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射频模拟电路

射频模拟电路. 开课学院 ： 电子工程学院 授课教师 ： 张永鸿 联系电话 ： 61830311 ， 13668108317 邮 箱 ： zhangyhh@sohu.com 办公地点 ： 科 C313. 1.1 频谱的划分. 当今最通用的频谱分段法是由电气和电子工程师学会 （ IEEE ） 建立的。. 射频即 Radio Frequency ，通常缩写为 RF 。 本意指可以辐射到空间的电磁频率，特指位于集中参数频段与分布参数频段之间的频谱，具有“路”和“场”的特点，是一个相对概念。. 2. 射频系统.

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  1. 射频模拟电路 • 开课学院： 电子工程学院 • 授课教师： 张永鸿 • 联系电话：61830311，13668108317 • 邮 箱：zhangyhh@sohu.com • 办公地点： 科C313

  2. 1.1 频谱的划分 当今最通用的频谱分段法是由电气和电子工程师学会（IEEE）建立的。 • 射频即Radio Frequency，通常缩写为RF。 • 本意指可以辐射到空间的电磁频率，特指位于集中参数频段与分布参数频段之间的频谱，具有“路”和“场”的特点，是一个相对概念。 2

  3. 射频系统 • 全球定位系统：1227.6MHz-1575.42MHz • CDMA: • 发：824-849MHz；收：869-894MHz • C波段的卫星广播： • 上行：4GHz；下行：6GHz • GSM • WiMax（IEEE802.16标准） • TD-SCDMA • WiFi（IEEE802.11a b） • …… 3

  4. 1.2 概述 • 　 普通电路分析方法适用的最高频率？ • 　 什么特性使电子元件的高频性能和低频性能有如此大的差别？ • 被应用的新电路理论是什么？ • 　 这些理论是如何应用于射频模拟电路实际设计的？ 4

  5. 问题？ • 趋肤效应 • 交流电流流经导体时趋向于导体外边部分，而直流电流均匀地流经整个导体的截面积。交流电阻大于直流电阻。 • 　　导体交流电流密度分布从表面起到导体中心按指数规律迅速减小。既然导线的中心部分几乎没有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。 5

  6. 问题？ • 互耦 • 含义：信号从电路内部向外部、以及在电路内部之间辐射。 • 分类：电路内部元件之间、电路与其环境之间、环境与电路之间的互相耦合。 • 后果：寄生耦合干扰，引起电路的不稳定及性能下降。 • 损耗增加。 6

  7. 措施：接地、屏蔽、去耦 地线上电位差引起的寄生反馈 屏蔽盒及接地

  8. 电源去耦： (a)扼流圈RFC和电容构成低通型去耦 (b)稳压（二极管等） (c)电阻代替RFC（小电流，低频） C↑高频损耗↑ 线圈自谐振频率

  9. 高、低频区别： • 1、低频：（30Hz <f < 300kHz） • 主要内容：用来产生、放大和处理各种低频信号的电路。 • 分析方法：（线性电路分析）图解法、小信号等效电路法。 • 主要特点：忽略非线性、分布参数等，负载：纯阻R。

  10. 2、高频（100kHz < f < 300 MHz、集中参数电路条件 ） • 主要内容：以通信系统为主要对象，研究构成发送设备、接收设备的各单元电路，典型线路的工作原理。 • 分析方法：小信号等效电路；图解法。 • 主要特点：利用器件的非线性特性，分布参数不容忽视，负载：LC谐振回路

  11. 一般无线通信系统的基本组成 11

  12. 一般无线通信系统的基本组成 12

  13. 1.3 射频无源元件 • 无源元件：不需要直流电源就能正常工作 • 有源元件：需要直流电源才能正常工作 • 电阻 电阻的高频特性与制造电阻的材料、电阻的封装和尺寸大小密切相关，一般地， 薄膜＞表贴＞引线 小尺寸＞大尺寸 主要参数：标称阻值、百分误差（精度）、额定功率、温度系数等

  14. 电阻 1218,1206,0805,0603，0402 片式或表贴电阻 碳膜、线绕、金属膜等电阻 14

  15. 电感 • 任何截面形状的一段导体或一段印刷板的铜带都可能形成电感和电阻。 15

  16. 磁芯线圈 电感量大 磁导率与频率有关 间绕空心线圈 分布电容小 密绕空心线圈 分布电容大 磁环线圈 减小互耦 16 磁环 空心或铁氧体线圈 16

  17. 双孔磁芯电感 减小漏感和互耦 电阻和电感并联 RF扼流 降低Q值，防止自激 贴片电感 系列化、标准化 17

  18. 问题？ • 实际电感与理想电感是有差别的，由于分布电容的影响，有一个自谐振频率，高于此频率，则电感线圈呈容性。 18

  19. 电感的损耗：导体（含趋肤）、辐射、介质 电感的主要参数：标称电感值、百分误差（精度）、 品质因数Q（损耗），额定电流、自谐频率等

  20. 电容 功能：耦合电容（隔直电容）、旁路电容、去耦电容及槽路电容等。 电容的结构、工艺、价格按低频、中频、高频、微波等应用而有所不同。 损耗:导体(含趋肤)、介质(导电、极化、电离) 参数：标称电容值、百分误差 (精度)、额定电压（耐压）、品质因数Q（损耗）、自谐频率等

  21. 电容 陶瓷平板电容 容值小，高频特性好 穿心电容 电源或低频信号馈入 去耦电容、交流接地 陶瓷平板电容 容值小 高频特性好 21

  22. 双联可变电容 低频 微调电容 谐振、匹配、滤波 圆筒形卷绕电容 金属箔与介质箔 交叠卷绕而成 镍电容 表贴、高频特性好 钽电解电容 表贴、容量大、去耦 低温容量下降 22

  23. 问题？ 片式电容 频率再高用芯片电容 23

  24. 《射频模拟电路》课程概况 • 前导课程：电路分析基础、信号与系统、 模拟电路基础 （低频、线性） （电子器件、基本放大器） • 研究内容：用于各种无线电通讯设备的 单元电路（高频、主要非线性） • 课程别名：高频电路、高频电子线路、通 信电子线路、非线性电子线路 • 课程教材：《射频模拟电路与系统》， 张玉兴等，电子科大出版社

  25. 课程重点、难点、知识点 1、需理解的三个方面 信号——所传输的信号形式（载波、调制波、 已调波）及其描述（时域和频域）。 系统——发射系统和接收系统的组成方案及 其 组成系统的各模块的功能。 电路——实现各种功能的具体电路。 2、抓住具体电路的性能指标 指标是根据系统模块电路的功能提出来的，是确定系统方案和设计电路的指导思想。 25

  26. 3、电路分析的着重点 （1）模拟电路的偏置； （2）工作条件（比如信号的大小）； （3）器件选择及其的应用状态确定（线形、非线性、线性时变）； （4）端口的阻抗匹配与失配选择； （5）集总参数条件下的电路分析。 4、模拟电路分析方法 （1）小信号、线性电路分析法； （2）大信号非线性电路分析方法； 26

  27. 5、实际电路分析关注事项 （1）电路结构（直流和交流通路图）； （2）直流偏置、晶体管的选择及其工作状态确定； （3）信号输入、输出方式的确定； （4）对信号大小的要求 （5）信号输入端口、晶体管输出与并联谐振回路端口、并联谐振回路与负载端口的阻抗匹配； （6）电路关键点的波形与频谱，及其关键指标的计算； （7）理解从电路原理演变到实际电路所添加的必备器件； （8）影响电路性能指标优劣的因素。

  28. 6、高频电路特点 （1）晶体管等效电路必须考虑极间电容和结电容影响； （2）电路分析时要考虑分布参数对技术指标的影响； （3）基区宽度调制效应的影响不可忽视； （4）晶体管的输入电压可能出现频率不同的多信号输入形式。 （5）关注高频电路中电感器件和电容器件的性质和数值； （6）关注工程近似算法和非线性电路的大信号等效图及其图解条件与解法。 7、学习内容 第1章、第2章、第3章、第4章、第5章 28

  29. 课程特点及学习方法 课程特点： 1、工程性强：着重培养学生的电子电路工程设计能力。 2、分析方法灵活：如折线法、幂级数法、开关函数法、线性时变参数法等。 3、实践性强：结合工程实际电路，培养分析电路的能力。

  30. 学习方法 1、以搞懂电路工作原理为基本目标 2、认真自主完成作业，强化基本概念，掌 握基本分析方法 3、学会EDA软件的使用，如： ADS，Multisim，Systemvue， Protel，AutoCAD， 通过软件仿真可进一步了解系统工作原理

  31. 参考书目：《高频电子线路》，杨绍城， 电子科技大学出版社 《高频电子线路》，张肃文， 高等教育出版社 • 考试方式：一页纸开卷 • 成绩构成：平时20％，期末80％ • 平时成绩：课堂纪律、作业

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