射頻電路理論與設(shè)計(第2版)-第1章課件

射頻電路理論與設(shè)計（第2版）《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》射頻電路理論與設(shè)計《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

本書有配套的仿真教材《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》。2本書在多個章節(jié)都有互動?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》注重理論設(shè)計，而《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》注重仿真設(shè)計?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 本書有配套的仿真教材《ADS射頻電路設(shè)

例如：《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》例7.5、例7.6、例7.7和例7.8中的濾波器，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第10章和第11章用ADS實現(xiàn)了版圖；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》例8.1、例8.6、例8.8、例9.5和例9.9中的輸入穩(wěn)定性圓、輸出穩(wěn)定性圓，等增益圓、等噪聲圓、等駐波比圓和等Q值曲線，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第7章用ADS實現(xiàn)了在Smith圓圖上畫圖；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第2章、第3章和第6章中的集總參數(shù)匹配網(wǎng)絡(luò)、單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)、

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和混合匹配網(wǎng)絡(luò)，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第12章、第13章、第14章和第15章用ADS實現(xiàn)了應(yīng)用；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第4章中的功率分配器和分支定向耦合器，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第8章和第9章用ADS實現(xiàn)了版圖；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第9章和第11章中的增益壓縮和三階交調(diào)，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第13章和第15章用ADS實現(xiàn)了仿真曲線；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第8章和第11章中的最小噪聲放大器和單平衡混頻器，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第12章和第15章用ADS實現(xiàn)了具體設(shè)計；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第1章中的射頻通信系統(tǒng)，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第16章用ADS實現(xiàn)了超外差式接收機設(shè)計和通信鏈路預(yù)算?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》例如：《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

第1章引言《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第1章《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

在射頻頻段，電路出現(xiàn)了許多獨特的性質(zhì)，這些性質(zhì)在常用的低頻電路中從未遇到，因此需要建立新的射頻電路理論體系。射頻電路理論是電磁場理論與傳統(tǒng)電子學(xué)的融合，它將電磁場的波動理論引入電子學(xué)，形成了射頻電路的理論體系和設(shè)計方法。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 在射頻頻段，電路出現(xiàn)了許多獨特的性質(zhì)，這些性質(zhì)在常用的低頻

射頻概念1.1射頻系統(tǒng)1.3射頻電路的特點1.2本書安排1.4《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》射頻概念1.1射頻系統(tǒng)1.3射頻電路的特點1.2本書安排11.1射頻概念

在電子通信領(lǐng)域，信號采用的傳輸方式和信號的傳輸特性是由工作頻率決定的。目前射頻（RadioFrequency）沒有一個嚴(yán)格的頻率范圍定義，廣義地說，可以向外輻射電磁信號的頻率稱為射頻；而在電路設(shè)計中，當(dāng)頻率較高、電路的尺寸可以與波長相比擬時，電路可以稱為射頻電路?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》1.1射頻概念 在電子通信領(lǐng)域，信號采用的傳輸方式和信號

對于電磁頻譜，按照頻率從低到高（波長從長到短）的次序，可以劃分為不同的頻段，電子通信的發(fā)展歷程，實際上就是所使用的載波頻率由低到高的發(fā)展過程。電通信的容量幾乎與所使用的頻率成正比，對通信容量的要求越高，使用的頻率就越高。由于應(yīng)用領(lǐng)域的眾多，對頻譜的劃分有多種方式，而今較為通用的頻譜分段法是由IEEE建立的，見表1.1?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 對于電磁頻譜，按照頻率從低到高（波長從長到短）的次序，可

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》表1.1 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》表1.1

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》表1.1（續(xù)） 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》表1.1（續(xù)）

一般認(rèn)為，當(dāng)頻率高于30MHz時電路的設(shè)計就需考慮射頻電路理論；而射頻電路理論應(yīng)用的典型頻段為幾百MHz至4GHz，在這個頻率范圍內(nèi)，電路需要考慮分布參數(shù)的影響，低頻的基爾霍夫電路理論不再適用。需要說明的是，隨著射頻電路的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，射頻的頻率范圍還在向更高的頻率延伸，已有資料將射頻的高端頻率定為大于4GHz。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 一般認(rèn)為，當(dāng)頻率高于30MHz時電路的設(shè)計就

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》延伸閱讀 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》延伸閱讀

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》延伸閱讀 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》延伸閱讀

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》為什么要關(guān)注射頻電路？

目前移動通信（GSM、3G和4G）、全球定位（GPS）、無線局域網(wǎng)（WLAN）、寬帶無線接入系統(tǒng)（WIMAX）和射頻識別（RFID）等領(lǐng)域，工作頻率都已經(jīng)達(dá)到GHz頻段。近年來歐洲、美國、日本、澳大利亞和中國等國家相繼在60GHz附近劃分出免許可的ISM頻段，其中我國開放了59GHz～64GHz頻段。這使得與上述應(yīng)用相匹配的射頻（RF）電路得到了廣泛的應(yīng)用，并具有良好的前景。

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》為什么要關(guān)注射頻電路？

為了有效地傳輸信息，無線通信系統(tǒng)需要采用高頻率信號，這種需要主要由下面3個因素導(dǎo)致。（1）工作頻率越高，帶寬越大。（2）工作頻率越高，天線尺寸越小。（3）射頻電路中電感和電容等元器件的尺寸較小，這使得射頻設(shè)備的體積進(jìn)一步減小?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 為了有效地傳輸信息，無線通信系統(tǒng)需要采用高頻率信號，這種1.2射頻電路的特點

基爾霍夫電路理論只能用于直流和低頻電路的設(shè)計，不能用于射頻電路的設(shè)計。低頻頻率與射頻頻率有很大差異，正是由于這種頻率的差異，導(dǎo)致低頻電路理論與射頻電路理論不同。下面將在不同頻率下對電路進(jìn)行討論，從中可以看出低頻電路與射頻電路顯著不同，對于目前廣泛使用的射頻頻段，必須采用全新的方法加以分析?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》1.2射頻電路的特點 基爾霍夫電路理論只能用于直流和低頻

1.2.1頻率與波長

眾所周知，在自由空間工作頻率與工作波長的乘積等于光的速度，也即

fλ=c=3×108m/s（1.1）

式中，f為工作頻率；λ為工作波長；c為光的速度。式（1.1）的結(jié)論是：頻率越高波長越短。射頻頻段有很高的頻率，所以射頻的工作波長很短?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.2.1頻率與波長《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

1.2.2低頻電路理論是射頻電路理論的特例

低頻電路理論只適用于低頻電路設(shè)計，射頻電路理論有更大的適用范圍，低頻電路理論是射頻電路理論的特例?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.2.2低頻電路理論是射頻電路理論的特例《射頻電路理

圖1.1所示的是終端短路傳輸線，根據(jù)射頻電路理論會得到距離短路終端l處的阻抗為

（1.2）《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》圖1.1終端短路的傳輸線 圖1.1所示的是終端短路傳輸線，根據(jù)射頻電路理論會得到距

式中Z0為常數(shù)，Z0的取值范圍一般為幾十到幾百之間。式（1.2）改變了低頻電路理論的觀點，因為低頻電路理論會認(rèn)為Zin=0。下面對式（1.2）加以數(shù)值分析?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 式中Z0為常數(shù)，Z0的取值范圍一般為幾十到幾百之間。式（

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

1.2.3射頻電路的分布參數(shù)

低頻電路理論稱為集總參數(shù)電路理論；射頻電路理論稱為分布參數(shù)電路理論，分布參數(shù)是射頻電路的最大特色?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.2.3射頻電路的分布參數(shù)《射頻電路理論與設(shè)計（第

從正弦交流（AC）電路分析中可以知道，電感L和電容C的電抗XL和XC與頻率有關(guān)，XL和XC與頻率的關(guān)系是

式中，ω為角頻率，ω=2πf。下面考察當(dāng)電感L=1nH和電容C=1pF時的電抗XL和XC。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 從正弦交流（AC）電路分析中可以知道，電感L和電容C的電

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

1.傳輸線上的分布參數(shù)

射頻電路認(rèn)為傳輸線上到處都分布著電感和電容，所以射頻電路也稱為分布參數(shù)電路。圖1.2一段傳輸線《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.傳輸線上的分布參數(shù)圖1.2一段傳輸線《射頻

由于分布參數(shù)的存在，傳輸線上電壓、電流和阻抗的分布與低頻電路完全不同，射頻傳輸線上信號出現(xiàn)了波動性，并導(dǎo)致反射產(chǎn)生，因此需要建立射頻電路理論體系?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 由于分布參數(shù)的存在，傳輸線上電壓、電流和阻抗的分布與低頻

2.無源器件的寄生參數(shù)

分布參數(shù)的存在還會導(dǎo)致無源器件產(chǎn)生寄生參數(shù)，改變無源器件的參量。電阻、電感或電容的引線都存在寄生電感和寄生電容，寄生參數(shù)使電阻、電感或電容的等效電路變得復(fù)雜，例如低頻下的電阻在射頻時可能會產(chǎn)生感性或容性?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 2.無源器件的寄生參數(shù)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）

1.2.4集膚效應(yīng)

在電路中信號是通過導(dǎo)體傳輸?shù)模瑢?dǎo)體存在集膚效應(yīng)。所謂集膚效應(yīng)是指當(dāng)頻率升高時，電流只集中在導(dǎo)體的表面，導(dǎo)體內(nèi)部的電流密度非常小。集膚效應(yīng)使導(dǎo)線的有效導(dǎo)電橫截面積減小，交流電阻增加。集膚效應(yīng)如圖1.3所示?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.2.4集膚效應(yīng)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

圖1.3集膚效應(yīng)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》圖1.3集膚效應(yīng)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

可以用趨膚深度描述集膚效應(yīng)的程度。趨膚深度δ定義為 式中μ為導(dǎo)體的磁導(dǎo)率，σ為導(dǎo)體的電導(dǎo)率，導(dǎo)體內(nèi)的電流主要集中在導(dǎo)體表面的趨膚深度內(nèi)?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 可以用趨膚深度描述集膚效應(yīng)的程度。趨膚深度δ定義為《射頻

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

在射頻電路中，集膚效應(yīng)引起電路損耗急劇增加，必須考慮分布電阻對射頻電路的影響。在傳輸線上不僅需要考慮電感和電容的分布參數(shù)，還需要考慮電阻的分布參數(shù)，這使得射頻電路與低頻電路顯著不同?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 在射頻電路中，集膚效應(yīng)引起電路損耗急劇增加，必須考慮分布

射頻電路與低頻電路的上述差異，不僅導(dǎo)致射頻電路理論與低頻電路理論不同，甚至導(dǎo)致射頻傳輸線采用了同軸線、平行雙導(dǎo)線、帶狀線和微帶線等不同于低頻的特殊結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了獨特的射頻電路理論?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 射頻電路與低頻電路的上述差異，不僅導(dǎo)致射頻電路理論與低頻

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》微帶線同軸線 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》微帶線同軸線1.3射頻系統(tǒng)

射頻電路主要應(yīng)用在無線通信領(lǐng)域，各種射頻無線通信系統(tǒng)有類似的結(jié)構(gòu)，下面以移動通信為例介紹射頻系統(tǒng)的基本電路結(jié)構(gòu)及主要特點?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》1.3射頻系統(tǒng) 射頻電路主要應(yīng)用在無線通信領(lǐng)域，各種射頻

圖1.4射頻系統(tǒng)的一般框圖《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 圖1.4射頻系統(tǒng)的一般框圖《射頻電路理論與設(shè)計（第2

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

在圖1.4中，射頻前端電路的內(nèi)容屬于本書講授的內(nèi)容。射頻前端電路主要由濾波器、放大器、混頻器和振蕩器等功能模塊構(gòu)成，這些功能模塊可以構(gòu)成一般的射頻電路系統(tǒng)。

射頻電路的設(shè)計方法與普通低頻電路的設(shè)計方法不同。不僅射頻放大器的設(shè)計與低頻電路不同，射頻濾波器、振蕩器的設(shè)計也與低頻電路不同，因此需要在射頻電路理論的基礎(chǔ)上全面學(xué)習(xí)射頻電路的設(shè)計方法?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 在圖1.4中，射頻前端電路的內(nèi)容屬于本書講

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

圖16.42超外差式接收機原理圖電路（這是利用ADS進(jìn)行設(shè)計）《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 圖16.42超外差式接收機原理圖電路（這是利用ADS進(jìn)

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真界面 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真界面

圖16.24系統(tǒng)級仿真例程原理圖（這是利用ADS進(jìn)行設(shè)計）《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 圖16.24系統(tǒng)級仿真例程原理圖（這是利用ADS進(jìn)行設(shè)

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真界面 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真界面1.4本書安排《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》共分3部分。

第1部分為射頻電路基礎(chǔ)知識和基本理論。內(nèi)容包括第1章引言和第2～4章，主要介紹射頻電路的基本概念、基本參數(shù)、圖解工具和基本研究方法。第2部分為射頻電路設(shè)計。內(nèi)容包括第5～11章的諧振電路設(shè)計、匹配電路設(shè)計、濾波器設(shè)計、放大器設(shè)計、振蕩器設(shè)計、混頻器設(shè)計和檢波器設(shè)計。

第3部分為ADS射頻電路仿真簡介。內(nèi)容包括第12章，目的是架起射頻電路理論與ADS射頻仿真設(shè)計的橋梁?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》1.4本書安排《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》共分3部分

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》共有12章內(nèi)容《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》避開了繁雜的電磁場理論背景知識，從傳輸線理論出發(fā)得到了電壓和電流的波動性，并用射頻網(wǎng)絡(luò)的觀點設(shè)計射頻電路，同時將史密斯圓圖的圖解方法應(yīng)用到電路的設(shè)計中。本書涵蓋了射頻電路的基本理論和基本設(shè)計方法，構(gòu)成了完整的射頻電路解決方案?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》避開了繁雜的電磁場理論背

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》¤幾十個例題?！杓s200個習(xí)題，并在書末給出了答案。答案非常詳細(xì)，總計有15頁（P333-347）。¤每章附有思考題和練習(xí)題?！?/p>

有配套的ADS仿真教材《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

為什么要介紹ADS軟件？

射頻電路設(shè)計比較復(fù)雜。

射頻電路早期設(shè)計是先電磁計算，然后電路設(shè)計?，F(xiàn)在隨著需求的不斷提升，指標(biāo)要求越來越高，而設(shè)計周期卻越來越短，因此使用軟件工具已經(jīng)成為射頻電路設(shè)計的必然趨勢。在深入理解射頻電路理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟件工具進(jìn)行設(shè)計，是通向射頻電路設(shè)計成功的最佳路線。

ADS（AdvancedDesignSystem）由美國安捷倫（Agilent）公司開發(fā)，可以支持射頻電路從模塊到系統(tǒng)的設(shè)計，是當(dāng)前射頻和微波電路設(shè)計的首選工程軟件。近幾年，國內(nèi)高校、科研院所和IT公司正推廣使用ADS。 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》為什么要介紹ADS軟件？

ADS軟件是當(dāng)前射頻電路設(shè)計的首選工程軟件，可以支持從模塊到系統(tǒng)的設(shè)計。ADS（AdvancedDesignSystem）軟件由美國安捷倫（Agilent）公司開發(fā)，在深入理解射頻電路理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟件仿真工具進(jìn)行設(shè)計，是通向射頻電路設(shè)計成功的最佳路線。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 ADS軟件是當(dāng)前射頻電路設(shè)計的首選工程軟件，可以支持從

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

安捷倫公司背景

1939年，斯坦福大學(xué)電子工程

專業(yè)畢業(yè)的戴維·帕卡德（DavePackard）和比爾·休利特（BillHewlett）創(chuàng)立了惠普公司。1943年惠普公司為海軍研究實驗室開發(fā)了信號發(fā)生器及雷達(dá)干擾設(shè)備，從而進(jìn)入微波領(lǐng)域。2000年6月2日，惠普公司把其擁有的安捷倫股份分配給惠普股東，安捷倫公司完全獨立?，F(xiàn)在安捷倫公司的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是全球最優(yōu)秀的同類測量儀器，該儀器是射頻微波行業(yè)最高技術(shù)的體現(xiàn)，安捷倫公司也因此成為世界最優(yōu)秀的微波儀器公司。 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》本書從ADS初識篇、ADS使用篇到ADS設(shè)計篇，循序漸進(jìn)系統(tǒng)地介紹了ADS。編寫本書的初衷有3個，一是系統(tǒng)介紹ADS的界面構(gòu)成，使初學(xué)者少走彎路，快速入門；二是系統(tǒng)介紹ADS的使用方法和仿真功能，使讀者得到指引和啟發(fā)，掌握ADS的學(xué)習(xí)要領(lǐng)；三是系統(tǒng)給出ADS射頻電路設(shè)計的典型實例，使讀者通過大量工程實例學(xué)會ADS射頻電路解決方案?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》《射頻電路理

《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》

本書分為3篇，共16章內(nèi)容。

第1篇（第1章～第3章）為ADS初識篇，簡要地介紹了ADS的基本概況，詳細(xì)地介紹了ADS的工作界面（主視窗、原理圖視窗和數(shù)據(jù)顯示視窗）。第2篇（第4章～第6章）為ADS使用篇，系統(tǒng)地介紹了ADS基本操作、ADS仿真功能和ADS自帶的仿真實例，可以全面學(xué)習(xí)ADS使用方法。

第3篇（第7章～第16章）為ADS設(shè)計篇，給出了利用ADS進(jìn)行設(shè)計與仿真的大量實例。其中，第7章～第15章為模塊級設(shè)計，包括匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、定向耦合器的設(shè)計、功率分配器的設(shè)計、低通濾波器的設(shè)計、帶通和帯阻濾波器的設(shè)計、低噪聲放大器的設(shè)計、功率放大器的設(shè)計、振蕩器的設(shè)計和混頻器的設(shè)計；第16章為射頻通信系統(tǒng)的系統(tǒng)級設(shè)計。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》《射頻電路理

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第2篇ADS使用篇

ADS基本操作

ADS仿真概述

ADS仿真例程第3篇

ADS設(shè)計篇

集總參數(shù)濾波器的設(shè)計

分布參數(shù)低通濾波器的設(shè)計

分布參數(shù)帶通和帶阻濾波器的設(shè)計

功率分配器的設(shè)計

分支定向耦合器的設(shè)計

混合環(huán)的設(shè)計

匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

偏置電路的設(shè)計

低噪聲放大器的設(shè)計

混頻器的設(shè)計

射頻振蕩器的設(shè)計

射頻接收和發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計第1篇ADS初識篇

射頻電路與ADS

ADS主視窗

ADS設(shè)計仿真視窗 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第2篇ADS使用篇

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》射頻電路設(shè)計過程 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》射頻電路設(shè)計過程

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS設(shè)計過程 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS設(shè)計過程

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真結(jié)果ADS版圖射頻電路理論圖 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真結(jié)果AD

學(xué)好理論課是基礎(chǔ)

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》學(xué)習(xí)仿真方法，面向?qū)嶋H設(shè)計

《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 學(xué)好理論課是基礎(chǔ)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

休息一下《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》休息一下《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

射頻電路理論與設(shè)計（第2版）《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》射頻電路理論與設(shè)計《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

本書有配套的仿真教材《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》。2本書在多個章節(jié)都有互動?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》注重理論設(shè)計，而《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》注重仿真設(shè)計。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 本書有配套的仿真教材《ADS射頻電路設(shè)

例如：《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》例7.5、例7.6、例7.7和例7.8中的濾波器，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第10章和第11章用ADS實現(xiàn)了版圖；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》例8.1、例8.6、例8.8、例9.5和例9.9中的輸入穩(wěn)定性圓、輸出穩(wěn)定性圓，等增益圓、等噪聲圓、等駐波比圓和等Q值曲線，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第7章用ADS實現(xiàn)了在Smith圓圖上畫圖；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第2章、第3章和第6章中的集總參數(shù)匹配網(wǎng)絡(luò)、單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)、

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和混合匹配網(wǎng)絡(luò)，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第12章、第13章、第14章和第15章用ADS實現(xiàn)了應(yīng)用；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第4章中的功率分配器和分支定向耦合器，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第8章和第9章用ADS實現(xiàn)了版圖；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第9章和第11章中的增益壓縮和三階交調(diào)，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第13章和第15章用ADS實現(xiàn)了仿真曲線；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第8章和第11章中的最小噪聲放大器和單平衡混頻器，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第12章和第15章用ADS實現(xiàn)了具體設(shè)計；《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第1章中的射頻通信系統(tǒng)，在《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》的第16章用ADS實現(xiàn)了超外差式接收機設(shè)計和通信鏈路預(yù)算?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》例如：《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

第1章引言《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》第1章《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

在射頻頻段，電路出現(xiàn)了許多獨特的性質(zhì)，這些性質(zhì)在常用的低頻電路中從未遇到，因此需要建立新的射頻電路理論體系。射頻電路理論是電磁場理論與傳統(tǒng)電子學(xué)的融合，它將電磁場的波動理論引入電子學(xué)，形成了射頻電路的理論體系和設(shè)計方法?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 在射頻頻段，電路出現(xiàn)了許多獨特的性質(zhì)，這些性質(zhì)在常用的低頻

射頻概念1.1射頻系統(tǒng)1.3射頻電路的特點1.2本書安排1.4《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》射頻概念1.1射頻系統(tǒng)1.3射頻電路的特點1.2本書安排11.1射頻概念

在電子通信領(lǐng)域，信號采用的傳輸方式和信號的傳輸特性是由工作頻率決定的。目前射頻（RadioFrequency）沒有一個嚴(yán)格的頻率范圍定義，廣義地說，可以向外輻射電磁信號的頻率稱為射頻；而在電路設(shè)計中，當(dāng)頻率較高、電路的尺寸可以與波長相比擬時，電路可以稱為射頻電路?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》1.1射頻概念 在電子通信領(lǐng)域，信號采用的傳輸方式和信號

對于電磁頻譜，按照頻率從低到高（波長從長到短）的次序，可以劃分為不同的頻段，電子通信的發(fā)展歷程，實際上就是所使用的載波頻率由低到高的發(fā)展過程。電通信的容量幾乎與所使用的頻率成正比，對通信容量的要求越高，使用的頻率就越高。由于應(yīng)用領(lǐng)域的眾多，對頻譜的劃分有多種方式，而今較為通用的頻譜分段法是由IEEE建立的，見表1.1?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 對于電磁頻譜，按照頻率從低到高（波長從長到短）的次序，可

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》表1.1 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》表1.1

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》表1.1（續(xù)） 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》表1.1（續(xù)）

一般認(rèn)為，當(dāng)頻率高于30MHz時電路的設(shè)計就需考慮射頻電路理論；而射頻電路理論應(yīng)用的典型頻段為幾百MHz至4GHz，在這個頻率范圍內(nèi)，電路需要考慮分布參數(shù)的影響，低頻的基爾霍夫電路理論不再適用。需要說明的是，隨著射頻電路的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，射頻的頻率范圍還在向更高的頻率延伸，已有資料將射頻的高端頻率定為大于4GHz?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 一般認(rèn)為，當(dāng)頻率高于30MHz時電路的設(shè)計就

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》延伸閱讀 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》延伸閱讀

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》延伸閱讀 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》延伸閱讀

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》為什么要關(guān)注射頻電路？

目前移動通信（GSM、3G和4G）、全球定位（GPS）、無線局域網(wǎng)（WLAN）、寬帶無線接入系統(tǒng)（WIMAX）和射頻識別（RFID）等領(lǐng)域，工作頻率都已經(jīng)達(dá)到GHz頻段。近年來歐洲、美國、日本、澳大利亞和中國等國家相繼在60GHz附近劃分出免許可的ISM頻段，其中我國開放了59GHz～64GHz頻段。這使得與上述應(yīng)用相匹配的射頻（RF）電路得到了廣泛的應(yīng)用，并具有良好的前景。

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》為什么要關(guān)注射頻電路？

為了有效地傳輸信息，無線通信系統(tǒng)需要采用高頻率信號，這種需要主要由下面3個因素導(dǎo)致。（1）工作頻率越高，帶寬越大。（2）工作頻率越高，天線尺寸越小。（3）射頻電路中電感和電容等元器件的尺寸較小，這使得射頻設(shè)備的體積進(jìn)一步減小?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 為了有效地傳輸信息，無線通信系統(tǒng)需要采用高頻率信號，這種1.2射頻電路的特點

基爾霍夫電路理論只能用于直流和低頻電路的設(shè)計，不能用于射頻電路的設(shè)計。低頻頻率與射頻頻率有很大差異，正是由于這種頻率的差異，導(dǎo)致低頻電路理論與射頻電路理論不同。下面將在不同頻率下對電路進(jìn)行討論，從中可以看出低頻電路與射頻電路顯著不同，對于目前廣泛使用的射頻頻段，必須采用全新的方法加以分析?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》1.2射頻電路的特點 基爾霍夫電路理論只能用于直流和低頻

1.2.1頻率與波長

眾所周知，在自由空間工作頻率與工作波長的乘積等于光的速度，也即

fλ=c=3×108m/s（1.1）

式中，f為工作頻率；λ為工作波長；c為光的速度。式（1.1）的結(jié)論是：頻率越高波長越短。射頻頻段有很高的頻率，所以射頻的工作波長很短?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.2.1頻率與波長《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

1.2.2低頻電路理論是射頻電路理論的特例

低頻電路理論只適用于低頻電路設(shè)計，射頻電路理論有更大的適用范圍，低頻電路理論是射頻電路理論的特例?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.2.2低頻電路理論是射頻電路理論的特例《射頻電路理

圖1.1所示的是終端短路傳輸線，根據(jù)射頻電路理論會得到距離短路終端l處的阻抗為

（1.2）《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》圖1.1終端短路的傳輸線 圖1.1所示的是終端短路傳輸線，根據(jù)射頻電路理論會得到距

式中Z0為常數(shù)，Z0的取值范圍一般為幾十到幾百之間。式（1.2）改變了低頻電路理論的觀點，因為低頻電路理論會認(rèn)為Zin=0。下面對式（1.2）加以數(shù)值分析?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 式中Z0為常數(shù)，Z0的取值范圍一般為幾十到幾百之間。式（

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

1.2.3射頻電路的分布參數(shù)

低頻電路理論稱為集總參數(shù)電路理論；射頻電路理論稱為分布參數(shù)電路理論，分布參數(shù)是射頻電路的最大特色?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.2.3射頻電路的分布參數(shù)《射頻電路理論與設(shè)計（第

從正弦交流（AC）電路分析中可以知道，電感L和電容C的電抗XL和XC與頻率有關(guān)，XL和XC與頻率的關(guān)系是

式中，ω為角頻率，ω=2πf。下面考察當(dāng)電感L=1nH和電容C=1pF時的電抗XL和XC?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 從正弦交流（AC）電路分析中可以知道，電感L和電容C的電

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

1.傳輸線上的分布參數(shù)

射頻電路認(rèn)為傳輸線上到處都分布著電感和電容，所以射頻電路也稱為分布參數(shù)電路。圖1.2一段傳輸線《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.傳輸線上的分布參數(shù)圖1.2一段傳輸線《射頻

由于分布參數(shù)的存在，傳輸線上電壓、電流和阻抗的分布與低頻電路完全不同，射頻傳輸線上信號出現(xiàn)了波動性，并導(dǎo)致反射產(chǎn)生，因此需要建立射頻電路理論體系?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 由于分布參數(shù)的存在，傳輸線上電壓、電流和阻抗的分布與低頻

2.無源器件的寄生參數(shù)

分布參數(shù)的存在還會導(dǎo)致無源器件產(chǎn)生寄生參數(shù)，改變無源器件的參量。電阻、電感或電容的引線都存在寄生電感和寄生電容，寄生參數(shù)使電阻、電感或電容的等效電路變得復(fù)雜，例如低頻下的電阻在射頻時可能會產(chǎn)生感性或容性?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 2.無源器件的寄生參數(shù)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）

1.2.4集膚效應(yīng)

在電路中信號是通過導(dǎo)體傳輸?shù)?，?dǎo)體存在集膚效應(yīng)。所謂集膚效應(yīng)是指當(dāng)頻率升高時，電流只集中在導(dǎo)體的表面，導(dǎo)體內(nèi)部的電流密度非常小。集膚效應(yīng)使導(dǎo)線的有效導(dǎo)電橫截面積減小，交流電阻增加。集膚效應(yīng)如圖1.3所示。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 1.2.4集膚效應(yīng)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

圖1.3集膚效應(yīng)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》圖1.3集膚效應(yīng)《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

可以用趨膚深度描述集膚效應(yīng)的程度。趨膚深度δ定義為 式中μ為導(dǎo)體的磁導(dǎo)率，σ為導(dǎo)體的電導(dǎo)率，導(dǎo)體內(nèi)的電流主要集中在導(dǎo)體表面的趨膚深度內(nèi)?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 可以用趨膚深度描述集膚效應(yīng)的程度。趨膚深度δ定義為《射頻

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

在射頻電路中，集膚效應(yīng)引起電路損耗急劇增加，必須考慮分布電阻對射頻電路的影響。在傳輸線上不僅需要考慮電感和電容的分布參數(shù)，還需要考慮電阻的分布參數(shù)，這使得射頻電路與低頻電路顯著不同?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 在射頻電路中，集膚效應(yīng)引起電路損耗急劇增加，必須考慮分布

射頻電路與低頻電路的上述差異，不僅導(dǎo)致射頻電路理論與低頻電路理論不同，甚至導(dǎo)致射頻傳輸線采用了同軸線、平行雙導(dǎo)線、帶狀線和微帶線等不同于低頻的特殊結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了獨特的射頻電路理論?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 射頻電路與低頻電路的上述差異，不僅導(dǎo)致射頻電路理論與低頻

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》微帶線同軸線 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》微帶線同軸線1.3射頻系統(tǒng)

射頻電路主要應(yīng)用在無線通信領(lǐng)域，各種射頻無線通信系統(tǒng)有類似的結(jié)構(gòu)，下面以移動通信為例介紹射頻系統(tǒng)的基本電路結(jié)構(gòu)及主要特點。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》1.3射頻系統(tǒng) 射頻電路主要應(yīng)用在無線通信領(lǐng)域，各種射頻

圖1.4射頻系統(tǒng)的一般框圖《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 圖1.4射頻系統(tǒng)的一般框圖《射頻電路理論與設(shè)計（第2

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

在圖1.4中，射頻前端電路的內(nèi)容屬于本書講授的內(nèi)容。射頻前端電路主要由濾波器、放大器、混頻器和振蕩器等功能模塊構(gòu)成，這些功能模塊可以構(gòu)成一般的射頻電路系統(tǒng)。

射頻電路的設(shè)計方法與普通低頻電路的設(shè)計方法不同。不僅射頻放大器的設(shè)計與低頻電路不同，射頻濾波器、振蕩器的設(shè)計也與低頻電路不同，因此需要在射頻電路理論的基礎(chǔ)上全面學(xué)習(xí)射頻電路的設(shè)計方法?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 在圖1.4中，射頻前端電路的內(nèi)容屬于本書講

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

圖16.42超外差式接收機原理圖電路（這是利用ADS進(jìn)行設(shè)計）《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 圖16.42超外差式接收機原理圖電路（這是利用ADS進(jìn)

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真界面 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真界面

圖16.24系統(tǒng)級仿真例程原理圖（這是利用ADS進(jìn)行設(shè)計）《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 圖16.24系統(tǒng)級仿真例程原理圖（這是利用ADS進(jìn)行設(shè)

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真界面 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》ADS仿真界面1.4本書安排《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》共分3部分。

第1部分為射頻電路基礎(chǔ)知識和基本理論。內(nèi)容包括第1章引言和第2～4章，主要介紹射頻電路的基本概念、基本參數(shù)、圖解工具和基本研究方法。第2部分為射頻電路設(shè)計。內(nèi)容包括第5～11章的諧振電路設(shè)計、匹配電路設(shè)計、濾波器設(shè)計、放大器設(shè)計、振蕩器設(shè)計、混頻器設(shè)計和檢波器設(shè)計。

第3部分為ADS射頻電路仿真簡介。內(nèi)容包括第12章，目的是架起射頻電路理論與ADS射頻仿真設(shè)計的橋梁。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》1.4本書安排《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》共分3部分

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》共有12章內(nèi)容《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》避開了繁雜的電磁場理論背景知識，從傳輸線理論出發(fā)得到了電壓和電流的波動性，并用射頻網(wǎng)絡(luò)的觀點設(shè)計射頻電路，同時將史密斯圓圖的圖解方法應(yīng)用到電路的設(shè)計中。本書涵蓋了射頻電路的基本理論和基本設(shè)計方法，構(gòu)成了完整的射頻電路解決方案?！渡漕l電路理論與設(shè)計（第2版）》 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》避開了繁雜的電磁場理論背

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》¤幾十個例題?！杓s200個習(xí)題，并在書末給出了答案。答案非常詳細(xì)，總計有15頁（P333-347）?！杳空赂接兴伎碱}和練習(xí)題。¤

有配套的ADS仿真教材《ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用（第2版）》。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》《射頻電路理論與設(shè)計（第2

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

為什么要介紹ADS軟件？

射頻電路設(shè)計比較復(fù)雜。

射頻電路早期設(shè)計是先電磁計算，然后電路設(shè)計?，F(xiàn)在隨著需求的不斷提升，指標(biāo)要求越來越高，而設(shè)計周期卻越來越短，因此使用軟件工具已經(jīng)成為射頻電路設(shè)計的必然趨勢。在深入理解射頻電路理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟件工具進(jìn)行設(shè)計，是通向射頻電路設(shè)計成功的最佳路線。

ADS（AdvancedDesignSystem）由美國安捷倫（Agilent）公司開發(fā)，可以支持射頻電路從模塊到系統(tǒng)的設(shè)計，是當(dāng)前射頻和微波電路設(shè)計的首選工程軟件。近幾年，國內(nèi)高校、科研院所和IT公司正推廣使用ADS。 《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》為什么要介紹ADS軟件？

ADS軟件是當(dāng)前射頻電路設(shè)計的首選工程軟件，可以支持從模塊到系統(tǒng)的設(shè)計。ADS（AdvancedDesignSystem）軟件由美國安捷倫（Agilent）公司開發(fā)，在深入理解射頻電路理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟件仿真工具進(jìn)行設(shè)計，是通向射頻電路設(shè)計成功的最佳路線。《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》 ADS軟件是當(dāng)前射頻電路設(shè)計的首選工程軟件，可以支持從

《射頻電路理論與設(shè)計（第2版）》

安捷倫公司背景