微波电路西电雷振亚老师的课件绪论.ppt
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,二端口 网络,二端口 网络,a1,b1,a2,b2,I1,I2,V1,V2,Z参数,V1=Z11I1+Z12I2V2=Z21I1+Z22I2,Y参数,I1=Y11V1+Y12V2I2=Y21V1+Y22V2,V1=h11I1+h12V2I2=h21I1+h22V2,H参数,S参数,a1=S11 b1+S12b2a2=S21b1+S22b2,二端口网络,器件 S参数的几点说明,S11-二端口接匹配负载时，一端口的反射系数S21-二端口接匹配负载时，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,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,AT41511设计一900MHz放大器。其中电源为12VDC，输出入阻抗为50。AT41511之S参数表(VCE=8V，IC=25mA，Zo=50，TA=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=GtGrPt/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：1m2.微带天线增益 0dB3.发射机中频信号功率-20dBm4.接收机中频灵敏度-30dBm5.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,FMMOD,AM MOD,综合器,4.5MHz 声音载波,61.25MHz,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：6MHz中频带宽：6MHz,图像信号,声音信号,基带信号频谱,853.75,915853.7561.25,792.5 853.75-61.25,61.25,Lo,IF,f(MHz),上变频器输出频谱,853.75,915853.7561.25,Lo,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,
