射频技术基础

射频技术基础第一页，共二十五页，2022年，8月28日内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二页，共二十五页，2022年，8月28日本实验室专业基础介绍－1计算电磁学射频技术集成电路实验室条件1.研究方向和软件、硬件条件第三页，共二十五页，2022年，8月28日本实验室专业基础介绍－2

FDD和TDD射频系统和天线阵列的研究开发（863）新型天线与分集技术（863）宽带射频与多天线实现技术（863）电磁场理论与微波技术（创新群体）其它(973,电波测量、有源一体化天线等）2.相关研究基础第四页，共二十五页，2022年，8月28日射频概念射频？一般射频概念：常用无线频谱简介：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，兼顾微波毫米波射频电路技术。Next第五页，共二十五页，2022年，8月28日IEEE频谱频段频率波长ELF（极低频）30～300Hz10000～1000kmVF(音频）300～3000Hz1000～100kmVLF（甚低频）3～30kHz100～10kmLF(低频）30～300kHz10～1kmMF(中频）300～3000kHz1～0.1kmHF(高频）3～30MHz100～10mVHF(甚高频）30～300MHz10～1mUHF(特高频）300～3000MHz100～10cmSHF(超高频）3～30GHz10～1cmEHF(极高频）30～300GHz1～0.1cm亚毫米波300～3000GHz1～0.1mmP波段0.23～1GHz130～30cmL波段1～2GHz30～15cmS波段2～4GHz15～7.5cmC波段4～8GHz7.5～3.75cmX波段8～12.5GHz3.75～2.4cmKu波段12.5～18GHz2.4～1.67cmK波段18～26.5GHz1.67～1.13cmKa波段26.5～40GHz1.13～0.75cm毫米波40～300GHz7.5～1mm亚毫米波300～3000GHz1～0.1mm——《射频电路设计》返回“射频”第六页，共二十五页，2022年，8月28日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“射频”第七页，共二十五页，2022年，8月28日元件的射频性能集总概念a)集总元件的基本条件<0.1λ0b)集总元件基本表述方法如阻抗：

电阻R＝R0

电感XL＝ωL

电容XC=1/

(ωC)

c)系统分析方法第八页，共二十五页，2022年，8月28日元件的射频性能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1)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。元件的射频性能第九页，共二十五页，2022年，8月28日a)趋肤深度：电流下降到表面处1/e时的深度。例：铜的电导率σ＝5.8×107S/mf(GHz)δ(μm)12.1100.66b)圆导线电阻的变化元件的射频性能第十页，共二十五页，2022年，8月28日2)寄生效应：a)电阻：引线电阻及其等效模型元件的射频性能第十一页，共二十五页，2022年，8月28日一个500Ω引线电阻实例的等效电阻特性*

引线是长2.5cm的AWG26线(直径16mil,或0.4064mm),寄生电容C1=5pF,寄生电感*——《射频电路设计》，pp.11特性：<50MHz，理想电阻特性50MHz~20GHz,电容特性>20GHz,电感特性元件的射频性能第十二页，共二十五页，2022年，8月28日500Ω引线电阻阻抗第十三页，共二十五页，2022年，8月28日b)电容：元件的射频性能第十四页，共二十五页，2022年，8月28日一个47pF电容器的特性**——《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。元件的射频性能第十五页，共二十五页，2022年，8月28日47pF电容器的阻抗第十六页，共二十五页，2022年，8月28日c)电感元件的射频性能第十七页，共二十五页，2022年，8月28日一个电感实例*

线圈由AWG36(0.127mm)铜线在0.1英寸空气芯上绕3.5匝，长0.05英寸。*——《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2GHz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，Q值变小约15倍。元件的射频性能第十八页，共二十五页，2022年，8月28日61μH空心电感的阻抗第十九页，共二十五页，2022年，8月28日综上所述，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，滤波器实现等。元件的射频性能举例：0402电阻第二十页，共二十五页，2022年，8月28日本课程的内容、方法、参考书本门课程的内容：基础内容：传输线基础，S参数等网络参数概念，SMITH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；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）

射频链路分析方法和射频电路性能指标；有源和无源器件；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；射频电路及系统EDA（如以ADS为基础）和射频电路及系统测量方法；总结（系统设计一般方法）及大作业说明；第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日本门课程所采用的方法基本原理：课堂讲授为主。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。第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日主要教学参考用书：射频电路设计－理论与应用ReinholdLudwig等著，王子宇等译，电子工业出版社微波工程D.M.Pozar著，张肇仪等译，电子工业出版社微波固态电路设计InderBahl等著，郑新等译，电子工业出版社RF