射頻電路設(shè)計學(xué)習(xí)定稿

射頻電路設(shè)計學(xué)習(xí)定稿第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二2射頻電路應(yīng)用日益廣泛高性能計算機CPU工作頻率已達到1.7G赫茲以上，工作頻率已達到射頻微波頻段通信設(shè)備工作頻率日益提高GSM、CDMA、PHS工作頻率為射頻頻率未來3G產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用培養(yǎng)射頻人才，普及射頻知識成為社會和學(xué)校的共同需要RFCircuitDesign???第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二常用無線電波頻段分布3MOTECH第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二射頻電路常用基本單位4MOTECH第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二

RF濾波器前置

放大器IF帶通濾波器RF濾波器LNA接收天線功率分配器功率放大器升頻器IF放大器BaseProcessorUnit(BPU)GainControllerPADPADPLLVCO無線通訊系統(tǒng)

射頻發(fā)、收機電路方塊圖第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二6射頻電路的設(shè)計方法：?場的方法—基于麥克斯韋方程的設(shè)計方法?路的方法—基于基爾霍夫定律基本原理的設(shè)計方法射頻電路基礎(chǔ)理論：?雙線傳輸線理論?微波網(wǎng)絡(luò)理論RFCircuitDesign第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二7

雙線傳輸線理論長線--傳輸線幾何尺寸與其上所傳輸?shù)碾姶挪ǖ牟ㄩLλ還長或者可以比擬某一瞬間傳輸線上各點電壓或電流大小和方向均不相同短線--傳輸線幾何尺寸遠小于其上所傳輸?shù)碾姶挪ㄩL傳輸線上各點電壓或電流大小和方向近似相等電長度--傳輸線幾何尺寸與其上所傳輸?shù)碾姵夭ㄩL的比值RFCircuitDesign???第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二TransmissionLineTheory1confineEandHfieldsbetweensignallineandground

PoyntingFactor

P=ExHGuidedmodesofEMwaves:TEMTETM8MOTECH第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二Propagationconstant（g）andcharacteristicimpedance（Zo）:EquivalentCircuitofatransmissionline:LRGCR,L,G,C:forunitlength9TransmissionLineTheory3MOTECH第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二傳輸線理論?雙線傳輸線的特性阻抗?入射波、反射波?反射系數(shù)?

Smith圓圖?阻抗匹配第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二常用反射損耗（RL）&電壓駐波比（VSWR）對照表11MOTECH第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二常見傳輸線實際結(jié)構(gòu)圖同軸線（coaxialcable）帶狀線（stripline）微帶線（microstrip）縫隙傳輸線（slotline）共面波導(dǎo)（coplanarwaveguide）懸置微帶線（suspendedmicrostrip）矩形波導(dǎo)（rectangularwaveguide）圓形波導(dǎo)（cylindricalwaveguide）翼片波導(dǎo)（finline）介質(zhì)波導(dǎo)（dielectricwaveguide）光纖（opticalfiber)傳輸線特性12MOTECH第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二HowSmithchartisgenerated:LetMatchingtherealandimaginarypartsof(1):constantRe[ZL]circles:center(r/(r+1),0),radius1/(r+1)constantIm[ZL]circles:center(1,1/x),radius1/xSmithChart113MOTECH第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二SmithChart514+jx-jx+jb-jbInductiveCapacitiver=0g=r=g=0MOTECH第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二導(dǎo)體微帶線——金屬導(dǎo)體帶條與接地板構(gòu)成的傳輸線導(dǎo)體

h介質(zhì)材料t第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二微帶線基本設(shè)計參數(shù)

?基板參數(shù)：介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角正切、基板高度和導(dǎo)線厚度

?電特性參數(shù)：特性阻抗、工作頻率、工作波長、波導(dǎo)波長和電長度

?微帶線參數(shù)：寬度、長度和單位長度衰減量

第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二微帶線可用來購成電容、電感、濾波器、耦合器第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二微帶線可用來購成電容、電感、濾波器、耦合器等

第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二微帶線可用來購成電容、電感、濾波器、耦合器等

第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二微帶線可用來購成電容、電感、濾波器、耦合器等第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二微帶線可用來購成電容、電感、濾波器、耦合器等第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二微帶線可用來購成電容、電感、濾波器、耦合器等第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二23微波網(wǎng)絡(luò)理論低頻電路端口以電壓電流表示，對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)參量-Z、Y參量射頻電路端口以反射波入射波表示,對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)參量-散射參量(S參數(shù))RFCircuitDesign第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二2-PortNetworka1a22-PortNetworkI1V1I2V2ZLb2b2ZsVgH參數(shù)Y參數(shù)Z參數(shù)S參數(shù)24NetworkParametersfor2-portNetworkMOTECH24第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二散射矩陣（S參數(shù)）[S]a1a2b2b1比如對一個二端口網(wǎng)絡(luò)：b1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2[b]=[s][a]ai、bi分別為輸入、輸出信號的振幅大小。第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二S參數(shù)的意義(二)在RF-2000中：S11----回波損耗RL匹配負載a2=0PiPrS21----插入損耗TPt第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二27射頻鐵三角頻率、功率、阻抗頻率：射頻信號分析-頻域；低頻信號分析-時域傅立葉變換-溝通時間-頻率的數(shù)學(xué)表達式功率：射頻信號-功率；低頻信號-電壓、電流阻抗：射頻電路-共軛匹配

RFCircuitDesign第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二SmallSignalAmplifier1(Max.GainDesign)S11S12S21S22

輸出匹配電路輸入匹配電路ΓSΓIN=S’11ΓLGOΓS=ΓIN*ΓL=ΓOUT*GS

GLΓOUT=S’22

放大器電路方塊圖RSRL單向優(yōu)劣系數(shù)（UnilateralFigureofMerit，M）

「轉(zhuǎn)換增益」（TransducerGain）

最大增益誤差比

MOTECH28第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二SmallSignalAmplifier2雙向放大器設(shè)計（BilateralAmplifierDesign）

ΓS=ΓIN*

及ΓL=ΓOUT*

單向放大器設(shè)計（UnilateralAmplifierDesign）

ΓIN=S11及ΓOUT=S22

ΓS=S11*

及ΓL=S22*

「最大單項轉(zhuǎn)換增益」（MaximumUnilateralTransducerGain）

MOTECH29第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二SmallSignalAmplifier3放大器的穩(wěn)定條件（StabilityCriteria）

絕對穩(wěn)定（Unconditionallystable)

穩(wěn)定系數(shù)（stabilityfactor）

條件穩(wěn)定（Conditionallystable）

「輸出穩(wěn)定圓」（LoadStabilityCircle）:「輸入穩(wěn)定圓」（SourceStabilityCircle）:

K>1，|S11|<1且|S22|<1||cS|-rS|>1，|S11|<1且||cL|-rL|>1，|S22|<1||cS|-rS|<1，|S11|<1或||cL|-rL|<1，|S22|<1半徑圓心半徑圓心MOTECH30第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二SmallSignalAmplifier4cLrLcSrS||cL|-rL|>1|S22|<1||cS|-rS|>1|S11|<1a.絕對穩(wěn)定圓示意圖穩(wěn)定區(qū)域（斜線區(qū)）b.有條件穩(wěn)定圓示意圖cLrLcSrS||cL|-rL|<1|S22|<1||cS|-rS|<1|S11|<1穩(wěn)定區(qū)域（斜線區(qū)）不穩(wěn)定區(qū)域（交叉區(qū)）MOTECH31第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二SmallSignalAmplifier5Freqency(GHz)S11S21S12S22Mag.Ang.Mag.Ang.Mag.Ang.Mag.Ang.0.50.49-15312.7980.030500.42-350.60.48-15910.7940.034520.39-350.70.48-1639.3900.037530.38-350.80.47-1678.2870.040550.37-360.90.47-1707.3850.044560.36-371.00.47-1716.6820.047570.37-381.50.441774.9710.065590.40-422.00.411633.4610.083580.42-45AT41511設(shè)計一900MHz放大器。其中電源為12VDC，輸出輸入阻抗為50Ω。AT41511之S參數(shù)表(VCE=8V，IC=25mA，Zo=50Ω，TA=25℃)如下列。

「輸入穩(wěn)定圓」圓心距離的大小|cS|=2.675,大于其半徑的大小rS=1.644

「輸入穩(wěn)定圓」圓心距離的大小|cL|=4.123,大于其半徑的大小rL=3.085

=>「絕對穩(wěn)定」

MOTECH32第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二SmallSignalAmplifier5MOTECH33最大增益設(shè)計穩(wěn)定系數(shù)K>1,|S11|=0.47<1;|S22|=0.31<1單向化系數(shù)M=0.083>0.03故采用雙向化最大增益設(shè)計法最佳輸入反射系數(shù)Γsm=0.853;Zsm=3.984+3.216j最佳輸出反射系數(shù)ΓLm=0.822;ZLm=36.914+123.127jGtmax=21.064匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計Zin=Zsm*=3.984-3.216j利用Smith圓