微波毫米波电路分析与设计 第一章 下PPT课件
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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
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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。
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
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。
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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。
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。
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
微波课件第1.1节)
A1 ez cos(t z) A2 ez cos(t z)
结论
传输线上任意点上的电压和电流都由二部分组成，在任一点处电压或
电流均由沿-z方向传播的入射波和沿+z方向传播的反射波叠加而成。
不管是入射波还是反射波，它们都是行波。
行波在传播过程中其幅度按ez 衰减，称 为衰减常数。而相位随z 连续滞后z ，故称 为相位常数。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
第二类是均匀填充介质的金属波导管，因电磁波在管内 传播，故称为波导，主要包括矩形波导、圆波导、脊形波 导和椭圆波导等。
第三类是介质传输线，因电磁波沿传输线表面传播， 故称为表面波波导，主要包括介质波导、镜像线和单 根表面波传输线等。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
2. 均匀传输线方程
当高频电流通过传输线时，在传输线上有：
导线将产生热耗，这表明导线具有分布电阻； 在周围产生磁场，即导线存在分布电感； 由于导线间绝缘不完善而存在漏电流，表明沿线各处有分布电导； 两导线间存在电压，其间有电场，导线间存在分布电容。
通解为
U z A1ez A2ez
I z A1ez A2ez Z0
Z0 (R jL) /(G jC)称为传输线的特性阻抗。 A1 , A2 为积分常数，由边界条件决定。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
传输线的边界条件通常有以下三种
已知始端电压和始端电流Ui、Ii 已知终端电压和终端电流Ul、Il
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
5. 传输线的工作特性参数
射频微波电路导论 课件(西电版)第1章
射频电路布线与PCB制作
高功率发射电路远离低功率接收电路 〃保证充足的物理空间 〃布置在PCB板的两面 〃加金属屏蔽罩
射频电路布线与PCB制作
布线时作为常规应考虑以下基本原则 1、射频器件管脚间引线越短越好 2、可靠的接地是器件稳定工作的保证 3、射频信号间避免近距离平行走线，射频 输出远离射输入 4、保证印制板导线最小宽度 因设计条件的制约无法实施常规准则时，必须学会 进折中处理
ΓOUT = S’22
ΓL
' S22 S22
RL
放大器电路方块图
S12 S21S 1 S11S
小信号放大器设计步骤
小信号放大器设计步骤
1.根据指标选择适当晶体管 2.设计直流偏置电路 3.测量晶体管的S参数 3.判断稳定性 4.根据单向化系数确定单、双向化设计 5.设计输入输出匹配网络 ①最大增益设计 ②等增益设计 ③最佳噪声设计
两大步骤：布局、布线
布局 布局是设计中一个重要的环节，合理的布局是 PCB设计成功的第一步，是实现一个优秀RF设 计的关键。 布局规则 1、设置去耦电容 2、确保射频信号路径最短 3、高功率发射电路远离低功率接收电路
射频电路布线与PCB制作
电源设置去耦电容
射频电路布线
与PCB制作
确定射频信号最短路径
射频模块
项次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 OPEN/SHORT/THRU п 型 T 型阻抗匹配器 电阻式功率分配器 威尔金森微带功率分配器 п 型 T 型衰减器 L－C 定向耦合器 微带线定向耦合器 滤波器 放大器 振荡器 压控振荡器 变频器，倍频器 混频器 微波控制电路 天线 模块
平行线定向耦合器的应用
微波课件1-1234
微波课件1-1234
此处添加副标题内容
第 1 章 微波传输线理论
§1.1 传输线的基本概念 §1.2 长线理论 §1.3 传输线的特性参量和状态参量 §1.4 无耗传输线的工作状态 §1.5 圆图 §1.6 阻抗匹配
第 1 章 微波传输线理论
§1.1 传输线的基本概念
1．1．1 微波传输线分类 1．1．2 微波传输线的分析方法
2I
0
Z 1 Y 1 ( R 1 jL 1 ) G 1 ( jC 1 ) j
由式
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z)
dV dz
Z1I，
可得电流的通解
I(z ) Z A 1 /z e Z 1 B / ( ze ) Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z )
决定，而与负载的性质无关的参数。
1．特性阻抗(Characteristic Impedance)
比较电压和电流表达式
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z) I(z )Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z ) 可知，传输线上的入射波和反射波分别为
传输线上电压和电流的通解
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z) I(z )Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z ) A 和 B 是待定常数，由给定的边界条件来确定。
在负载 z = 0 处，V(0) = VL，I(0) = IL，即
VL A B，
IL
A Z0
dI ≈ V(G1 + jC1)dz =VY1dz
Y1 = G1 + jC1 ：单位
此处添加副标题内容
第 1 章 微波传输线理论
§1.1 传输线的基本概念 §1.2 长线理论 §1.3 传输线的特性参量和状态参量 §1.4 无耗传输线的工作状态 §1.5 圆图 §1.6 阻抗匹配
第 1 章 微波传输线理论
§1.1 传输线的基本概念
1．1．1 微波传输线分类 1．1．2 微波传输线的分析方法
2I
0
Z 1 Y 1 ( R 1 jL 1 ) G 1 ( jC 1 ) j
由式
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z)
dV dz
Z1I，
可得电流的通解
I(z ) Z A 1 /z e Z 1 B / ( ze ) Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z )
决定，而与负载的性质无关的参数。
1．特性阻抗(Characteristic Impedance)
比较电压和电流表达式
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z) I(z )Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z ) 可知，传输线上的入射波和反射波分别为
传输线上电压和电流的通解
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z) I(z )Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z ) A 和 B 是待定常数，由给定的边界条件来确定。
在负载 z = 0 处，V(0) = VL，I(0) = IL，即
VL A B，
IL
A Z0
dI ≈ V(G1 + jC1)dz =VY1dz
Y1 = G1 + jC1 ：单位
微波毫米波电路分析与设计PPT
• 微波单片集成电路（MMIC） —利用单片集成工 艺将微波电路制作在一个半导体芯片上
优点：无需调整即可满足指标 可大量生产
集成电路的发明者：德州仪器公司
杰克·基尔比（Jack Kilby）1958年9月
微波毫米波电路分析与设计
17
1958年9月，美国德州仪器公司的青年工程师杰克·基尔比（Jack Kilby）， 成功地将包括锗晶体管在内的五个元器件集成在一起，基于锗材料制作了一 个叫做相移振荡器的简易集成电路，并于1959年2月申请了小型化的电子电 路专利（专利号为No.31838743，批准时间为1964年6月26日），这就是世界 上第一块锗集成电路。
• 20世纪五六十年代后，微波半导体器件出现
• 金属半导体二极管、硅双极晶体管、砷化镓金属半导体场效应管、雪崩 二极管、耿氏二极管、隧道二极管和PIN管
晶体管的发明人——肖克莱、巴丁、布拉顿 1947年 1956年获诺贝尔物理学奖
微波毫米波电路分析与设计
16
• 微波混合集成电路（MIC）—利用平面微波传输 线和薄膜淀积与光刻技术制作而成
Applications, 电子工业出版社（中、英本）
微波毫米波电路分析与设计
25
本课程的练习和考核方式
Hale Waihona Puke n 考核方式： n 平时考查（30%）：
学生到课、听 课、作业、 课堂问答等
n 期末考试（70%）： n 成绩评定依据 ：
闭卷考试
平时考查和期末考试综合考虑
微波毫米波电路分析与设计
26
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
微波毫米波电路分析与设计
27
7
蜂窝电话系统 微波频率高，频带宽 信息容量大
优点：无需调整即可满足指标 可大量生产
集成电路的发明者：德州仪器公司
杰克·基尔比（Jack Kilby）1958年9月
微波毫米波电路分析与设计
17
1958年9月，美国德州仪器公司的青年工程师杰克·基尔比（Jack Kilby）， 成功地将包括锗晶体管在内的五个元器件集成在一起，基于锗材料制作了一 个叫做相移振荡器的简易集成电路，并于1959年2月申请了小型化的电子电 路专利（专利号为No.31838743，批准时间为1964年6月26日），这就是世界 上第一块锗集成电路。
• 20世纪五六十年代后，微波半导体器件出现
• 金属半导体二极管、硅双极晶体管、砷化镓金属半导体场效应管、雪崩 二极管、耿氏二极管、隧道二极管和PIN管
晶体管的发明人——肖克莱、巴丁、布拉顿 1947年 1956年获诺贝尔物理学奖
微波毫米波电路分析与设计
16
• 微波混合集成电路（MIC）—利用平面微波传输 线和薄膜淀积与光刻技术制作而成
Applications, 电子工业出版社（中、英本）
微波毫米波电路分析与设计
25
本课程的练习和考核方式
Hale Waihona Puke n 考核方式： n 平时考查（30%）：
学生到课、听 课、作业、 课堂问答等
n 期末考试（70%）： n 成绩评定依据 ：
闭卷考试
平时考查和期末考试综合考虑
微波毫米波电路分析与设计
26
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微波毫米波电路分析与设计
27
7
蜂窝电话系统 微波频率高，频带宽 信息容量大
微波电路(全套课件156P)
微波电路
自我介绍
上课时间及注意事项
上课时间：周四 5-6节 地点：3308 注意事项：
课间休息10分钟
教材与参考书
《射频与微波工程实践导论》 《射频通信电路》
0.引言 射频与微波
• 在电磁波频率低于100kHz时，电磁波会被地表吸收，不能 形成有效的无线传输。当电磁波频率高于100kHz时，电磁 波可以在空气中传播，并经大气层的电离层反射，形成远 距离传输能力，把这种具有远距离传输能力的高频电磁波 称为射频。 • 通常我们把频率为10kHz-30MHz称为高频段。 • 30MHz到3GHz的频率称作射频频段。 • 3GHz以上称为微波频段（30GHz以上也称为毫米波波段）。 • 射频/微波电路：形成有远距离传输能力的高频电磁波的电
路和数字电路相比有很大区别。从上个世纪20、30年代
发展至今，微波电路已得到长足的发展。
0.引言
微波电路的一般要求
1、良好的选择性
2、低噪声、高动态范围
3、接收机对杂散频率信号有良好的抑制能力 4、本振信号应具有低的相位噪声 5、发射机必须严格限制带外衰减 6、发射机功率放大器具有高的功率增加效率 7、低电压、低功耗
微波电路CAD
学会几种常用微波设计软件的仿真设计，并运用它们设 计具体的微波电路及微波系统。重点掌握运用ADS (Agilent 公司)和HFSS (Ansoft公司)软件进行几个专题的射频微波电 路设计与仿真。
课程主要内容
1.微波电路基础 传输线模型基本结构及其等效电路描述，选频回路和阻 抗变换，阻抗匹配技术及Smith圆图的应用。 2.微波网络分析 Z矩阵、Y矩阵、ABCD矩阵、h矩阵及其相互变换，S参量 及其测量方法。 3.无源微波电路 滤波器、混频器、功分器等无源器件的分析与设计。 4.有源微波电路 功率放大器、低噪声放大器、振荡器、微带天线等有源器
自我介绍
上课时间及注意事项
上课时间：周四 5-6节 地点：3308 注意事项：
课间休息10分钟
教材与参考书
《射频与微波工程实践导论》 《射频通信电路》
0.引言 射频与微波
• 在电磁波频率低于100kHz时，电磁波会被地表吸收，不能 形成有效的无线传输。当电磁波频率高于100kHz时，电磁 波可以在空气中传播，并经大气层的电离层反射，形成远 距离传输能力，把这种具有远距离传输能力的高频电磁波 称为射频。 • 通常我们把频率为10kHz-30MHz称为高频段。 • 30MHz到3GHz的频率称作射频频段。 • 3GHz以上称为微波频段（30GHz以上也称为毫米波波段）。 • 射频/微波电路：形成有远距离传输能力的高频电磁波的电
路和数字电路相比有很大区别。从上个世纪20、30年代
发展至今，微波电路已得到长足的发展。
0.引言
微波电路的一般要求
1、良好的选择性
2、低噪声、高动态范围
3、接收机对杂散频率信号有良好的抑制能力 4、本振信号应具有低的相位噪声 5、发射机必须严格限制带外衰减 6、发射机功率放大器具有高的功率增加效率 7、低电压、低功耗
微波电路CAD
学会几种常用微波设计软件的仿真设计，并运用它们设 计具体的微波电路及微波系统。重点掌握运用ADS (Agilent 公司)和HFSS (Ansoft公司)软件进行几个专题的射频微波电 路设计与仿真。
课程主要内容
1.微波电路基础 传输线模型基本结构及其等效电路描述，选频回路和阻 抗变换，阻抗匹配技术及Smith圆图的应用。 2.微波网络分析 Z矩阵、Y矩阵、ABCD矩阵、h矩阵及其相互变换，S参量 及其测量方法。 3.无源微波电路 滤波器、混频器、功分器等无源器件的分析与设计。 4.有源微波电路 功率放大器、低噪声放大器、振荡器、微带天线等有源器
微波毫米波电路分析与设计 课件 第一章 下
方案一：
g 4
Zc
R in
方案二：
g 4
l支 Zl Zc l支
Z c支
Zl
Z c支
R in R in 支
Z l R l jX
Y l G l jB l
Im Z in 支 ＝ Z c 支
l
Z
c支
X l tg l 支
X
l
＋ Z c 支 tg l 支 － R l tg l 支
电光学院通信工程系
微带线滤波器
用微带结构实现原型电路中串联电感和并联电容的方法有三类： 集总元件法、高低阻抗线法和开短路支线法。 例：电感输入的五节低通滤波器的微带线图，截止频率 f c 5 . 0 GHz ， 通带内最大衰减 L Ar 0 . 1dB ，在f s 10 . 0 GHz 时带外衰减 L A 30 . 0 dB ； 输入、输出微带线特性阻抗为 50 ；采用RT/Dourid5880基片材料。
Yc
L
r 2 n 1 Y c
Q0
rC
G
1
r LG
g
1.6.2 终端开路微带线谐振器
由于终端开路传输线与终端短路传输线互为对偶关系，半波 长终端开路线相当于并联谐振而四分之一波长终端开路线相当于 串联谐振。
1.6.3 其它平面结构谐振器
在混合微波集成电路中，经常采用的平面谐振器还有其它几种 形式。
微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络
l1
z in支
g
③
④
z短
23
南京理工大学
设计线特性阻抗 Z c1 和 Z c 1 ： 设 l 1 g 4 、 3 8 ，则有： l1 g
g 4
Zc
R in
方案二：
g 4
l支 Zl Zc l支
Z c支
Zl
Z c支
R in R in 支
Z l R l jX
Y l G l jB l
Im Z in 支 ＝ Z c 支
l
Z
c支
X l tg l 支
X
l
＋ Z c 支 tg l 支 － R l tg l 支
电光学院通信工程系
微带线滤波器
用微带结构实现原型电路中串联电感和并联电容的方法有三类： 集总元件法、高低阻抗线法和开短路支线法。 例：电感输入的五节低通滤波器的微带线图，截止频率 f c 5 . 0 GHz ， 通带内最大衰减 L Ar 0 . 1dB ，在f s 10 . 0 GHz 时带外衰减 L A 30 . 0 dB ； 输入、输出微带线特性阻抗为 50 ；采用RT/Dourid5880基片材料。
Yc
L
r 2 n 1 Y c
Q0
rC
G
1
r LG
g
1.6.2 终端开路微带线谐振器
由于终端开路传输线与终端短路传输线互为对偶关系，半波 长终端开路线相当于并联谐振而四分之一波长终端开路线相当于 串联谐振。
1.6.3 其它平面结构谐振器
在混合微波集成电路中，经常采用的平面谐振器还有其它几种 形式。
微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络
l1
z in支
g
③
④
z短
23
南京理工大学
设计线特性阻抗 Z c1 和 Z c 1 ： 设 l 1 g 4 、 3 8 ，则有： l1 g
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
《微波电路与系统》课件
混频器的性能指标包括变频损 耗、噪声系数、线性范围等。
常见的微波混频器有晶体混频 器和声表面波混频器等。
混频器的应用范围广泛，如雷 达、通信、电子对抗等领域。
调制解调器
调制解调器是微波电子线路中 的重要组成部分，用于实现信
号的调制和解调。
调制解调器的性能指标包括调 制速率、解调失真等。
常见的微波调制解调器有调频 解调器和调相解调器等。
其他工具
如信号发生器、频谱分析仪等测试设备。
设计实例与案例分析
案例一
某型雷达发射机的微波电路设计。
案例四
某型雷达接收机的微波电路设计。
案例二
某型通信设备的微波电路设计。
案例三
某型卫星天线的微波电路设计。
05
微波电路与系统的测试与测量
测试设备与仪器
01
信号发生器
用于产生微波信号，模拟微波电路 的工作状态。
特点
微波电路与系统具有高频、宽带 、高速、高集成度等特点，能够 实现高速数据传输、高精度测量 和遥控等功能。
微波电路与系统的应用领域
通信
微波电路与系统在通信领域中应用广泛 ，如移动通信、卫星通信、光纤通信等
。
导航
微波电路与系统在导航领域中也有广 泛应用，如卫星导航、无人机导航等
。
雷达
雷达是微波电路与系统的重要应用领 域，主要用于目标探测、跟踪和识别 。
放大器
放大器是微波电子线路中 的重要组成部分，用于放 大信号。
常见的微波放大器有硅微 波放大器、锗微波放大器 和化合物半导体微波放大 器等。
ABCD
微波放大器的性能指标包 括增益、噪声系数、线性 范围等。
放大器的应用范围广泛， 如雷达、通信、卫星电视 等领域。
微波毫米波电路分析与设计PPT
n 《微波固态电路》 电子科技大学出版社 喻梦霞， 李桂萍 编著
n 言华等， 微波固态电路，北京理工大学出版社 n 罗先明等，微波有源电路，人民邮电出版社 n 武国机，微波器件与电路，国防工业出版社 n 周月臣，微波电路，北京邮电学院出版社 n 李绪益，微波技术与微波电路，华南理工大学出版社 n R.Ludwig,P.Bretcho, RF circuit Design-Theory and
Applications, 电子工业出版社（中、英本）
微波毫米波电路分析与设计
25
本课程的练习和考核方式
n 考核方式： n 平时考查（30%）：
学生到课、听 课、作业、 课堂问答等
n 期末考试（70%）： n 成绩评定依据 ：
闭卷考试
平时考查和期末考试综合考虑
微波毫米波电路分析与设计
26
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
微波毫米波电路分析与设计
27
微波毫米波电路分析与设计
14
微波电子电路与固态电路
• 微波电子电路—泛指构成微波系统中
各种功能模块的元器件与电路结构，也 称为有源电路。
• 无源电路—传输线和其他无源元件组
成的电路
• 固态电路—以半导体管为核心组成的
微波电子电路
微波毫米波电路分析与设计
15
微波电子电路与固态电路
• 20世纪五六十年代前，微波领域几乎全部使用电真空器件（电子 管），包括速调管、行波管、返波管、磁控管和正交场放大管
微波毫米波电路分析与设计
18
微波固态电路的优点
• 系统可靠性高
• 平均无故障时间达到105-106s
• 固态电路体积小、重量轻 • 成本低，且一致性好 • 系统设计快速简便
n 言华等， 微波固态电路，北京理工大学出版社 n 罗先明等，微波有源电路，人民邮电出版社 n 武国机，微波器件与电路，国防工业出版社 n 周月臣，微波电路，北京邮电学院出版社 n 李绪益，微波技术与微波电路，华南理工大学出版社 n R.Ludwig,P.Bretcho, RF circuit Design-Theory and
Applications, 电子工业出版社（中、英本）
微波毫米波电路分析与设计
25
本课程的练习和考核方式
n 考核方式： n 平时考查（30%）：
学生到课、听 课、作业、 课堂问答等
n 期末考试（70%）： n 成绩评定依据 ：
闭卷考试
平时考查和期末考试综合考虑
微波毫米波电路分析与设计
26
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微波毫米波电路分析与设计
27
微波毫米波电路分析与设计
14
微波电子电路与固态电路
• 微波电子电路—泛指构成微波系统中
各种功能模块的元器件与电路结构，也 称为有源电路。
• 无源电路—传输线和其他无源元件组
成的电路
• 固态电路—以半导体管为核心组成的
微波电子电路
微波毫米波电路分析与设计
15
微波电子电路与固态电路
• 20世纪五六十年代前，微波领域几乎全部使用电真空器件（电子 管），包括速调管、行波管、返波管、磁控管和正交场放大管
微波毫米波电路分析与设计
18
微波固态电路的优点
• 系统可靠性高
• 平均无故障时间达到105-106s
• 固态电路体积小、重量轻 • 成本低，且一致性好 • 系统设计快速简便
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
微波毫米波电路分析与设计-课件-第一章-下
微带线谐振器
当
l
n 2
g
时，，即半导内波长的整数倍，其输入阻抗为：
zin
1 1
e2l e2l
由于微带线衰减很小，故 e2l 1
zin 0
相当于串联谐振，为半波长串联谐振器。
当
l
n 2
1 4
时g ，即四分之一导内波长的奇数倍，其输入阻抗为：
zin
1 1
e2l e2l
由于微带线衰减很小，故 e2l 1
微波滤波器可看作是一二端口网络，具有选频的功能，可以分离 阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。滤波器按其插入 衰减的频率特征来分有四种类型：
❖ 低通滤波器 ❖ 高通滤波器 ❖ 带通滤波器 ❖ 带阻滤波器
微带线滤波器
微带线滤波器
微波滤波器的技术指标通常有以下几项：
截止频率 频率范围和带宽 通带内最大衰减 一定带外频率下的带外衰减
形状系数 寄生通带 插入相移和时延频率特性 品质因数 波纹
微波滤波器的种类非常繁多，根据其采用的传输线类型可分为波 导类型、同轴线类型、带状线类型和微带线类型等。
滤波器的设计方法也多种多样，一般采用的是综合法，即先设计 出滤波器的低通原型，然后应用频率变换，推导出其它种类滤波器 的设计公式，最后用适当的元件和结构来实现。
集总、分布参数混合网络阻抗变换过程示意图
微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络
1.8.1 四分之一波长阻抗变换器
根据传输线理论，其输入阻抗为纯电阻 Rin ，Zc取2 Rl
Z，c RinRl
完成了R
到
l
R的in 变换。这种阻抗变换机构一般只能对纯电阻性负载有效.
对于任意负载
Z
，使用两种方案先完成到
当
l
n 2
g
时，，即半导内波长的整数倍，其输入阻抗为：
zin
1 1
e2l e2l
由于微带线衰减很小，故 e2l 1
zin 0
相当于串联谐振，为半波长串联谐振器。
当
l
n 2
1 4
时g ，即四分之一导内波长的奇数倍，其输入阻抗为：
zin
1 1
e2l e2l
由于微带线衰减很小，故 e2l 1
微波滤波器可看作是一二端口网络，具有选频的功能，可以分离 阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。滤波器按其插入 衰减的频率特征来分有四种类型：
❖ 低通滤波器 ❖ 高通滤波器 ❖ 带通滤波器 ❖ 带阻滤波器
微带线滤波器
微带线滤波器
微波滤波器的技术指标通常有以下几项：
截止频率 频率范围和带宽 通带内最大衰减 一定带外频率下的带外衰减
形状系数 寄生通带 插入相移和时延频率特性 品质因数 波纹
微波滤波器的种类非常繁多，根据其采用的传输线类型可分为波 导类型、同轴线类型、带状线类型和微带线类型等。
滤波器的设计方法也多种多样，一般采用的是综合法，即先设计 出滤波器的低通原型，然后应用频率变换，推导出其它种类滤波器 的设计公式，最后用适当的元件和结构来实现。
集总、分布参数混合网络阻抗变换过程示意图
微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络
1.8.1 四分之一波长阻抗变换器
根据传输线理论，其输入阻抗为纯电阻 Rin ，Zc取2 Rl
Z，c RinRl
完成了R
到
l
R的in 变换。这种阻抗变换机构一般只能对纯电阻性负载有效.
对于任意负载
Z
，使用两种方案先完成到
微波毫米波会议PPT
3 毫米波八等分功分器
• 经测试，毫米波八等分功分器输入端包括同轴接 头的驻波系数小于1.8 输出端端小于1.9，各端口 隔离度大于18dB，插损小于11.5dB 。整体来说仍 达到实际应用的要求。
4 毫米波八通道发射模块测试
图3 发射模块输入驻波系数（最大输入驻波系数1.9）
4 毫米波八通道发射模块测试
• 本发射模块的外形尺寸为55mm×42.2mm×4.1mm。通道的宽度仅为 4.2mm，装配难度很大。实现高密度组装主要依靠尺寸小、性能优良 的微波单片集成电路（MMIC）和多芯片模块微组装技术。
3 毫米波八等分功分器
• 毫米波八等分功分器要将信号等幅同相地 分配到八个通道内。
• 威尔金森功分器结构简单，适用性强。本 发射模块工作频率范围为25-31GHz，相对 带宽21.4％，为尽可能缩小体积，可选用单 级二进制威尔金森功分器来实现。
毫米波宽频带八通道发射模块
张雄建 黄家栋 周晓明 施耀新 （深圳华达微波科技有限公司 卫星通 信射频传输技术工程实验室 深圳 ）
1 引言
• 毫米波具有频带宽，能传送更多信息的特点。由于毫米波 波长短，天线波束窄，天线孔径较小，增益高，不易受电 磁干扰等优点，使得毫米波成为通信技术开发的热门频段。
• 相控阵天线在雷达和通信系统中得到了越来越多的应用。 通常，毫米波相控阵天线需要更高密度的集成。由于微波 单片集成电路MMIC和多芯片组件MCM，使得毫米波相控 阵天线可以更好地满足体积小、重量轻、成本低、高可靠 的要求。
基于砖块式的纵向集成和横向组装 基于瓦片式横向集成纵向组装。
2 毫米波发射模块的组成与设计
• 通信系统中很多采用收发分开体制的天线，收发组件分成 发射模块和接收模块两部分。
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2 1rnZc
C 2
r nZc
无载品质因数：
Q0
rL 1 R rCR g
微带线谐振器
2 四分之一波长并联谐振器
G2n41gYc
C 24nr1Yc
L
r
4
2n1Yc
Q0
rC 1 G rLGg
1.6.2 终端开路微带线谐振器
由于终端开路传输线与终端短路传输线互为对偶关系，半波长 终端开路线相当于并联谐振而四分之一波长终端开路线相当于串 联谐振。
形状系数 寄生通带 插入相移和时延频率特性 品质因数 波纹
微波滤波器的种类非常繁多，根据其采用的传输线类型可分为波 导类型、同轴线类型、带状线类型和微带线类型等。
滤波器的设计方法也多种多样，一般采用的是综合法，即先设计 出滤波器的低通原型，然后应用频率变换，推导出其它种类滤波器 的设计公式，最后用适当的元件和结构来实现。
方案一：
方案二：
g 4
g 4
l支
Zc
R in
l支 Zl
Z c支
Yl Gl jBl
Y i支 n＝ jB l jc Y 支 ctl支 g
Zc Rin Gl
Zc
Z c支
Zl
R in
R in 支
Zl Rl jXl
IZ m i支 n ＝ Z c 支 Z c 支 Z X c l 支 t g lX 支 ltX l g ＋ l支 Z 2 c 支 tR l g l t支 － g l支 R 2 l2 tg l支 0
微带环形谐振器，原理与上面类似。 微带槽线谐振器，它是在微带基板的一个金属覆盖面上用腐蚀的 办法制作出一定形状与尺寸的槽缝，暴露出介质，而另一面金属完全 腐蚀掉。
导体圆 盘
导体圆 环
金属层
槽缝
介质基 片
接地板
微带圆形谐振器
介质基 片
接地板
微带圆环谐振器
介质基 片
槽线谐振器
1.7 微带线滤波器
微波滤波器是微波系统中非常重要的元件之一，它是微波放大器 、振荡器、变频器、倍频器等电路的重要组成部分，掌握微波滤波器 的原理与设计对于完成微波混合集成电路与单片集成电路的分析、设 计及应用都有重要意义。
zin
1 e2l 1e2l
由于微带线衰减很小，故 e2l 1
zin
相当于并联谐振，为四分之一波长并联谐振器 。
微带线谐振器
1 半波长串联谐振器
Z串RjXRjL1 C
Zin Z串
R
n 2
gZc
半波长串联谐振器等效电路
LZ 2cdd tlgr Z 2cvlddtg llr Z 2c1 vn 2gco2 1slr
微带线滤波器
1.7.3 微带线带阻滤波器
g 2
g 4 g 4 （a）耦合谐振器带阻
滤波器
g 4 g 4 g 4
g 4 g 4
（b）开路支线带阻 滤波器
（c）耦合微带带阻滤 波器
微带带阻滤波器的结构
微带线滤波器 Microwave Office 仿真模型：
1.8 微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络
它们的功能是把一个具有确定数值的阻抗，经过网络的作用，变
1.6.3 其它平面结构谐振器
在混合微波集成电路中，经常采用的平面谐振器还有其它几种形 式。
微带线谐振器
微带圆形谐振器（也称为介质径向线谐振器），即介质基片上面的 导体带是圆形或椭圆形，与接地板之间形成谐振腔，这种谐振器可以较 方便与微带线耦合，其固有品质因数一般较高。可应用于微波半导体振 荡器中的谐振回路。
换为另一个需要的阻抗。
设计匹配网络的方法很多，主要有两种方式：通过阻抗与导纳圆
图设计微带线阻抗（可进一步决定线宽）及串并联线长度，还可以采
用网络综合法。前一种方法一般适用于窄频带情况，后一种方法可在
预定的各种指标下设计出所需的阻抗匹配网络。
在低于1GHz频率下，阻抗变换器
L
一般由集总参数元件构成，最简单的 阻抗匹配网络一般是由电感和电容组
特性阻抗为 ；采用RT/Dour5i0d5880基片材料。源自并联电容12
串联电感
微带线滤波器
1.7.2 微带线带通滤波器
（a）电容间隙耦合滤波器 （b）耦合微带线滤波器 （c）发夹线滤波器
（d）短路支线滤波器
（e）开路支线滤波器
微带带通滤波器的结构
微带线滤波器 Microwave Office 仿真模型：
微波滤波器可看作是一二端口网络，具有选频的功能，可以分离 阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。滤波器按其插入 衰减的频率特征来分有四种类型：
❖ 低通滤波器 ❖ 高通滤波器 ❖ 带通滤波器 ❖ 带阻滤波器
微带线滤波器
微带线滤波器
微波滤波器的技术指标通常有以下几项：
截止频率 频率范围和带宽 通带内最大衰减 一定带外频率下的带外衰减
1.6 微带线谐振器
用微带传输线结构构成的谐振器一般用一段终端开路或短路微带 线构成。由于电磁波在终端全反射，在微带传输线上形成驻波，发 生谐振，贮存能量，故可构成谐振器。
1.6.1 终端短路微带线谐振器
根据传输线理论，终端短路的有限长微带线，其归一化输入阻抗为： zinZ Zicn1 1 1 1 0 0ee 2 2ll
C
Zl
成的‘两元件网络’。
Z in
当系统的工作频率提高到几个GHz
l2
l1
范围，一般可以采用集总和分布参数混
Zc
合结构.
Z in
C1 Zc Zl
微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络
Zl
Z in
L C Zl
C Zl
集总两元件匹配网络阻抗变换过程示意图
微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络
l2 Zc Z in
l1 C1 Zc Zl
集总、分布参数混合网络阻抗变换过程示意图
微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络
1.8.1 四分之一波长阻抗变换器
根据传输线理论，其输入阻抗为纯电阻 Rin ，Zc取2 Rl
Z，c RinRl
完成了R l到 R的in 变换。这种阻抗变换机构一般只能对纯电阻性负载有效.
对于任意负载 Z ，l 使用两种方案先完成到 的R l 变化。
当终端短路时，有 0 1
zin 11ee22lleejj22ll
微带线谐振器
当
l
n 2
g
时，，即半导内波长的整数倍，其输入阻抗为：
zin
1 e2l 1 e2l
由于微带线衰减很小，故 e2l 1
zin 0
相当于串联谐振，为半波长串联谐振器。
当
l
n 2
1 4
时g ，即四分之一导内波长的奇数倍，其输入阻抗为：
微带线滤波器
1.7.1 微带线低通滤波器
用微带结构实现原型电路中串联电感和并联电容的方法有三类：集 总元件法、高低阻抗线法和开短路支线法。
例：电感输入的五节低通滤波器的微带线图，截止频率 fc 5.0G ，H通z带
内最大衰减
LA，r在0.1dB 时带fs 外1衰0.0减GHz ；输入、LA输出3微0.0带dB线