射频的技术基础.pptx

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1、射频的技术基础射频的技术基础内内容容 实验室专业基础介绍 射频概念 元件的射频性能 课程内容、授课方法、和教学参考书 考核办法第1页/共25页本实验室专业基础介绍本实验室专业基础介绍1计算电磁学计算电磁学射频技术射频技术集成电路集成电路实验室条件实验室条件 1.研究方向和软件、硬件条件研究方向和软件、硬件条件第2页/共25页本实验室专业基础介绍本实验室专业基础介绍2FDD和和TDD射频系统和天线阵列的研究射频系统和天线阵列的研究开开发（发（863）新型天线与分集新型天线与分集技术（技术（863）宽带宽带射频与多天线实现射频与多天线实现技术（技术（863）电磁场理论与微波技术（创新群体）电磁场理

2、论与微波技术（创新群体）其它其它(973,电波测量、有源一体化天线等）电波测量、有源一体化天线等）2.相关研究基础相关研究基础第3页/共25页射频概念射频概念 射频？射频？一般射频概念：一般射频概念：常用无线频谱简介：常用无线频谱简介：广义射频概念：广义射频概念：无线通信发射频率（链路框图）数100MHz数GHz，目前主要无线业务频段，所谓“黄金频段”从中波到特赫兹（IEEE频谱）本课程考虑一般射频频率作为基本工作条件，兼顾微波本课程考虑一般射频频率作为基本工作条件，兼顾微波毫米波射频电路技术。毫米波射频电路技术。Next第4页/共25页I IEEEEEE频谱频谱频段 频率 波长ELF（极低频

3、）30300Hz 10 0001 000kmVF(音频）3003 000Hz 1 000100kmVLF（甚低频）330kHz 10010kmLF(低频）30300kHz 101kmMF(中频）3003000kHz 10.1kmHF(高频）330MHz 10010mVHF(甚高频）30300MHz 101mUHF(特高频）3003000MHz 10010cmSHF(超高频）330GHz 101cmEHF(极高频）30300GHz 10.1cm亚毫米波 3003000GHz 10.1mmP波段 0.231GHz 13030cmL波段 12GHz 3015cmS波段 24GHz 157.5cmC波

4、段 48GHz 7.53.75cmX波段 812.5GHz 3.752.4cmKu波段 12.518GHz 2.41.67cmK波段 1826.5GHz 1.671.13cmKa波段 26.540GHz 1.130.75cm毫米波 40300GHz 7.51mm亚毫米波 3003000GHz 10.1mm射频电路设计返回返回“射频射频”第5页/共25页 从网络到射频前端的层次结构从网络到射频前端的层次结构从网络到射频前端的层次结构从网络到射频前端的层次结构无线网络无线链路混频器（上变频器）功率放大器天线双工器空间信道混频器（下变频器）低噪声放大器前端中频前端中频天线下行上行返回返回“射频射频”

5、第6页/共25页元件的射频性能元件的射频性能集总概念集总概念 a)集总元件的基本条件 0.10 b)集总元件基本表述方法 如阻抗：电阻 RR0 电感 XLL 电容 XC=1/(C)c)系统分析方法第7页/共25页元件的射频性能元件的射频性能 a)技术变化趋势：从集总元件到分布元件。b)分析方法：路的理论到场理论。射频正处于变化的临界点上。重要的分布效应重要的分布效应 1)趋肤效应：趋肤效应：当频率升高，电流趋向于导体表面的现象即趋肤效应。元件的射频性能元件的射频性能第8页/共25页 a)趋肤深度趋肤深度：电流下降到表面处1/e时的深度。例：铜的电导率例：铜的电导率5.8107 S/mf(GHz

6、)(m)12.1100.66 b)圆导线电阻的变化元件的射频性能元件的射频性能第9页/共25页2)寄生效应：寄生效应：a)电阻：电阻：引线电阻及其等效模型引线电阻及其等效模型元件的射频性能元件的射频性能第10页/共25页一个一个500引线电阻实例的等效电阻特性引线电阻实例的等效电阻特性*引线是长引线是长2.5cm的的AWG26线线(直径直径16mil,或或0.4064mm),寄生电容寄生电容C1=5pF,寄生电感寄生电感*射频电路设计射频电路设计，pp.11特性：20GHz,电感特性元件的射频性能元件的射频性能第11页/共25页500引线电阻阻抗引线电阻阻抗第12页/共25页b)电容：元件的射

7、频性能元件的射频性能第13页/共25页一个47pF电容器的特性*射频电路设计射频电路设计，pp.13 引线长度1.25cmAWG26铜线，介质为氧化铝，损耗正切0.01%.特性 寄生电感 引线电阻 并联漏泄电阻在约5GHz有一谐振点，小于谐振频率为电容特性，大于此频率为电感特性。元件的射频性能元件的射频性能第14页/共25页47pF电容器的阻抗第15页/共25页c)电感元件的射频性能元件的射频性能第16页/共25页一个电感实例一个电感实例*线圈由线圈由AWG36(0.127mm)AWG36(0.127mm)铜线在铜线在0.10.1英寸空气芯上绕英寸空气芯上绕3.53.5匝，长匝，长0.050.

8、05英寸。英寸。*射频电路设计射频电路设计，pp.15由空气螺旋电感公式得：将寄生电容近似为平板电容得：导线电阻：在约在约2GHz处产生谐振，小于谐振频率为电感特性，大于处产生谐振，小于谐振频率为电感特性，大于些频率为电容特性。另考虑趋肤效应，些频率为电容特性。另考虑趋肤效应，Q值变小约值变小约15倍。倍。元件的射频性能元件的射频性能第17页/共25页61H空心电感的阻抗第18页/共25页 综上所述，在射频频段，与集总元件相比较，元件特性已发生重大改变。射频技术有其继承集总电路技术的一面，也有其独特的新内容。微波及更高频段的射频技术：以分布元件为主要实现技术。例如：信号耦合、分配等，滤波器实现

9、等。元件的射频性能元件的射频性能举例：0402 电阻第19页/共25页本课程的内容、方法、参考书本课程的内容、方法、参考书 本门课程的内容：本门课程的内容：基础内容：传输线基础，基础内容：传输线基础，S S参数等网络参数概念，参数等网络参数概念，SMITHSMITH图及其应用，射频集总元件的特性；图及其应用，射频集总元件的特性；阻抗变换技术；阻抗匹配电路；阻抗变换技术；阻抗匹配电路；混合接头与耦合器；谐振器与滤波器；天线技术简介；混合接头与耦合器；谐振器与滤波器；天线技术简介；（在无源电路讲解过程中，顺便介绍全波仿真方法）（在无源电路讲解过程中，顺便介绍全波仿真方法）射频链路分析方法和射频电路

10、性能指标；射频链路分析方法和射频电路性能指标；有源和无源器件；有源和无源器件；小信号放大器；功率放大器；小信号放大器；功率放大器；混频器；振荡器和频综；控制电路等；混频器；振荡器和频综；控制电路等；射频电路及系统射频电路及系统EDAEDA（如以（如以ADSADS为基础）和射频电路及系为基础）和射频电路及系统测量方法；统测量方法；总结（系统设计一般方法）及大作业说明总结（系统设计一般方法）及大作业说明；第20页/共25页本门课程所采用的方法本门课程所采用的方法 基本原理基本原理：课堂讲授为主。课外阅读课外阅读：围绕教学内容，阅读推荐文献；自行检索并阅读数篇相关文献，总结并撰文介绍相关新技术。设计

11、方法掌握设计方法掌握：以课堂讲授为指引，通过课后练习和仿真软件的使用掌握完整设计方法。第21页/共25页主要教学参考用书：主要教学参考用书：射频射频射频射频电路设计理论与电路设计理论与电路设计理论与电路设计理论与应用应用应用应用 Reinhold LudwigReinhold Ludwig等著，王子宇等译，电子工业出版社等著，王子宇等译，电子工业出版社微波工程微波工程微波工程微波工程 D.M.Pozar D.M.Pozar 著，著，张肇仪等译，电子工业出版社张肇仪等译，电子工业出版社微波微波微波微波固态电路固态电路固态电路固态电路设计设计设计设计 Inder Bahl Inder Bahl 等著，郑新等著，郑新 等译，电子工业出版社等译，电子工业出版社RF RF and Microwave Wireless Systemsand Microwave Wireless Systems.Kai Chang.John Wiley&Kai Chang.John Wiley&SonsSons*其它部分内容其它部分内容其它部分内容其它部分内容参考书参考书参考书参考书另行另行另行另行指定指定指定指定第22页/共25页射频电路设计理论与应用射频电路设计理论与应用第23页/共25页考核办法考核办法10%平时作业10%考勤80%期末考试问题第24页/共25页