射频电路第2次课-1.4~1.6
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射频基础知识培训02
22
无线电波的传播方式
1
2
2
4 3
图示：①直射波 ②反射波 ③ ④绕射（衍射）波
23
无线电波的衰落特性
自由空间的传播损耗
自由空间是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播而不被吸收， 也不发生反射、折射、绕射和散射等现象。在下图所示的自由空间中，设在 原点0有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为Pt。能量均匀地分布 在以0点为球心，d为半径的球面上。已知球面的表面积为4πd2 ，因此，在 球面单位面积上的功率应为Pt/4πd2。若接收天线所能接收的在效面积为 A=λ2/4π，则接收机输入功率为：
波长
26
微波的传播
无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。 目前wlan使用的频段属于微波。 微波的视距传播 微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。 因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是 由空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播 到直接可见的地方。在直视距离内超短波的传播区域 习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装 置才能稳定地接收信号。
例如一个建筑物的高度为１０米，在距建筑物２００米处接 收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物１００米处，接收信号场 强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是２１６～２２３兆赫 的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱１６分贝，当接收６７０ 兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱２０分贝。如果 建筑物的高度增加到５０米时，则在距建筑物１０００米以内，接收 信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。也就是说，频率 越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、 越远，影响越小。
位：安培，A • 电感：线圈环绕着的东西，通常是导线，由于电磁感应
无线电波的传播方式
1
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2
4 3
图示：①直射波 ②反射波 ③ ④绕射（衍射）波
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无线电波的衰落特性
自由空间的传播损耗
自由空间是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播而不被吸收， 也不发生反射、折射、绕射和散射等现象。在下图所示的自由空间中，设在 原点0有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为Pt。能量均匀地分布 在以0点为球心，d为半径的球面上。已知球面的表面积为4πd2 ，因此，在 球面单位面积上的功率应为Pt/4πd2。若接收天线所能接收的在效面积为 A=λ2/4π，则接收机输入功率为：
波长
26
微波的传播
无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。 目前wlan使用的频段属于微波。 微波的视距传播 微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。 因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是 由空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播 到直接可见的地方。在直视距离内超短波的传播区域 习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装 置才能稳定地接收信号。
例如一个建筑物的高度为１０米，在距建筑物２００米处接 收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物１００米处，接收信号场 强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是２１６～２２３兆赫 的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱１６分贝，当接收６７０ 兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱２０分贝。如果 建筑物的高度增加到５０米时，则在距建筑物１０００米以内，接收 信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。也就是说，频率 越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、 越远，影响越小。
位：安培，A • 电感：线圈环绕着的东西，通常是导线，由于电磁感应
射频电路原理课件
❖ 4）、压控振荡器（VCX0）：同上描述。 ❖ 5）、稳压器（Regulators）：作为芯片内部的稳压器，将
输入电池电压转换成内部电路所需的工作电压。
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
•射频电路原理课件
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
•射频电路原理课件
双工滤波器（U601）
表2：双工滤•射波频器电路的原开理关课控件 制模式
双工滤波器（U601）
图3：双工滤•射波频电器路相原关理电课件路
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
•射频电路原理课件
手机通用的接收与发射流程
❖ 2、信号发射流程： 话音采集——放大——ADC——滤波——语音编
码——交织——加密——信道均衡——GMSK调制—— （进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波—— 鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频 （混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器—— 天线匹配电路——天线发射。
•射频电路原理课件
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。
输入电池电压转换成内部电路所需的工作电压。
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
射频收发信机（U602）
•射频电路原理课件
•射频电路原理课件
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
•射频电路原理课件
双工滤波器（U601）
表2：双工滤•射波频器电路的原开理关课控件 制模式
双工滤波器（U601）
图3：双工滤•射波频电器路相原关理电课件路
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
•射频电路原理课件
手机通用的接收与发射流程
❖ 2、信号发射流程： 话音采集——放大——ADC——滤波——语音编
码——交织——加密——信道均衡——GMSK调制—— （进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波—— 鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频 （混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器—— 天线匹配电路——天线发射。
•射频电路原理课件
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。
rfmos培训课程设计
rfmos培训课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解RFMOS（射频功率场效应晶体管）的基本原理与结构，掌握其主要参数和工作特性；2. 学会分析RFMOS在实际电路中的应用，并能解释其性能影响；3. 掌握RFMOS的驱动与保护方法，了解其在射频功率放大器设计中的关键作用。
技能目标：1. 能够运用所学知识，进行RFMOS器件选型，设计简单的射频功率放大器；2. 掌握实验操作技巧，通过实际操作，验证RFMOS的工作原理和性能；3. 培养学生查阅相关资料、自主学习和团队合作解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子元器件及电路设计的兴趣，提高对电子工程学科的认识和热爱；2. 培养学生严谨的科学态度，使其认识到技术发展对社会进步的重要性；3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中注重节能和减少环境污染。
课程性质分析：本课程为电子工程学科的专业课程，旨在帮助学生掌握RFMOS的基础知识，为后续的射频功率放大器设计及射频通信技术学习打下基础。
学生特点分析：学生为高年级本科生，具备一定的电子元器件和电路基础知识，具有较强的学习能力和实践操作能力。
教学要求：1. 结合实际应用，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 创设问题情境，引导学生主动探究，培养学生的创新意识；3. 注重团队协作，培养学生的沟通与协作能力。
二、教学内容1. RFMOS基本概念与原理：介绍RFMOS的定义、类型及其在射频功率放大器中的应用；分析RFMOS的工作原理，包括其导通与截止机制。
教材章节：第一章，1.1-1.3节2. RFMOS的主要参数与特性：详细讲解RFMOS的电气参数、热参数以及射频特性；分析参数对RFMOS性能的影响。
教材章节：第一章，1.4-1.6节3. RFMOS的驱动与保护：介绍RFMOS的驱动电路设计原理，包括驱动信号的要求、驱动电路的拓扑结构；讲解保护电路的设计，防止RFMOS损坏。
教材章节：第二章，2.1-2.3节4. 射频功率放大器设计：结合RFMOS特性，讲解射频功率放大器的设计方法；分析不同类型的射频功率放大器，并进行实例讲解。
射频通信电路分析
绪 论
前期课：微波技术， 电子线路 内 容：微波电路理论，应用技术， 半导体知识，通信系统概念
2
本课的相关课程与技术
相关课程：
电磁场 -- 基础课
电场磁场分布，电波传播 滤波器、匹配、 阻抗变换
微波技术--无源电路 分布参数、传输线、微波网络、 射频电路--有源电路 放大、振荡、变频、滤波、收发信机
20
§1.2 BJT硅双极型微波晶体管
特征频率
B E B E B
P+
PN+结 PN结
P+
N+
P+ P 型 基区 N 型 型型 型 Si N+ 衬底
N+
功率增益 最高振荡频率 噪声系数
型 型型 C
c b
E
Ic
C
Ib
e
B
21
1. 特征频率 fT
fT ≈ f β
5~10GHz
Ic β= Ib
Vce = 0
有源电路定义： • 中国习惯指含半导体器件的各种电路 • 英文书刊: active circuit 仅指有高频能量增长的电路 如:放大器、振荡器 passive circuit 指无能量增长的电路
如: 混频器、检波器、开关、限幅器 信息工业领域： 信息采集 ----
信息传输 ---- 信息处理
3
一、 微波频段划分与应用领域
单片集成是最终方向
五、设计技术
计算机辅助设计：三次上机实验课
14
六、课程要求
星期一下午交上周作业并取回上周所交作业 顾洪明、庞云波：东主楼11区222房间 电话: 62781443 平时作业占课程总成绩的20％
15
参 考 书
前期课：微波技术， 电子线路 内 容：微波电路理论，应用技术， 半导体知识，通信系统概念
2
本课的相关课程与技术
相关课程：
电磁场 -- 基础课
电场磁场分布，电波传播 滤波器、匹配、 阻抗变换
微波技术--无源电路 分布参数、传输线、微波网络、 射频电路--有源电路 放大、振荡、变频、滤波、收发信机
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§1.2 BJT硅双极型微波晶体管
特征频率
B E B E B
P+
PN+结 PN结
P+
N+
P+ P 型 基区 N 型 型型 型 Si N+ 衬底
N+
功率增益 最高振荡频率 噪声系数
型 型型 C
c b
E
Ic
C
Ib
e
B
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1. 特征频率 fT
fT ≈ f β
5~10GHz
Ic β= Ib
Vce = 0
有源电路定义： • 中国习惯指含半导体器件的各种电路 • 英文书刊: active circuit 仅指有高频能量增长的电路 如:放大器、振荡器 passive circuit 指无能量增长的电路
如: 混频器、检波器、开关、限幅器 信息工业领域： 信息采集 ----
信息传输 ---- 信息处理
3
一、 微波频段划分与应用领域
单片集成是最终方向
五、设计技术
计算机辅助设计：三次上机实验课
14
六、课程要求
星期一下午交上周作业并取回上周所交作业 顾洪明、庞云波：东主楼11区222房间 电话: 62781443 平时作业占课程总成绩的20％
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参 考 书
【2021年整理】射频电路设计-理论与应用
射频电路设计------理论与应用
4
第1章 引 言
回顾由低频到高频电路的演变过程，并从物理的角度引出 和揭示采用新技术去设计、优化此类电路的必要性。
1.1 射频设计的重要性
本书的主要目的是提供模拟电路设计的理论和实例，该电 路的工作频率可延伸到射频和微波波段，在该波段普通电路的 分析方法是不适用的，由此引出以下问题：
9
1.2 量纲和单位
为了理解频率上限，在自由空间，向正 z 方向传播的平面
电磁波为：Ex E0x cost z V/m H y H0y cost z A/m
是x方向的电场矢量 是y方向的磁场矢量
平面电磁波的主要性质：
1. 电磁波是横波，E和H都与传播方向垂直；
2. E和H互相垂直，且同相位。
C
损耗角的正切
t an s
diel
L
Rs
Re
寄生引 引线导体
所以：Ge
A
d tans
C
t an s
线电感 损耗电阻 介质损耗电阻
高频电容的等效电路
最后考虑寄生引线电感和引线导体损耗，其等效电路如图所示。
射频电路设计------理论与应用
20
例1.4 求47pF电容器的高频阻抗，其电介质由串联损耗角正切
➢ 普通电路分析方法适用的上限频率是多少？
➢ 什么特性使得电子元件的高频性能和低频性能有如此大的差
别？
➢ 被应用的“新”电路理论是什么？
➢ 这些理论是如何应用于高频模拟电路实际设计的？
射频电路设计------理论与应用
5
一般射频系统方框图 天线
语音 信号 经过 抽样 数 量化 字 编码 电 处理 路 或计 算机 信号
射频电路设计
STUCC K.H. Cheng
1.2 射频通信电路应用简介
GSM900 频段范围 上行频带/MHz(手机发射) 下行频带/MHz(基地台发 射) 双工间隔/MHz 占用频谱/MHz 通道数 ARFCN 同时用户数 通道间隔 调变方式 数据传输速率 Bit rate持续期 P band 935~960 890~915 45 2X25 124 1~124 992 G1abnd 880~890 925~935 55 2X10 49 975~1023 392 200KHz GMSK(BXT)=0.3 270.88kbps 2.69uS GSM1800 Lband 1710~1785 1805~1880 95 2X75 374 512~885 2992
射频电路设计 (RF Circuits Design) Chapter 1 简介
STUCC K.H. Cheng
Chapter Outline
1.1 射频概念 1.2 射频通信电路应用简介 1.3 无线通道中的电波传播 1.4 无线通道的特徵 1.5 干扰与噪音 1.6 射频电路的特点
STUCC K.H. Cheng
1.4 无线通道的特徵
多径效应 对抗措施
抗多径干扰主要有如下几个方面措施: (1)提高接收机的距离测量精度, 如窄相关码 相关码跟踪环,相位测距,平滑伪距 平滑伪距等; 相关码 平滑伪距 (2)抗多径天线:智慧天线 智慧天线利用多个天线阵元 智慧天线 的组合进行信号处理,自动调整发射和接收方 方 向图,以针对不同的信号环境达到最优性能. 向图 (3)抗多径信号处理与自适应抵消技术等. 多径干扰是由於在多用户系统中采用传统单用户接收方案而造成的恶果.单用 滤波器作为相关判决的工具,并不考虑多址干扰的存在,每 户接收机采用匹配滤波器 滤波器 个用户的检测都不考虑其他用户的影响,是一种针对单用户检测的策略.一般说 来,单个用户传输时不存在多址干扰,但在多用户环境中,当干扰用户数增加或 者他们的发射功率增加时,多径干扰 多径干扰将不容忽视.因此多用户检测技术应允而生, 多径干扰 其演算法有最优检测演算法和次优检测演算法.
射频电路
射频电路图讲解
Prepared By: Sandy Ding 2012.11.07
射频电路
射频电路框图
射频电路
名词解释
无线收发器:Radio Transceiver 带通滤波器:BPF 功率放大器:PA
低通滤波器:LPF
低噪声放大器:LNA 收发切换器:T/R Switch 天线:Antenna
射频电路
天线与天线连接器
说明：
Atheros芯片会在天线或者天线连接 器的附近放置一个∏型匹配网络.
射频电路框图
完整的射频电路框图
射频电路
无线收发器
典型讯号脚： 电源 数字地、模拟地 射频功率输出
功率检测
温度检测 射频输入
发射、接收切换控制等
射频电路
功率放大器
典型讯号脚： 主电源供电引脚 一级、二级、三级供电引脚 射频输入引脚——RF-IN
射频输出引脚——ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱF-OUT
功率检测引脚——Power DETECT
射频电路
功率放大器供电电路
说明： VCC是主电源供电，VC1是芯片内 部第一级放大的供电，VC2是芯 片内部第二级放大的供电, VC1 和VC2 不是简单的供电管脚，这 两个管脚通常不会直接连接到电 源上，一般会串联一个电感（或 者电阻）再连接到电源上。
射频电路
功放输入回路
说明： 1.输入回路由两部分组成：带通 滤波器和是∏型匹配网络 2.带通滤波器的输入输出阻抗都 要控制在50欧姆的标称值 3. C108，C109和L14就组成了一 个∏型匹配网络
射频电路
功放输出回路
说明：
1.输出回路由低通滤波器构成， 2.低通滤波器要解决的主要问题 时由于功放引起的高次谐波，如 二次谐波，三次谐波甚至更高次 数的谐波，低通滤波器还需要解 决阻抗匹配的问题.
Prepared By: Sandy Ding 2012.11.07
射频电路
射频电路框图
射频电路
名词解释
无线收发器:Radio Transceiver 带通滤波器:BPF 功率放大器:PA
低通滤波器:LPF
低噪声放大器:LNA 收发切换器:T/R Switch 天线:Antenna
射频电路
天线与天线连接器
说明：
Atheros芯片会在天线或者天线连接 器的附近放置一个∏型匹配网络.
射频电路框图
完整的射频电路框图
射频电路
无线收发器
典型讯号脚： 电源 数字地、模拟地 射频功率输出
功率检测
温度检测 射频输入
发射、接收切换控制等
射频电路
功率放大器
典型讯号脚： 主电源供电引脚 一级、二级、三级供电引脚 射频输入引脚——RF-IN
射频输出引脚——ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱF-OUT
功率检测引脚——Power DETECT
射频电路
功率放大器供电电路
说明： VCC是主电源供电，VC1是芯片内 部第一级放大的供电，VC2是芯 片内部第二级放大的供电, VC1 和VC2 不是简单的供电管脚，这 两个管脚通常不会直接连接到电 源上，一般会串联一个电感（或 者电阻）再连接到电源上。
射频电路
功放输入回路
说明： 1.输入回路由两部分组成：带通 滤波器和是∏型匹配网络 2.带通滤波器的输入输出阻抗都 要控制在50欧姆的标称值 3. C108，C109和L14就组成了一 个∏型匹配网络
射频电路
功放输出回路
说明：
1.输出回路由低通滤波器构成， 2.低通滤波器要解决的主要问题 时由于功放引起的高次谐波，如 二次谐波，三次谐波甚至更高次 数的谐波，低通滤波器还需要解 决阻抗匹配的问题.
RF_射频电路基础
.tw/people/p_maxwell/index.html
1901年，Guglielmo Marconi 利用電磁波實現了橫跨大西 洋的無線通訊。
STUCC K.H. Cheng
1.1 射頻概念—IEEE 頻譜
頻段 ELF VF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF 頻率 波長 P L S C X Ku K Ka 毫米波 微米波 頻段 頻率 0.23~1GHz 1~2GHz 2~4GHz 4~8GHz 8~12.5GHz 12.5~18GHz 波長 30~130cm 15~30cm 7.5~15cm 3.75~7.5cm 2.4~3.25cm 1.67~2.4cm 30~300Hz 1000~10000km 300~3000Hz 3~30KHz 300k~3MHz 3~30MHz 30~300MHz 300M~3GHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz 100~1000km 10~100km 1~10km 0.1~1Km 10~100m 1~10m 10~100cm 1~10cm 0.1~1cm
STUCC K.H. Cheng
/wiki/ARFCN
STUCC K.H. Cheng
1.2 射頻通信電路應用簡介
GSM900 頻段範圍 上行頻帶/MHz(手機發射) 下行頻帶/MHz(基地台發 射) 雙工間隔/MHz 佔用頻譜/MHz 通道數 ARFCN 同時用戶數 通道間隔 調變方式 數據傳輸速率 Bit rate持續期 P band 935~960 890~915 45 2X25 124 1~124 992 G1abnd 880~890 925~935 55 2X10 49 975~1023 392 200KHz GMSK(BXT)=0.3 270.88kbps 2.69uS GSM1800 Lband 1710~1785 1805~1880 95 2X75 374 512~885 2992
1901年，Guglielmo Marconi 利用電磁波實現了橫跨大西 洋的無線通訊。
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1.1 射頻概念—IEEE 頻譜
頻段 ELF VF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF 頻率 波長 P L S C X Ku K Ka 毫米波 微米波 頻段 頻率 0.23~1GHz 1~2GHz 2~4GHz 4~8GHz 8~12.5GHz 12.5~18GHz 波長 30~130cm 15~30cm 7.5~15cm 3.75~7.5cm 2.4~3.25cm 1.67~2.4cm 30~300Hz 1000~10000km 300~3000Hz 3~30KHz 300k~3MHz 3~30MHz 30~300MHz 300M~3GHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz 100~1000km 10~100km 1~10km 0.1~1Km 10~100m 1~10m 10~100cm 1~10cm 0.1~1cm
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/wiki/ARFCN
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1.2 射頻通信電路應用簡介
GSM900 頻段範圍 上行頻帶/MHz(手機發射) 下行頻帶/MHz(基地台發 射) 雙工間隔/MHz 佔用頻譜/MHz 通道數 ARFCN 同時用戶數 通道間隔 調變方式 數據傳輸速率 Bit rate持續期 P band 935~960 890~915 45 2X25 124 1~124 992 G1abnd 880~890 925~935 55 2X10 49 975~1023 392 200KHz GMSK(BXT)=0.3 270.88kbps 2.69uS GSM1800 Lband 1710~1785 1805~1880 95 2X75 374 512~885 2992
射频集成电路设计基础参考答案
=
C--C---e-2-q-
2
R2
;
而
Ceq
=
C----C-1---1+--C---C--s---s ≈ C----C-1---1-+-C---C--2---2
故有
Rp
≈
C-----1--C-+---1--C-----2
2
R2
以上推导均假设串并转换过程中电路 Q 值足够大 转换前后的电阻值之间仅为 Q2 的关系
yl2 = YL2 ⋅ Z2 = 2 + j0.565
经过 0.15λ 的传输线得到 B 点处的归一化导纳 yb2 ≈ 0.75 – j0.66
(3) B 点处的总导纳 YB = yb1 ⁄ Z1 + yb2 ⁄ Z2 = (1.85 – j1.62)×10–2 对 Z3 归一化得到 yb = 3.7 – j3.24 对应的归一化阻抗为 zb ≈ 0.15 + j0.135 实际阻抗和反射系数为
射频集成电路设计作业 1 参考答案
1. 在阻抗圆图上某一点 z 与圆图中心点 1+j0 连线的延长线上可以找到一点 y, 使得 y 与 z 到中心 点的距离相等 证明 y 点的阻抗读数即为 z 点阻抗所对应的导纳
令 z 点的反射系数为Γz y 点的反射系数为Γy 有Γy = –Γz 而 z 点和 y 点的阻抗分别为
而电容值保持不变
(2) 由 Q2 = ωC2R2 = ω-----C--1--s--R----s Q = ωCpRp = ω-----C----1e--q---R----s 及 Ceq = C----C-1---1+--C---C--s---s 可得
Q = ω-----C----1e--q---R----s = ω-----C--1--s--R----s C-----1--C--+--1--C-----s = Q21 + C-C----1s
射频电路
第四节射频电路结构和工作原理一、射频电路组成和特点：普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。
其主要负责接收信号解调；发射信息调制。
早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。
更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成在中频内部。
RXI-PRXQ-PRXQ-N（射频电路方框图）1、接收电路的结构和工作原理：接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。
1、该电路掌握重点:（1）、接收电路结构。
（2）、各元件的功能与作用。
(3)、接收信号流程。
电路分析:（1）、电路结构。
接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。
早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。
（接收电路方框图）（2）、各元件的功能与作用。
1)、手机天线：结构：（如下图）由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。
塑料封套螺线管（外置天线）（内置天线）作用：a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。
b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。
2)、天线开关：结构：（如下图）手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。
900M收收GSM900M收控收控900M发控GSM900M发入GSM（图一）（图二）作用：其主要作用有两个：a ）、 完成接收和发射切换；b ）、 完成900M/1800M 信号接收切换。
逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号（GSM-RX-EN ；DCS- RX-EN ；GSM-TX-EN ；DCS- TX-EN ），令各自通路导通，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。
射频电路设计--第1章 引言
3、过孔的设计 （1）RF电路板常用过孔实现层间连接。通常孔直径为 0.05mm至0.20mm。 （2) 过孔一般分盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔 (through via)三类。 盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定 深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深 度通常不超过一定的比率(孔径)。 埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延 伸到线路板的表面。 通孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为组 件的黏着定位孔。
分贝表示法
• 绝对电压的分贝表示
⎛ V ⎞ V ( dBμV ) = 20 log10 ⎜ ⎟ ⎝ 1μV ⎠
表 2-3 使用 dBμV 表示的一些典型电压值 V V(dBμV) 0.01μV -40dBμV 0.1μV -20dBμV 1μV 0dBμV 10μV 20dBμV 100μV 40dBμV 1mV 60dBμV
λ /8 设计准则
例1
例 1-3：某 CPU 的内部核心电路尺寸为 5mm 左 右，时钟频率达到了 2GHz。请判断 CPU 内部电路设 计是否需按照传输线理论进行分析和设计。 解：2GHz 信号对应的波长为
c λ = = 0.15 ( m ) f
计算得到
l = 5mm <
λ
8
≈ 19mm 。 按 照 λ/8 的 设 计 准 则 ，
BW ( Hz ) = f H − f L
以频率作为单位表示的带宽是指绝对带宽。 例如： 射频放大电路的工作频率范围为1GHz— 2GHz，则带宽为1GHz PAL制式的电视广播的图像信号带宽为 6MHz
相对带宽
– 百分比法
• 定义为绝对带宽占中心频率的百分数
– 倍数法（又称覆盖比法） – 定义为高端截止频率fH与低端截止频率fL的比 值
分贝表示法
• 绝对电压的分贝表示
⎛ V ⎞ V ( dBμV ) = 20 log10 ⎜ ⎟ ⎝ 1μV ⎠
表 2-3 使用 dBμV 表示的一些典型电压值 V V(dBμV) 0.01μV -40dBμV 0.1μV -20dBμV 1μV 0dBμV 10μV 20dBμV 100μV 40dBμV 1mV 60dBμV
λ /8 设计准则
例1
例 1-3：某 CPU 的内部核心电路尺寸为 5mm 左 右，时钟频率达到了 2GHz。请判断 CPU 内部电路设 计是否需按照传输线理论进行分析和设计。 解：2GHz 信号对应的波长为
c λ = = 0.15 ( m ) f
计算得到
l = 5mm <
λ
8
≈ 19mm 。 按 照 λ/8 的 设 计 准 则 ，
BW ( Hz ) = f H − f L
以频率作为单位表示的带宽是指绝对带宽。 例如： 射频放大电路的工作频率范围为1GHz— 2GHz，则带宽为1GHz PAL制式的电视广播的图像信号带宽为 6MHz
相对带宽
– 百分比法
• 定义为绝对带宽占中心频率的百分数
– 倍数法（又称覆盖比法） – 定义为高端截止频率fH与低端截止频率fL的比 值
工学射频电子线路总复习PPT课件
(1 QL )2 1 Q0
回路对功率增益 AP 无影响
2
谐振状态时的最大增益
AP0 max
y fe 4goe gie1
5．小信号单调谐回路谐振放大器的通频带与选择性
•3dB通频带与简单谐振回路相同
B0.7
2f 0.707
f0 QL
•
Av 0
2f0.707
p1 p2 y fe
2 C
增益带宽积
第21页/共100页
的高增益，应选 | y fe |大且 Cre 小的晶体管。
在晶体管选定后在电路上采取措施，抵消
y
的影
fe
响。
(1)中和法
(2)失配法
第26页/共100页
例：一并联回路，其通频带B过窄，在L、C不变的条件下，
怎样能使B增宽?
解：通频带 B f0
QL
要使B增宽，应增大 f0 或减小 QL 。
本题要求L、C不变，故不能增大 f0，只能减小 QL 。
)2
(1
QL )2 Q0
1
1
2
匹配条件： P12 goe P22 gie2 PP 1
失配损耗
(1
4
PP PP
)
2：
表征的是负载与晶体管的失配，
最大值为1。
插入损耗 (1 QL )：2 回路本身的损耗，表征回路固
Q0
有损耗使功率增益 AP降低的
比例。
第20页/共100页
回路本身损耗为零 Q0
•高频小信号单调谐回路谐振放大器级联
1.级联放大器的电压增益
AV AV 1 AV 2 AVn
由完全相同的单级放大器组成
AV AnV 1
2．级联放大器的通频带与选择性
射频电路第二章
y E z ˆ E z x ,z e j t ， H y ˆ H y y ,z e j t
其中e jt代表电场和磁场随时间按正弦变化，E zx,z和H yy,z表
示空间变化。假定平行板很宽，故电磁场都与 y无关。应用微分
形式0zy的法0x拉z第和0y安x只培E 考00定z虑z律方向：由的源 E 电的x z场磁E 分通 量量 Bd =d μB tHt的 H 00时 y间变 不 H 化 考t率虑， 求引边d 导起d缘后H 的场yt令旋H 效t转=应 0电, 只j场考c虑o H E 空yn 间9d
12
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
I(z) R +
V(z) -
L
I(z+Δ z)
+
G C V(z+Δ z) -
z
z+Δ z
由KVL： R jL I z z V z z V z
（2.26）
微分方程：li m V z z V z dz V R jL Iz （2.28）
由安培定律，电介质中电流密度积分： x w 第 i个单元 平板2
而J 磁d 场的 S J 线z 积z分 w ：传d导E i电x e w 流 lz位 移E tx 电w 流 zy d
z 0
z dz
由KCL： I z V z z G jC z I z z （2.29）
微分方程：liI z m z I z d z I G jC V z （2.30）
L
acosh
D 2a
其中e jt代表电场和磁场随时间按正弦变化，E zx,z和H yy,z表
示空间变化。假定平行板很宽，故电磁场都与 y无关。应用微分
形式0zy的法0x拉z第和0y安x只培E 考00定z虑z律方向：由的源 E 电的x z场磁E 分通 量量 Bd =d μB tHt的 H 00时 y间变 不 H 化 考t率虑， 求引边d 导起d缘后H 的场yt令旋H 效t转=应 0电, 只j场考c虑o H E 空yn 间9d
12
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
I(z) R +
V(z) -
L
I(z+Δ z)
+
G C V(z+Δ z) -
z
z+Δ z
由KVL： R jL I z z V z z V z
（2.26）
微分方程：li m V z z V z dz V R jL Iz （2.28）
由安培定律，电介质中电流密度积分： x w 第 i个单元 平板2
而J 磁d 场的 S J 线z 积z分 w ：传d导E i电x e w 流 lz位 移E tx 电w 流 zy d
z 0
z dz
由KCL： I z V z z G jC z I z z （2.29）
微分方程：liI z m z I z d z I G jC V z （2.30）
L
acosh
D 2a
chapter2 射频电路基础(版)pdf教案资料
幅频特性表达式为：
Z ()
R
1 Q2 ( 0 )2 0
幅频特性
相频特性表达式为：
z
arctan Q( 0
0
)
相频特性
10
（注：电路仿真波形）
并联谐振回路的特性参数分析
A. 阻抗特性：谐振时阻抗R最大，导纳G最小，即
Y (0 ) G0 1 R0
R0
L Cr
Q0L
Q
0C
B. 电压特性：谐振时回路两端电压U最大
第二章 射频电路基础
第一节 谐振回路与阻抗变换 第二节 电子噪声 第三节 非线性失真
1
第一节 谐振回路与阻抗变换
（一）简单LC并联谐振回路分析 （二）串联谐振回路与并联谐振回路的比较 （三）阻抗变换网络 （四）集中选频放大器
2
<基本概念>
1、高频电路中的有源器件
(1)二极管
半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混 频等非线性变换电路中，工作在低电平。
1
j
1 C
1
1 j
R
R
(
0 ) 1
R
jQ(
0 )
R
j L
0L 0
0
ω0 为谐振频率(虚部为0的对应频率，即回路呈现纯电阻性）
0
1 LC
1
1 Q2
当Q>>1
0
1 LC
Q为品质因数：
Q
0
L
r
R0C
简单并联谐振回路
9
用电流源激励该回路，可在回路上得到响应电压，改变激励电压 频率，可以得到该回路的频率特性。
◆相频特性：
根据相频特性曲线得出几点结论：
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如果负载阻抗与传输线的特性阻抗不匹配， 就需要在传输线的输出端与负载之间接入阻 抗变换器，使后者的输入阻抗作为等效负载 而与传输线的特性阻抗相等。阻抗变换器的 作用实质上是人为地产生一种反射波，使之 与实际负载的反射波相抵消。 不仅如此，还需要考虑传输线输入端与信号 源之间的阻抗匹配。 由于阻抗匹配对射频电路很重要，国际上对 射频电路的阻抗做了统一规定，只允许有50Ω、 75Ω 、300Ω和600Ω几种阻抗值。这样有利于 射频电路的互连互通和阻抗匹配。其中50Ω应 用最为广泛。
δ
例如，当射频频率f =1GHz时，铜的趋肤深度 δ=0.00209mm。如果导体半径d=0.5 mm，导体 的射频电阻为239RDC，即射频电阻达到直流电 阻的239倍。当直流电阻已知时，就可以计算 出射频电阻。
1.4.4 无源器件的寄生参数 分布参数的存在会改变无源器件的电特性，使 电阻器、电感器和电容器的等效电路变得复杂。 例如，一些在低频电路中表现为纯电阻的电阻 器在射频电路中会表现出电感和电容特性，除 具有电阻外还具有电抗。 为减小寄生电阻、电感和电容的影响, 射频电 路常使用小尺寸的片状电阻或片状电容,使得 元器件的尺寸尽可能小于射频信号波长。 低频电路中使用的器件一般不适于射频电路。 为了防止混淆，生产厂商会给出元器件的使用 频段。
趋 肤 效 应 如 图 所 示
趋肤效应的剧烈程度用距离导体表面的趋肤 深度δ描述。趋肤深度d处的电流是表面电 流的1/e=1/2.7182=0.368，导体内的电流主 要集中在导体表面下小于d的有限深度内。 趋肤深度d由下式计算，
1 d pfm
m
式中，f为频率(Hz)；σ为导体的电导率 (S/m)，是电阻率r的倒数(W/m)；m为导体的 绝对导磁率(H/m)，是真空导磁率m0与导体相 对导磁率mr的乘积。
铜的绝对导磁率μ=4π×10-7 H/m; 电导率σ=5.8×107S/m 。 计算得到不同频率下铜的趋肤深度分别 为： f=50Hz, δ=9.34mm ； f=1MHz，δ=0.0661mm ； f=1GHz，δ=0.00209mm 。
比较上面的数字可以看出，随着频率的升高趋 肤深度不断减小。当f=1GHz时，电流主要集中 在铜表面下0.00209mm的深度内。
1.6.3 阻抗匹配
对于低频电压放大器来说，为了获得足够大的 电压放大倍数，要求负载的输入阻抗远大于放 大器的输出阻抗。
对于射频电路来说，情况就不一样了。如果后 级电路的输入阻抗与前级电路的输出阻抗不匹 配，前级输出到后级的信号就将反射回前级， 使前级出现自激，破坏电路的稳定。阻抗匹配 对于确保电路工作稳定是必须的。在传输大功 率时阻抗失配还可能导致发生击穿。 为了使传输线向负载有最大的功率转移，负载 阻抗也应与传输线的特性阻抗相匹配。
Hale Waihona Puke 下表列出了GSM移动通信系统的发射频率。表 中上行频带是指手机发射的频率范围,下行频 带是指手机接收的频率范围。 系统名称
下行频带 （MHz） 上行频带 （MHz）
多址技术
GSM
935～960
890 ～915 TDMA/FDMA
DCS-1800
1 805～1880
1 710 ～1785 TDMA/FDMA
1.6 射频电路的布局和构造 1.6.1 印刷电路板 由于分布参数和寄生参数对射频电路工作的影响很大， 所以射频电路中对元器件的布局十分讲究，希望尽量 降低这些参数的影响。例如，一个由100pF电容器和 1μH电感器组成的调谐电路，理论调谐频率是 15.92MHz。但是，如果电路的元件布局不合理就会产 生25pF的额外电容量。该电容量与100pF电容器并联， 总电容量为125pF，调谐电路的谐振频率降低到只有 14.24MHz。在这种情况下，除了产生额外的电容量， 还会产生额外的电感量。 降低导线分布参数对射频电路影响的有效办法是采用 印刷电路板，如p.7图1.3所示。印刷电路板的特点是 印刷线路很薄，这样可以减少分布电感和趋肤效应。
1.5
射频系统的基本电路
射频电路主要应用在无线通信领域,各种射频无线通 信系统有类似的结构。下面以移动通信为例介绍射频 系统的基本组成。
图中所示的方框图包含了发射机电路、接收机电路和 天线。天线接收到的信号通过双工器进入接收通道, 然后通过带通滤波器进入低噪声放大器。滤波的目的 是保证只让频带内的信号通过,抑制频带外的噪声。 放大的目的是提高功率，放大接收到的微弱信号。射 频信号在混频器中与本振信号混频生成中频信号,中 频信号的频率为本振信号频率与射频的差值。中频信 号的频率比射频信号的频率低很多。上述处理过程属 于射频电路的范畴。中频信号经过模数转换送入数字 电路进行处理。发射的过程与接收的过程相反,在发 射通道中，首先利用混频器将中频信号与本振信号混 频, 生成射频信号,然后将射频信号放大，最后经过 双工器由天线辐射出去。
除印刷电路板外，射频电路也可以安装到打孔板上， 如p.8～9的图1.4～图1.7所示。打孔板的制作方法就 是用钻头在绝缘板上有规则地打上小孔，然后在每个 小孔上都铆上铜铆钉，以便焊接元器件。还有一种打 孔板是用印刷电路板制作的，它的背面没有印刷电路， 只有规则排列的一个个相互隔离的铜皮印刷圆点，在 每个印刷圆点的中心都打有一个小孔，用于焊接元器 件。 1.6.2 机壳和机箱 射频电路最好屏蔽在密封的金属壳内。这样可以防止 射频信号辐射出去产生对其它设备的干扰；也可以避 免外部信号对射频电路的干扰。为了达到屏蔽效果需 要使屏蔽金属壳完全密封并且接地良好。 p.10～11的图1.8～图1.11是几种射频电路的机壳。
1.4.3 传输线的趋肤效应 在射频电路中,不仅需要考虑传输线上分 布电感和分布电容的影响,还需要考虑传 输线趋肤效应引起的射频电阻对射频电 路的影响，射频电阻使得电路损耗急剧 增加。 所谓趋肤效应是指当频率升高时, 电流 集中在导体的表面, 导体内部的电流密 度非常小。趋肤效应减小了导线的有效 导电横截面积,使电阻增加。
2、需要对放大器进行稳定性设计。如果放大器 不稳定,将出现振荡倾向,甚至成为振荡器。传 输线的分布参数和元器件的寄生参数，以及射 频反射都可能使放大器工作不稳定。 3、射频放大器交直流电路之间需要隔离。防止 射频放大器交流信号对保障射频电路正常工作 的直流偏置电路的干扰。 4、接收机电路的前置放大器应该是低噪声放大 器。这样可以避免天线接收的微弱射频信号受 到干扰。 不仅射频放大器的设计较低频电路复杂, 射频 滤波器、振荡器的设计也比相应的低频电路复 杂得多。
in
Zin =j Zotan(π/2)=∞
传输线等效开路。 只有当l =5cm或10cm时，2πl /λ=p或2p，才 得到Zin = 0。
可以看出，对射频电路分别用射频电路理论和 λ =100km 低频电路理论进行分析时得出的结论不同。低 Z =0 频电路理论在分析射频电路时不再适用。 我们现在用射频电路理论来分析另一个图。当 输入信号波长λ=100 km 时,即使l的长度为几 十米，其长度仍然比波长小很多，由同样的公 式计算得到， Zin =j Zotan(2πl /105 )≈0 即传输线是短路的。这个结论与低频电路理论 相符。 由此可以看出，对于电路尺寸远远小于波长的 低频电路来说，射频电路理论完全适用, 低频 电路理论是射频电路理论的特例。
l = 2.5cm λ =10.0cm Zin = ∞ λ =100km Zin = 0
l = 几十米
但是，根据射频电路理论，在距离输入端l (m) 处短路时的输入阻抗应为： Zin=j Z0tan( 2πl /λ) l = 2.5cm 式中,Z0为常数, Z0的取值范围在几十到几百Ω λ =10.0cm 之间。输入阻抗Zin随l与信号波长的比值 l /λ Z =∞ 变化。 如图,l =2.5cm，输入信号波长λ=10cm,计算得 到，
为了使图中的射频系统正常工作，就需要按照 要求对射频电路进行设计，其中包括滤波器的 设计、放大器的设计、混频器的设计及振荡器 的设计等,这些电路都是射频电路的基本组成部 分, 需要使用射频电路的设计方法。 以放大器为例,低频电路放大器的设计只关心增 益。射频电路放大器的设计不仅需考虑增益,还 需考虑阻抗匹配、稳定性、交直流隔离、低噪 声等多方面的因素。 1、射频放大器的输入输出端需要阻抗匹配,以便 消除射频反射，保证最大功率输出。
1.4.5 射频向外辐射和电路内部互相耦合 射频电路中的信号很容易在电路内部元器件之 间互相耦合，也很容易从电路向外辐射。因此， 射频电路元器件之间以及电路与环境之间的耦 合效应非常严重。射频电路中的耦合干扰会产 生一些奇怪现象，这在直流电路中是不存在的， 在低频电路中也是被忽略的。 由于射频电路的这些特点,在元器件、传输线 的选用和对它们的布局上都与低频电路不同。 普遍采用尺寸小的元器件；采用同轴线、平行 线、带状线、微带线和镀银铜线作为传输线； 以及需要将一些元器件，甚至整个电路屏蔽起 来。
对于很长的圆柱形导体，比如导线来说，如果 它的直径D 比d大很多的话，它对于交流电的 电阻将会相当于一个中空的厚度为d的圆柱导 体对直流电的电阻。 r L R ( ) d pD 其中：L=导线的长度D=导线直径
对于半径为d的圆柱形导体来说，可以用趋肤 深度和直流电阻来计算射频电阻。 当频率f＞500MHz时，射频电阻RFC与直流电阻 RDC有如下近似关系， d R RFC= DC
1.4
射频电路的特点
当传输线尺寸与信号波长差不多时，传输线上 的电压、电流和阻抗分布不再是均匀的，出现 了波动性。下图是信号经过一个周期时间传输 后，在一段长度等于波长的传输线上的电压分 布情况。 l=0.01l l=0.25l
V=-1
V=-0.04
l=l