射頻電路理論與設(shè)計(jì)ppt課件

1、RF電路理論與設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)課引言1、自由空間頻率與波長2、電感 和電容 的電抗 和 smcf/1038LCLXCXCXLXCL13、終端短路和終端開路情況下距離終端 處 輸入阻抗4、趨膚深度5、直流電阻 和射頻電阻 的關(guān)系（ ）lljZZljZZinin2cot2tan00lf1DCRRFRMHzf500DCRFRR2第一章 傳輸線理論一、基本概念1、傳輸線上傳輸?shù)碾姶挪ǚ諸EM 波、TE波和TM波3種類型。2、常用的TEM傳輸線有平行雙導(dǎo)線、同軸線、帶狀線和微帶線傳輸準(zhǔn)TEM波）。目前，多數(shù)射頻電路是由微帶線實(shí)現(xiàn)的。微帶線不能傳輸TEM波，只能傳輸準(zhǔn)TEM波，但是微帶線的傳輸特性近似按TEM傳輸

2、線處理。3、傳輸線理論是長線理論。傳輸線是長線還是短線，取決于傳輸線的電長度而不是幾何長度。4、傳輸線的電長度定義為傳輸線的幾何長度 與其工作波長 的比值。當(dāng)傳輸線的幾何長度比其所傳輸信號(hào)的工作波長還長或者可以相比擬時(shí)，傳輸線稱為長線；反之稱為短線。5、傳輸線理論是分布參數(shù)電路理論，認(rèn)為分布電阻、分布電感、分布電容和分布電導(dǎo)這4個(gè)參數(shù)存在于傳輸線的所有位置上。6、傳輸線方程是研究傳輸線上電壓、電流的變化規(guī)律以及它們之間相互關(guān)系的方程。7、傳輸線上入射電壓與入射電流之比，稱為傳輸線的特性阻抗。在射頻情況下，傳輸線的特性阻抗可以視為純電阻。常用同軸線的特性阻抗有2種，分別為50 和75l0Z0Z8

3、、反射系數(shù)是指?jìng)鬏斁€上某點(diǎn)的反射電壓與入射電壓之比，也等于傳輸線上某點(diǎn)反射電流與入射電流之比的負(fù)值。無耗傳輸線上任一點(diǎn)反射系數(shù)的模值是相同的。反射系數(shù)是周期性函數(shù)，周期為 9、傳輸線終端負(fù)載 決定著終端反射系數(shù) 。傳輸線有3種不同的工作狀態(tài)：行波狀態(tài)、駐波狀態(tài)和行駐波狀態(tài)。（ ） 10、駐波系數(shù) 定義為傳輸線上電壓最大點(diǎn)與電壓最小點(diǎn)的電壓振幅之比。駐波系數(shù)的導(dǎo)數(shù)為行波系數(shù)，用 表示。（ ）11、傳輸線上任意一點(diǎn)電壓與電流之比稱為傳輸線的輸入阻抗，用 表示。輸入阻抗是是周期性函數(shù)，周期為12、傳播常數(shù) 是描述傳輸線上入射波和反射波的衰減和相位變化的參數(shù)。衰減常數(shù) 表示單位長度行波 振幅的變化；相

4、移常數(shù) 表示單位長度行波相位的變化。2LZL22PK22PinZ213、無耗傳輸線上通過任意點(diǎn)的傳輸功率等于該點(diǎn)的入射波功率與反射波功率之差。14、TEM傳輸線即傳輸TEM波的傳輸線無色散。色散是指電磁波的傳播速度與頻率有關(guān)。TEM傳輸線上電磁波的傳播速度與頻率無關(guān)。二、常用計(jì)算公式1、TEM傳輸線的相速度2、傳播常數(shù) 其中對(duì)于無耗或者射頻低耗傳輸線而言：無耗傳輸線：fvcvprrrrp11100jLCrpcLCv123、無耗傳輸線的特性阻抗( )4、均勻無耗傳輸線上電壓和電流的分布在已知傳輸線長度為 終端電壓 終端電流為 前提下：其中 是由終端算起的坐標(biāo)CLCjGLjRZ0)(1)()(21

5、021zjzjzjzjeAeAZzIeAeAzVl2V2I22)(022022zjzjeZIVeZIVzV0022002222)(zjzjeZZIVeZZIVzI,zzlz23P在已知傳輸線始端電壓 和始端電流 的前提下：5、反射系數(shù)終端反射系數(shù)駐波系數(shù) 行波系數(shù)1V2IzjzjeZIVeZIVzV22)(011011zjzjeZZIVeZZIVzI0011001122)()2(2222202202222)()()()()(zjLzjjLzjLzjzjzjLLeeeeeVVeZIVeZIVzIzIzVzVz00ZZZZLLLLLVV11minmaxLLVVK111maxminK6、輸入阻抗行波

6、狀態(tài)下（ ）：駐波狀態(tài)下（ ）： 終端短路（ ） 終端開路（ ） 終端接純電抗負(fù)載（ ）行駐波狀態(tài)下（ ）000tantan)(zjZZzjZZZzZLLin0)(, 00zZZLL0ZZin1)(Lz0LZ0tan)(zjZzZinLZ0cot)(zjZzZinLLjXZ000tantan)(zjZZzjZZZzZLLinLLLLjXRZz, 1)(034P000tantan)(zjZZzjZZZzZLLin第二章 史密斯圓圖1、史密斯圓圖旋轉(zhuǎn)一周為2、史密斯圓圖上3個(gè)特殊點(diǎn)。匹配點(diǎn)0,0），短路點(diǎn)（-1,0），開路點(diǎn)1,0）3、史密斯圓圖上3條特殊的線。右半實(shí)數(shù)軸線為電壓波腹點(diǎn)的軌跡；左半

7、實(shí)數(shù)軸線為電壓波谷點(diǎn)的軌跡；單位反射系數(shù)圓為純電抗軌跡。4、史密斯圓圖上有2個(gè)特殊的面。實(shí)軸以上的上半面是感性阻抗的軌跡；實(shí)軸以下的下半平面是容性阻抗的軌跡。5、史密斯圓圖上有2個(gè)旋轉(zhuǎn)方向傳輸線上的點(diǎn)向電源方向移動(dòng)時(shí)，在圓圖上沿等反射系數(shù)圓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；傳輸線上的點(diǎn)向負(fù)載方向移動(dòng)時(shí)，在圓圖上沿等反射系數(shù)圓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。52P2第三章 射頻網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)一、基本概念1、對(duì)一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)特征的描述，可以采用網(wǎng)絡(luò)參量的形式給出。描述低頻線性網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出的物理量是電壓和電流，低頻網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量通過電壓和電流的關(guān)系給出。2、常用的低頻網(wǎng)絡(luò)參量有4種，分別稱為阻抗參量 、導(dǎo)納參量 、混合參量 和轉(zhuǎn)移參量 。其中混合

8、參量經(jīng)常用于描述晶體管的特性，轉(zhuǎn)移參量特別適合于描述級(jí)連網(wǎng)絡(luò)。 Z Z Y Y h hABCDABCD3、常用散射參量 和傳輸參量 來描述射頻網(wǎng)絡(luò)。散射參量 是在各端口匹配時(shí)用入射電壓和反射電壓之間的關(guān)系得到的，可以表征射頻器件的特征。對(duì)于級(jí)連網(wǎng)絡(luò)，射頻電路可以利用傳輸參量 簡(jiǎn)化對(duì)網(wǎng)絡(luò)的分析。4、互易網(wǎng)絡(luò)僅適用于含有線性雙向阻抗的無源網(wǎng)絡(luò)，滿足該條件的無源網(wǎng)絡(luò)可含有電阻、電容、電感或變壓器等線性無源器件。由鐵氧體各項(xiàng)異性媒質(zhì)構(gòu)成的元件及有源電路不是互易網(wǎng)絡(luò)。對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)是互易網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特例。對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)中電子元件的大小及尺寸位置對(duì)稱分布。對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)首先是互易網(wǎng)絡(luò)。 S S T T二、計(jì)算公式1、阻抗參量

9、對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)方程2、導(dǎo)納參量對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)方程3、轉(zhuǎn)移參量對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)方程4、混合參量對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)方程22212122121111iZiZviZiZv22212122121111vYvYivYvYi22212122121111vhihivhihv221221DiCviBiAvv2211ivDCBAiv 22211211ZZZZZ 22211211YYYYY5、常用串聯(lián)阻抗Z 、并聯(lián)導(dǎo)納Y 、T型網(wǎng)絡(luò)和 型網(wǎng)絡(luò)的 矩陣。 例3.4ABCD73P101ZABCDZ101YABCDYCBCCBABACATZZZZZZZZZZABCD111CACBABACCBYYYYYYYYYYABCD1116、二端口互易網(wǎng)絡(luò)

10、的特性二端口對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)的特性1121122211211221122112TTTTSSBCADYYZZ1,1,211222112112211222112112221121122211TTTTTTSSSSBCADDAYYYYZZZZ第四章 諧振電路一、串聯(lián)諧振電路1、諧振頻率2、品質(zhì)因數(shù)無載品質(zhì)因數(shù) 外部品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù)3、輸入阻抗4、帶寬LC10021RQjRCjLjRZinQBW012RLQ0LeRLQ0eLLLQQQRRLQ111,0二、并聯(lián)諧振電路1、諧振頻率2、品質(zhì)因數(shù)無載品質(zhì)因數(shù) 外部品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù)3、輸入導(dǎo)納4、帶寬LC10LRQ0LRQLe0eLLLLQQQRRLRRQ11

11、1,)(0RQjRCjLjRYin02111QBW012三、傳輸線諧振電路 傳輸線諧振電路通常稱為諧振器。在微波波段，理想的集總元件諧振電路不易實(shí)現(xiàn)，終端短路或者終端開路的傳輸線經(jīng)常作為諧振器使用。長度為的 （或 ） 終端短路傳輸線和長度為 （或 ）的終端開路傳輸線具有串 聯(lián)諧振電路的特性；長度為 （或 ） 的終端短路傳輸線和長度為 （或 ）的終端開路傳輸線具有并聯(lián)諧振電路的特性。22n424n424n22n第六章 濾波器的設(shè)計(jì)一、基本概念1、用插入損耗法設(shè)計(jì)濾波器，得到的是集總元件濾波電路，頻率高（ ）時(shí)需要將集總元件濾波電路變換為分布參數(shù)電路實(shí)現(xiàn)。在插入損耗法中，濾波器的響應(yīng)是用插入損耗表

12、征的。2、利用低通濾波器原型能夠變換到任意阻抗和任意頻率的低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器，變換包括阻抗變換和頻率變換兩個(gè)過程。低通濾波器原型是假定源阻抗為1 和截止頻率為 的歸一化設(shè)計(jì)。3、采用短截線方法，可以將集總元件濾波器變換為分布參數(shù)濾波器，其中理查德變換用于將集總元件變換為傳輸線段，科洛達(dá)規(guī)則可以將各個(gè)濾波器元件分隔。MHzf5001c二、計(jì)算公式1、插入損耗定義2、巴特沃斯低通濾波器原型其中K=1。當(dāng) 時(shí)，3、切比雪夫低通濾波器原型 決定波紋高度，用 表示； 表示的是N次多項(xiàng)式。2)(11lg10inIL)(1lg1022NckILcdBIL32lg10135133

13、PP)(1lg1022CNTkIL2kdB)(xTN4、低通濾波器原型變換為低通濾波器的阻抗變換和頻率變換 例6.3若源電阻為 ，令變換后濾波器的元件值使用帶撇號(hào)的符號(hào)表示，有如下關(guān)系：(1為低通濾波器原型的源阻抗， 為實(shí)際濾波器的源電阻。)5、理查德變換電感和電容用一段傳輸線等效時(shí)，傳輸線的長度選擇為 ，頻率 ，對(duì)應(yīng)的理查德變換 為 適合將集總元件低通濾波器原型轉(zhuǎn)換為由傳輸線構(gòu)成的低通濾波器，此時(shí)低通濾波器原型的電感值與終端短路傳輸線的歸一化特性阻抗值相等，低通濾波器原型的電容值與終端開路傳輸線的歸一化特性導(dǎo)納值相等。LSLSSRRRRR,1SRSRcScSRCCLRL,141P8l0ff jjffjS1)4tan(0終端短路的一段傳輸線可以等效為集總元件的電感，等效關(guān)系為終端開路的一段的傳輸線可以等效為集總元件的電容，等效關(guān)系為6、科洛達(dá)規(guī)則 表6.6科洛達(dá)規(guī)則是利用