射频电路理论与设计(第2版)-PPT-第1章

《射频电路理论与设计（第2版）》
1.2.1 频率与波长
众所周知，在自由空间工作频率与工作波长的乘
积等于光的速度，也即
fλ= c = 3×108m/s
（1.1）
式中，f为工作频率；λ为工作波长；c为光的速度。
式（1.1）的结论是：频率越高波长越短。射频频段有很
高的频率，所以射频的工作波长很短。
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分段法是由IEEE建立的，见表1.1。
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表1.1
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表1.1（续）
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一般认为，当频率高于30MHz时电路的设计就需考 虑射频电路理论；而射频电路理论应用的典型频段为几 百MHz至4GHz，在这个频率范围内，电路需要考虑分布 参数的影响，低频的基尔霍夫电路理论不再适用。 需要说明的是，随着射频电路的广泛应用和不断发
1.2 射频电路的特点
基尔霍夫电路理论只能用于直流和低频电路的设 计，不能用于射频电路的设计。低频频率与射频频率有 很大差异，正是由于这种频率的差异，导致低频电路理 论与射频电路理论不同。 下面将在不同频率下对电路进行讨论，从中可以 看出低频电路与射频电路显著不同，对于目前广泛使用 的射频频段，必须采用全新的方法加以分析。
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1.1
射频概念
射频电路的特点
1.2
1.3
射频系统 本书安排
1.4
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1.1 射频概念
在电子通信领域，信号采用的传输方式和信号的
传输特性是由工作频率决定的。目前射频（Radio
Frequency）没有一个严格的频率范围定义，广义地说，
可以向外辐射电磁信号的频率称为射频；而在电路设计 中，当频率较高、电路的尺寸可以与波长相比拟时，电 路可以称为射频电路。
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第1 章 引言
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在射频频段，电路出现了许多独 特的性质，这些性质在常用的低频电路 中从未遇到，因此需要建立新的射频电 路理论体系。射频电路理论是电磁场理
论与传统电子学的融合，它将电磁场的
波动理论引入电子学，形成了射频电路 的理论体系和设计方法。
与典型应用（第2版）》注重 仿真设计。
《射频电路理论与设计（第2版）》 例如：《射频电路理论与设计（第2版）》例7.5、例7.6、例 7.7和例7.8中的滤波器，在《ADS射频电路设计基础与典型应用（第 2版）》的第10章和第11章用ADS实现了版图；《射频电路理论与设 计（第2版）》例8.1、例8.6、例8.8、例9.5和例9.9中的输入稳定性 圆、输出稳定性圆，等增益圆、等噪声圆、等驻波比圆和等Q值曲线， 在《ADS射频电路设计基础与典型应用（第2版）》的第7章用ADS 实现了在Smith圆图上画图；《射频电路理论与设计（第2版）》第2 章、第3章和第6章中的集总参数匹配网络、单支节匹配网络、 阻抗 匹配网络和混合匹配网络，在《ADS射频电路设计基础与典型应用 （第2版）》的第12章、第13章、第14章和第15章用ADS实现了应 用；《射频电路理论与设计（第2版）》第4章中的功率分配器和分 支定向耦合器，在《ADS射频电路设计基础与典型应用（第2版）》 的第8章和第9章用ADS实现了版图；《射频电路理论与设计（第2 版）》第9章和第11章中的增益压缩和三阶交调，在《ADS射频电路 设计基础与典型应用（第2版）》的第13章和第15章用ADS实现了仿 真曲线；《射频电路理论与设计（第2版）》第8章和第11章中的最 小噪声放大器和单平衡混频器，在《ADS射频电路设计基础与典型 应用（第2版）》的第12章和第15章用ADS实现了具体设计；《射频 电路理论与设计（第2版）》第1章中的射频通信系统，在《ADS射 频电路设计基础与典型应用（第2版）》的第16章用ADS实现了超外 差式接收机设计和通信链路预算。
展，射频的频率范围还在向更高的频率延伸，已有资料
将射频的高端频率定为大于4GHz。
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为什么要关注射频电路？
目前移动通信（GSM、3G和4G）、全球定位（GPS）、无线局域 网（WLAN）、宽带无线接入系统（WIMAX）和射频识别（RFID）等领域， 工作频率都已经达到GHz频段。近年来欧洲、美国、日本、澳大利亚和中 国等国家相继在60GHz附近划分出免许可的ISM频段，其中我国开放了 59GHz～64GHz频段。这使得与上述应用相匹配的射频（RF）电路得到了 广泛的应用，并具有良好的前景。
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1.2.2 低频电路理论是射频电 路理论的特例
低频电路理论只适用于低频电路设计，射频电路 理论有更大的适用范围，低频电路理论是射频电路理论 的特例。
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图1.1所示的是终端短路传输线，根据射频电路理 论会得到距离短路终端l处的阻抗为
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对于电磁频谱，按照频率从低到高（波长从长到 短）的次序，可以划分为不同的频段，电子通信的发展 历程，实际上就是所使用的载波频率由低到高的发展过 程。电通信的容量几乎与所使用的频率成正比，对通信 容量的要求越高，使用的频率就越高。由于应用领域的
众多，对频谱的划分有多种方式，而今较为通用的频谱
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为了有效地传输信息，无线通信系统需要采用高 频率信号，这种需要主要由下面3个因素导致。 （1）工作频率越高，带宽越大。 （2）工作频率越高，天线尺寸越小。 （3）射频电路中电感和电容等元器件的尺寸较小， 这使得射频设备的体积进一步减小。
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射频电路理论与设计 （第2版）
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本书有配套的仿真教材 《ADS射频电路设计基础与 典型应用（第2版）》。 2本书在多个章节都有 互动。《射频电路理论与设 计（第2版）》注重理论设计，
而《ADS射频电路设计基础