微波电路与系统05课件
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微波电路课件雷震亚绪论
S11 Mag. 0.49 0.48 0.48 0.47 0.47 0.47 0.44 0.41
Ang. -153 -159 -163 -167 -170 -171 177 163
S21 Mag. 12.7 10.7 9.3 8.2 7.3 6.6 4.9 3.4
Ang. 98 94 90 87 85 82 71 61
小信号放大器的设计（最大增益）
小信号放大器的设计（最大增益）
小信号放大器的设计（最大增益）
小信号放大器的设计（最大增益）
用SMITH2.0设计小信号放大器(等增益)
50 Ω RF IN
0.177λ 50Ω
50 Ω 0.105λ
0.047λ 50Ω
50 0.432λ Ω
RF OUT 50Ω
射频电路
到射频/微波收发信机
基带带宽：6MHz 中频带宽：±6MHz
基带信号
中频调制信号(AM)
图像信号 video
摄像头
FM
audio MOD
综合器
AM MOD
61.25MHz
声音信号
4.5MHz 声音载波
基带信号频谱
从RF AV-RF的设计 到射频/微波收发信机
Lo
IF
Low RF Upper RF
61.25
平行线定向耦合器的应用
1
2
P1
P2
Z
Z
Z 0e
Z 0o
Z
Z
P4
4
P3
4 平行线型耦合器 3
为分频片提供信号
振荡器输出
介质腔分频锁相振荡器 用于频率监测
射频模块设计
射频器件实际设计步骤
确定技术指标
《微波电路》课件
高频段、大带宽
随着信息技术的不断发展，微 波电路的工作频率和传输带宽
也在不断增大。
集成化、小型化
随着微电子技术的发展，微波 电路的集成化程度越来越高， 体积越来越小。
多功能化
微波电路正向着多功能化的方 向发展，如同时处理多种信号 、实现多种功能等。
低成本、低功耗
随着市场竞争的加剧，低成本 、低功耗的微波电路成为研究
测试技术
微波电路的测试包括信号源测试、接 收机测试和系统测试等。信号源测试 主要是测试信号源的频率、功率和调 制等特性；接收机测试主要是测试接 收机的灵敏度、动态范围和抗干扰能 力等特性；系统测试主要是将微波电 路与其他系统进行集成测试，验证整 个系统的性能和功能。
05
微波电路的典型应用案例
微波通信系统中的微波电路
微波电路与生物医学工程 的融合
生物医学工程中的无损检测、生物传感器等 技术需要利用微波电路进行信号传输和处理 ，这种交叉融合有助于推动两个领域的共同
发展。
THANKS
感谢观看
系统误差
系统误差是由测量系统的硬件设备、线路损耗、连接器失 配等因素引起的误差。这些误差可以通过校准和修正来减 小。
方法误差
方法误差是由测量方法本身引起的误差，如信号源的频率 稳定度、测量接收机的动态范围等。这些误差可以通过选 择合适的测量方法和条件来减小。
微波电路的调试与测试技术
调试与测试的重要性
新型微波半导体材料
新型微波半导体材料如宽禁带半导体材料（如硅碳化物和氮 化镓）具有高电子迁移率和化学稳定性，为微波电路的发展 提供了新的可能性。
新型微波器件在微波电路中的应用
新型微波电子器件
随着微电子技术的不断发展，新型微波 电子器件如微波晶体管、微波集成电路 等不断涌现，这些器件具有体积小、重 量轻、可靠性高等优点，在雷达、通信 、导航等领域得到广泛应用。
随着信息技术的不断发展，微 波电路的工作频率和传输带宽
也在不断增大。
集成化、小型化
随着微电子技术的发展，微波 电路的集成化程度越来越高， 体积越来越小。
多功能化
微波电路正向着多功能化的方 向发展，如同时处理多种信号 、实现多种功能等。
低成本、低功耗
随着市场竞争的加剧，低成本 、低功耗的微波电路成为研究
测试技术
微波电路的测试包括信号源测试、接 收机测试和系统测试等。信号源测试 主要是测试信号源的频率、功率和调 制等特性；接收机测试主要是测试接 收机的灵敏度、动态范围和抗干扰能 力等特性；系统测试主要是将微波电 路与其他系统进行集成测试，验证整 个系统的性能和功能。
05
微波电路的典型应用案例
微波通信系统中的微波电路
微波电路与生物医学工程 的融合
生物医学工程中的无损检测、生物传感器等 技术需要利用微波电路进行信号传输和处理 ，这种交叉融合有助于推动两个领域的共同
发展。
THANKS
感谢观看
系统误差
系统误差是由测量系统的硬件设备、线路损耗、连接器失 配等因素引起的误差。这些误差可以通过校准和修正来减 小。
方法误差
方法误差是由测量方法本身引起的误差，如信号源的频率 稳定度、测量接收机的动态范围等。这些误差可以通过选 择合适的测量方法和条件来减小。
微波电路的调试与测试技术
调试与测试的重要性
新型微波半导体材料
新型微波半导体材料如宽禁带半导体材料（如硅碳化物和氮 化镓）具有高电子迁移率和化学稳定性，为微波电路的发展 提供了新的可能性。
新型微波器件在微波电路中的应用
新型微波电子器件
随着微电子技术的不断发展，新型微波 电子器件如微波晶体管、微波集成电路 等不断涌现，这些器件具有体积小、重 量轻、可靠性高等优点，在雷达、通信 、导航等领域得到广泛应用。
微波电路与系统(03)(稻谷书苑)
微波电路与系统（一）
第3讲 传输线理论(2)
电子科技大学 贾宝富 博士
1
第3讲内容
无耗传输线的工作状态 无耗传输线的特解
详细课资
2
3.1 无耗传输线的工作状态
详细课资
3
3.1.1 行波状态
详细课资
4
详细课资
5
详细课资
6
3.1.2 驻波状态（全反射）
详细课资
7
详细课资
8
详细课资
9
短路线的几个特点
详细课资
27
详细课资
28
详细课资
29
详细课资
30
详细课资
31
3.2 有耗传输线
详细课资
32
详细课资
33
详细课资
34
详细课资
35
详细课资
36
传输功率
详细课资
37
详细课资
38
详细课资
39
传输线效率
详细课资
40
详细课资
41
详细课资
42
小结3
详细课资
43
习题3
P36:1-16, 1-22,1-23
详细课资
10
详细课资
11
开路线
详细课资
12
详细课资
13
详细课资
14
3.1.3 行驻波状态（部分反射）
详细课资
15
详细课资
16
详细课资
17
详细课资
18
详细课资
19
详细课资
20
详细课资
21
详细课资
22
3.2 无耗传输线的特解
第3讲 传输线理论(2)
电子科技大学 贾宝富 博士
1
第3讲内容
无耗传输线的工作状态 无耗传输线的特解
详细课资
2
3.1 无耗传输线的工作状态
详细课资
3
3.1.1 行波状态
详细课资
4
详细课资
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详细课资
6
3.1.2 驻波状态（全反射）
详细课资
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详细课资
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详细课资
9
短路线的几个特点
详细课资
27
详细课资
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详细课资
29
详细课资
30
详细课资
31
3.2 有耗传输线
详细课资
32
详细课资
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详细课资
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详细课资
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详细课资
36
传输功率
详细课资
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详细课资
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详细课资
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传输线效率
详细课资
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详细课资
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详细课资
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小结3
详细课资
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习题3
P36:1-16, 1-22,1-23
详细课资
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详细课资
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开路线
详细课资
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详细课资
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详细课资
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3.1.3 行驻波状态（部分反射）
详细课资
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详细课资
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详细课资
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详细课资
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详细课资
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详细课资
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详细课资
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详细课资
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3.2 无耗传输线的特解
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）
微波电路与系统(放大器稳定性)
双向设计首先了解器件的输入/输出稳定性园
改善稳定性的措施
通过在输入回路添加串联电阻或在输出回路添 加并联电阻可以很容易地改善晶体管的稳定性 使其变为无条件稳定。例如本例中的晶体管在 500MHz时，输入端添加一个R=0.18(50) = 9Ω 或R= 1/(0.117*0.02) = 430 Ω 的并联电 阻就会使输入和输出稳定性园出现在原图之外 。当然对具有一定带宽的放大器，在设计完输 入输出匹配电路以后必须检查在整个频带的稳 定性。如果改善稳定性的电阻包含在匹配网络 中，通常它不会影响增益。
Matching for Specific Gain, NF and In/Out Return Loss
设计实例
利用MMBR941设计一个放大器。
放大器的稳定性
利用S参数法设计放大器，第一步就是确定晶 体管是无条件稳定或潜在不稳定。利用稳定性 系数K和晶体管S参数的 值可以很容易地确 定放大器的稳定性。 放大器无条件稳定的条件是：
U
1 S 1 S
2 2 11 22
S12 S21 S11 S22
利用该参数可以判断RF电路的单向特性。利用U值计算下 列不等式的上、下限。 1/[(1+U)(1+U)]<GT/GTU<1/[(1-U)(1-U)] 其中，GT是传输功率增益，GTU为单向特性S12=0时的 传输功率增益。如果上、下限为1或者U接近0，则认为放 大器是单向的。
输入功率
负载吸收功率
信号源资用功率 输出资用功率
转换功率增益
工作（实际）功率增益
资用功率增益
Amplifier Noise
不同类型放大器设计
微波通信原理 ppt课件
ppt课件
22
天线的极化
线极化：水平极化和垂直极化 （以电场方向为参考）
ppt课件
23
衰落
微波传播必须采用直射波，接收点的场强是直射空间波与地面反 射波的叠加。传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面 、地物。当时间(季节、昼夜等)和气象(雨、雾、雪等)条件发生 变化时，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置、反射系 数等也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这 种现象，叫做电波传播的衰落现象。显然衰落现象具有很大的随 机性。
(4)采用同步复用特性，只需利用软件即可使高速信号一次 直接分插出低速支路信号。
(5)SDH的结构可使网络管理功能大大加强。
ppt课件
39
SDH 标准系列
PDH
日本 （T）
北美 （T）
欧洲 (E)
97.728 32. 064 6.312M
44.763 6. 312
139. 264 34. 368 8.448
微波通信系统介绍
ppt课件
0
目录
1 微波通信系统简介 2 微波通信系统方框图 3 微波通信系统数字传输系列
4 爱立信微波的实际应用
ppt课件
1
1 微波通信系统简介
ppt课件
2
微波站
ppt课件
3
微波的定义
微波是一种电磁波，从广义上讲，频率 从300MHZ~300GHZ，微波通信使用频 率范围3GHZ~30GHZ
3. 微波的频率很高，因此可利用的频带较宽、信息容量大，从而使 微波通信得到了广泛的应用和发展。
ppt课件
9
不同的传输方法
MUX
同轴电缆
微波
卫星 光缆
微波工程第五章无源微波电路
17
图 5. 8 可调波导衰减器(a) 横向 (b) 垂直
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5. 5. 2
截止式衰减器
同轴型圆波导TE11模截止式衰减器结构示意图如图5. 9(a) 。 衰减器的输入、输出端是同轴线，中间一段是圆波导，同轴线 中工作模式为TEM波，圆波导中工作模式为TE11模，TE11模的截 止波长c=3.41R, R是圆波导段的半径。若选择工作波长大于圆 波导中TE11模的截止波长，使圆波导段处于截止工作状态，那 么TE11模的场是衰减的场，其场的幅度沿z方向是指数衰减
图5. 10旋转极化式衰减器
衰减器由两端的方圆过渡波导和中间的圆波导段构成，在方圆 过渡波导中，吸收片Ⅰ、Ⅲ平行于波导宽壁，而圆波导中的吸 收片Ⅱ则可以绕纵轴旋转。输入矩形波导的TE10模，经过方圆 过渡波导段后转换成圆波导中的TE11模，由于电场E的极化方 向垂直于吸收片Ⅰ，故其能量基本上不衰减，此时吸收片Ⅰ起 固定极化的作用。
5
图 5. 1 匹配负载 (a)、(b) 矩形波导 (c)、(d) 同轴线 乳聚乙烯和碳粉、铁氧体的混合物热压成尖劈形或阶 梯形可以制作成波导或同轴线匹配负载，结构如图。波阻
抗中都有一个共同的因子, 。乳聚乙烯、碳粉和铁 氧体的混合物中含有改变ε和μ的成分，适当地搭配几种 成分的比例以保证 ，这就使得含有吸收材料 的波导或同轴线的波阻抗与空气填充的波阻抗相比是不变 的。碳粉起吸收电磁能的作用。这种吸收材料制作成的匹 配负载不必做得很长，也不一定做成薄片的形状。
11
图 5. 4 接触式短路活塞 (a) 波导结构 (b) 同轴结构
12
图5. 5为同轴线S形扼流活塞结构，在此结构中，主要是 利用传输线归一化阻抗1/4波长的倒置性来实现等效短路。
微波电路综合实验 ppt课件
46
直流偏置电路的设计
ppt课件
47
低噪声放大器的调试
对照设计版图检查加工好的微波电路板，并按 照所用的电路元件表准备元器件。
按照电路原理图进行焊接，首先焊接放大器的 供电部分，通电检查电压正确后再焊接其他无 源器件，最后将晶体管按正确方式焊接。 在检查焊接无误后，将电路板安装到测试架上， 接通直流电源测量放大器的直流工作点，并进 行调整，使其满足设计要求。
ppt课件
14
微波滤波器的分类
根据功率衰减的频率特性来分类，微波滤波 器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。 随着频率的的提高，滤波器不能再用集总参 数的电感和电容元件来组成，需要采用各类 传输线为主体的分布参数结构。根据所用的 传输线类型来分类，微波滤波器可分为波导、 同轴线、微带线滤波器等等。
ppt课件 2
微波电路的实例
下图是一个无线通信系统中接收机和发射 机的系统框图
中频 振荡器
射频 振荡器 馈线
发射 天线1
基带调制信号
中频 BPSK 调制器
中频 中频 滤波器 滤波器
上变频器
射频 滤波器1
功率 放大器
功分器 发射 天线2 馈线
ppt课件
3
课程目的
了解典型微波电路的原理及设计方法。 学习使用ADS软件进行微波电路的设 计，优化，仿真。 掌握微波电路的制作及调试方法。
ppt课件 26
观察仿真曲线
ppt课件
27
微带滤波器的设计
版图的仿真
版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行 计算，其结果比在原理图中仿真要准确，但 是它的计算比较复杂，一般作为对原理图设 计的验证。
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5.2.4 波速微波电路与系统05群速度 Nhomakorabea 于光速
微波电路与系统05
5.2.5 波导波长（相波长）
微波电路与系统05
5.2.6 波阻抗
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
5.2.7 传输功率及损耗
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
小结5
微波电路与系统05
第5讲 传输线一般特性
微波电路与系统05
第5讲内容
微波电路与系统05
5.1 传输线的横向与纵向问题
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
5.2 传输线的一般传输特性
习题5
• P68，2-1，2-2。
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
5.2.2 传输波型（Wave Types）
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
微波电路与系统05
5.2.3 截止波数与截止波长
微波电路与系统05
微波电路与系统05