射频电路设计原理与应用.docx

【连载】射频电路设计——原理与应用

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随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（RF）和微波（MW）电路在通信系统中广泛应用，高频电路设计领域得到了工业界的特别关注，新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。微波射频识别系统（RFID）的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内；全球定位系统（GPS）载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz的下行通信链路。通常这些电路的工作频率都在1GHz以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会

继续下去。但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。

下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会，讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识，以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。

作者介绍

ChrisHao，北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生；研究方向为通信系统中的射频电路设计；负责或参与的项目包括：主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计，兼容型GNSS接收机射频前端设计，等。

第1章射频电路概述

本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。

第1节频谱及其应用第2节射频电路概述

第2章射频电路理论基础

本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换

（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等

第1节品质因数

第2节无源器件特性

第3章传输线

工作频率的提高意味着波长的减小，当频率提高到UHF时，相应的波长范围为10-100cm，当频率继续提高时，波长将与电路元件的尺寸相当，电压和电流不再保持空间不变，必须用波的特性来分析它们。

第1节传输线的基本参数

第2节终端带负载的传输线分析(1)

第3节终端带负载的传输线分析(2)

第4章史密斯圆图

为了简化反射系数的计算，P.H.Smith开发了以保角映射原理为基础的图解方法。这种近似方法的优点是有可能在同一个图中简单直观的显示传输线阻抗以及反射系数。本小节将对史密斯圆图进行系统的介绍。

第1节史密斯圆图

第5章二端口网络

为了有效的减少无源、有源器件的个数，避开电路的复杂性和非线性效应，简化电路输入、输出特性关系，可以用网络模型来代替基本电路。

第1节二端口网络模型

第2节二端口网络的串联、并联与级联第3节二端口网络的散射参量

第6章功率、增益、噪声、和非线性

增益、噪声和非线性是描述射频电路最常用的指标。在射频和微波系统中，由于反射的普遍存在和理想的短路、开路难以获得，低频电路中常用的电压和电流参数的测量变得十分困难，因此，功率的测量得到了广泛的应用。

第1节功率和增益

第2节噪声和噪声系数第3节电路的非线性

第7

第7章射频滤波器

滤波器是一种选择装置，它对输入信号进行加工和处理，从中选出某些特定的信号作为输出。电滤波器的任

务是对输入信号进行选频加权传输。第1节引言

第2节滤波器基本原理与分类第3节滤波器的设计方法

第4节集成滤波器产品

第8章功率衰减器、分配器和方向耦合器

本章将分三节介绍三种在射频电路中常用的电路模块：功率衰减器、功率分配器和方向耦合器。

第1节功率衰减器第2节功率分配器第3节方向耦合器

第1章

射频电路概述

第1节频谱及其应用本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点

第1节频谱及其应用

由于很多领域的应用中需要系统工作于一定的频率范围之内，因此需要对频率进行分段。近年来对于频谱的分段已经进行了几次，其中对常用的是电气和电子工程师协会（IEEE）建立的，如表1.1所示。

表中可以看出VHF/UHF波段是典型的电视设备工作频段，在这两个波段波长达到了与电子系统的实际尺寸相当的水平，因此，从这个频段开始必须在有关电子线路中考虑电流和电压信号的波的性质。这里定义频率高于它的所有频段为射频频段，工作射频频段的电路称为射频电路。

射频频段频段的主要应用领域有：

卫星通信与卫星电视广播

双边带广播系统（DBS-DirectBroadcastSystem）

C波段：4/6GHz，下行4GHz，上行6GHz

Ku波段：12