细描述
01
导纳分析法是一种通过测量微 波网络的导纳来分析其性能的 方法。
02
导纳分析法可以用于确定微波 网络的导纳特性、传输特性和 稳定性等参数。
03
导纳分析法通常使用导纳分析 仪进行测量，需要测量微波网 络的导纳，并计算反射系数和 传输系数等参数。
微波网络的传输线分析法
传输线分析法是一种通过分析 微波传输线的传播特性和分布 参数来分析其性能的方法。
稳定性是描述微波网络在输入 信号变化时输出信号是否稳定
的特性。
线性度是指微波网络在输入信 号在一定范围内变化时，输出 信号与输入信号之间是否保持
线性关系的特性。
对于有源微波电路，稳定性是 关键的性能指标，因为它直接 关系到电路的工作状态和性能 。
线性度对于避免非线性失真和 干扰也至关重要，特别是在高 功率和高频率的应用中。
微波技术基础 ppt课件
由此两式消去 H t ：
k2 z2 2 E vt z tE zja vz tH z ⑤
同理，由①、③可得：
k2 z2 2 H vt z tH zja vz tE z ⑥
k2 2 →无界媒质中电磁波的传播常数
★重要结论：规则导行系统中，导波场的横向分量可 由纵向分量完全确定。
再由③出发：
结构—两根平行导线； 缺点—随着信号频率升高，导线电阻损耗增大，不能有效引
导微波。
➢ 微波频段导波系统
米波频段结构—改进型双导线即平行双导体线； 分米波～厘米波频段结构—封闭式双导体导波系统即同轴线； 厘米波～毫米波频段结构—柱面金属波导；
毫米波～亚毫米波频段结构—柱面金属波导、介质波导。
导波系统的主要功能 1）、无辐射损耗地引导电磁波沿其轴向行进而将能
× H vjE v
× E vj H v
v H0
v E0
采用广义柱坐标系（u，υ，z），设导波沿z向（轴向）传播， 微分算符▽和电场Ε、磁场Η可以表示成：
E v ( u , v t, z ) a v z E /v t ( z u , v , z ) a r z E z ( u , v , z )
H v ( u , v , z ) H v t ( u , v , z ) a v z H z ( u , v , z )
展开后令方程两边的横向分量和纵向分量分别相等
两边乘以
jωμ
v
t× H t j
a v zE v z ①
ta v zH za v z H zt j
v E t②
两边作
★重要结论：规则导行系统中导波场的纵向分量满足标量亥 姆霍兹方程 。
色散关系式
纵向场分量可以表示成横向坐标r和纵向坐标z的函数，即
电路设计中的射频与微波电路技术
电路设计中的射频与微波电路技术随着科技的不断进步与发展，射频（Radio Frequency）与微波（Microwave）电路技术在电子领域中扮演着非常重要的角色。
射频与微波电路设计是一门高度专业化的技术，用于处理高频信号和微波信号的传输、接收和放大。
本文将介绍电路设计中的射频与微波电路技术，并探讨其在通信、雷达、卫星和无线电等领域的应用。
1. 射频与微波电路技术的基础概念射频与微波电路技术是电路设计中的一项重要分支，主要涉及到射频信号（3kHz-300GHz）以及微波信号（1GHz-300GHz）的处理。
这些信号常常具有较高的频率与较短的波长，因此对于电路的设计、布线和制造技术提出了更高的要求。
射频与微波电路技术的基础概念包括：- S参数：用于描述电路元件或系统的传输特性，如增益、损耗和反射等。
常见的S参数有S11表示反射系数，S21表示传输系数等。
- 工作频段：描述电路中工作的频率范围，通常表示为中心频率加减一个带宽，如2.4GHz ± 100MHz。
- 正交匹配：射频电路设计中常用的一种匹配技术，用于提高信号与噪声的传输效率。
2. 射频与微波电路技术在通信领域的应用射频与微波电路技术在通信领域中具有广泛的应用。
例如，在手机通信系统中，射频电路技术负责手机与基站之间的信号传输和接收。
通过设计高效的射频天线和功率放大器，可以实现更远距离的信号传输和更高的通信质量。
此外，射频与微波电路技术还应用于卫星通信系统、雷达系统和无线电系统等领域。
在卫星通信中，射频电路技术用于卫星与地面站之间的信号传输和接收；在雷达系统中，射频电路技术用于发射和接收雷达脉冲信号；在无线电系统中，射频电路技术负责无线电信号的传输、接收和放大。
3. 射频与微波电路技术的设计挑战射频与微波电路技术的设计面临诸多挑战。
由于高频信号的损耗较大，电路设计中需要尽量减小损耗，提高信号传输的效率。
此外，高频信号的传输还面临着信号干扰、匹配问题和功率耗散等方面的挑战。
微波电路设计基础学习知识
1、数字微波应用微波是无线电波的一种。
在我国无线电广播按波长分为：长波(LW波长在介于1000〜2000米，中波(MW)波长在介于200-600 米、短波(SW) 波长在介于10〜100米。
CDMA800 工作波长(35.93~36.36、34.09~34.48 )米。
在我国分配微波频率为：频率M (GHz) 1.52467811131518波- 长(cm)20157.55 4.29 3.75 2.73 2.312 1.67微波通信的特点：视距传输；电波在传播过程中遇到尺寸和工作波长相近的障碍物时,会绕过障碍物向前传播，这种现象叫做电波的绕射。
微波通信建设快、投资小、应用灵活；传输质量可靠，抗干扰能力强。
至今与光缆通信和卫星通信并列为现代通信传输的三大支柱，在中等容量的网络中，微波传输是一种最灵活、适应性最强的通信手段。
在移动网络中的应用：在移动接入网络中，随着网络不断扩容和无缝覆盖的需求，新建了大基础量移动基站，如城区的“楼宇室内覆盖”，边远地区的“边际网覆盖”，沿海地区“海岛移动覆盖”。
但由于市政建设限制（如架空线难、开挖路面铺管道难），在自然环境很恶劣的山区和海洋，光缆建设非常困难、造价太高，造成大量光纤死角，部分基站的接入必须采用无线方式解决，产生了大量无线传输需求。
如沿海城市大连，拥有诸多的岛屿，岛屿上的移动通信成为大连移动提高移动网络覆盖率的重要任务。
大连采用SDH微波作为各海岛移动基站的中继链路，并通过与光传输系统的连接，组成完整的传输网络。
SDH微波链路干线全长162.28公里，支线全长66.68公里，最长站距34.80公里，最短站距6.89公里，平均站距19.08公里，且全部为跨海电路（跨海微波链路的设计，由于海面环境和气候情况复杂，通常是所有微波应用中难度最大）。
使用微波设备不仅可以缓解传输网络资源不足的压力。
而且提高了整个网络工程进度，降低了整个网络投资。
在移动核心网络中，微波设备可提供高达2.5Gbps的传输容量，用来与光纤混合组网，作为城域光环和重要链路的备份。
微波固态电路课程设计
微波固态电路课程设计一、背景介绍微波固态电路是现代通信系统、雷达系统和高速数字系统的基础。
本课程设计将通过对微波固态电路原理和设计方法的探讨，帮助学生深入了解微波固态电路的基本原理、设计方法和应用。
二、设计内容2.1 设计题目本次课程设计的题目为“基于微带线结构的微波放大器设计”。
2.2 设计目的通过本次设计，达到以下目的：1.掌握微波固态电路基本原理；2.了解基于微带线结构的微波放大器设计方法；3.能够独立设计和实现微波放大器电路。
2.3 设计流程本次设计的具体流程如下：•熟悉微波固态电路基本原理•选择合适的微波放大器类型和结构•设计微波放大器阻抗匹配电路•PCB布局设计•制作电路板•测试电路，获得性能参数2.4 设计工具本次课程设计所使用的工具如下：•ADS电路设计软件•Altium Designer PCB设计软件•信号源、频谱分析仪等实验设备三、设计步骤3.1 熟悉微波固态电路基本原理首先，需要对微波固态电路的基本原理进行深入了解，包括微波频率范围、传输线理论、阻抗匹配原理、S参数、微带线结构等。
3.2 选择合适的微波放大器类型和结构选定合适的微波放大器类型和结构对整个电路的性能具有重要的影响。
在本次设计中，我们选择的是基于微带线结构的低噪声放大器(LNA)。
选择LNA的理由是，LNA具有低噪声、高增益、稳定性好等优点，在微波高频应用中被广泛应用。
3.3 设计微波放大器阻抗匹配电路阻抗匹配电路是微波放大器设计中至关重要的一步。
通过阻抗匹配电路的设计，可以使每个组件的阻抗贴合，从而提高整个系统的性能。
在本次设计中，我们采用的是传统的谐振网络匹配法。
具体的匹配网络可以通过ADS软件中的Smith Chart工具进行设计和优化。
3.4 PCB布局设计在设计好阻抗匹配电路之后，需要进行PCB布局设计。
PCB的布局设计对电路性能具有直接的影响。
在布局设计中，应根据不同元器件的功能和系统特性合理安排其位置。
射频微波电路设计
射频微波电路设计嘿，朋友们！今天咱就来聊聊射频微波电路设计这个超有意思的事儿。
你说这射频微波电路设计啊，就像是搭积木，不过这积木可有点特别。
它不是普通的木头积木，而是超级精细、超级敏感的电子积木。
每一块都得放得恰到好处，不然整个电路就可能“闹脾气”。
想象一下，你在设计一个射频微波电路，就好像在给一个小机器人打造身体和神经系统。
那些电容、电感、电阻啥的，就是机器人的各种器官和零件。
你得让它们协调工作，才能让这个小机器人活力满满地动起来。
在这个过程中，可得小心再小心。
就像走钢丝一样，稍微有点偏差，可能就前功尽弃啦。
比如说，你选的那个电容，要是不合适，那信号可能就变得乱七八糟，就像人说话结结巴巴似的。
而且啊，这射频微波电路设计还特别讲究布局。
可不是随便把那些元件堆在一起就行的。
就跟你收拾房间一样，得把东西都放得井井有条，这样找起来方便，用起来也顺手。
要是乱糟糟的，那可不行。
还有啊，别忘了考虑各种干扰因素。
就像你在安静的图书馆学习，突然有人大声喧哗，那多烦人啊。
在射频微波电路里，也有各种各样的“喧哗者”，得想办法把它们隔绝开，不然电路的性能可就大打折扣了。
那怎么才能做好射频微波电路设计呢？首先，你得有扎实的理论基础，就像盖房子得有牢固的地基一样。
那些公式、定理啥的，都得搞得清清楚楚。
然后呢，就是多实践，多犯错，别怕失败。
每次失败都是一次学习的机会，不是吗？另外，多跟同行交流也很重要。
大家一起分享经验，互相学习，那进步可快了。
就像一群小伙伴一起玩耍，总比一个人闷头玩有意思多了吧。
总之，射频微波电路设计是个既有趣又有挑战性的事儿。
它需要你的耐心、细心和创造力。
当你看到自己设计的电路完美工作的时候，那种成就感，简直没法形容！所以，朋友们，大胆去尝试吧，说不定你就是下一个射频微波电路设计大师呢！。
1.3万字详解射频微波芯片设计基础知识
射频微波芯片设计基础知识在现代通信领域，射频微波芯片设计起着至关重要的作用。
射频微波芯片设计是一门涉及电子、通信、物理、数学等多个学科的综合性学科，它的内容十分丰富和复杂。
本文将针对射频微波芯片设计的基础知识展开详细探讨，让读者能够全面、深刻地了解该领域的基本概念。
一、射频微波芯片设计概述射频微波芯片设计是指在射频（Radio Frequency）和微波（Microwave）频段内设计、制造和应用的集成电路芯片。
它主要应用于无线通信、雷达、卫星导航、医疗诊断等领域。
射频微波芯片设计通常涉及射频集成电路、微波集成电路、射频前端模块等内容。
二、基础理论知识在进行射频微波芯片设计时，需要掌握一定的基础理论知识。
包括：电磁波理论、微波网络分析、射频传输线理论、射频谐振器设计等内容。
这些理论知识是进行射频微波芯片设计的基础，对于理解射频微波芯片的工作原理和性能优化具有重要意义。
三、射频微波芯片设计流程射频微波芯片设计的流程一般包括：需求分析、系统设计、电路设计、布局与布线、封装与测试等环节。
在实际设计过程中，需要考虑功耗、线性度、噪声系数、稳定性等指标，并进行相应的优化。
四、常见射频微波芯片设计技术在射频微波芯片设计中，常见的技术包括：微带线技术、微波集成电路技术、表面声波滤波器技术、射频功率放大器设计技术等。
这些技术在射频微波芯片设计中发挥着重要作用，对于提升芯片性能和降低成本具有显著效果。
五、个人观点与总结射频微波芯片设计是一门综合性学科，需要掌握扎实的理论知识和丰富的实践经验。
在今后的发展中，射频微波芯片设计将在5G通信、物联网、人工智能等新兴领域中发挥重要作用，并且对于提升国家技术实力具有重要意义。
深入了解射频微波芯片设计的基础知识对于在这一领域的学习和研究具有非常重要的意义。
希望本文对读者有所帮助，对于射频微波芯片设计有一个更全面、深刻的认识。
通过以上对射频微波芯片设计基础知识的详细探讨，相信读者对该主题有了更深入的理解。
微波技术基础知识
传输媒质为空气和介质的非均匀媒质，微带线的电磁场存 在纵向分量，不能传播纯TEM波。
但是，主模的纵向场分量远小于横向场分量。因此， 主模具有纯TEM相似的特性； 纯TEM的分析方法也对微带线适用。 ———准TEM近似法
D. D. Grieg and H. F. Englemann, “Microstrip—A New Transmission Technique for the Kilomegacycle Range,” Proc. IRE, Vol. 40, pp. 1644– 1650, Dec. 1952.
微波集成传输线－微带线
最后，抑制波导模和表面波，保证单模传输为
min
r (2W 0.8h) 4 r 1h
微带线设计中，金属屏蔽盒高度取H ≥（5 ~ 6）h， 接地板宽度取L≥（5 ~ 6）W
微波集成传输线－微带线
有效相对介电常数→准TEM波引入的
H. A. Wheeler, Transmission-line properties of parallel wide strips by a conformal mapping approximation, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 12:280–289 (May 1964).
五种重要的传输线：
指元器件、传输线导带等 在同一平面
带状线（Stripline）
注意耦合线结构
微带线（Microstrip line）
槽线（Slotline） 鳍线（Finline） 共面线（Coplanar line）
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。
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基础1、 数字微波应用微波是无线电波的一种。
在我国无线电广播按波长分为：长波 (LW) 波长在介于1000〜2000米，中波(MW)波长在介于200-600米、短波(SW )波长在介于10〜100米。
CDMA800 工作波长( 35.93~36.36、 34.09~34.48)米。
在我国分配微波频率为：微波通信的特点：视距传输；电波在传播过程中遇到尺寸和工作波长相近的障碍物时， 会绕过障碍物向前传播，这种现象叫做电波的绕射。
微波通信建设快、投资小、应用灵活； 传输质量可靠，抗干扰能力强。
至今与光缆通信和卫星通信并列为现代通信传输的三大支柱， 容量的网络中，微波传输是一种最灵活、适应性最强的通信手段。
在移动网络中的应用：在移动接入网络中， 随着网络不断扩容和无缝覆盖的需求， 量移动基站，如城区的“楼宇室内覆盖”，边远地区的“边际网覆盖”， 沿海地区“海岛移动覆盖”。
但由于市政建设限制(如架空线难、开挖 路面铺管道难)，在自然环境很恶劣的山区和海洋，光缆建设非常困难、 造价太高，造成大量光纤死角，部分基站的接入必须采用无线方式解决， 产生了大量无线传输需求。
如沿海城市大连， 拥有诸多的岛屿， 岛屿上的移动通信成为大连移动提高移动网络覆盖率的重要任务。
大连采用SDH 微波作为各海岛移动基站 的中继链路，并通过与光传输系统的连接，组成完整的传输网络。
在中等新建了大SDH 微波链路干线全长 162.28公里，支线全长 66.68公里，最长站距 34.80 公里，最短站距 6.89 公里，平均站距 19.08 公里，且全部为跨 海电路（跨海微波链路的设计，由于海面环境和气候情况复杂，有微波应用中难度最大）。
容量可以从E1〜STM-1,同时满足2G 3G 以及2G/3G 共站传输的需求。
在移动应急通信或临时通信中，如移动应急通信车等。
2、 自由空间的电波传播现象，也就是说，总能量并没有被损耗掉。
L T-R =20lg(4 n L Km / 入)=32.45+20lgf MHz +20lgL km =92.45+20lgf GHz +20lgL km上式中：L J R ------T 和R 间的直接视通的自由空间衰减 L km ----- T 和R 间的距离。
（单位为Km ）入 ——传播电波的波长（单位为米）。
设发信功率Pt=1W ，工作频率f=3.8GHz ，两站相距45km ,通常是所使用微波设备不仅可以缓解传输网络资源不足的压力。
而且提高了整个网络工程进度，降低了整个网络投资。
在移动核心网络中， 微波设备可提供高达 2.5Gbps 的传输容量， 用来与光纤混合组网 , 作为城域光环和重要链路的备份。
在 3G 网络中， Node-B 对传输容量要求已经远远的大于2G 网络中BTS对传输容量的要求，Node-B 上已经不再只有 E1接口，而是可以提供STM-1 接口和 IP 接口的基站。
因此，带来移动基站传输接入网络的升级和扩容 需求。
当今，数字微波设备在统一平台上同时可以传输TMD 和IP 业务,2.1、 自由空间传播损耗在自由空间传播的电磁波不产生反射、 折射、吸收和散射等单位为 dB ）。
f MHz ， f GHZ传播电波的频率，单位分别为MH z 、和 GH Z收发天线增益Gt = Gr= 39dB,收发两端馈线系统损耗Lft = Lfr=2 dB,收发两端分路系统损耗Lbt= Lbr= 1 dB。
求：在自由空间传播条件下接收机的输入电平和输入功率。
解：Pt=10lg1000mW= 30 dBm在自由空间传播条件下,自由空间传播损耗：Ls (dB) = 45 +20lg 3.8~ 137 dB 137.1099Pr (dBm)= Pt (dBm) + (Gt+Gr)-( Lft + Lfr) — ( Lbt＋Lbr) －Ls=30+(39+39)-(2+2)-(1+1)-137 =-35 dBm Pr(mW)=10-35/10=0.00032 mW=0.32 卩W0.000322.2、费涅耳区半径惠更斯原理：光和电磁波都是一种振动,振动源周围的媒质是有弹性的,一点的振动可通过媒质传递给邻近的质点,并依次向外扩展,而成为在媒质中传播的波。
根据惠更斯-费涅耳原理,在电波的传输过程中,波阵面上的每一点都是一个进行二次辐射的球面波的波源，这种波源称为二次波源。
而空间任一点的辐射场都是由包围波面的任意封闭曲面上各点的二次波源发出的波在该点相互干涉,叠加的结果。
显然,封闭曲面上各点的二次波源到达接收点的远近不同,这就使得接收点的信号场强的大小发生变化, 分析这种变化引入费涅耳区的概念。
由图可见r1+r2-d就是反射波和直射波的行程差△ r=n入/2显然当△!是半波长的奇数倍时，反射波和直射波在R点的作用是相同的且是最强的，此时的场强得到加强；而△为半波长的偶数倍长时，反射波在 R 点的作用是相互抵消的，此时 R 点的场 强最弱。
我们就把这些 n 相同的点组成的面称为费涅耳区 , 费涅 耳区就是以收发点为焦点的一系列椭球面所包围的空间。
费涅耳区上一点 P 到收发点连线的垂直距离称为费涅耳区 半径，用 Fn 表示。
当n=1时，F1称为第一费涅耳区半径。
式中：F1 --- 第一费涅耳区半径， m ；入 --- 工作波长，m ；d ---- 收发天线之间的距离为， Km;理论证明，在相当于第 1 费涅尔区面积 1 /3的圆孔就能获得 自由空间传播。
F0 代表该圆孔的半径，称为最小费涅尔区半径。
式中：Fo --- 称为最小费涅尔区半径， m ；入 -- 工作波长，m ；f --- 工作频率， GHz ；d --- 收发天线之间的距离为， Km; 分别为障碍点与收发天线之间的距离， Km ；第一费涅尔半径 F1 和最小费涅尔半径 F 0是微波通路勘测 中两个重要的物理参量 , F0 被称为障碍物禁区。
显然，当波长入和距离d 一定时，F0与d1、d2的位置有关, 且中点（d1 = d2）处的F0最大。
2.2.1、 第一费涅耳区半径d1、d2分别为障碍点与收发天线之间的距离， Km ；2.2.2、 最小费涅耳区半径d1、d23、余隙3.1、余隙传播余隙是指在微波传播路径的剖面图上，收发两点的连线与最高障碍物顶点之间的距离。
如下图所示，hc即为余隙。
从图中几何关系可知，收发两点的连线在障碍点的高度h为:d i(h2 H2) d2(h i H i)考虑地球凸起he后，余隙hc等于:式中:a----为地球半径，单位为米。
H3—为微波中继剖面中，障碍点顶端的海拔标高;4、大气折射4.1、大气折射从地面算起，垂直向上，可把大气分为6层，依次称作对流层、同温层、中间层、电离层、超离导以及逸散层。
对流层是指自地面向上大约10km范围的低空大气层。
对流层集中了整个大气质量的四分之三。
对流层的大气压力、温度及湿度都随离开地面的高度而变化、是不均匀的，会使电波产生折射。
由于对流层的折射率随高度而变，因此电波在对流层中传输时会发生不断的折射，从而导致轨迹弯曲，这种现象称为大气折射。
折射率梯度dn折射率梯度表示折射率随高度的变化率。
折射率梯度不同, 对流层中电波传播路径有如下三种类型:1、零折射:折射率dn = 0,对流层大气为均匀大气，电波射线为直线, dh射线的曲率半径为X;2、负折射:折射率dn >0,折射率随高度增加而增加，上层空间的电波dh射线速度小，下层空间电波射线速度大，电波传播的轨迹向上弯曲与地面的弯曲反向，称为负折射;以上两种情况很少发生。
3、正折射:折射率dn <0,折射率随高度增加而减小，上层空间的电dh波射线速度大，下层空间电波射线速度小，电波传播的轨迹向下弯曲与地面的弯曲同向，称为正折射。
正折射中又可根据特殊的折射率dh分成三种特殊的折射:(1)标准大气折射：在正常标准大气下的折射；(2)临界折射：电波射线的曲率半径刚好等于地球的半径, 水平发射的电波射线将与地球同步弯曲，形成一种临界状态；(3)超折射：电波射线的曲率半径小于地球曲率的为超折射，有逆温层(气温随高度增加)或水汽随高度急剧减小时，可以形成超折射。
此时电波从上层折回，再被下层反射，似在波导内传播一样，产生这种现象的空气层称为大气波导。
大气波导可在一个薄层内使电磁能向远方传播，这个薄层在对流层中可以是贴地面的,也可以是悬空的。
临界折射和超折射可使电波传播距离远远超过视距，特别是海上的大气波导，这也是有时能收到远地的超短波信号的主要原因。
正折射4.2、 等效地球半径由上所述，由于大气的折射作用，使实际的电波传播不是按 直线进行，而是按曲线传播的，但为了链路附加衰落因子计算方 便，仍假设电波射线按直线传播，而认为地球半径有了变化，即 由实际半径变为等效半径。
定义等效地球半径因子K 为：1 " dn1 a —— dh式中:a e 等效地球半径;a 实际地球半径; 由上式可见：4.3、等效地球凸起高度d i d 2不考虑地球折射时，地球凸起高度he= ---------- ，考虑大气的折2a射作用后，等效地球凸起高度 he ：式中:d1 --- 记录点到起始点的距离，(Km); d2 --- 记录点到终点距离，(Km);he 等效地面突起的高度 - 由于大气折射而产生的等效地 面突起的高度（ m ）。
K -- 为等效地球半径系数； 正常传输剖面图 K =4/3，最坏气象传输剖面图 K MIN =2/3；a -- 为地球半径；一般取 a=6370 km 。
a e a负折射，折射率dn dh> 0、K < 1等效地球半径a e 减小;正折射，折射率dh <0、K >1等效地球半径a e 增大;4.4、余隙计算前面没有考虑大气折射时电波传播余隙hc 等于：考虑大气的折射作用后，等效地球凸起高度he有了变化,所以余隙he也发生了变化:式中：he—为中继剖面中，发收两点间射线中心线在障碍点上方的传播余隙；单位为米。
H1--为中继剖面中，发端天线地面的海拔高度；单位为米。
hi--- 发端天线中心对地面的挂高；单位为米。
H2--为中继剖面中，收端天线地面的海拔高度；单位为米。
h2--- 收端天线中心对地面的挂高；单位为米。
di—为中继剖面中，发端天线至障碍点的水平距离；单位为米。
d2—-为中继剖面中，收端天线R至障碍点的水平距离；单位为米。
d—收发天线之间的距离d=d i+d2.a -- 为地球等效半径，单位为米。
k -- 为地球等效半径系数，正常传输剖面图K =4/3，最坏气象传输剖面图K MIN =2/3H3—为微波中继剖面中，障碍点顶端的海拔标高；一般在图中无树木的地方要考虑另加3 米灌木杂草高度的余量；有树时也要根据出图日期，考虑一定的生长余量；单位为米。