射频电路设计学习定

,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片本文樣式,第二階層,第三階層,第四階層,第五階層,*,RF Circuit Design,Special edition for MOTECH Seminar,December,05,2005,MOTECH,1,2,射频电路应用日益广泛,高性能计算机,CPU,工作频率已达到1.7,G,赫兹以 上，工作频率已达到射频微波频段,通信设备工作频率日益提高,GSM、CDMA、PHS,工作频率为射频频率,未来3,G,产品的广泛应用,培养射频人才，普及射频知识成为社会和学校的共同需要,RF Circuit Design,常用,无线电波频段分布,3,MOTECH,射頻,电,路常用基本,单,位,4,MOTECH,RF,滤波器,前置放大器,IF,带通滤波器,RF,滤波器,LNA,接收天线,功率分配器,功率放大器,升频器,IF,放大器,Base,P,rocessor,Unit,(BPU),Gain,Controller,PAD,PAD,PLL,VCO,无线通讯系统射频发、收机电路方块图,6,射频电路的设计方法：,场的方法基于麦克斯韦方程的设计方法,路的方法,基,于基尔霍夫定律基本原理的设计方 法,射频电路基础理论：,双线传输线理论,微波网络理论,RF Circuit Design,7,双线传输线理论,长线-,传,输线几何尺寸与其上所传输的电磁波的波长,还长或者可以比拟,某一瞬间传输线上各点电压或电流大小和方向均不相同,短线-传输线几何尺寸远小于其上所传输的电磁波长,传输线上各点电压或电流大小和方向近似相等,电长度-传输线几何尺寸与其上所传输的电池波长的比值,RF Circuit Design,Transmission Line Theory,1,confine E and H fields between,signal line and ground,Poynting Factor,P,=,E,x,H,Guided modes of EM waves:,TEM,TE,TM,8,MOTECH,Propagation constant（,g）,and characteristic impedance（Zo）:,Equivalent Circuit of a transmission line:,L,R,G,C,R,L,G,C:,for unit length,9,Transmission Line Theory,3,MOTECH,传输线理论,双线传输线的特性阻抗,入射波、反射波,反射系数,Smith,圆图,阻抗匹配,常用反射,损,耗（,RL）&,电压驻,波比（,VSWR）,对,照表,11,MOTECH,常,见传输线实际结构图,同,轴线,（,coaxial cable）,带状线,（,stripline,）,微带线,（,microstrip）,缝隙传输线,（,slot line）,共面波导,（,coplanar waveguide）,悬置微带线,（,suspended microstrip）,矩,形,波导,（,rectangular waveguide）,圆形波导,（,cylindrical waveguide）,翼片波导,（,fin line）,介,质波导,（,dielectric waveguide）,光纤,（,optical fiber),传输线,特性,12,MOTECH,How Smith chart is generated:,Let,Matching the real and imaginary parts of(1):,constant ReZ,L,circles:center(r/(r+1),0),radius 1/(r+1),constant ImZ,L,circles:center(1,1/x),radius 1/x,Smith Chart,1,13,MOTECH,Smith Chart,5,14,+jx,-jx,+jb,-jb,Inductive,Capacitive,r=0,g=,r=,g=0,MOTECH,导体,微带线,金属导体带条与接地板构成的传输线,导体,h,介质材料,t,微带线基本设计参数,基板参数：介电常数、介质损耗角正切、基板高度和导线厚度,电特性参数：特性阻抗、工作频率、工作波长、波导波长和电长度,微带线参数：宽度、长度和单位长度衰 减量,微带线可用来购成电容、电感、滤波器、耦合器,微带线可用来购成电容、电感、滤波器、耦合器等,微带线可用来购成电容、电感、滤波器、耦合器等,微带线可用来购成电容、电感、滤波器、耦合器等,微带线可用来购成电容、电感、滤波器、耦合器等,微带线可用来购成电容、电感、滤波器、耦合器等,23,微波网络理论,低频电路端口以电压电流表示，对应网络参量-,Z、Y,参量,射频电路端口以反射波入射波表示,对应网络参量-散射参量(,S,参数),RF Circuit Design,2-Port,Network,a,1,a,2,2-Port,Network,I,1,V,1,I,2,V,2,Z,L,b,2,b,2,Zs,V,g,H,参数,Y,参数,Z,参数,S,参数,24,Network Parameters for 2-port Network,MOTECH,24,散射矩阵（,S,参数）,S,a,1,a,2,b,2,b,1,比如对一个二端口网络：,b,1,=S,11,a,1,+S,12,a,2,b,2,=S,21,a,1,+S,22,a,2,b=s a,a,i,、b,i,分别为输入、输出信号的振幅大小。,S,参数的意义(二),在,RF-2000,中：,S,11,-,回波损耗,R,L,匹配负载,a,2,=0,P,i,P,r,S,21,-,插入损耗,T,P,t,27,射频铁三角,频率、功率、阻抗,频率：射频信号分析-频域；低频信号分析-时域,傅立叶变换-沟通时间-频率的数学表达式,功率：射频信号-功率；低频信号-电压、电流,阻抗：射频电路-共轭匹配,RF Circuit Design,S,mall Signal,Amplifier,1,(,Max.Gain Design),S,11,S,12,S,21,S,22,输出匹配电路,输入匹配电路,S,IN,=S,11,L,G,O,S,=,IN,*,L,=,OUT,*,G,S,G,L,OUT,=S,22,放大器电路方块图,R,S,R,L,单向优劣系数,（,Unilateral Figure of Merit,，,M,）,转换增益,（,Transducer Gain,）,最大增益误差比,MOTECH,28,Small Signal Amplifier,2,双向放大器设计,（,Bilateral Amplifier Design,）,S,=,IN,*,及,L,=,OUT,*,单向放大器设计,（,Unilateral Amplifier Design,）,IN,=S,11,及,OUT,=S,22,S,=S,11,*,及,L,=S,22,*,最大单项转换增益,（,Maximum Unilateral Transducer Gain）,MOTECH,29,Small Signal Amplifier,3,放大器,的稳定条件,（,Stability Criteria,）,绝对稳定,（,Unconditionally stable),稳定系数,（,stability factor）,条件,穩定（,Conditionally stable）,输出稳定圆,（,Load Stability Circle）:,输入稳定圆,（,Source Stability Circle）:,K 1，|S,11,|1,且|,S,22,|1，|S,11,|1，|S,22,|1,|,c,S,|-r,S,|1，|S,11,|1,或|,c,L,|-r,L,|1，|S,22,|1,|S,22,|1,|S,11,|1,a.,绝对稳定圆示意图,稳定区域,（,斜线区,）,b.,有条件稳定圆示意图,c,L,r,L,c,S,r,S,|,c,L,|-r,L,|1,|S,22,|1,|,c,S,|-r,S,|1,|S,11,|,绝对稳定,MOTECH,32,Small Signal Amplifier,5,MOTECH,33,最大增益设计,稳定系数,K1,|S11|=0.471;|S22|=0.310.03,故采用双向化最大增益设计法,最佳输入反射系数,sm=0.853;Zsm=3.984+3.216j,最佳输出反射系数,Lm=0.822;ZLm=36.914+123.127j,Gtmax=21.064,匹配网络设计,Zin=Zsm,利用,Smith,圆图进行设计,L=2.95nH;C=12PF,Zout=ZLm,利用,Smith,圆图进行设计,L=25.5nH;C=2PF,Small Signal Amplifier,6,MOTECH,34,35,RF Circuit Design,焊接注意事项,1.所有仪表以及烙铁共地,2.焊接时间不要过长,36,THE END,THANKS,