射频及微波固态功率放大器张玉.ppt

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1、射频及微波固态功率放大器射频及微波固态功率放大器电子科技大学电子科技大学成都赛英科技有限公司成都赛英科技有限公司 张玉兴教授（博导）张玉兴教授（博导）内容内容射频及微波功率放大器发展动态射频及微波功率放大器发展动态1射频及微波功率放大器设计射频及微波功率放大器设计2功率放大器的线性化技术功率放大器的线性化技术3射频及微波固态功率放大器中的新颖技术射频及微波固态功率放大器中的新颖技术4绪论绪论射频及微波固态功率放大器发展动态射频及微波固态功率放大器发展动态Standard Standard AMPS/NAMPAMPS/NAMPS S ETACS ETACS JTACS/NTAJTACS/NTAC

2、S CS Year introduced Year introduced 1983/1988 1983/1988 198519851988/1993 1988/1993 Uplink frequency band(MHz)Uplink frequency band(MHz)North America North America United United Kingdom Kingdom Japan Japan 91591525 25 82482449 49 89089015 15 Channel bandwidth(kHz)Channel bandwidth(kHz)30/1030/10252

3、525/12.5 25/12.5 Multiple access Multiple access FDMA FDMA FDMA FDMA FDMA FDMA Modulation Modulation FM FM FM FM FM FM Maximum transmit power(dBm)Maximum transmit power(dBm)27.827.8N/A N/A N/A N/A PA voltage(V)PA voltage(V)3.6-6.0 3.6-6.0 3.6-6.0 3.6-6.0 3.6-6.0 3.6-6.0 Typical PA quiescent current(

4、mA)Typical PA quiescent current(mA)303030303030Typical efficiency(%)Typical efficiency(%)50 50 50 50 50 50 Several 1G Analog Wireless SystemsSeveral 1G Analog Wireless SystemsStandard Standard GSM GSM IS-54 IS-54 IS-95 IS-95 PDC PDC PHS PHS Year introduced Year introduced 199019901991199119931993199

5、1199119931993Uplink frequency band Uplink frequency band Europe Europe North America North America North America North America Japan Japan Japan Japan(MHz)(MHz)890-915 890-915 824-849824-849824-849824-849940-959940-9591,895-1,907 1,895-1,907 Carrier spacing(kHz)Carrier spacing(kHz)20020030301,2501,2

6、502525300300Multiple access Multiple access TDMA/FTDMA/FDMA DMA TDMA/FDMA TDMA/FDMA CDMA/FDMA CDMA/FDMA TDMA/FDTDMA/FDMA MA TDMA/FDTDMA/FDMA MA Modulation Modulation GMSK GMSK p/4-DQPSK p/4-DQPSK OQPSK OQPSK p/4-p/4-DQPSDQPSK K p/4-p/4-DQPSDQPSK K Duplex mode Duplex mode FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD

7、FDD TDD TDD Maximum transmit power(dBm)Maximum transmit power(dBm)303027.827.827.827.833331919Long-term mean power(dBm)Long-term mean power(dBm)21212323171728281010Peak-to-average power ratio(dB)Peak-to-average power ratio(dB)0 03.23.25.15.12.62.62.62.6Transmit duty ratio(%)Transmit duty ratio(%)12.

8、512.533.333.3Variable Variable 33.333.333.333.3PA voltage(V)PA voltage(V)3.5-6.03.5-6.03.5-6.03.5-6.03.5-6.03.5-6.03.5-4.83.5-4.83.1-3.63.1-3.6ACPR(dBc)ACPR(dBc)N/A N/A-26-26-26-26-48-48-50-50 Typical PA quiescent current(mA)Typical PA quiescent current(mA)2020180180200200150150100100Typical efficie

9、ncy(%)Typical efficiency(%)50 50 40 40 30 30 50 50 50 50 Several 2G Digital Wireless SystemsSeveral 2G Digital Wireless Systems用于移动通信的功率放大器用于移动通信的功率放大器 频率范围频率范围频率范围频率范围MHzMHzMHzMHz Pout(dBm)Pout(dBm)Pout(dBm)Pout(dBm)增益增益增益增益(dB)(dB)(dB)(dB)功率附加效率功率附加效率功率附加效率功率附加效率(%)(%)(%)(%)偏置偏置偏置偏置(V)(V)(V)(V)GSM

10、GSMGSMGSM890890890890 190019001900190032323232 353535353030303050505050 555555553 3 3 3 5.85.85.85.8PCSPCSPCSPCS1850185018501850 191019101910191028282828 323232322424242430303030 424242423 3 3 3 5.85.85.85.8蜂窝蜂窝蜂窝蜂窝824824824824 92892892892828282828 32.532.532.532.52727272730303030 606060603 3 3 3 5.

11、85.85.85.8数字移动通信对非线性分析的影响数字移动通信对非线性分析的影响数字移动通信对非线性分析的影响数字移动通信对非线性分析的影响 非恒包络信号非恒包络信号非恒包络信号非恒包络信号对非线性敏感对非线性敏感对非线性敏感对非线性敏感 NADC(/4-QPSK)NADC(/4-QPSK)、CDMA(QPSKCDMA(QPSK、OQPSK)OQPSK)高功率附加效率高功率附加效率高功率附加效率高功率附加效率非线性状态较强非线性状态较强非线性状态较强非线性状态较强 低邻信道干扰低邻信道干扰低邻信道干扰低邻信道干扰要求线性好要求线性好要求线性好要求线性好 挑战挑战挑战挑战 解决高功率附加效率与低

12、邻信道干扰的矛盾解决高功率附加效率与低邻信道干扰的矛盾解决高功率附加效率与低邻信道干扰的矛盾解决高功率附加效率与低邻信道干扰的矛盾如何在线性度和效率之间做到较好的兼顾？如何在线性度和效率之间做到较好的兼顾？如何在线性度和效率之间做到较好的兼顾？如何在线性度和效率之间做到较好的兼顾？高功放的发展现状高功放的发展现状v功率回退：功率回退：功率回退：功率回退：传传传传统统统统的的的的功功功功率率率率放放放放大大大大器器器器一一一一般般般般采采采采用用用用回回回回退退退退技技技技术术术术来来来来实实实实现现现现不不不不同同同同功放要求，是目前主要采用的技术。功放要求，是目前主要采用的技术。功放要求，是

13、目前主要采用的技术。功放要求，是目前主要采用的技术。基本原理基本原理基本原理基本原理:输入功率减小输入功率减小输入功率减小输入功率减小1dB1dB时，三阶交调系数改时，三阶交调系数改时，三阶交调系数改时，三阶交调系数改善善善善 2dB 2dB，通过减小输入功率的方法改善功率，通过减小输入功率的方法改善功率，通过减小输入功率的方法改善功率，通过减小输入功率的方法改善功率 放大放大放大放大器的线性。器的线性。器的线性。器的线性。优缺点优缺点优缺点优缺点:简单、易实现简单、易实现简单、易实现简单、易实现 降低效率、增大成本降低效率、增大成本降低效率、增大成本降低效率、增大成本 小功率、适用于线性要求

14、不很高的系统小功率、适用于线性要求不很高的系统小功率、适用于线性要求不很高的系统小功率、适用于线性要求不很高的系统 v负反馈法负反馈法负反馈法负反馈法 优缺点优缺点优缺点优缺点:简单、易实现简单、易实现简单、易实现简单、易实现 频带较窄、稳定性较差频带较窄、稳定性较差频带较窄、稳定性较差频带较窄、稳定性较差 适用于线性要求不高的系统适用于线性要求不高的系统适用于线性要求不高的系统适用于线性要求不高的系统 v前馈技术：前馈技术：前馈技术：前馈技术：采采采采用用用用前前前前馈馈馈馈技技技技术术术术优优优优点点点点是是是是能能能能大大大大大大大大改改改改善善善善功功功功放放放放的的的的线线线线性性性

15、性度度度度，缺缺缺缺点点点点是是是是成成成成本本本本较较较较高高高高、难难难难度度度度大大大大、功功功功放放放放的的的的效效效效率率率率会会会会比比比比较较较较低低低低，这这这这种种种种技技技技术术术术近近近近几几几几年年年年在在在在国国国国内内内内外外外外已已已已经经经经得得得得到到到到了了了了广广广广泛泛泛泛的应用。的应用。的应用。的应用。v预预预预失真技术失真技术失真技术失真技术预预预预失失失失真真真真又又又又分分分分这这这这模模模模拟拟拟拟预预预预失失失失真真真真（APDAPD）和和和和数数数数字字字字预预预预失失失失真真真真（DPDDPD）1 1、模模模模拟拟拟拟预预预预失失失失真真

16、真真是是是是指指指指在在在在功功功功放放放放输输输输入入入入前前前前加加加加入入入入一一一一个个个个预预预预失失失失真真真真器器器器，这这这这种种种种预预预预失失失失真真真真器器器器产产产产生生生生的的的的非非非非线线线线性性性性与与与与功功功功放放放放产产产产生生生生的的的的非非非非线线线线性性性性相相相相们们们们相相相相反反反反，从从从从而而而而可可可可以以以以实实实实验验验验非非非非线线线线性性性性的的的的矫矫矫矫正正正正，模拟预失真又分为射频预失真和中频预失真。模拟预失真又分为射频预失真和中频预失真。模拟预失真又分为射频预失真和中频预失真。模拟预失真又分为射频预失真和中频预失真。这这这

17、这种种种种技技技技术术术术优优优优点点点点是是是是实实实实现现现现简简简简单单单单、技技技技术术术术难难难难度度度度小小小小、成成成成本本本本低低低低；缺点是线性度改善不高。缺点是线性度改善不高。缺点是线性度改善不高。缺点是线性度改善不高。2 2、基带数字预失真技术、基带数字预失真技术、基带数字预失真技术、基带数字预失真技术基基基基带带带带数数数数字字字字预预预预失失失失真真真真技技技技术术术术是是是是近近近近几几几几年年年年发发发发展展展展起起起起来来来来的的的的一一一一种种种种新新新新型型型型技技技技术术术术，是是是是线线线线性性性性功功功功放放放放发发发发展展展展的的的的主主主主流流流流

18、。这这这这项项项项技技技技术术术术目目目目前前前前还还还还不不不不是是是是很很很很成成成成熟熟熟熟、是是是是未未未未来来来来线线线线性性性性功功功功放放放放发发发发展展展展的的的的方方方方向向向向。其其其其优优优优点点点点是是是是线线线线性性性性度度度度高高高高、效效效效率率率率高高高高；缺缺缺缺点点点点是是是是电电电电路路路路复复复复杂杂杂杂、实实实实现现现现难难难难度度度度较较较较大大大大。原原原原理理理理是是是是将将将将功功功功放放放放输输输输入入入入的的的的信信信信号号号号取取取取样样样样，下下下下变变变变频频频频到到到到中中中中频频频频、经经经经数数数数字字字字中中中中频频频频处处处

19、处理理理理后后后后、提提提提取取取取基基基基带带带带数数数数字字字字信信信信号号号号的的的的辐辐辐辐度度度度和和和和相相相相位位位位信信信信息息息息，再再再再将将将将输输输输出出出出的的的的非非非非线线线线性性性性的的的的信信信信号号号号同同同同样样样样变变变变频频频频到到到到基基基基带带带带，并并并并提提提提取取取取相相相相应应应应的的的的信信信信息息息息，两两两两者者者者相相相相比比比比较较较较，再再再再通通通通过过过过相相相相位位位位和和和和辐辐辐辐度度度度调调调调整整整整电电电电路路路路将将将将输输输输入入入入信信信信号号号号进进进进行行行行动动动动态地矫正。态地矫正。态地矫正。态地矫

20、正。基带数字预失真的硬件原理基带数字预失真的硬件原理基带数字预失真的硬件原理基带数字预失真的硬件原理v极性环极性环极性环极性环 v笛卡儿环笛卡儿环笛卡儿环笛卡儿环技术技术技术技术类型类型类型类型技术成技术成技术成技术成熟度熟度熟度熟度技术技术技术技术难度难度难度难度功放功放功放功放效率效率效率效率是否获得是否获得是否获得是否获得商用商用商用商用生产生产生产生产难度难度难度难度体积体积体积体积可靠可靠可靠可靠性性性性成本成本成本成本基于基于基于基于前馈前馈前馈前馈技术技术技术技术的功的功的功的功放放放放成熟成熟成熟成熟中中中中低于低于低于低于10101010是是是是难难难难大大大大低低低低高高高

21、高基于基于基于基于DPDDPDDPDDPD技技技技术的术的术的术的功放功放功放功放步入成步入成步入成步入成熟熟熟熟难难难难高，高，高，高，典型典型典型典型值值值值19191919是是是是易易易易小小小小高高高高低低低低基于基于基于基于DPDDPDDPDDPD加加加加DoherDoherDoherDohertytytyty技技技技术的术的术的术的功放功放功放功放试验阶试验阶试验阶试验阶段段段段难难难难高，高，高，高，典型典型典型典型值值值值27272727否否否否易易易易小小小小高高高高低低低低新一代基站功放和传统功放的技术比较新一代基站功放和传统功放的技术比较 第二章第二章 射频及微波功率放大

22、器设计射频及微波功率放大器设计二端口网络及二端口网络及S S参数参数1 1准线性网络设计准线性网络设计2 2负载牵引法负载牵引法3 32.1 二端口网络理论及二端口网络理论及S参数参数传统的网络参数传统的网络参数1散射参数散射参数2二端口网络参数间转换二端口网络参数间转换3传输线传输线42.1.1 传统的网络参数传统的网络参数阻抗参数阻抗参数导纳参数导纳参数混合参数混合参数传输参数传输参数散射参数散射参数入射波入射波ai，入射波入射波bi端口端口端口端口2 2 2 2处接有匹配负载时，在端口处接有匹配负载时，在端口处接有匹配负载时，在端口处接有匹配负载时，在端口1 1 1 1处的反射系数处的反

23、射系数处的反射系数处的反射系数端口端口端口端口1 1 1 1处接有匹配负载时，在端口处接有匹配负载时，在端口处接有匹配负载时，在端口处接有匹配负载时，在端口2 2 2 2处的反射系数处的反射系数处的反射系数处的反射系数端口端口端口端口1 1 1 1处接有匹配负载时，端口处接有匹配负载时，端口处接有匹配负载时，端口处接有匹配负载时，端口2 2 2 2到端口到端口到端口到端口1 1 1 1的传输的传输的传输的传输系数系数系数系数端口端口端口端口2 2 2 2处接有匹配负载时，端口处接有匹配负载时，端口处接有匹配负载时，端口处接有匹配负载时，端口1 1 1 1到端口到端口到端口到端口2 2 2 2的

24、传输的传输的传输的传输系数系数系数系数二端口参数的相互转换二端口参数的相互转换2.1.4 2.1.4 传输线传输线(Transmission Lines)qq分布分布分布分布(distributed)(distributed)参数参数参数参数系统与集总系统与集总系统与集总系统与集总(lumped)(lumped)参数参数参数参数系系系系统统统统 任何电路、元器件、连接线本质上都是分布系统，任何电路、元器件、连接线本质上都是分布系统，任何电路、元器件、连接线本质上都是分布系统，任何电路、元器件、连接线本质上都是分布系统，在某些条件下它们的分布特性可以被忽略，正如在某在某些条件下它们的分布特性可以

25、被忽略，正如在某在某些条件下它们的分布特性可以被忽略，正如在某在某些条件下它们的分布特性可以被忽略，正如在某些条件下微积分可以简化为四则运算。些条件下微积分可以简化为四则运算。些条件下微积分可以简化为四则运算。些条件下微积分可以简化为四则运算。对于一条长度为对于一条长度为对于一条长度为对于一条长度为l l 的低损耗连接线和波长为的低损耗连接线和波长为的低损耗连接线和波长为的低损耗连接线和波长为的信号，的信号，的信号，的信号，当当当当l l 0.1 0.1 0.1，我们认为它是一个分布系统传输，我们认为它是一个分布系统传输，我们认为它是一个分布系统传输，我们认为它是一个分布系统传输线。线。线。线

26、。分布分布分布分布 vs.vs.寄生寄生寄生寄生(parasitic)(parasitic)准静态准静态准静态准静态(Quasi-Static)(Quasi-Static)与非准静态与非准静态与非准静态与非准静态(NQS)(NQS)QS QS：电路理论适用，：电路理论适用，：电路理论适用，：电路理论适用，NQSNQS：电磁场理论适用：电磁场理论适用：电磁场理论适用：电磁场理论适用IC DesignIC Design 需要传输线知识吗需要传输线知识吗需要传输线知识吗需要传输线知识吗 空气中空气中空气中空气中1GHz1GHz信号的波长为信号的波长为信号的波长为信号的波长为30cm30cm，芯片的尺

27、寸以，芯片的尺寸以，芯片的尺寸以，芯片的尺寸以mmmm计，计，计，计，因此在这个频段附近因此在这个频段附近因此在这个频段附近因此在这个频段附近(lower GHzlower GHz)的的的的RFIC RFIC 内部通常还不内部通常还不内部通常还不内部通常还不需要考虑传输线效应需要考虑传输线效应需要考虑传输线效应需要考虑传输线效应 当频率高到一定程度，电路中存在较长的连线，或者需当频率高到一定程度，电路中存在较长的连线，或者需当频率高到一定程度，电路中存在较长的连线，或者需当频率高到一定程度，电路中存在较长的连线，或者需要精确分析电路的工作情况，即使是要精确分析电路的工作情况，即使是要精确分析电

28、路的工作情况，即使是要精确分析电路的工作情况，即使是IC IC IC IC 设计也不得不设计也不得不设计也不得不设计也不得不使用传输线理论使用传输线理论使用传输线理论使用传输线理论 ICIC与外界连接时与外界连接时与外界连接时与外界连接时(不论是测试还是实际应用不论是测试还是实际应用不论是测试还是实际应用不论是测试还是实际应用)都将用到都将用到都将用到都将用到传输线传输线传输线传输线 传输线现象是典型的高频现象，传输线理论是理解高频传输线现象是典型的高频现象，传输线理论是理解高频传输线现象是典型的高频现象，传输线理论是理解高频传输线现象是典型的高频现象，传输线理论是理解高频电路、信号和系统的基

29、础和重点电路、信号和系统的基础和重点电路、信号和系统的基础和重点电路、信号和系统的基础和重点 抽象的传输线抽象的传输线抽象的传输线抽象的传输线 一根信号线和地一根信号线和地一根信号线和地一根信号线和地(线或面线或面线或面线或面)就组成了传输线就组成了传输线就组成了传输线就组成了传输线 电磁波将沿信号线传输并被限制在信号线和地之间电磁波将沿信号线传输并被限制在信号线和地之间电磁波将沿信号线传输并被限制在信号线和地之间电磁波将沿信号线传输并被限制在信号线和地之间传输线阻抗变换传输线阻抗变换2.2 准线性网络设计方法准线性网络设计方法 为简化功率放大器设计过程，在一些情况下，为简化功率放大器设计过程

30、，在一些情况下，为简化功率放大器设计过程，在一些情况下，为简化功率放大器设计过程，在一些情况下，使用基波电流和电压之比和非线性元件用等效平使用基波电流和电压之比和非线性元件用等效平使用基波电流和电压之比和非线性元件用等效平使用基波电流和电压之比和非线性元件用等效平均基波线性元件代替，可用准线性方法分析。依均基波线性元件代替，可用准线性方法分析。依均基波线性元件代替，可用准线性方法分析。依均基波线性元件代替，可用准线性方法分析。依据信号电压的等效平均线性元件的推导是基于静据信号电压的等效平均线性元件的推导是基于静据信号电压的等效平均线性元件的推导是基于静据信号电压的等效平均线性元件的推导是基于静

31、态伏态伏态伏态伏-安和电压安和电压安和电压安和电压-电容有源器件特性。电容有源器件特性。电容有源器件特性。电容有源器件特性。2.3负载牵引法负载牵引法 直接方法，也是一种借助实验手段的方法直接方法，也是一种借助实验手段的方法直接方法，也是一种借助实验手段的方法直接方法，也是一种借助实验手段的方法 确定功率放大器的增益、输出功率、非线性特确定功率放大器的增益、输出功率、非线性特确定功率放大器的增益、输出功率、非线性特确定功率放大器的增益、输出功率、非线性特性与负载的性与负载的性与负载的性与负载的 关系关系关系关系 确定振荡器的频率牵引特性、振荡稳定区与负确定振荡器的频率牵引特性、振荡稳定区与负确

32、定振荡器的频率牵引特性、振荡稳定区与负确定振荡器的频率牵引特性、振荡稳定区与负载的关系载的关系载的关系载的关系 在设计功率放大器时，用测量系统在设计功率放大器时，用测量系统在设计功率放大器时，用测量系统在设计功率放大器时，用测量系统测出功率放大器在不同测出功率放大器在不同测出功率放大器在不同测出功率放大器在不同 负载情况下的增益、输负载情况下的增益、输负载情况下的增益、输负载情况下的增益、输出功率、三阶交调失真及二次谐波，出功率、三阶交调失真及二次谐波，出功率、三阶交调失真及二次谐波，出功率、三阶交调失真及二次谐波，用这些数用这些数用这些数用这些数据在阻抗园图上画出负载阻抗的轨迹，从中选出据在

33、阻抗园图上画出负载阻抗的轨迹，从中选出据在阻抗园图上画出负载阻抗的轨迹，从中选出据在阻抗园图上画出负载阻抗的轨迹，从中选出 合适的参数作为设计依据合适的参数作为设计依据合适的参数作为设计依据合适的参数作为设计依据 优点：测试结果能使设计人员一目了然，便于优点：测试结果能使设计人员一目了然，便于优点：测试结果能使设计人员一目了然，便于优点：测试结果能使设计人员一目了然，便于设计设计设计设计 采用计算机自动测试系统，测试结果可靠采用计算机自动测试系统，测试结果可靠采用计算机自动测试系统，测试结果可靠采用计算机自动测试系统，测试结果可靠 缺点：被测放大器的功率越大要求信号源功率缺点：被测放大器的功率

34、越大要求信号源功率缺点：被测放大器的功率越大要求信号源功率缺点：被测放大器的功率越大要求信号源功率也越大也越大也越大也越大 无法测量激励频率的谐波阻抗，很难估无法测量激励频率的谐波阻抗，很难估无法测量激励频率的谐波阻抗，很难估无法测量激励频率的谐波阻抗，很难估计谐波影响。计谐波影响。计谐波影响。计谐波影响。第第3章章 功率放大器的线性化技术功率放大器的线性化技术非线性电路基本概念与定义非线性电路基本概念与定义1 1放大器中的非线性现象放大器中的非线性现象2 2功率放大器的线性化技术功率放大器的线性化技术3 3一、分布参数一、分布参数一、分布参数一、分布参数 分布电容分布电容分布电容分布电容存在

35、于二个导体之间、导体与元器件存在于二个导体之间、导体与元器件存在于二个导体之间、导体与元器件存在于二个导体之间、导体与元器件之间、导体与地之间或者元件之间。之间、导体与地之间或者元件之间。之间、导体与地之间或者元件之间。之间、导体与地之间或者元件之间。引线电感引线电感引线电感引线电感，顾名思义是一种元件间连接导线的电，顾名思义是一种元件间连接导线的电，顾名思义是一种元件间连接导线的电，顾名思义是一种元件间连接导线的电感，有时，也称之为内部构成电感。感，有时，也称之为内部构成电感。感，有时，也称之为内部构成电感。感，有时，也称之为内部构成电感。分布参数的影响在直流和低频时是不严重的。分布参数的影

36、响在直流和低频时是不严重的。分布参数的影响在直流和低频时是不严重的。分布参数的影响在直流和低频时是不严重的。但是，随着频率的增加，影响越来越大。但是，随着频率的增加，影响越来越大。但是，随着频率的增加，影响越来越大。但是，随着频率的增加，影响越来越大。3.1非线性电路基本概念与定义非线性电路基本概念与定义二、二、二、二、RFRF频段是一种相对概念频段是一种相对概念频段是一种相对概念频段是一种相对概念集中参数频段可用集中参数频段可用集中参数频段可用集中参数频段可用“路路路路”的概念来分析的概念来分析的概念来分析的概念来分析分布参数则用分布参数则用分布参数则用分布参数则用“场场场场”的概念来分析。

37、的概念来分析。的概念来分析。的概念来分析。RFRF频段与电路尺寸有关，电路尺寸只要小于八频段与电路尺寸有关，电路尺寸只要小于八频段与电路尺寸有关，电路尺寸只要小于八频段与电路尺寸有关，电路尺寸只要小于八分之一导波波长分之一导波波长分之一导波波长分之一导波波长(g g)，就可用路的概念来分析，就可用路的概念来分析，就可用路的概念来分析，就可用路的概念来分析电路。电路。电路。电路。RFRF电路既可用路的概念分析问题，又可用分布电路既可用路的概念分析问题，又可用分布电路既可用路的概念分析问题，又可用分布电路既可用路的概念分析问题，又可用分布参数概念参数概念参数概念参数概念长线理论来分析，或者说，用长

38、线理论来分析，或者说，用长线理论来分析，或者说，用长线理论来分析，或者说，用“路路路路”分析时，还要考虑分布参数的影响。分析时，还要考虑分布参数的影响。分析时，还要考虑分布参数的影响。分析时，还要考虑分布参数的影响。三、趋肤效应三、趋肤效应三、趋肤效应三、趋肤效应 趋肤效应：趋肤效应：趋肤效应：趋肤效应：acac电流流经导体时趋向于导体外边部电流流经导体时趋向于导体外边部电流流经导体时趋向于导体外边部电流流经导体时趋向于导体外边部分，而分，而分，而分，而dcdc电流流经整个导体。随着频率的升高，电流流经整个导体。随着频率的升高，电流流经整个导体。随着频率的升高，电流流经整个导体。随着频率的升高

39、，趋肤效应形成了一个较小的导流带，结果，形成趋肤效应形成了一个较小的导流带，结果，形成趋肤效应形成了一个较小的导流带，结果，形成趋肤效应形成了一个较小的导流带，结果，形成了大于了大于了大于了大于dcdc电阻的电阻的电阻的电阻的acac电阻。电阻。电阻。电阻。趋肤深度示意图趋肤深度示意图 趋肤深度：电流密度降到表面趋肤深度：电流密度降到表面趋肤深度：电流密度降到表面趋肤深度：电流密度降到表面电流密度电流密度电流密度电流密度1/e=1/2.718=0.3681/e=1/2.718=0.368处的处的处的处的临界深度。临界深度。临界深度。临界深度。趋肤效应引起的最明显的影响趋肤效应引起的最明显的影响

40、趋肤效应引起的最明显的影响趋肤效应引起的最明显的影响就是引起信号传输途径中的损就是引起信号传输途径中的损就是引起信号传输途径中的损就是引起信号传输途径中的损耗增加。耗增加。耗增加。耗增加。四、寄生耦合四、寄生耦合四、寄生耦合四、寄生耦合 RFRF电路中信号很容易从电路内向外部和在电路内部电路中信号很容易从电路内向外部和在电路内部电路中信号很容易从电路内向外部和在电路内部电路中信号很容易从电路内向外部和在电路内部之间辐射。这样，造成了电路内部元件之间、电路之间辐射。这样，造成了电路内部元件之间、电路之间辐射。这样，造成了电路内部元件之间、电路之间辐射。这样，造成了电路内部元件之间、电路与他的环境

41、之间、他的环境与电路之间的互相耦合。与他的环境之间、他的环境与电路之间的互相耦合。与他的环境之间、他的环境与电路之间的互相耦合。与他的环境之间、他的环境与电路之间的互相耦合。这种耦合又称之为寄生耦合，电路元件之间的耦合这种耦合又称之为寄生耦合，电路元件之间的耦合这种耦合又称之为寄生耦合，电路元件之间的耦合这种耦合又称之为寄生耦合，电路元件之间的耦合造成了造成了造成了造成了RFRF电路中的寄生反馈，引起电路的不稳定及电路中的寄生反馈，引起电路的不稳定及电路中的寄生反馈，引起电路的不稳定及电路中的寄生反馈，引起电路的不稳定及性能下降。性能下降。性能下降。性能下降。地线上电位差引起的寄生反馈 克服克

42、服克服克服RFRF电路中寄生反馈的有效手段之一是屏蔽。电路中寄生反馈的有效手段之一是屏蔽。电路中寄生反馈的有效手段之一是屏蔽。电路中寄生反馈的有效手段之一是屏蔽。所谓屏蔽就是把易引起电磁辐射的元器件用金所谓屏蔽就是把易引起电磁辐射的元器件用金所谓屏蔽就是把易引起电磁辐射的元器件用金所谓屏蔽就是把易引起电磁辐射的元器件用金属盒封蔽起来或者隔离开来，切断属盒封蔽起来或者隔离开来，切断属盒封蔽起来或者隔离开来，切断属盒封蔽起来或者隔离开来，切断(或削弱或削弱或削弱或削弱)他他他他们的电磁耦合途经，金属外壳要妥然接地。们的电磁耦合途经，金属外壳要妥然接地。们的电磁耦合途经，金属外壳要妥然接地。们的电磁

43、耦合途经，金属外壳要妥然接地。屏蔽盒及接地 五、公用电源的去耦合问题五、公用电源的去耦合问题五、公用电源的去耦合问题五、公用电源的去耦合问题 RF电路中电源的去耦合 六、无源元件六、无源元件六、无源元件六、无源元件(Passive Components)(Passive Components)q非线性电路大量使用无源元件，它们用于：非线性电路大量使用无源元件，它们用于：非线性电路大量使用无源元件，它们用于：非线性电路大量使用无源元件，它们用于：阻抗匹配或转换阻抗匹配或转换阻抗匹配或转换阻抗匹配或转换 抵消寄生元件的影响抵消寄生元件的影响抵消寄生元件的影响抵消寄生元件的影响(扩展带宽扩展带宽扩展

44、带宽扩展带宽)提高选择性提高选择性提高选择性提高选择性(调谐、滤波、谐振调谐、滤波、谐振调谐、滤波、谐振调谐、滤波、谐振)移相网络、负载等等移相网络、负载等等移相网络、负载等等移相网络、负载等等RFRF电路中的电阻电路中的电阻电路中的电阻电路中的电阻 电阻的等效电路描述 电阻R的绝对值阻抗随频率的变化 RFRF电路中的电感电路中的电感电路中的电感电路中的电感 高频电感线圈的等效电路 空心线圈的频率响应 RFRF电路中的电容电路中的电容电路中的电容电路中的电容 高频电容电等效电路 引线电容的频率响应 简单串、并联谐振回路与双调谐耦合谐振回路简单串、并联谐振回路与双调谐耦合谐振回路简单串、并联谐振

45、回路与双调谐耦合谐振回路简单串、并联谐振回路与双调谐耦合谐振回路LC谐振回路的电路结构 特性特性特性特性串串串串联谐联谐联谐联谐振回路振回路振回路振回路并并并并联谐联谐联谐联谐振回路振回路振回路振回路阻抗阻抗阻抗阻抗幅幅幅幅频频频频特性特性特性特性相相相相频频频频特性特性特性特性谐谐谐谐振振振振电电电电阻阻阻阻r r r r谐谐谐谐振振振振频频频频率率率率谐振回路特性谐振回路特性谐振回路特性谐振回路特性 谐振回路特性谐振回路特性谐振回路特性谐振回路特性 特性特性特性特性串联谐振回路串联谐振回路串联谐振回路串联谐振回路并联谐振回路并联谐振回路并联谐振回路并联谐振回路QQ值值值值特性阻抗特性阻抗特

46、性阻抗特性阻抗阻阻阻阻抗抗抗抗特特特特性性性性感性感性感性感性容性容性容性容性纯纯纯纯阻（阻（阻（阻（r r r r）纯纯纯纯阻（阻（阻（阻（R R R R0 0 0 0）容性容性容性容性感性感性感性感性通通通通频带频带频带频带注：式中注：式中注：式中注：式中为广义失谐为广义失谐为广义失谐为广义失谐 品质因数的物理意义品质因数的物理意义 品质因数实际上描绘的是系统储能与耗能之品质因数实际上描绘的是系统储能与耗能之品质因数实际上描绘的是系统储能与耗能之品质因数实际上描绘的是系统储能与耗能之间的关系。间的关系。间的关系。间的关系。七、七、七、七、Smith Chart Smith Chart 反射

47、系数平面上的阻抗和导纳反射系数平面上的阻抗和导纳反射系数平面上的阻抗和导纳反射系数平面上的阻抗和导纳反射系数平面反射系数平面反射系数平面反射系数平面(平面平面平面平面)反射系数反射系数反射系数反射系数 可以用一个平面直角坐标中的点可以用一个平面直角坐标中的点可以用一个平面直角坐标中的点可以用一个平面直角坐标中的点(X X,Y Y)来来来来表示，表示，表示，表示，X X和和和和Y Y 分别是它的实部和虚部，即分别是它的实部和虚部，即分别是它的实部和虚部，即分别是它的实部和虚部，即G G=X X+jYjY，这是一一对应的关系。这是一一对应的关系。这是一一对应的关系。这是一一对应的关系。还和阻抗存在

48、一一对应的关系还和阻抗存在一一对应的关系还和阻抗存在一一对应的关系还和阻抗存在一一对应的关系因此阻抗也和因此阻抗也和因此阻抗也和因此阻抗也和平面上的点存在一一对应的关系平面上的点存在一一对应的关系平面上的点存在一一对应的关系平面上的点存在一一对应的关系 将反射系数表达式中的阻抗对传输线的特征阻抗将反射系数表达式中的阻抗对传输线的特征阻抗将反射系数表达式中的阻抗对传输线的特征阻抗将反射系数表达式中的阻抗对传输线的特征阻抗Z Z0 0 进进进进行归一化：行归一化：行归一化：行归一化：z z=Z Z/Z Z0 0=r r+jxjx，进一步得到，进一步得到，进一步得到，进一步得到 Smith Char

49、tSmith Chart 的应用的应用的应用的应用 读取阻抗、导纳、反射系数、驻波比等读取阻抗、导纳、反射系数、驻波比等读取阻抗、导纳、反射系数、驻波比等读取阻抗、导纳、反射系数、驻波比等 LC LC LC LC和传输线匹配网络设计和传输线匹配网络设计和传输线匹配网络设计和传输线匹配网络设计 微波、射频放大器设计微波、射频放大器设计微波、射频放大器设计微波、射频放大器设计 噪声系数噪声系数噪声系数噪声系数 增益增益增益增益 稳定系数稳定系数稳定系数稳定系数 微波、射频振荡器设计微波、射频振荡器设计微波、射频振荡器设计微波、射频振荡器设计 小结小结小结小结 史密斯圆图是反射系数平面上的阻抗和导纳

50、史密斯圆图是反射系数平面上的阻抗和导纳史密斯圆图是反射系数平面上的阻抗和导纳史密斯圆图是反射系数平面上的阻抗和导纳坐标系坐标系坐标系坐标系 平面直角坐标平面直角坐标平面直角坐标平面直角坐标(反射系数反射系数反射系数反射系数)和圆坐标和圆坐标和圆坐标和圆坐标(阻抗阻抗阻抗阻抗和导纳和导纳和导纳和导纳)的结合使的结合使的结合使的结合使LCLCLCLC和传输和传输和传输和传输线电路的计算变得非常直观，在高频放大器设计线电路的计算变得非常直观，在高频放大器设计线电路的计算变得非常直观，在高频放大器设计线电路的计算变得非常直观，在高频放大器设计中有广泛的应用中有广泛的应用中有广泛的应用中有广泛的应用八、