射頻與微波電路 課件全套 第1-8章 傳輸線(xiàn)-波導(dǎo)一集成與互連、射頻與微波網(wǎng)絡(luò)-射頻與微波系統(tǒng)導(dǎo)論

傳輸線(xiàn)—波導(dǎo)—集成與互連第一章工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波電路麥克斯韋和基爾霍夫0101麥克斯韋和基爾霍夫01麥克斯韋和基爾霍夫傳輸線(xiàn)理論0201均勻傳輸線(xiàn)及其等效電路01均勻傳輸線(xiàn)及其等效電路01均勻傳輸線(xiàn)及其等效電路01均勻傳輸線(xiàn)及其等效電路01均勻傳輸線(xiàn)及其等效電路01均勻傳輸線(xiàn)及其等效電路01均勻傳輸線(xiàn)及其等效電路02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)傳播常數(shù)和相速02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)傳播常數(shù)和相速02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)電壓反射系數(shù)與電壓駐波比02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)電壓反射系數(shù)與電壓駐波比02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)電壓反射系數(shù)與電壓駐波比02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)電壓反射系數(shù)與電壓駐波比02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)電壓反射系數(shù)與電壓駐波比02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)電壓反射系數(shù)與電壓駐波比02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)電壓反射系數(shù)與電壓駐波比02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)回波損耗和插入損耗02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)回波損耗和插入損耗02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)特殊條件終端及長(zhǎng)度02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)特殊條件終端及長(zhǎng)度02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)特殊條件終端及長(zhǎng)度02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)特殊條件終端及長(zhǎng)度02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)特殊條件終端及長(zhǎng)度02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)特殊條件終端及長(zhǎng)度02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)特殊條件終端及長(zhǎng)度02端接負(fù)載的無(wú)耗傳輸線(xiàn)特殊條件終端及長(zhǎng)度03史密斯圓圖03史密斯圓圖03史密斯圓圖03史密斯圓圖03史密斯圓圖射頻與微波傳輸線(xiàn)0301TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解01TE波和TM波的通解02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)02矩形波導(dǎo)03微帶線(xiàn)03微帶線(xiàn)03微帶線(xiàn)03微帶線(xiàn)03微帶線(xiàn)04射頻電路的制作現(xiàn)今許多射頻電路都是在傳統(tǒng)的印刷電路板上制作的，但是通常使用的介質(zhì)基片材料(如環(huán)氧樹(shù)脂玻璃FR4)具有很大的損耗角正切，不適合用于2GHz以上的頻率。微波集成電路制作工藝的研究熱點(diǎn)之一是陶瓷共燒結(jié)技術(shù)，如低溫共燒結(jié)(Low-TemperatureCofiredCeramics,LTCC)技術(shù)和高溫共燒結(jié)(High-TemperatureCofiredCeramics,HTCC)技術(shù)，即通過(guò)在未燒的陶瓷原料帶上打過(guò)孔或用絲網(wǎng)印刷方法制作無(wú)源元器件(R、L、C)。將多個(gè)陶瓷原料帶對(duì)齊并一層一層地疊起來(lái)，在900℃(LTCC)或1500℃(HTCC)溫度下燒結(jié)。這種方法可制作出超過(guò)20層的三維電路結(jié)構(gòu)5?；刹▽?dǎo)0401基片集成波導(dǎo)(1)傳輸線(xiàn)是射頻與微波工程的基石，任何一個(gè)具體的射頻與微波元器件最終都必須由一種或幾種導(dǎo)波結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而每發(fā)明一種導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，就會(huì)引起射頻與微波元器件的革新浪潮。(2)金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是一種電氣性能頗佳的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，也是一種典型的非平面導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，具有的優(yōu)點(diǎn)包括品質(zhì)因素高、損耗小、結(jié)構(gòu)全封閉、不易與相鄰的結(jié)構(gòu)發(fā)生串?dāng)_。它的缺點(diǎn)也很顯著：造價(jià)昂貴(需要對(duì)金屬進(jìn)行精密加工),且隨著頻率的升高，造價(jià)也隨之升高(頻率升高要求波導(dǎo)內(nèi)壁光滑度更高，以減小損耗),不易于和有源器件(如二極管、晶體管等)集成，整體電路結(jié)構(gòu)體積偏大等。01基片集成波導(dǎo)(3)微帶線(xiàn)作為平面電路的典型代表，具有的優(yōu)點(diǎn)包括：加工容易、可大規(guī)模生產(chǎn)(因?yàn)榧庸のщ娐穬H需傳統(tǒng)的PCB工藝),由于它是一種“可印制”的電路，所以易于和有源器件(如二極管、場(chǎng)效應(yīng)管等)集成，且整體電路體積較小、結(jié)構(gòu)緊湊。它的缺點(diǎn)包括：由于結(jié)構(gòu)半開(kāi)放，因而品質(zhì)因素低，易與相鄰的其他電路發(fā)生相互干擾，損耗大等。感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波網(wǎng)絡(luò)第二章射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材阻抗參量與導(dǎo)納參量0101非歸一化阻抗參量與導(dǎo)納參量01非歸一化阻抗參量與導(dǎo)納參量01非歸一化阻抗參量與導(dǎo)納參量02歸一化阻抗參量與導(dǎo)納參量02歸一化阻抗參量與導(dǎo)納參量02歸一化阻抗參量與導(dǎo)納參量02歸一化阻抗參量與導(dǎo)納參量03阻抗矩陣與導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)03阻抗矩陣與導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)03阻抗矩陣與導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)散射參量0201散射矩陣及其性質(zhì)01散射矩陣及其性質(zhì)01散射矩陣及其性質(zhì)互易網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣01散射矩陣及其性質(zhì)互易網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣01散射矩陣及其性質(zhì)互易網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣01散射矩陣及其性質(zhì)無(wú)耗網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣01散射矩陣及其性質(zhì)無(wú)耗網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣01散射矩陣及其性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)參考面移動(dòng)對(duì)散射矩陣的影響01散射矩陣及其性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)參考面移動(dòng)對(duì)散射矩陣的影響01散射矩陣及其性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)參考面移動(dòng)對(duì)散射矩陣的影響01散射矩陣及其性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)參考面移動(dòng)對(duì)散射矩陣的影響02散射矩陣與阻抗矩陣及導(dǎo)納矩陣的關(guān)系02散射矩陣與阻抗矩陣及導(dǎo)納矩陣的關(guān)系功率波與廣義散射參量0301功率波與廣義散射參量01功率波與廣義散射參量01功率波與廣義散射參量01功率波與廣義散射參量01功率波與廣義散射參量01功率波與廣義散射參量01功率波與廣義散射參量01功率波與廣義散射參量三端口網(wǎng)絡(luò)0401ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣01ABCD矩陣與T矩陣02二端口網(wǎng)絡(luò)散射矩陣的特性02二端口網(wǎng)絡(luò)散射矩陣的特性02二端口網(wǎng)絡(luò)散射矩陣的特性02二端口網(wǎng)絡(luò)散射矩陣的特性03二端口單元電路的網(wǎng)絡(luò)矩陣03二端口單元電路的網(wǎng)絡(luò)矩陣03二端口單元電路的網(wǎng)絡(luò)矩陣網(wǎng)絡(luò)的組合0501網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的串并聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的串并聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的串并聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的并串聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的并串聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的并串聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)01網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)流圖表示0601網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)流圖表示01網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)流圖表示01網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)流圖表示01網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)流圖表示感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波電路第三章典型無(wú)源器件——功率分配合成器、90/180°耦合器工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材三端口與四端口器件的網(wǎng)絡(luò)分析與表征0101三端口T型結(jié)及特性01三端口T型結(jié)及特性01三端口T型結(jié)及特性01三端口T型結(jié)及特性02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測(cè)量無(wú)耗功分器和威爾金森功分器0201無(wú)耗功分器01無(wú)耗功分器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器正交(90)混合結(jié)0301正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)180混合結(jié)0401180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波半導(dǎo)體器件第四章射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材新型半導(dǎo)體材料0101新型半導(dǎo)體材料隨著通信、光電、集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，由于半導(dǎo)體硅材料本身的限制，硅基器件的性能已經(jīng)接近理論極限，不能滿(mǎn)足日益苛刻的應(yīng)用需求。表4.1中列舉了包括硅在內(nèi)的幾種半導(dǎo)體材料的物理參數(shù)。射頻與微波二極管0201肖特基二極管01肖特基二極管01肖特基二極管01肖特基二極管02PIN二極管02PIN二極管02PIN二極管02PIN二極管02PIN二極管因此在射頻與微波領(lǐng)域，PIN二極管常作為限幅器使用，它是通過(guò)I區(qū)中積累的載流子而不是通過(guò)非線(xiàn)性起限幅作用的。射頻晶體管0301金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管01金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管01金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管01金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管02高電子遷移率晶體管HEMT是依靠二維電子氣(Two-DimensionalElectronGas,2DEG)實(shí)現(xiàn)電流輸運(yùn)的開(kāi)關(guān)器件。2DEG是指三維固體中電子在某一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上受限，局域于一個(gè)很小的尺寸范圍內(nèi)，而在另外兩個(gè)方向上可以自由運(yùn)動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)，是通過(guò)較深、較窄(<100A)的勢(shì)阱將電子限制在勢(shì)阱薄層內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管HBT(異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管)是一種在BJT(雙極性晶體管)基礎(chǔ)上改進(jìn)的雙極結(jié)型晶體管結(jié)構(gòu)，與BJT類(lèi)似，HBT的基本結(jié)構(gòu)中包括發(fā)射區(qū)(E)、基區(qū)(B)和集電區(qū)(C)3個(gè)區(qū)域。與一般的BJT不同的是，其各個(gè)區(qū)域由禁帶寬度不同的材料構(gòu)成，采用異質(zhì)結(jié)代替晶體管中的同質(zhì)結(jié)。03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管目前常見(jiàn)的HBT包括：①GaAlAs/GaAsHBT,發(fā)射區(qū)采用Ga(x)Al;As材料，基區(qū)和集電區(qū)采用GaAs材料，GaAlAs/GaAs體系具有良好的晶格匹配，性能優(yōu)秀；②InGaAsHBT,發(fā)射區(qū)采用InGaAs材料，基區(qū)和集電區(qū)采用InAlAs或InP材料，InGaAs材料中的電子遷移率高，本征電子遷移率達(dá)到GaAs的1.6倍；③Si/SixGe(ix)HBT,發(fā)射區(qū)采用Si材料，基區(qū)和集電區(qū)加入Ge以減小禁帶寬度，采用成熟的Si工藝，利于集成，成本低廉。常見(jiàn)的GaAlAs/GaAsHBT的基本結(jié)構(gòu)如圖4.11所示。03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波放大器第五章射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材放大器的功率增益與駐波比0101放大器的功率增益一個(gè)完整的射頻與微波放大電路如圖5.1(a)所示，包含信號(hào)源、放大器(可等效為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò))和負(fù)載3部分；實(shí)際的原理電路通常如圖5.1(b)所示。01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算放大器的穩(wěn)定性0201放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性單向晶體管放大器0301單向晶體管放大器01單向晶體管放大器01單向晶體管放大器01單向晶體管放大器01單向晶體管放大器01單向晶體管放大器雙向晶體管放大器0401最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)01最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)01最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)01最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)01最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)02等增益圓與等駐波比圓等工作功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等工作功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等工作功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等工作功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等資用功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等資用功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等駐波比圓02等增益圓與等駐波比圓等駐波比圓02等增益圓與等駐波比圓等駐波比圓雙向晶體管放大器0501低噪聲放大器01低噪聲放大器01低噪聲放大器功率放大器0601功率放大器的效率與類(lèi)型01功率放大器的效率與類(lèi)型02功率放大器的設(shè)計(jì)功率放大器由輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、功率晶體管和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)3部分組成。它的兩個(gè)端口分別接信號(hào)源與負(fù)載，信號(hào)源內(nèi)阻與負(fù)載阻抗均為50Ω。由晶體管向輸入匹配網(wǎng)絡(luò)看去的阻抗為Zs,向輸出匹配網(wǎng)絡(luò)看去的阻抗為ZL。在設(shè)計(jì)功率放大器時(shí)，大功率放大器和線(xiàn)性功率放大器的設(shè)計(jì)目標(biāo)并不相同，所要求的Zs和Z,也不相同，可通過(guò)設(shè)計(jì)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)來(lái)得到所要求的Zs和Z。寬帶放大器0701寬帶放大器(1)補(bǔ)償匹配網(wǎng)絡(luò)。在設(shè)計(jì)輸入/輸出匹配電路時(shí)，對(duì)因|S?|變化而產(chǎn)生的增益變化進(jìn)行補(bǔ)償，不過(guò)會(huì)導(dǎo)致匹配電路變得復(fù)雜。(2)阻性匹配網(wǎng)絡(luò)。采用阻性匹配網(wǎng)絡(luò)以獲得更好的輸入/輸出匹配，但會(huì)引起增益的減小及噪聲性能的惡化。(3)負(fù)反饋。負(fù)反饋可以使放大器在寬帶范圍內(nèi)獲得平坦的增益，降低輸入/輸出駐波比，提高器件的穩(wěn)定性，但這需要以犧牲增益和噪聲性能為代價(jià)來(lái)獲得。01寬帶放大器(4)平衡放大器。采用兩個(gè)放大器與分別放置于輸入端和輸出端的兩個(gè)3dB耦合器組成平衡放大器結(jié)構(gòu)，可以在倍頻程及更寬頻率范圍內(nèi)提供良好的匹配，其增益等于單個(gè)放大器的增益，需要兩個(gè)晶體管、兩倍的直流功耗及更大的電路尺寸等。(5)分布式放大器。分布式放大器又稱(chēng)為行波放大器，其電路結(jié)構(gòu)為幾個(gè)晶體管沿著傳輸線(xiàn)級(jí)聯(lián)在一起，其原理可追溯至1937年由Percival給出的最早電路原型。01寬帶放大器01寬帶放大器01寬帶放大器01寬帶放大器感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波電路典型有源器件—混頻器第六章工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材混頻器的基本工作原理、特性及表征0101混頻器的基本工作原理、特性及表征混頻器的電路符號(hào)與安裝在印刷電路板上的混頻器芯片如圖6.3所示。在理想情況下，混頻器的輸出信號(hào)為兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積，因此其電路符號(hào)表現(xiàn)為一個(gè)乘法器，而在實(shí)際中，由于非線(xiàn)性效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生輸入信號(hào)的高階響應(yīng)等其他不希望得到的產(chǎn)物(雜散)?；祛l電路包括射頻(RF)端口、本振(LO)端口、中頻(IF)端口、輸出選頻濾波器及各端口的匹配網(wǎng)絡(luò)。01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征RF-LO隔離度表示RF端口泄漏到LO端口的功率，或者LO端口泄漏到RF端口的功率。在理想情況下，混頻器的RF和LO端口是完全隔離的，但是由于耦合電路的阻抗不完全匹配，或者耦合電路帶寬的限制，RF和LO端口往往存在互耦，通常情況下，混頻器設(shè)計(jì)要求該隔離度大于20dB,即少于1%的泄漏。01混頻器的基本工作原理、特性及表征01混頻器的基本工作原理、特性及表征從圖6.13中可以看出，即使泄漏的絕對(duì)功率增大到-3dBm,P1dB的下降也只有0.3dB左右，因此，這部分泄漏對(duì)混頻器動(dòng)態(tài)范圍高端的影響可以忽略。01混頻器的基本工作原理、特性及表征圖6.14所示的是混頻器的LO-IF隔離度分別為15dB和30dB時(shí)的IF端口輸出信號(hào)時(shí)域波形。顯然，當(dāng)隔離度為30dB時(shí)，有更少的LO信號(hào)泄漏到IF端口，不易干擾后級(jí)的信號(hào)處理。而對(duì)于RF-IF之間的泄漏，由于RF端口的功率往往較小，因而對(duì)接收機(jī)的負(fù)面影響通常較小。01混頻器的基本工作原理、特性及表征在測(cè)量結(jié)束而進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要用端口1和端口2直通連接的數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行功率校準(zhǔn)，以消除串接放大器的頻率響應(yīng)不平坦，其測(cè)量原理圖和一個(gè)測(cè)量實(shí)例如圖6.16所示?；祛l器電路0201單端混頻器單端混頻器的交流等效電路如圖6.4(a)所示。混頻器通過(guò)同相雙工器(Diplexer)合成輸入RF信號(hào)和LO信號(hào)，再用疊加的兩個(gè)輸入電壓驅(qū)動(dòng)二極管，這種同相雙工功能可以用一個(gè)定向耦合器或混合結(jié)實(shí)現(xiàn)，能夠在兩個(gè)輸入之間實(shí)現(xiàn)合成與隔離。02單平衡混頻器單平衡混頻器用混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)把兩個(gè)單端混頻器組合在一起，使得RF端口和LO端口的隔離程度得到改善。采用90°混合網(wǎng)絡(luò)和180°混合網(wǎng)絡(luò)的單平衡混頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖6.19所示。02單平衡混頻器下面討論如圖6.19(b)所示的采用180°混合環(huán)的單平衡混頻器理論上如何實(shí)現(xiàn)混頻功能、RF和LO端口為何能相互隔離，以及為何可以抑制LO的偶次諧波。采用180°混合環(huán)的單平衡混頻器分析原理圖如圖6.21所示。02單平衡混頻器02單平衡混頻器02單平衡混頻器02單平衡混頻器02單平衡混頻器02單平衡混頻器行這項(xiàng)創(chuàng)新的目的是探索基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是否真的在高頻段具有較小損耗的特性，從而可以在某種程度上改善混頻器的變頻增益/損耗特性?；诖耍覀儗?duì)這兩個(gè)混頻器的變頻增益進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖6.23所示。02單平衡混頻器03雙平衡混頻器雙平衡混頻器由4個(gè)二極管組成，其結(jié)構(gòu)是環(huán)形電路結(jié)構(gòu)。雙平衡混頻器的等效電路如圖6.26所示，LO、RF和IF端口相互隔離，并且輸入、輸出巴侖可實(shí)現(xiàn)RF信號(hào)與LO信號(hào)的隔離。02單平衡混頻器單平衡混頻器用混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)把兩個(gè)單端混頻器組合在一起，使得RF端口和LO端口的隔離程度得到改善。采用90°混合網(wǎng)絡(luò)和180°混合網(wǎng)絡(luò)的單平衡混頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖6.19所示。感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材RFMEMS開(kāi)關(guān)和移相器第七章射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材RFMEMS器件的力學(xué)模型0101RFMEMS開(kāi)關(guān)的機(jī)械性能開(kāi)啟電壓。響應(yīng)時(shí)間。開(kāi)啟電壓是一個(gè)閾值電壓，在該電壓下，懸臂梁因靜電力作用會(huì)下拉至信號(hào)電極上，因此也稱(chēng)為下拉電壓，在RFMEMS開(kāi)關(guān)中是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)。開(kāi)關(guān)的響應(yīng)時(shí)間也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)速度。響應(yīng)時(shí)間由開(kāi)關(guān)時(shí)間和釋放時(shí)間組成。驅(qū)動(dòng)電極加上偏置電壓后，開(kāi)關(guān)上的接觸金屬區(qū)從初始位置下拉到信號(hào)電極所需的時(shí)間稱(chēng)為開(kāi)關(guān)時(shí)間。開(kāi)關(guān)壽命。開(kāi)關(guān)壽命是指開(kāi)關(guān)在正常工作環(huán)境下能夠經(jīng)過(guò)下拉和回復(fù)的完整循環(huán)的最少開(kāi)關(guān)次數(shù)。01RFMEMS開(kāi)關(guān)的機(jī)械性能01RFMEMS開(kāi)關(guān)的機(jī)械性能02靜態(tài)特性分析02靜態(tài)特性分析02靜態(tài)特性分析02靜態(tài)特性分析03動(dòng)態(tài)特性分析03動(dòng)態(tài)特性分析03動(dòng)態(tài)特性分析03動(dòng)態(tài)特性分析RFMEMS開(kāi)關(guān)的電磁模型0201MEMS電容并聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型01MEMS電容并聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型01MEMS電容并聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型01MEMS電容并聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型01MEMS電容并聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型02MEMS電容串聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型圖7.4給出了常見(jiàn)的MEMS電容串聯(lián)開(kāi)關(guān)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“MEMS串聯(lián)開(kāi)關(guān)”)的結(jié)構(gòu)及等效電路，開(kāi)關(guān)的尺寸定義和并聯(lián)開(kāi)關(guān)一樣。02MEMS電容串聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型02MEMS電容串聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型02MEMS電容串聯(lián)開(kāi)關(guān)的電磁模型RF

MEMS移相器0301反射線(xiàn)型移相器將3dB耦合器與反射線(xiàn)型移相器一起使用，形成一種“傳輸型”移相器，如圖7.6所示。因?yàn)閷?duì)于每個(gè)不同的相位位，耦合器的終端為不同的電抗，所以N位反射線(xiàn)型移相器的帶寬比標(biāo)準(zhǔn)502耦合器的帶寬窄得多，并且?guī)捙c相移有關(guān)。通常使用Lange耦合器實(shí)現(xiàn)相對(duì)較寬的帶寬及較小的空間占用。02開(kāi)關(guān)線(xiàn)型移相器開(kāi)關(guān)線(xiàn)型移相器能夠使用串聯(lián)或并聯(lián)單刀雙擲開(kāi)關(guān)來(lái)制作。由于MEMS開(kāi)關(guān)的隔離度高，在串聯(lián)開(kāi)關(guān)線(xiàn)型移相器中，每一位由3個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楦綦x度很高，所以串聯(lián)開(kāi)關(guān)線(xiàn)型移相器不會(huì)像二極管和FET開(kāi)關(guān)鎖實(shí)現(xiàn)的移相器一樣出現(xiàn)S?1回波，并且如果開(kāi)關(guān)靠近T型轉(zhuǎn)接頭，則移相器會(huì)有很寬的帶寬(DC～50GHz)。02負(fù)載線(xiàn)型移相器負(fù)載線(xiàn)型移相器早在20世紀(jì)60年代和70年代就已有廣泛研究，其基本原理是用兩種不同的阻抗來(lái)作為傳輸線(xiàn)負(fù)載，并使用匹配網(wǎng)絡(luò)來(lái)保證在兩種負(fù)載條件下移相器都能和Zo匹配。通過(guò)調(diào)整負(fù)載阻抗值，能夠精確控制兩種不同負(fù)載情況下的相位差。感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波系統(tǒng)導(dǎo)論第八章射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材天線(xiàn)0101天線(xiàn)的4種分類(lèi)電小天線(xiàn)：諧振天線(xiàn)：尺度上遠(yuǎn)小于一個(gè)波長(zhǎng)，如圖8.1所示。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是輸入電阻低、輸入電抗高。工作頻帶較窄、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、主瓣寬、增益處于中等或低水平。由于天線(xiàn)工作在諧振時(shí)的輸入電抗為0,因而輸入阻抗為實(shí)數(shù)。典型的諧振天線(xiàn)有半波振子、微帶貼片天線(xiàn)(見(jiàn)圖8.2)和八木天線(xiàn)等。01天線(xiàn)的4種分類(lèi)寬帶天線(xiàn)：口徑面天線(xiàn)：在很寬的頻率范圍內(nèi)(上、下工作頻率比超過(guò)2:1的帶寬),天線(xiàn)的性能幾乎不變，如方向圖、增益和阻抗等。圓形的寬帶天線(xiàn)具有周長(zhǎng)為一個(gè)波長(zhǎng)或延伸半波長(zhǎng)的輻射有效區(qū)，由于在一定工作頻率下，寬帶天線(xiàn)只有一部分在輻射，所以增益很小。具有一個(gè)開(kāi)放的、可定義的物理口徑，天線(xiàn)的輻射來(lái)自口徑面上的電磁場(chǎng)，如圖8.4所示?？趶教炀€(xiàn)的方向圖主瓣較窄，因此增益較大，如拋物面天線(xiàn)。01天線(xiàn)的4種分類(lèi)01天線(xiàn)的4種分類(lèi)02天線(xiàn)的方向圖02天線(xiàn)的方向圖02天線(xiàn)的方向圖02天線(xiàn)的方向圖03天線(xiàn)的方向性和增益03天線(xiàn)的方向性和增益03天線(xiàn)的方向性和增益03天線(xiàn)的方向性和增益無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)0201Friis公式一般的無(wú)線(xiàn)通信鏈路如圖8.11所示。其中，P.為發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，Gt為發(fā)射天線(xiàn)的增益，P.為傳送到接收機(jī)匹配負(fù)載的功率，Gr為接收天線(xiàn)的增益，發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)之間的距離為R。01Friis公式01Friis公式01Friis公式02無(wú)線(xiàn)接收機(jī)結(jié)構(gòu)靈敏度：抑制寄生響應(yīng)：對(duì)弱信號(hào)(數(shù)字或模擬信號(hào))的檢測(cè)能力；對(duì)于模擬接收機(jī)，通常用信號(hào)-噪聲比(SNR)來(lái)描述；對(duì)于數(shù)字接收機(jī)，通常用誤碼率(BER)來(lái)描述。對(duì)不想要