射频电路技术1.

1目录一、射频和无线通信技术概述二、射频电路和器件三、基本电路部件1、低噪声放大器2、功率放大器3、混频器4、滤波器5、频率合成器四、实例2一、射频和无线通信技术概述1、无线通信系统2、无线通信系统的构成3、新的器件31、无线通信系统•个人通信系统:3G，B3G•无线数据通信系统:Bluetooth2.54GHzWLAN:IEEE802.11，2.5,5GHzLMDS:3.5,10,27GHz,UWB：3GHz，10GHz，20GHz，60GHz•平流层通信：30GHz,48GHz•RFID:10.MHz,900MHz,2.54GHz,5.8GHz•防撞雷达：24GHz、77GHz45672、无线通信系统的构成8910113、新的器件SiGe125GHz/2.45GHz双频段Wlan收发前端InfineonTechnologiesAG/0.25um40GHzBiCMOS13二、射频电路和器件1、集中电路器件：电阻电容和电感2、传输线3、园图4、S参数5、电路匹配方法6、用传输线进行匹配141、集中电路器件：电阻电容和电感电阻15电容16电容17电感1819趋肤效应20趋肤效应21贴片电感Q值CLRQ1SRLQ22问题：什么元件？232、传输线24微带线上的横向场结构电流分布在上下导体内表面25传输线的等效电路（纵向）26传输线参数L:单位长度电感，H/mR:单位长度电阻，Ω/mC:单位长度电容，F/mG:单位长度电导，S/m)()()()(zVzzVzzILjR)()()()(zzIzzzVCjGzI基尔霍夫电压定理：基尔霍夫电流定理：27电报方程•电压定理：•电流定理：)()()()()(limzILjRdzzdVzzVzzV)()()()()(limzVCjGdzzdIzzIzzI电报方程：0)()(222zVkdzzVd0)()(222zIkdzzId))((CjGLjRk传播常数，波数28电报方程的解电压波电流波阻抗：由得到：kzkzeVeVzV)(kzkzeIeIzI)()()()(zILjRdzzdV)()()(kzkzeVeVLjRkzICjGLjRkLjRzIzVZ)()()(029•传播常数：•无损情况•只考虑导体损耗时000kjjjLCjkrrrr)()())((2RCGLjLCRGCjGLjRkLCRLCjLRjLCjLjRLCjRCjLCCjLjRk2211)()(2kzkzeVeVzV)(实部表示沿线衰减z30阻抗与电压反射系数VV0)()(0kzkzeeVzV入射波和反射波：反射系数电压沿线表示：线上任一点输入阻抗)()(00kzkzeeZVzI00011)0(ZZZL31駐波)()(djdjeeVdV)2/cos()sin(2)sin(2ReRe),(tdVedjVVetdvtjtj32阻抗：短路线)tan()tan()tan()(0000dZdjZZdjZZZdZLLin33)tan(1)tan()tan()(0000dZdjZZdjZZZdZLLin阻抗：开路线343、圆图：联系阻抗和反射系数沿传输线反射系数的变化规律计算公式：)tan()tan()(000djZZdjZZZdZLLinLjLLeZZZZ0000＝35园图：阻抗变换方法例3.2,3.31.求归一化阻抗2.在圆图上找3.求4.旋转，求5.反求6.反归一化，求in0LzinZinzLzd22.16.050/6030jjzL53.03.0jzin1929622d5.2615jZin36用开路和短路传输线构成电抗：开路线短路线电容小于四分之一波长大于四分之一波长电感大于四分之一波长小于四分之一波长nCZd0111cot1nZLd012cot1nCZtgd01111nZLtgd0121374、S参数•等效网络Z参数外部等效参数：变量：电压、电流参数：阻抗、导纳等效电路i1u1i2u222212122121111izizuizizu212221121121iizzzzuu021111iiuz012112iiuz021221iiuz012222iiuz38Y参数012222uuiy021111uuiy012112uuiy22212122121111uyuyiuyuyi212221121121uuyyyyii021221uuiy1ZY39S参数等效电路[S]a1b1a2b2nnnIzzVa00S参数的变量：入射波、反射波电路参数：反射系数入(反)射波表示入(反)射电压电流除特性阻抗的平方根反射系数表示反射波除入射波nnabnnnIzzVb0040S矩阵定义212221121121aaSSSSbb021111aabS012112aabS021221aabS012222aabS注意：a1=0或a2=0表示另一口没有反射波进入网络，即匹配条件。S参数的优点：特别适合于计算微波的匹配问题，波长与电路长度相当；因为在传输线上阻抗是变化的，而反射系数是不变的；通常微波器件给出S参数。41S参数与Z参数的关系nnnIzVza0021nnnIzVzb0021nnnbazV0nnnbazI012221Re21nnnnnbaIVPnnnnnIzIzVVV0042Z参数与S参数的转换4344S参数的测量455、电路匹配方法匹配电路zsz1zLz2当接入ZL时，Z1＝Zs或接入Zs时，Z2＝ZL46例：设计L型匹配网络的解析方法157575150jZjZATALCTMZjXjBZZ11设发射机输出阻抗和天线输入阻抗为采用LC匹配网络如图，匹配方法是当接上ZT时，ZM＝ZATTTjXRZAAAjXRZAALTTCTTjXRjXjXRjBjXR147分立元件匹配网络的8种电路结构48频率响应49品质因素有载品质因素：f=1GHzBWfQL0125202SSSTRLRR54.62//STLTRRR61.000CTTLXRCRBWfQGHzQfBWL63.102.16.1jzLnHLLRLSLN2.162202CT包括了负载电容成分50不同匹配电路的频率响应51T型和π型匹配网络采用三元件的匹配电路，可以匹配任何阻抗值，其分析方法、频率响应与两元件类似。基本形式有二种T型或π型。52T型和π型匹配网络536、用传输线进行匹配用传输线作为匹配元件54匹配电路，四分之一波长匹配LLLinZZjZZjZZZdZ200002tan2tan)()tan()tan()(000djZZdjZZZdZLLin242d25LZ50LZ55匹配电路