射频电路设计一知识讲解
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• 一个电容器的阻抗绝对值与频率的关系如 右下图所示。
一个电容器的阻抗绝对值与频率的关系
1.4.2 高频电容－类型
•片状电容器有高频用（高Q）多层陶瓷片状电 容器、X7R介质片状电容器、NPO介质片状电 容器、Y5V介质片状电容器、固体钽质片状电容 器等多种形式。 •目前，多层陶瓷片状电容器在射频电路中广泛 使用，它们可用于射频电路中的各个部分，使用 频率可以高达15GHz。 •例如一种型号为CDR系列的片状电容器，最小 封装尺寸仅为2.00mm（长）×1.25mm（宽） ×1.30mm（高），电容值范围从0.1～470 000pF，电压为100V。
目录
• 第一章 • 第二章 • 第三章 • 第四章 • 第五章 • 第六章 • 第七章 • 第八章 • 第九章 • 第十章
引言 传输线分析 Smith圆图 单端口网络和多端口网络 有源射频器件模型 匹配网络和偏置网络 射频仿真软件ADS概况 射频放大器设计 射频滤波器设计 混频器和振荡器设计
课程教学计划
• 教材： 1、射频电路设计——理论与应用 美Ludwig,R. 徐承和等译 电子工业出版社 2003-05 2、ADS应用详解——射频电路设计与仿真 陈艳华等编著 人民邮电出版社
• 参考书： 1、射频电路设计 黄智伟编著 电子工业出版社 2006-04 2、射频电路设计 美W.Alan.Davis 李福乐译 机械工业出版社 2005-10－09 3、射频与微波通信电路——分析与设计 美Devendra K.Misra 著 徐承和等 译 电子工业出版社 2005-11
• 一个金属膜电阻的阻抗绝对值与频率的关系 如右下图所示：
–
低频时电阻的阻抗是R；
–
当频率升高并超过10MHz时，寄生电容的影响便
成为主要的，它引起电阻的阻抗下降；
–
当频率超过大约20GHz的谐振点时，由于引线电
感的影响，总的阻抗上升（引线电感在很高频率下代
表一个开路线或无限大阻抗）
一个500Ω金属膜电阻的阻抗绝对值与频率的关系
1.4.1 高频电阻－类型
• 目前，在射频电路中主要应用的是 薄膜片状电阻，该类电阻的尺寸能 够做得非常小，可以有效地减少引 线电感和分布电容的影响。
• 片状电阻的形式有0603、0805、 1206、2010、2512，功率范围为 1/10W～1W，阻值范围为0.1～ 10M。
• 例如，0603的封装尺寸仅为 1.60mm（长）×0.8mm（宽） ×0.45mm（高）。
• 理论讲授：34学时
第一部分．介绍射频传输的特点、传输线基本原理及作为 射频和微波分析工具的Smith圆图、网络参量和信号流图； (12学时) 第二部分．介绍各种有源射频器件模型及匹配网络的原理 分析 (8学时) 第三部分．专业的射频仿真软件ADS介绍。 (2学时) 第三部分．射频滤波器的原理分析和设计指导。 (4学时) 第四部分．射频放大器的原理分析和设计指导。(4学时) 第五部分．混频器和振荡器的原理分析和设计指导。(4学 时)
Fra Baidu bibliotek
1.4.1 高频电阻－射频特性
• 一个电阻器的高频等效电路如右上图所示， 图示标中电称，荷电两分阻个布相电效比感应较，，L等引C效a线表为电示引阻为线常引电常线感被间；忽电电略容容。，C与b表
• 从图可见，在低频时电阻的阻抗是R；随着频 率的升高，寄生电容的影响成为引起电阻阻 抗下降的主要因素；然而随着频率的进一步 升高，由于引线电感的影响，电阻的总阻抗 上升。在很高的频率时，引线电感会成为一 个无限大的阻抗，甚至开路。
1.4.3 高频电感－射频特性
• 线圈通常时用导线在圆柱体上绕制而成， 相邻位置线段间有分离的移动电荷，寄 生电容的影响上升。如右图
• 一个电感器的高频等效电路如图所示， 图效电中电容，感Cd电线和容圈电电C阻s阻为Rd，等的C效综s分和合布R效s电分应容别。，代R表s分为布等
• 上机实验及课程设计：
引
言 –射频电路设计基础
1.1 射频电路系统简介 1.2 量纲和单位 1.3 频谱 1.4 无源元件的射频特性 1.5 片状元件及对电路板的考虑
1.1 射频电路系统简介
➢ 一般射频系统方框图： ➢ 射频电路的工作频率：
通常高于1GHz ➢ 随着频率的升高、相应的电磁波
的波长变得可与分立元件的尺寸相 比拟时，电阻、电容、电感这些元 件的电响应将开始偏离它们的理想 频率特性。这时，普通的电路分析 方法已不适用。 ➢ 射频电路的主要部件：
射频电路设计
信息科学与技术学院
课程纲要、参考教材
• 本课程通过讲授射频电路设计基础理论，分析了普通低频电路和元件 当工作频率升高到射频波段（通常指30 MHz ～ 4 GHz）时所遇到的 困难和解决办法，并避开电磁场理论繁杂的处理方法，而采用分布参 量等效电路的方法讨论射频和微波电路的设计问题，同时运用Agilent 公司（原HP公司）的专业电子设计仿真软件ADS平台加以仿真实践， 让学生全面掌握射频电路设计的基本方法和原则，了解专业电子设计 软件工具ADS的使用方法，提高学生的系统设计能力。
1.4.2 高频电容－射频特性
• 一个电容器的高频等效电路如图所示，图 中引，线电导感体损L等耗效，为电引阻线R电e表感示，介电质阻损R耗s表。示
• 由图可见，电容器的引线电感将随着频率 的升高而降低电容器的特性。如果引线电 感与实际电容器的电容谐振，这将会产生 一个串联谐振，使总电抗趋向为0 。由 于这个串联谐振产生一个很小的串联阻抗， 所以非常适合在射频电路的耦合和去耦电 路中应用。然而，当电路的工作频率高于 串联谐振频率时，该电容器将表现为电感 性而不是电容性。
– 传输线 – 滤波器 – 功率放大器 – 混频器和振荡器
1.2 量纲和单位
➢在自由空间，向z方向传播的平面电磁（EM）波，
➢当E⊥H⊥传播方向时，即为横电磁（TEM)波： ➢特性阻抗（波阻抗）：电场和磁场分量的比
➢波相速：
1.3 频谱
1.4 无源元件的射频特性
• 在射频频段，集总电阻、集总电容和集总 电感的特性是不具有“纯”的电阻、电容 和电感的性质，这是在射频电路设计、模 拟和布线过程中必须注意的。
一个电容器的阻抗绝对值与频率的关系
1.4.2 高频电容－类型
•片状电容器有高频用（高Q）多层陶瓷片状电 容器、X7R介质片状电容器、NPO介质片状电 容器、Y5V介质片状电容器、固体钽质片状电容 器等多种形式。 •目前，多层陶瓷片状电容器在射频电路中广泛 使用，它们可用于射频电路中的各个部分，使用 频率可以高达15GHz。 •例如一种型号为CDR系列的片状电容器，最小 封装尺寸仅为2.00mm（长）×1.25mm（宽） ×1.30mm（高），电容值范围从0.1～470 000pF，电压为100V。
目录
• 第一章 • 第二章 • 第三章 • 第四章 • 第五章 • 第六章 • 第七章 • 第八章 • 第九章 • 第十章
引言 传输线分析 Smith圆图 单端口网络和多端口网络 有源射频器件模型 匹配网络和偏置网络 射频仿真软件ADS概况 射频放大器设计 射频滤波器设计 混频器和振荡器设计
课程教学计划
• 教材： 1、射频电路设计——理论与应用 美Ludwig,R. 徐承和等译 电子工业出版社 2003-05 2、ADS应用详解——射频电路设计与仿真 陈艳华等编著 人民邮电出版社
• 参考书： 1、射频电路设计 黄智伟编著 电子工业出版社 2006-04 2、射频电路设计 美W.Alan.Davis 李福乐译 机械工业出版社 2005-10－09 3、射频与微波通信电路——分析与设计 美Devendra K.Misra 著 徐承和等 译 电子工业出版社 2005-11
• 一个金属膜电阻的阻抗绝对值与频率的关系 如右下图所示：
–
低频时电阻的阻抗是R；
–
当频率升高并超过10MHz时，寄生电容的影响便
成为主要的，它引起电阻的阻抗下降；
–
当频率超过大约20GHz的谐振点时，由于引线电
感的影响，总的阻抗上升（引线电感在很高频率下代
表一个开路线或无限大阻抗）
一个500Ω金属膜电阻的阻抗绝对值与频率的关系
1.4.1 高频电阻－类型
• 目前，在射频电路中主要应用的是 薄膜片状电阻，该类电阻的尺寸能 够做得非常小，可以有效地减少引 线电感和分布电容的影响。
• 片状电阻的形式有0603、0805、 1206、2010、2512，功率范围为 1/10W～1W，阻值范围为0.1～ 10M。
• 例如，0603的封装尺寸仅为 1.60mm（长）×0.8mm（宽） ×0.45mm（高）。
• 理论讲授：34学时
第一部分．介绍射频传输的特点、传输线基本原理及作为 射频和微波分析工具的Smith圆图、网络参量和信号流图； (12学时) 第二部分．介绍各种有源射频器件模型及匹配网络的原理 分析 (8学时) 第三部分．专业的射频仿真软件ADS介绍。 (2学时) 第三部分．射频滤波器的原理分析和设计指导。 (4学时) 第四部分．射频放大器的原理分析和设计指导。(4学时) 第五部分．混频器和振荡器的原理分析和设计指导。(4学 时)
Fra Baidu bibliotek
1.4.1 高频电阻－射频特性
• 一个电阻器的高频等效电路如右上图所示， 图示标中电称，荷电两分阻个布相电效比感应较，，L等引C效a线表为电示引阻为线常引电常线感被间；忽电电略容容。，C与b表
• 从图可见，在低频时电阻的阻抗是R；随着频 率的升高，寄生电容的影响成为引起电阻阻 抗下降的主要因素；然而随着频率的进一步 升高，由于引线电感的影响，电阻的总阻抗 上升。在很高的频率时，引线电感会成为一 个无限大的阻抗，甚至开路。
1.4.3 高频电感－射频特性
• 线圈通常时用导线在圆柱体上绕制而成， 相邻位置线段间有分离的移动电荷，寄 生电容的影响上升。如右图
• 一个电感器的高频等效电路如图所示， 图效电中电容，感Cd电线和容圈电电C阻s阻为Rd，等的C效综s分和合布R效s电分应容别。，代R表s分为布等
• 上机实验及课程设计：
引
言 –射频电路设计基础
1.1 射频电路系统简介 1.2 量纲和单位 1.3 频谱 1.4 无源元件的射频特性 1.5 片状元件及对电路板的考虑
1.1 射频电路系统简介
➢ 一般射频系统方框图： ➢ 射频电路的工作频率：
通常高于1GHz ➢ 随着频率的升高、相应的电磁波
的波长变得可与分立元件的尺寸相 比拟时，电阻、电容、电感这些元 件的电响应将开始偏离它们的理想 频率特性。这时，普通的电路分析 方法已不适用。 ➢ 射频电路的主要部件：
射频电路设计
信息科学与技术学院
课程纲要、参考教材
• 本课程通过讲授射频电路设计基础理论，分析了普通低频电路和元件 当工作频率升高到射频波段（通常指30 MHz ～ 4 GHz）时所遇到的 困难和解决办法，并避开电磁场理论繁杂的处理方法，而采用分布参 量等效电路的方法讨论射频和微波电路的设计问题，同时运用Agilent 公司（原HP公司）的专业电子设计仿真软件ADS平台加以仿真实践， 让学生全面掌握射频电路设计的基本方法和原则，了解专业电子设计 软件工具ADS的使用方法，提高学生的系统设计能力。
1.4.2 高频电容－射频特性
• 一个电容器的高频等效电路如图所示，图 中引，线电导感体损L等耗效，为电引阻线R电e表感示，介电质阻损R耗s表。示
• 由图可见，电容器的引线电感将随着频率 的升高而降低电容器的特性。如果引线电 感与实际电容器的电容谐振，这将会产生 一个串联谐振，使总电抗趋向为0 。由 于这个串联谐振产生一个很小的串联阻抗， 所以非常适合在射频电路的耦合和去耦电 路中应用。然而，当电路的工作频率高于 串联谐振频率时，该电容器将表现为电感 性而不是电容性。
– 传输线 – 滤波器 – 功率放大器 – 混频器和振荡器
1.2 量纲和单位
➢在自由空间，向z方向传播的平面电磁（EM）波，
➢当E⊥H⊥传播方向时，即为横电磁（TEM)波： ➢特性阻抗（波阻抗）：电场和磁场分量的比
➢波相速：
1.3 频谱
1.4 无源元件的射频特性
• 在射频频段，集总电阻、集总电容和集总 电感的特性是不具有“纯”的电阻、电容 和电感的性质，这是在射频电路设计、模 拟和布线过程中必须注意的。