《射频技术基础》PPT课件.ppt

射频技术射频技术汤汤 红红 军军毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室, ,李文正楼北李文正楼北624624－－内内    容容•实验室专业基础介绍•射频概念•元件的射频性能•课程内容、授课方法、和教学参考书•考核办法本本实验室室专业基基础介介绍－－1•计算电磁学计算电磁学•射频技术射频技术•集成电路集成电路•实验室条件实验室条件 1.研究方向和软件、硬件条件研究方向和软件、硬件条件本本实验室室专业基基础介介绍－－2 •FDD和和TDD射频系统和天线阵列的研究开射频系统和天线阵列的研究开发（发（863））•新型天线与分集技术（新型天线与分集技术（863））•宽带射频与多天线实现技术（宽带射频与多天线实现技术（863））•电磁场理论与微波技术（创新群体）电磁场理论与微波技术（创新群体）•其它其它(973, 电波测量、有源一体化天线等）电波测量、有源一体化天线等）2.相关研究基础相关研究基础射射频概念概念•射射频？？一般射频概念：一般射频概念：常用无常用无线频谱简介：介：广义射频概念：广义射频概念：无线通信发射频率（链路框图）数100MHz~数GHz，目前主要无线业务频段，所谓“黄金频段”从中波到特赫兹（IEEE频谱）本课程考虑一般射频频率作为基本工作条件，兼顾微波本课程考虑一般射频频率作为基本工作条件，兼顾微波毫米波射频电路技术。

毫米波射频电路技术NextIEEE频谱频段 频率 波长ELF（极低频） 30～300Hz 10 000～1 000kmVF(音频） 300～3 000Hz 1 000～100kmVLF（甚低频） 3～30kHz 100～10kmLF(低频） 30～300kHz 10～1kmMF(中频） 300～3000kHz 1～HF(高频） 3～30MHz 100～10mVHF(甚高频） 30～300MHz 10～1mUHF(特高频） 300～3000MHz 100～10cmSHF(超高频） 3～30GHz 10～1cmEHF(极高频） 30～300GHz 1～亚毫米波 300～3000GHz 1～P波段 ～1GHz 130～30cmL波段 1～2GHz 30～15cmS波段 2～4GHz 15～C波段 4～～X波段 8～～Ku波段 ～～K波段 18～～Ka波段 ～～毫米波 40～～1mm亚毫米波 300～3000GHz 1～——《射频电路设计》返回返回“射频射频”•从网从网络到射到射频前端的前端的层次次结构构无线网络无线链路混频器（上变频器）功率放大器天线双工器空间信道混频器（下变频器）低噪声放大器前端中频前端中频天线下行上行返回返回“射频射频”元件的射元件的射频性能性能•集集总概念概念 a)集总元件的基本条件 λ0 b)集总元件基本表述方法 如阻抗： 电阻 R＝R0 电感 XL＝ωL 电容 XC=1/ (ωC) c)系统分析方法•元件的射元件的射频性能性能 a) 技术变化趋势：从集总元件到分布元件。

b) 分析方法：路的理论到场理论 射频正处于变化的临界点上•重要的分布效重要的分布效应 1)趋肤效肤效应：： 当频率升高，电流趋向于导体表面的现象即趋肤效应元件的射频性能元件的射频性能 a)趋肤深度肤深度：电流下降到表面处1/e时的深度例：铜的电导率例：铜的电导率σ＝＝5.8×107 S/mf(GHz)δ (μm)12.1100.66 b)圆导线电阻的变化元件的射元件的射频性能性能2)寄生效寄生效应：：a) 电阻：阻：引线电阻及其等效模型引线电阻及其等效模型元件的射元件的射频性能性能•一个一个500Ω引引线电阻阻实例的等效例的等效电阻特性阻特性*    引引线是是长的的 AWG26线(直径直径16mil, 或或0.4064mm), 寄生寄生电容容C1=5pF, 寄生寄生电感感*——《《射频电路设计射频电路设计》》，，•特性： <50MHz，理想电阻特性 50MHz~20GHz, 电容特性 >20GHz, 电感特性元件的射元件的射频性能性能500Ω引引线电阻阻抗阻阻抗b)电容：元件的射元件的射频性能性能•一个47pF电容器的特性**——《《射频电路设计射频电路设计》》，， 引线长度铜线，介质为氧化铝，损耗正切0.01%.•特性 寄生电感 引线电阻 并联漏泄电阻在约5GHz有一谐振点，小于谐振频率为电容特性，大于此频率为电感特性。

元件的射元件的射频性能性能47pF电容器的阻抗c)电感元件的射元件的射频性能性能•一个电感实例 * 线圈由AWG36(0.127mm)铜线在英寸空气芯上绕匝，长英寸——《《射频电路设计射频电路设计》》，，由空气螺旋电感公式得：将寄生电容近似为平板电容得：导线电阻：在约在约2GHz处产生谐振，小于谐振频率为电感特性，大于处产生谐振，小于谐振频率为电感特性，大于些频率为电容特性另考虑趋肤效应，些频率为电容特性另考虑趋肤效应，Q值变小约值变小约15倍元件的射元件的射频性能性能61μH空心电感的阻抗•综上所述，在射频频段，与集总元件相比较，元件特性已发生重大改变射频技术有其继承集总电路技术的一面，也有其独特的新内容•微波及更高频段的射频技术：￿￿￿￿以分布元件为主要实现技术例如：信号耦合、分配等，滤波器实现等元件的射元件的射频性能性能举例：0402电阻本本课程的内容、方法、参考程的内容、方法、参考书•本本门课程的内容：程的内容：•基础内容：传输线基础，基础内容：传输线基础，S S参数等网络参数概念，参数等网络参数概念，SMITHSMITH图及其应用，射频集总元件的特性；图及其应用，射频集总元件的特性；•阻抗变换技术；阻抗匹配电路；阻抗变换技术；阻抗匹配电路；•混合接头与耦合器；谐振器与滤波器；天线技术简介；混合接头与耦合器；谐振器与滤波器；天线技术简介；（在无源电路讲解过程中，顺便介绍全波仿真方法）（在无源电路讲解过程中，顺便介绍全波仿真方法）•  射频链路分析方法和射频电路性能指标；射频链路分析方法和射频电路性能指标；•有源和无源器件；有源和无源器件；•小信号放大器；功率放大器；小信号放大器；功率放大器；•混频器；振荡器和频综；控制电路等；混频器；振荡器和频综；控制电路等；•射频电路及系统射频电路及系统EDAEDA（如以（如以ADSADS为基础）和射频电路及系为基础）和射频电路及系统测量方法；统测量方法；•总结（系统设计一般方法）及大作业说明总结（系统设计一般方法）及大作业说明；本本门课程所采用的方法程所采用的方法•基本原理基本原理：课堂讲授为主。

•课外外阅读：围绕教学内容，阅读推荐文献；自行检索并阅读数篇相关文献，总结并撰文介绍相关新技术•设计方法掌握方法掌握：以课堂讲授为指引，通过课后练习和仿真软件的使用掌握完整设计方法主要教学参考用主要教学参考用书：：•射射频电路路设计－理－理论与与应用用 Reinhold Ludwig等著，王子宇等译，电子工业出版社•微波工程微波工程 D.M. Pozar 著， 张肇仪等译，电子工业出版社•微波固微波固态电路路设计 Inder Bahl 等著，郑新 等译，电子工业出版社•RF and Microwave Wireless Systems. Kai Chang. John Wiley & Sons*其它部分内容参考其它部分内容参考书另行指定另行指定射射频电路路设计－理－理论与与应用用考核考核办法法•10%平时作业•10%考勤•80%期末考试•问题。