电子科大射频电路课程总复习

课程总复习1通信与信息工程学院绪论一、本章知识点无线通信技术的发展简史，通信的定义、通信系统的组成及通信系统中进行的两种变换和反变换，电磁波频段划分标准及典型应用领域，特别是射频、微波、毫米波的频段范围，移动通信接收机和发射机的射频设计及现代蜂窝手机对射频前端设计的要求，无线通信射频电路的特点，通信射频电路设计的重要地位和无线通信射频电路的发展趋势。二、重点和难点分析1.

重点

通信系统的组成,射频、微波、毫米波的频段范围，无线通信系统射频前端设计及现代蜂窝手机对射频前端设计的要求。2.

难点

通信系统的基本结构及各组成部分的作用，以及无线通信射频电路的特点。三、占课程考核的权重绪论不在考试范围内。四、重要概念与公式1.

通信系统的基本组成结构，通信系统所包含两个变换和反变换的含义。（1）通信系统的基本组成结构为（2）通信系统的两个基本变换与反变换为①发射端：第一个变换是接收机从信道中选取接收的已调波并将其变换为基带信号，此变换过程称为解调。第二个变换是输出变换器将解调后的基带信号变换成相应的信息。②接收端：第一个变换是接收机从信道中选取接收的已调波并将其变换为基带信号，此变换过程称为解调。第二个变换是输出变换器将解调后的基带信号变换成相应的信息。2.

现代蜂窝手机对通信射频电路设计的要求。①良好的选择性。②低噪声、高动态范围。③接收机对于杂散频率有良好的抑制能力。④本振信号应该具有很低的相位噪声。⑤发射机必须严格限制带外辐射。⑥射频电路必须低功耗。⑦发射机功放要求有高的功率增加效率。第一章射频电路基础知识一、本章知识点常用的射频电路的有源和无源器件，无源器件电阻、电容和电感的射频特性及等效电路。传输线的种类、传输线基础理论、传输线分析方法，电压反射系数的定义及计算方法、驻波及驻波比、端接负载传输线的输入阻抗计算方法及特殊情况分析、无耗传输线的功率传输特性、回波损耗和插入损耗的定义及其计算。阻抗圆图和导纳圆图的表示方法及特点、利用Smith圆图求解端接负载的传输线输入阻抗的方法。两端口网络的Z参数、Y参数、H参数和ABCD参数的表示方法和物理意义，网络S参数的定义及其物理意义，电路网络互连及其参数分析，网络S参数的测试条件和测试方法。二、重点和难点分析1.

重点

电压反射系数的定义及计算方法、驻波及驻波比，耗传输线的功率传输特性、回波损耗和插入损耗的定义及其计算，阻抗圆图和导纳圆图的表示方法及特点，两端口网络的Z参数、Y参数、H参数和ABCD参数的表示方法和物理意义。2.

难点

端接负载传输线的输入阻抗计算方法及特殊情况分析，利用Smith圆图求解端接负载的传输线输入阻抗的方法，网络S参数的定义及其物理意义。三、占课程考核的权重本章内容占课程考核的15%。四、重要概念与公式1.传输线理论（1）传输线的等效电路模型其中，：复传播系数，为传播常数，为衰减系数（2）电磁波在传输线中的传输常数波长相速（3）传输线特性阻抗传输线的特性阻抗依赖于传输线上单位长度的4个特性参数、、、。（4）端接负载传输线的相关公式负载处的反射系数负载阻抗输入反射系数输入电阻例：设传输线的长度为，特征阻抗为，且负载阻抗为，求输入阻抗。解：传输线的长度为，则故输入阻抗为（5）驻波及驻波比（SWR/VSWR)（6）端接源和负载的传输线的功率传输特性传输线无耗时（7）回波损耗和插入损耗回波损耗插入损耗2.Smith圆图（1）应用Smith阻抗圆图求解端接负载传输线的输入阻抗步骤应用Smith阻抗圆图求解步骤1.

归一化负载阻抗。2.

由找出反射系数。3.

以电长度顺时针旋转得到。4.

记录对应的归一化阻抗。5.

将还原成。例:

Zo=50Ohm,ZL=(30+j60)Ohm,f=2GHz,Vp=0.5C,问:Z=2cm,Zin(2cm)=?解:3.

单端口和多端口网络（1）二端口Z/Y/H/ABCD参数的定义（2）互连网络参数分析与计算步骤①分别计算各两端口网络的ABCD参数;②由级联公式得到放大器两端口网络的ABCD参数;③由ABCD参数计算出放大器输入/输出电压/电流关系，从而得到放大器电压/电流增益，输入/输出阻抗，SWR等性能参数。例：设级联网络1的ABCD矩阵为，级联网络2的ABCD矩阵为，求整个级联网络的ABCD矩阵。

解：级联网络的整体ABCD矩阵等于所有子网络ABCD矩阵的乘积。4.S参数（1）网络S参数的物理意义是网络端口1的反射系数是网络端口1到端口2的正向电压增益是网络端口2的反射系数是网络端口２到端口１的正向电压增益第二章选频回路与阻抗转换一、本章知识点选频回路的基本概念，选频回路的性能指标，利用LC串并联谐振回路进行选频的基本原理，掌握LC串/并联谐振回路有关谐振、谐振频率、谐振阻抗、谐振时的电流（电压）以及品质因数的定义和计算，品质因数对谐振回路选频特性的影响，串并联谐振回路的选频特性及主要性能指标。阻抗匹配的基本概念，进行阻抗匹配的必要性，实现阻抗匹配的条件及基本方法，L型匹配网络的设计方法，以及相关电容、电感值的计算，和T型匹配网络的结构和特点，利用Smith圆图进行阻抗匹配的基本方法及步骤。二、重点和难点分析1.

重点

选频回路的基本概念、主要性能指标，LC串并联谐振回路中有关谐振、谐振频率、谐振阻抗、谐振时的电流（电压）、品质因数的定义及计算以及品质因数对谐振回路选频特性的影响；阻抗匹配的基本概念、进行阻抗匹配的必要性、实现阻抗匹配的条件及基本方法、和T型匹配网络的结构和特点。2.

难点

难点在于有载品质因数的计算，串并联支路阻抗变换公式及应用，L型匹配网络的设计方法及其相关电容、电感值的计算，利用Smith圆图进行阻抗匹配的基本方法及步骤。三、占课程考核的权重本章内容占课程考核的15%。四、重要概念与公式1.

选频回路（1）选频回路的基本概念：选频回路：从众多频率信号中，选出有用信号，滤除或抑制无用信号的电路，

通常也称为滤波器（2）选频网络的性能指标①中心频率②通频带③带内波动④带外抑制与矩形系数⑤插入损耗滤波器插入到射频电路中在通带内引起的功率损耗，它定量的描述了功率响应幅度与0dB基准的差值。⑥回波损耗⑦输入输出阻抗⑧相频特性（3）LC串/并联谐振回路特性串、并联特性对照表（4）串并联支路阻抗转换并联电阻并联电抗（5）有载品质因素Q品质因素由空载品质因素变为有载品质因素有载品质因素2.

无阻抗变换网络（1）进行阻抗变换的必要性①可以向负载传输最大功率，最小化驻波比。②在天线、低噪声放大器或混频器等接收机前端改善噪声系数。③发射机由于匹配实现了最大功率传输，相当于提高了效率，延长了电池使用寿命。④滤波器或选频回路前后匹配可以发挥其最佳性能。（2）匹配网络的选择和计算①时的L网络设计支路品质因素串/并联电抗为②时的L网络设计支路品质因素串/并联电抗为第三章噪声与非线性失真一、本章知识点电路与系统噪声来源、种类及效应，起伏噪声的基本概念及其特点，电阻热噪声、双极晶体管和场效应晶体管主要噪声来源、大小及等效电路，电抗元件的噪声、两端口网络的等效输入噪声源，噪声系数、等效噪声温度的基本概念及相关计算，噪声系数与等效输入噪声源的关系，多级线性网络级联的噪声系数的计算方法。非线性器件的描述方法、灵敏度和动态范围的定义及计算方法，器件非线性的影响：谐波、增益压缩、堵塞、交叉调制等，1dB压缩点与三阶交调截点的定义、计算及其关系，非线性器件在频谱搬移中的应用。二、重点和难点分析1.

重点

电路与系统噪声来源、种类及效应，电路器件噪声的来源及等效电路，噪声系数的定义及相关计算，等效噪声温度定义及相关计算，以及噪声系数与等效噪声温度的关系，器件非线性的影响：谐波、增益压缩、堵塞、交叉调制等，非线性器件在频谱搬移中的应用。2.

难点

多级线性网络级联的噪声系数的计算方法，非线性器件的描述方法、灵敏度和动态范围的定义，提出这些指标的意义及计算方法。三、占课程考核的权重本章内容占课程考核的20%。四、重要概念与公式1.

通信信息容量（1）信息容量定义在一个给定的时间内，通过一个通信系统可以传送多少信息的一种度量。（2）香农信息容量极限公式其中，I为信息容量，单位b/s，B为通信系统信息带宽，单位Hz，S/N为信噪功率比。（3）信噪比信噪比定义为信号功率与噪声功率之比，即2.

噪声（1）电阻的热噪声等效噪声电压源等效噪声电流源噪声额定功率（2）噪声系数①噪声系数的定义噪声系数定义为系统输入信噪比与输出信噪比之比，即②无源有耗网络的噪声系数（3）等效噪声温度等效噪声温度与噪声系数的关系为（4）多级线性网络级联的噪声系数总的噪声系数例：两级级联电路，，；，求总的噪声系数，等效噪声温度。解：由已知条件得则总的等效噪声温度3.

非线性失真（1）器件非线性的影响①谐波②增益压缩通常用1dB压缩点的输入或输出功率来描述。③堵塞和交叉调制④相互调制通常用三阶交调截点的输入或输出功率来描述。三阶互调与增益压缩的关系a.1dB压缩点输入电平要比三阶截点低9.6dB，即b.1dB压缩点输入电平要比三阶截点低10.6dB，即（2）多级非线性级级联特性两级公式:（3）灵敏度和动态范围①灵敏度基底噪声灵敏度也可表示为例：某接收机的带宽为1MHz，噪声系数为5dB，要求最小输出信噪比为20dB，环境温度为290K。求此接收机的灵敏度。解：由已知条件，得且环境温度为290K，则②动态范围a.

线性动态范围线性动态范围定义为1dB压缩点的输入信号电平与灵敏度（或基底噪声）之比。b.

无杂散动态范围求：此子系统的无杂散动态范围解：基底噪声为代入公式例：已知某接收机解调器前的射频子系统子系统带宽是

天线等效噪声温度为T0三阶截点是噪声系数是解调器要求输入的信噪比是第四章无线通信收发系统结构一、本章知识点射频发射级、接收级的基本组成及完成的主要功能，设计收发机的射频部分时应解决的关键问题，无线通信接收机、发射机的基本结构和方案，镜像频率干扰、组合频率干扰和变频器引起的寄生通道干扰的产生机理，高中频和低中频的利弊。单次变频超外差式接收机的基本结构、各组成部分的功能及其特点，二次变频超外差式接收机的组成结构和特点，零中频(直接下变频)接收机、镜频抑制接收机和数字中频的基本结构和特点，接收机射频前端设计考虑，直接调制与间接调制发射机的结构与特点，发射机射频前端设计考虑，无线发射接收机的性能指标及系统指标分配与计算。二、重点和难点分析1.

重点

单次变频超外差式接收机、二次变频超外差式接收机、零中频(直接下变频)接收机、镜频抑制接收机和数字中频的基本结构和特点，直接调制与间接调制发射机的结构与特点。2.

难点

镜像频率干扰、组合频率干扰和变频器引起的寄生通道干扰的产生机理，接收机、发射机的技术指标及系统指标分配与计算。三、占课程考核的权重本章内容占课程考核的15%。四、重要概念与公式1.

射频发射级/接收级的基本组成及完成功能（1）射频发射级的基本组成及完成功能完成功能：①产生正弦载波②完成基带信号对载波的调制③将通带信号搬移到所需的频段④放大到足够的功率并发射⑤不干扰相邻信道（2）射频接收级的基本组成及完成功能完成功能：①从众多的电波中选出有用信号②将微弱信号放大到解调器所要求的电平值③将通带信号变为基带信号2.

接收机方案（1）单次变频超外差式接收机特点：①

BPF1作频带选择,BPF2作信道选择,实现了频带选择和信道的分离。②合理分配系统增益，放大器稳定性好。③适用于信号载频远高于中频频率的情况。④在较低固定中频上放大，ADC和解调较容易。单次变频超外差式接收机缺点及解决办法①镜像干扰解决办法：选择高中频或镜频抑制滤波器②组合干扰解决办法：减小混频器非线性（2）二次变频超外差式接收机二次变频超外差式接收机特点:①高第一中频有利于镜频抑制，有好的频带选择性。②低第二中频有利于IFA的稳定性和降低对解调器的要求。（3）零中频(直接下变频)接收机特点：由于，故将调制的RF信号直接变频到基带信号，不存在镜像干扰，并且结构简单。①信道间隔离度差（频率窜透）②噪声严重③存在低噪声放大器偶次谐波失真干扰2.

无线通信发射机方案（1）直接变换法特点：调制和上变频合一在发射频率上调制。缺点：由于发射信号是以本振频率为中心的带通信号，经功率放大器发射后的强信号会泄漏或反射回来影响本振，牵引本振频率。（2）两步法优点:较低频率处调制容易，正交两支路易一致。缺点：对上变频滤波器要求高。第五章低噪声放大器一、本章知识点低噪声放大器简介、低噪声放大器在通信射频前端的位置、低噪声放大器的主要特点，双极、砷化镓（GaAs）和CMOS射频集成电路工艺，双极型晶体管共射小信号等效电路以及场效应管小信号模型。低噪声放大器的主要性能指标，低噪声放大器基本电路、低噪放设计的基本任务、直流偏置电路设计、阻抗匹配/转换电路设计、常见的LNA电路配置，低噪声放大器的设计步骤、低噪声放大器的简要设计过程及简单实例。二、重点和难点分析1.

重点

低噪声放大器的主要特点及性能指标，低噪声放大器基本电路与基本任务，直流偏置电路、阻抗匹配/转换电路设计，低噪声放大器的设计步骤。2.

难点

双极型晶体管共射小信号等效电路以及场效应管小信号模型，低噪声放大器的简要设计过程及简单实例。三、占课程考核的权重本章内容占课程考核的10%。四、重要概念与公式1.

低噪声放大器的主要特点和性能指标（1）低噪声放大器的主要特点①

LNA靠近接收机的最前端，要求它的噪声系数越小越好。②

LNA所接受的信号是很微弱的，故它是一个信号线性放大器。③低噪声放大器的输入端必须与前接的天线滤波器或天线匹配。④低噪声放大器应具有一定的选频能力，因此它一般是频带放大器。（2）低噪声放大器的性能指标①低功耗②工作频率③噪声系数④增益⑤自动增益控制⑥输入输出阻抗匹配⑦线性范围⑧隔离度和稳定性2.

低噪声放大器设计（1）低噪声放大器基本电路如上图所示，放大器电路包括：①直流（电压/电流）偏置电路②阻抗匹配/转换电路③控制和保护电路（按需要）（2）低噪声放大器设计的基本任务①确定直流工作点Q，设计直流偏置电路②确定Q点下有源器件特性(稳定性、增益、噪声系数、功率、效率、交调失真比等)③

设计阻抗匹配/转换电路，实现要求的放大器性能④设计控制和保护电路（按需要）（3）低噪声放大器各部分电路设计①直流（电压/电流）偏置电路设计直流偏置电路有两种类型，一种是无源偏置，另一种为有源偏置。无源偏置又有为固定基流偏置、基极分压射极偏置和四分之一波长传输线偏置等形式。②阻抗匹配/转换电路设计阻抗匹配/转换电路设计取决与放大器要求的增益、噪声系数、功率、效率和调失真比等指标。LNA阻抗匹配/转换电路设计步骤a.

确定要求的最小噪声源阻抗b.

将最小噪声源阻抗匹配到输入信号源阻抗（输入阻抗匹配网络）c.

确定放大器输出阻抗d.

匹配放大器输出阻抗到负载阻抗（输出匹配网络）（4）低噪声放大器的设计步骤①依据应用要求（噪声，频率，带宽，增益，功耗等）选择合适的晶体管②确定LNA电路③确定放大器的直流工作点和设计偏置电路④确定最小噪声输入阻抗⑤将最小噪声输入阻抗匹配到信号源阻抗（输入匹配网络）⑥确定放大器输出阻抗⑦匹配放大器输出阻抗到负载阻抗（输出匹配网络）⑧仿真LNA性能和优化⑨电路制作和性能调试⑩性能的测量和标定第六章射频功率放大器一、本章知识点功率放大器在射频电路中的位置、高频功率放大器与小信号放大器的区别、晶体管高频大电流工作引入的问题及解决方法，射频功率放大器的分类、各类功率放大器的基本概念及特点、不同类型功率放大器中晶体管极上的电压和电流波形、功率放大器不同类型的效率与特性。功放的非线性特性及典型的线性化技术、功率放大器基本电路、功率放大器设计的基本任务、直流（电压/电流）偏置电路设计、阻抗匹配/转换电路设计、常见的PA电路配置、功率放大器设计的技术要求、功率放大器的设计步骤、功率放大器的简要设计过程及简单实例。二、重点和难点分析1.

重点

功率放大器的分类，功率放大器的基本电路及其设计的基本任务，直流（电压/电流）偏置电路、阻抗匹配/转换电路设计，功率放大器设计的技术要求与基本设计步骤。2.

难点

功率放大器不同类型的效率与特性。功率放大器的简要设计过程及简单实例。三、占课程考核的权重本章内容占课程考核的10%。四、重要概念与公式1.

功率放大器的性能指标与分类（1）功率放大器的性能指标①输出功率②效率③增益④杂散输出与噪声⑤线性度（2）功率放大器的分类功率放大器总体可分成A、B、C、D、E、F六类。而这六个小类又可以归入不同的大类，这种大类的分类原则，大致有两种：一种是按照晶体管的导通情况分，另一种按晶体管的等效电路分。按照信号一周期内晶体管的导通情况，即按导通角大小，功率放大器可分A、B、C三类。在信号的一周期内管子均导通，导通角（在信号周期一周内，导通角度的一半定义为导通角），称为A类。一周期内只有一半导通的成为B类，即。导通时间小于一半周期的称为C类，此时。

如果按照晶体管的等效电路分，则A、B、C属于一大类，它们的特点是：输入均为正弦波，晶体管都等效为一个受控电流源。而D、E、F属于另一类功放，它们的导通角都近似，均属于高功率的非线性放大器。2.

功放的非线性特性与线性化技术（1）功放的非线性特性①幅度非线性②相位非线性（2）功放的非线性指标①

1dB压缩点和三阶交调截点

1dB压缩点和三阶交调截点是描述功率放大器非线性的重要指标。②三阶交调系数三阶交调分量是对功率放大器的线性影响最大的交调分量，通常用三阶交调系数来衡量。单位③

临近信道干扰率射频信号非线性的程度由带外辐射电平决定，各种协议都对频谱再生做出了严格规定，通常用ACPR(AdjacentChannelPowerRatio)来表示。它的含义是：泄漏到相邻信道的总功率与主信道的总功率的对数比值，它是衡量WCDMA放大器线性性能的一项重要指标，不同的通信标准对ACPR有具体的要求。（3）功放的典型线性化技术①反馈技术②前馈技术③预失真技术第七章混频器一、本章知识点混频器的功能及特征，混频器在通信机中的重要地位，增益、噪声系数、线性范围、输入阻抗、口间隔离等混频器的典型性能指标，单边噪声和双边噪声的原理，干扰哨声、寄生通道干扰与互调干扰的产生机理。混频器的基本工作原理，混频的本质、混频器的结构，非线性器件、乘法器等混频器的基本实现方法，单二极管混频器、二极管双平衡混频器等无源混频器的基本设计原理，有源混频器的基本设计原理及其设计考虑。二、重点和难点分析1.

重点

混频器的基本工作原理，混频的本质、混频器的结构，非线性器件、乘法器等混频器的基本实现方法。2.

难点

单二极管混频器、二极管双平衡混频器等无源混频器的基本设计原理，有源混频器的基本设计原理及其设计考虑。三、占课程考核的权重本章内容占课程考核的5%。四、重要概念与公式1.

混频器的基本原理及性能指标（1）混频器的基本原理混频器工作原理就是将射频信号与本振信号相乘，然后再利用滤波器选出相应频率的信号。本振信号：射频信号：相乘得：（2）混频器的主要性能指标。①增益混频器增益定义为输出中频功率与输入射频功率之比，有源混频器的增益大于1，而无源混频器的增益小于1。②噪声混频器的噪声主要来源与电路器件噪声和中频与射频输入信号噪声。③失真非线性器件失真的平方项用于频谱线性搬移（即混频），而高次方项产生组合频率，形成干扰失真。④线性动态范围混频器的线性动态范围：与放大器的定义一样，下限取基底噪声，上限取变频增益1dB压缩点对应的输入射频功率。⑤口间隔离混频器的口间隔离度要求比较高，以减少不必要的干扰。⑥阻抗匹配为了实现最大功率传输，应尽量使混频器的各端口与外围电路相匹配。（3）总结二极管双平衡混频器的特性。①通过四只工作在线性时变状态的二极管完成了混频功能。②三个端口的隔离特性，靠四只二极管的性能一致性及变压器的对称性保证。③无源混频器——变频损耗大于1。④线性动态范围大。⑤由于其结构具有对称性，可以减小组合频率分量，性能优于单二极管混频器，大门结构较为复杂。（4）单