《射频技术基础》PPT课件.ppt

射频技术,汤 红 军 毫米波国家重点实验室,李文正楼北624 025-83793276210, ,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,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,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,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,IEEE频谱,频段 频率 波长 ELF（极低频） 30300Hz 10 0001 000km VF(音频） 3003 000Hz 1 000100km VLF（甚低频） 330kHz 10010km LF(低频） 30300kHz 101km MF(中频） 3003000kHz 10.1km HF(高频） 330MHz 10010m VHF(甚高频） 30300MHz 101m UHF(特高频） 3003000MHz 10010cm SHF(超高频） 330GHz 101cm EHF(极高频） 30300GHz 10.1cm 亚毫米波 3003000GHz 10.1mm P波段 0.231GHz 13030cm L波段 12GHz 3015cm S波段 24GHz 157.5cm C波段 48GHz 7.53.75cm X波段 812.5GHz 3.752.4cm Ku波段 12.518GHz 2.41.67cm K波段 1826.5GHz 1.671.13cm Ka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 “射频”,从网络到射频前端的层次结构,无线网络,无线链路,返回 “射频”,元件的射频性能,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,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,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5.8107 S/m,b)圆导线电阻的变化,元件的射频性能,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,一个500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： 20GHz, 电感特性,元件的射频性能,500引线电阻阻抗,b)电容：,元件的射频性能,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,47pF电容器的阻抗,c)电感,元件的射频性能,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,61H空心电感的阻抗,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,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；,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。,主要教学参考用书：,射频电路设计理论与应用 Reinhold Ludwig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 Inder Bahl 等著，郑新 等译，电子工业出版社