射频电路设计学习(定稿)解析课件.ppt
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1.7G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3G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,BaseProcessorUnit(BPU),GainController,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 Theory1,confine E and H fields betweensignal line and ground Poynting Factor P = E x H,Guided modes of EM waves:,8,MOTECH,Propagation constant（ g） and characteristic impedance（Zo）:,Equivalent Circuit of a transmission line:,R, L, G, C:for unit length,9,Transmission Line Theory3,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 ReZL circles: center (r/(r+1),0), radius 1/(r+1)constant ImZL circles: center (1,1/x), radius 1/x,Smith Chart1,13,MOTECH,Smith Chart5,14,+jx,-jx,+jb,-jb,Inductive,Capacitive,r =0g= ,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-PortNetwork,a1,a2,ZL,b2,b2,Zs,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参数的意义(二),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,Small Signal Amplifier1 ( Max. Gain Design ),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 Amplifier2,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 = S11 及 OUT = S22,S = S11* 及 L = S22*,最大单项转换增益（Maximum Unilateral Transducer Gain）,MOTECH,29,Small Signal Amplifier3,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）:,MOTECH,30,Small Signal Amplifier4,MOTECH,31,Small Signal Amplifier5,AT41511设计一900MHz放大器。其中电源为12VDC，输出输入阻抗为50。 AT41511之S参数表(VCE=8V，IC=25mA，Zo=50，TA=25)如下列。,输入稳定圆圆心距离的大小| cS | = 2.675 , 大于其半径的大小rS = 1.644,输入稳定圆圆心距离的大小| cL | = 4.123 ,大于其半径的大小rL = 3.085,=绝对稳定,MOTECH,32,Small Signal Amplifier5,MOTECH,33,最大增益设计稳定系数K1,|S11|=0.470.03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+123.127jGtmax=21.064匹配网络设计Zin=Zsm*=3.984-3.216j利用Smith圆图进行设计L=2.95nH; C=12PFZout=ZLm*=36.914-123.127j利用Smith圆图进行设计L=25.5nH; C=2PF,Small Signal Amplifier6,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,
