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,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,*,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,*,射频,/,微波电路,及,系统,1,西安电子科技大学,雷振亚教授,主要内容,射频基础理论及分析方法,常用微波电路模块设计及应用,射频电路布线与,PCB,设计,射频,/,微波发射机接收机,射频基础理论 及分析方法,射频电路分析方法,“场”的分析方法,“路”的分析方法,电路的本质？,射频基础理论,传输线基本理论,射频/微波网络基础,传输线的工作状态，由 确定,阻抗,Z,的计算，匹配技术,传输功率,P,及其考虑,负载与传输线匹配,传输线上的导行波，负载吸收功率未必就大,源与传输线匹配,入射波功率（大小）与负载无关的条件：源匹配（）,共轭匹配,负载吸收功率最大，传输线上未必为行波,双匹配,此时“线”上为行波，负载吸收功率最大,常见传输线结构图,同轴线,（,coaxial cable）,带线,（,stripline,）,微带线,（,microstrip）,槽线,（,slot line）,平面波导,（,coplanar waveguide）,悬置微带线,（,suspended microstrip）,矩形波导,（,rectangular waveguide）,圆形波导,（,cylindrical waveguide）,鳍线波导,（,fin line）,介质波导,（,dielectric waveguide）,光纤,（,optical fiber),二端口,网络,二端口,网络,a,1,b,1,a,2,b,2,I,1,I,2,V,1,V,2,Z,参数,V,1,=Z,11,I,1,+Z,12,I,2,V,2,=Z,21,I,1,+Z,22,I,2,Y,参数,I,1,=Y,11,V,1,+Y,12,V,2,I,2,=Y,21,V,1,+Y,22,V,2,V,1,=h,11,I,1,+h,12,V,2,I,2,=h,21,I,1,+h,22,V,2,H,参数,S,参数,a,1,=S,11,b,1,+S,12,b,2,a,2,=,S21,b,1,+S,22,b,2,二端口网络,器件,S,参数的几点说明,S,11,-,二端口接匹配负载时，一端口的反射系数,S,21,-,二端口接匹配负载时，一端口到二端口的传输系数。,S,参数可以避开不现实的边界条件和电磁场关系,通过测试直接取得，物理概念清晰，在射频,电路中应用广泛。,在射频领域，用端口网络的分析方法确定几乎所有射频器件的特性,研究电路和系统的指标。,在射频频段，很难实现宽频带的开路、短路状态。,全反射很容易造成有源器件的损坏。,频率、阻抗和功率的铁三角关系,微带线,金属导体带条与接地板构成的传输线,介质,接地平面,导体带条,微带线,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,微带线是射频/微波电路的重要组成部分，提供给器件一个合适的支架。,射频路径上金属线条的尺寸具有物理意义,微带线可构成电容、电感、滤波器、耦合器,等无源器件,微带线应用,微带线构成滤波器,微带线构成耦合器,微带线构成电容,微带线构成 匹配电路,功率放大器电原理图,功率放大器印制版图,2.,常用微波电路模块设计及应用,射频模块,介质腔分频锁相振荡器,用于频率监测,为分频片提供信号,振荡器输出,平行线型耦合器,平行线定向耦合器的应用,射频器件实际设计步骤,确定技术指标 选择元器件 设计电原理、印制版图 组装、焊接 调测,工程设计软件 网络分析仪,（,ADS、ANSOFT、MICROOFFICE）,频谱仪,射频电路学习五大要素,射频理论 设计工具 仿真工具 电路制作 测试,SMITH ANSOFT RF2000,MATHCAD,用,MATHCAD、SMITH,设计射频电路,射频模块设计,二端口有源元件电路,输出匹配电路,输入匹配电路,S,IN,=S,11,L,G,O,G,S,G,L,OUT,=S,22,放大器电路方块图,R,S,R,L,射频模块设计,放大器,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,最大增益设计,等增益设计,最佳噪声设计,小信号放大器设计步骤,Freqency,(GHz),S,11,S,21,S,12,S,22,Mag.,Ang.,Mag.,Ang.,Mag.,Ang.,Mag.,Ang.,0.5,0.49,-153,12.7,98,0.030,50,0.42,-35,0.6,0.48,-159,10.7,94,0.034,52,0.39,-35,0.7,0.48,-163,9.3,90,0.037,53,0.38,-35,0.8,0.47,-167,8.2,87,0.040,55,0.37,-36,0.9,0.47,-170,7.3,85,0.044,56,0.36,-37,1.0,0.47,-171,6.6,82,0.047,57,0.37,-38,1.5,0.44,177,4.9,71,0.065,59,0.40,-42,-45,2.0,0.41,163,3.4,61,0.083,58,0.42,AT41511,设计,一,900,MHz,放大器。其中,电源为,12,VDC,，,输出入阻抗为,50,。AT41511,之,S,参数表,(,V,CE,=8V，I,C,=25mA，Zo=50，T,A,=25),如下列。,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）,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),0.177,0.105,0.432,0.047,50,50,50,50,50,50,RF IN,RF OUT,射频电路,网络分析仪,当一个射频信号通过一个器件时，会产生反射/传输,反射/传输特性决定了器件对射频信号的处理能力,电路的设计,反射/传输特性的设计,网络分析仪,-测试放大器特性,3.,射频电路布线,与,PCB,设计,射频电路布线与,PCB,制作,微波产品的开发和应用的发展方向是：复杂性和集成度越来越高。,在射频电路板的设计中，在理论上还有不,确定性，但也有很多常规及经验。,在实际设计中，往往会因设计条件的约束,而无法实施这些常规准则。,在实际设计中应恰当地进行折中处理,。,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,射频,/,微波收发信机,4.,1.使学生了解射频收发信机的构成,2.了解射频器件在系统中的作用,3.初步了解射频收发信系统的设计规划,从,RF AV-TRX,的设计 到射频/微波收发信机,从,RF AV-RTX,的设计 到射频/微波收发信机,射频/微波信号在自由空间的传输,自由空间传输损耗（全向天线）,Ls=P,发,/,P,收,Ls,（dB）,=92.4+20,lgd,（km）,+20lgf,（GHz）,接收点电平,Pr=G,t,GrP,t,/Ls,Gt、Gr:,发射/接收天线增益,Pt:,发射功率,RF,AV-TRX,系统频率规划,基带：,6MHz,（符合,AV,频宽）,中频：,61.256MHz,（符合,NTSC-M CH03,规格）,射频：,91513MHz,（符合,ISM-900 Band,限制）,本振：,853.757MHz,（依中频及射频频带限制所定）,RF AV-TRX,链路设计,1.,传输距离,：,1m,2.,微带天线增益,0dB,3.,发射机中频信号功率,-20dBm,4.,接收机中频灵敏度,-30dBm,5.,选择一次变频发射方案,AV,到,RF,发射机,中频输出,混频输出,滤波输出,放大器输出,RF,到,TV,接收机,低噪声放大,混频输出,中频输入,video,audio,FM,MOD,AM,MOD,综合器,4.5,MHz,声音载波,61.25,MHz,摄像头,基带信号,中频调制信号(,AM),从,RF AV-RF,的设计 到射频/微波收发信机,基带带宽：6,MHz,中频带宽：6,MHz,图像信号,声音信号,基带信号频谱,853,.75,915,853,.7561.25,792.5,853,.75-61.25,61.25,Lo,IF,f(,MHz,),上变频器输出频谱,853,.75,915,853,.7561.25,L,o,f(,MHz,),滤波器输出频谱,Upper RF,Low RF,Upper RF,从,RF AV-RF,的设计 到射频/微波收发信机,谢谢您！,欢迎讨论,
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