第1讲 射频微波工程介绍
射频微波(知识点)
一、射频/微波技术及其基础1、射频/微波技术的基础 ✓ 什么是微波技术研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。
射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术，利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。
微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。
✓ 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论2、射频/微波的基本特性✓ 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性射频频段为30 ～ 300MHz ，微波频段为300MHz ～ 3000GHz ，相对应波长为1m ～0.1mm ，照射于介质物体时能深入到该物质的内部。
根据量子理论，电磁辐射能量不是连续的，而是由一个个的“光量子”组成，单个量子的能量与其频率的关系为e = h ·f式中,h = 4×10-15电子伏·秒 (eV ·S) 成为普朗克常数3、射频/微波技术在工程里的应用✓ 无线通信的工作方式1、单向通信方式通信双方中的一方只能接收信号，另一方只能发送信号，不能互逆，收信方不能对发信方直接进行信息反馈2、双向单工通信方式3、双向半双工通信方式通信双方中的一方使用双频双工方式，可同时收发；另一方则使用双频单工方式，发信时要按下“送话”开关。
4、双向全双工通信方式通信双方可以通信进行发信和收信，这时收信与发信一般采用不同的工作频率，通过双工器来完成收信和发信的隔离。
二、电磁波频谱1-讲 开关按-讲 按-讲 受话器受话器2、射频/GSM-900系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为45MHz,频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 890.2 +（n-1）×0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 1 ～ 124在我国的GSM900网络中，1～94号载频分配给中国移动使用，96～124号载频分配给中国联通使用，95号载频作为保护隔离，不用于业务。
射频微波工程介绍分解课件
射频微波信号具有高频率、短波长和 宽带宽等特点，使得射频微波工程在 通信、雷达、电子对抗、电磁兼容等 领域具有广泛的应用。
射频微波技术的应用范围
通信
射频微波技术是现代通信系统 的核心，包括无线通信、卫星
通信、移动通信等。
雷达
射频微波雷达用于目标检测、 跟踪和定位，在军事和民用领 域均有广泛应用。
电路进行优化。
性能指标
根据电路的功能需求，制定相应的性 能指标，如频率范围、增益、噪声系 数等。
可靠性测试
对优化后的电路进行可靠性测试，以 确保其在实际应用中的稳定性和可靠 性。
03 射频微波材料与器件
射频微波材料的基本特性
电介质材料
这类材料具有高绝缘、低损耗的特性，常用于制 造微波电容、微波天线等。
磁性材料
具有高磁导率、低损耗的特性，常用作制造微波 磁性器件，如变压器、电感器等。
导电材料
具有良好的导电性能，常用于制造微波传输线、 微波电阻等。
射频微波器件的种类与应用
射频微波晶体管
广泛应用于通信、雷达、电子对抗等 领域。
射频微波二极管
常用作混频器、检波器等。
射频微波放大器
用于增强射频信号的功率，提高通信 系统的性能。
05 射频微波工程的挑战与未 来发展
当前射频微波工程面临的挑战
技术更新换代快速
射频微波工程领域涉及的技术不断发展，新旧技术更新换 代迅速，对行业内的工程师和技术人员提出了更高的要求 。
高精度和高稳定性
射频微波工程在通信、雷达、电子对抗等领域的应用需要 高精度和高稳定性的系统，以确保传输和接收的信号质量 。
发展
近年来，随着通信技术的快速发展，射频微波工程在高速数 字信号处理、高精度测量、无线充电等领域的应用不断扩展 。同时，随着5G、物联网等新兴技术的发展，射频微波工程 在未来的应用前景更加广阔。
微波电路西电雷振亚老师的课件1章射频微波工程介绍
射频微波工程的重要性
通信技术发展
随着通信技术的不断发展，射频微波 工程在移动通信、卫星通信、物联网 等领域发挥着至关重要的作用。
国家安全
科学研究
射频微波工程在物理学、化学、生物 学等基础学科的研究中也有广泛应用 ，为科学研究提供了重要的工具和手 段。
在军事和国防领域，射频微波技术对 于雷达探测、电子战和通信系统具有 重要意义，直接关系到国家安全。
各种参数。
测量流程
03
包括信号源校准、信号传输、接收和处理等步骤，以确保测量
结果的准确性和可靠性。
04
射频微波工程案例分析
无线通信系统中的射频微波电路设计
无线通信系统概述：无线通信系统是利用电磁波 进行信息传输的系统，包括移动通信、无线局域 网、蓝牙等。
无线通信系统中射频微波电路设计的挑战：无线 通信系统中的射频微波电路设计面临许多挑战， 如信号干扰、多径效应、频谱拥挤等。
雷达系统中的射频微波电路设计
雷达系统概述
雷达是一种利用电磁波探测目标的系统，广泛应用于军事、气象、航 空等领域。
射频微波电路设计在雷达系统中的作用
在雷达系统中，射频微波电路设计主要负责发射和接收电磁波，并进 行信号处理和分析。
雷达系统中射频微波电路设计的挑战
雷达系统中射频微波电路设计面临许多挑战，如电磁波的传播特性、 目标反射特性、干扰等。
电路仿真软件
如Multisim、PSPICE等，用于模拟电路的工作状 态和性能。
仿真设计流程
包括建立电路模型、设置参数、进行仿真分析和 优化等步骤，以提高射频微波电路的性能。
微波测量技术
测量原理
01
基于电磁波传播和散射的原理，研究微波信号的测量方法和技
射频微波设计概论(RF系统讲解详明-GOOD)
17
當不止一個信號加到輸入端時， 動態範圍定義為“spurious-free region”，如果輸入信號電位相 實際系統（混頻器、放大器） 等 ， “ spurious-free” 動 態 範 圍 1dB壓縮點 DRsf 2
DRsf 3
IP3 G MDS
f1, f2 Mixer or receiver fIF1 fIF2 fIM1 fIM2
兩信號輸入時產生的新的頻率分量
fIF1和fIF2是需要的中頻輸出信號，fIM1和fIM2是三階交調信號。 兩信號輸入時三階交調分量特別受到注意，因為它有可能落在 中頻帶通範圍內。
外差接收機(二次混頻接收系統)
3
濾波器1限制輸入信號的通帶以減少互調干擾以及本振通過天線的輻 射。 低雜訊放大器放大的信號與第一本振輸出的信號同時加到混頻器1， 其輸出的高中頻信號經高中頻濾波器1濾波後被高中頻放大器1放大。 被放大的高中頻信號與第二本振輸出的信號經混頻器2再次混頻後， 得到的低中頻信號通過低中頻濾波器2濾波後，最後送到檢波器恢復 出基帶信號。
輸出雜訊No應為N0 = GNi +網路產生的雜訊Nn。
Si / N i No 網路產生的雜訊Nn為 N n N o GN i （W） 故 F GS i / N o GN i 所以 N o FGN i （W）
故以分貝表示的輸出雜訊等於輸入雜訊No(dB)加上雜訊係數F(dB)和增益 G(dB)。
信號雜訊比
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接收機輸出信號的品質可用信號雜訊比（Signal-to-noise ratio, SNR）表示
S 有用信號功率電位 N 無用的雜訊功率電位
信號可1）
對於行動電話，S/N要求大於15dB。對於固定電話要30dB，電視 要40dB，而對於高保真音樂則要60dB。 對於雷達系統，高的信號雜訊比就相當於高的檢測概率低的虛 警概率。如果信號雜訊比達到16dB，檢測概率可達到99.99%而 虛警概率低於10–6。
射频微波基础知识
射频微波基础知识射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。
每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。
有线电视系统就是采用射频传输方式的。
在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。
在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波成为射频，英文缩写：RF一、射频和微波技术基础知识1、什么是射频?射频(RF)是指无线通信系统中使用的电磁频率范围。
它涵盖了广泛的频率范围，通常从3kHz(千赫)到300GHz(千兆赫)。
射频信号的特点是能够长距离传播并穿过障碍物，这使其成为各种通信应用的理想选择。
2、微波频率微波是射频频率的一个子集，频率范围为300MHz(兆赫)到300GHz。
虽然微波仍然是像射频一样的电磁波，但它们具有更短的波长，这在特定应用中提供了某些优势，例如高数据传输速率和精确成像能力。
二、射频和微波技术的应用1、无线通信射频和微波技术最突出的应用之一是在无线通信系统中。
从简单的无线电传输到复杂的蜂窝网络，射频技术使移动设备上的语音通话、短信、互联网浏览和视频流成为可能。
此外，Wi-Fi网络、蓝牙连接和其他无线协议依赖RF信号进行无缝数据交换。
2、卫星通信卫星通信严重依赖微波频率。
地球静止轨道或近地轨道卫星利用微波远距离传输电视信号、互联网数据和电话，确保在传统通信基础设施有限，或无法使用的偏远地区实现全球连接。
3、雷达系统微波雷达系统对各种应用至关重要，包括空中交通管制、天气监测和军事防御。
雷达使用微波脉冲来探测物体的存在、距离和速度，从而进行精确的跟踪和分析。
4、医疗应用射频和微波技术在医学领域有着重要的应用，例如磁共振成像(MRI)和微波消融。
第1章 射频微波工程介绍
第1章 射频 微波工程介绍 章 射频/微波工程介绍
射频/微波的重要特性 1.2 射频/微波的重要特性
1.2.1 射频/微波的基本特性 1． 似光性 射频/微波能像光线一样在空气或其他媒体中沿直 线以光速传播,在不同的媒体界面上存在入射和反射现 象。这是因为射频/微波的波长很短,比地球上的一般 物体（如舰船、 飞机、 火箭、 导弹、 汽车、 房屋 等）的几何尺寸小的多或在同一个数量级。 当射频/微波照射到这些物体上时将产生明显的反 射,对于某些物体将会产生镜面反射。
第1章 射频 微波工程介绍 章 射频/微波工程介绍 表1-3 常用移动通信系统频段分布
第1章 射频 微波工程介绍 章 射频/微波工程介绍 一般地,射频/微波技术所涉及的无线电频谱是表 1-1 中甚高频(VHF)到毫米波段或者P波段到毫米波段 很宽范围内的无线电信号的发射与接收设备的工作频 率。具体地,这些技术包括信号的产生、 调制、 功 率放大、 辐射、 接收、 低噪声放大、 混频、 解调、 检测、 滤波、 衰减、 移相、 开关等各个模块单元 的设计和生产。它的基本理论是经典的电磁场理论。 研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一 种是“场”的分析方法,即从麦克斯韦方程出发,在特 定边界条件下解电磁波动方程,求得场量的时空变化规 律,分析电磁波沿线的各种传输特性；
第1章 射频 微波工程介绍 章 射频/微波工程介绍 因此,可以制成尺寸、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体积合适的天线,用来传输 信息,实现通信； 可接收物体所引起的回波或其他物 体发射的微弱信号,用来确定物体的方向、 距离和特 征,实现雷达探测。 2. 穿透性 射频/微波照射某些物体时,能够深入物体的内部。 微波（特别是厘米波段）信号能穿透电离层,成为人们 探测外层空间的宇宙窗口； 能够穿透云雾、 植被、 积雪和地表层,具有全天候的工作能力,是遥感技术的 重要手段； 能够穿透生物组织,是医学透热疗法的重 要方法； 能穿透等离子体,是等离子体诊断、 研究的 重要手段。
射频与微波知识点总结
射频与微波知识点总结一、引言射频（Radio Frequency, RF）与微波（Microwave）技术在现代通信、雷达、无线电频谱、天线设计等领域发挥着重要作用。
射频与微波技术涉及到电磁波的传播、调制解调、射频功率放大、频率变换、天线设计等方面的知识。
本文将从射频与微波的基本原理、传输线理论、射频放大器、射频调制解调、天线设计等方面进行知识点总结。
二、射频与微波的基本原理1. 电磁波的基本概念电磁波是一种由电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
根据波长的不同，电磁波可以分为射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频段的电磁波。
射频与微波技术主要涉及射频和微波频段的电磁波。
2. 电磁波的特性电磁波具有波长、频率、速度、传播特性等基本特性。
其中，波长和频率之间的关系由光速公式c=λf（c为光速，λ为波长，f为频率）决定。
在射频与微波领域，常用的频率单位有千兆赫兹（GHz）、兆赫兹（MHz）和千赫兹（kHz）等，波长单位常用的是米（m）。
根据电磁波在介质中传播的特性，常见的介质波速和传播常数也会影响射频微波在介质中的传播特性。
3. 电磁波在空间中的传播电磁波在自由空间中传播的特性是由麦克斯韦方程组决定的，其中包括麦克斯韦方程组的电场和磁场分布规律、电磁波的波动性等。
了解电磁波在不同介质中的传播特性有利于射频与微波技术在不同环境中的应用。
4. 电磁波的天线辐射和接收天线是电磁波的辐射和接收装置，根据天线的结构和工作原理，天线可以分为定向天线和非定向天线。
定向天线主要用于定向传输和接收电磁波；非定向天线主要用于对全向的电磁波进行辐射和接收。
天线的辐射和接收特性与天线的形状和尺寸、频率、方向性等因素有关。
三、传输线理论1. 传输线的基本概念传输线是用于传输电磁波的导线或介质，主要包括同轴电缆、微带线、矩形波导和圆柱波导等。
传输线具有阻抗匹配、功率传输和信号传输等功能。
根据传输线的不同特性和应用场景，可以选择不同类型的传输线。
射频微波(知识点)
一、射频/微波技术及其基础1、射频/微波技术的基础 ✓ 什么是微波技术研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。
射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术，利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。
微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。
✓ 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论2、射频/微波的基本特性✓ 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性射频频段为30 ～ 300MHz ，微波频段为300MHz ～ 3000GHz ，相对应波长为1m ～0.1mm ，照射于介质物体时能深入到该物质的内部。
根据量子理论，电磁辐射能量不是连续的，而是由一个个的“光量子”组成，单个量子的能量与其频率的关系为e = h ·f式中,h = 4×10-15电子伏·秒 (eV ·S) 成为普朗克常数3、射频/微波技术在工程里的应用✓ 无线通信的工作方式1、单向通信方式通信双方中的一方只能接收信号，另一方只能发送信号，不能互逆，收信方不能对发信方直接进行信息反馈2、双向单工通信方式3、双向半双工通信方式通信双方中的一方使用双频双工方式，可同时收发；另一方则使用双频单工方式，发信时要按下“送话”开关。
4、双向全双工通信方式通信双方可以通信进行发信和收信，这时收信与发信一般采用不同的工作频率，通-讲 开关按-讲 按-讲 受话器受话器二、电磁波频谱12、射频/✓GSM900系统的频道配置GSM-900系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为45MHz, 频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 890.2 +（n-1）×0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 1 ～ 124在我国的GSM900网络中，1～94号载频分配给中国移动使用，96～124号载频分配给中国联通使用，95号载频作为保护隔离，不用于业务。
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频率
阻抗 测量 仪、 网络 分析 仪
频 率 计 数 器 /功 率 计 、 频 谱 分析 仪
阻抗
标 量 /矢 量 网络 分析 仪
功率
阻抗 变换 、 阻抗 匹配 、天线 等
衰减 器、功分 器、耦合 器、 放 大器 、开关 等
图 1-2 频率、 阻抗和功率的铁三角关系
14
1.5 射频/微波电路的应用
(1) 无线通信系统:
3
以上这些波段的划分并不是惟一的,还有其 他许多不同的划分方法,它们分别由不同的学术 组织和政府机构提出,甚至还在相同的名称代号 下有不同的范围,因此波段代号只是大致的频谱 范围。
其次,以上这些波段的分界也并不严格,工 作于分界线两边临近频率的系统并没有质和量 上的跃变,这些划分完全是人为的,仅是一种助 记符号。
9
1.3 射频/微波的基本特性
1． 似光性
射频/微波能像光线一样在空气或其他媒体中沿直线 以光速传播,在不同的媒体界面上存在入射和反射现象。 这是因为射频/微波的波长很短,比地球上的一般物体 （如舰船、 飞机、 火箭、 导弹、 汽车、 房屋等）的 几何尺寸小的多或在同一个数量级。
因此,可以制成尺寸、体积合适的天线,用来传输信 息,实现通信；可接收物体所引起的回波或其他物体发射 的微弱信号,用来确定物体的方向、距离和特征,实现雷 达探测。
1960
1980
2000
雷达
卫星通信 中继通信 卫 星 遥感 蜂 窝 移动 通 信 直播卫星 全球定位 自动驾驶 个人信系统 图像传输 数据网络
图 1-1 无线电技术的发展历史
2
射频/微波处于普通无线电波与 红外线之间,是频率最高的无线 电波,它的频带宽度比所有普通 无线电波波段总和大1000倍以 上。一般情况下,射频/微波频 段又可划分为米波（波长10～1 m）、 分米波（波长10～1 dm）、 厘米波（波长10～1 cm） 和毫米波（波长10～1 mm）四 个波段。其后是亚毫米波、 远 红外线、 红外线、 可见光。
另一种是“路”的分析方法,即将传输线作为分布 参数电路处理,用基尔霍夫定律建立传输线方程,求得传 输线上电压和电流的时空变化规律,分析电压和电流的 各种传输特性。
对于射频/微波工程中的大量问题,采用网络方法 和分布参数概念可以得到满意的工程结果,而不是拘泥 于严谨的麦克斯韦方程组及其数值解法。
8
在射频/微波频率范围内,模块的几何尺寸与 信号的工作波长可以比拟,分布参数概念始终贯 穿于工程技术的各个方面。而且,同一功能的模 块,在不同的工作频段的结构和实现方式大不相 同。“结构就是电路”是射频/微波电路的显著 特征。射频/微波电路的设计目标就是处理好材 料、 结构与电路功能的关系。
第1章 射频/微波工程介绍
1.1 常用无线电频段 1.2 射频/微波问题的分析方法 1.3 射频/微波的基本特性 1.4 射频/微波工程中的核心问题 1.5 射频/微波电路的应用 1.6 射频/微波电路的分类 1.7 射频/微波电路的发展
1
1.1 常用无线电频段
1900 年
电报
1920 广播
1940
4
表1-2 各无线电频段的基本用途
5
对不同频段无线电信号的使用不能随意确定。也 就是说,频谱作为一种资源,各国各级政府都有相应的 机构对无线电设备的工作频率和发射功率进行严格管 理。国际范围内更有详细的频谱用途规定,即CCIR建议 文件,在这个文件中,规定了雷达、 通信、 导航、 工 业应用等军用或民用无线电设备所允许的工作频段。
具体地,这些技术包括信号的产生、调制、 功率放大、辐射、接收、低噪声放大、混频、 解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个 模块单元的设计和生产。
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1.2 射频/微波问题的分析方法
它的基本理论是经典的电磁场理论。研究电磁波 沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法,即从麦克斯韦方程出发, 在特定边界条件下解电磁波动方程,求得场量的时空变 化规律,分析电磁波沿线的各种传输特性；
段。
11
3. 非电离性 一般情况下,射频/微波的量子能量还不够大,不
足以改变物质分子的内部结构或破坏物质分子的键结 构。由物理学可知,在外加电磁场周期力的作用下,物 质内分子、 原子和原子核会产生多种共振现象,其中, 许多共振频率就处于射频/微波频段。这就为研究物 质内部结构提供了强有力的实验手段,从而形成了一 门独立的分支学科——微波波谱学。
从另一方面考虑,利用物质的射频/微波共振特性, 可以用某些特定的物质研制射频/微波元器件,完成许 多射频/微波系统的建立。
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4. 信息性 射频/微波频带比普通的中波、 短波和超短波
的频带要宽几千倍以上,这就意味着射频/微波可以 携带的信息量要比普通无线电波可能携带的信息量 大的多。因此,现代生活中的移动通信、 多路通信、 图像传输、 卫星通信等设备全都使用射频/微波作 为传送手段。
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2. 穿透性 射频/微波照射某些物体时,能够深入物体的内部。 微波（特别是厘米波段）信号能穿透电离层,成为
人们探测外层空间的宇宙窗口； 能够穿透云雾、植被、积雪和地表层,具有全天候
的工作能力,是遥感技术的重要手段； 能够穿透生物组织,是医学透热疗法的重要方法； 能穿透等离子体,是等离子体诊断、研究的重要手
表1-2是各无线电频段的基本用途。各个用途在相 应频段内只占有很小的一段频谱或点频工作
和平年代,在某个地区,要避免用途不同的无线电 设备使用相同的频率。
相反地,在电子对抗或电子战系统中,就是要设法 掌握敌方所使用的无线电频率,给对方实施毁灭性打击。
6
一般地,射频/微波技术所涉及的无线电频 谱是表 1-1 中甚高频(VHF)到毫米波段或者P波 段到毫米波段很宽范围内的无线电信号的发射 与接收设备的工作频率。
射频/微波信号还可提供相位信息、 极化信息、 多普勒频移等领域。
13
1.4 射频/微波工程中的核心问题
振荡 器、压控 振荡 器、频率 合 成器 、分频 器、变频 器、倍频 器、混频 器、滤波 器等
✓信号产生 ✓频率变换 ✓频率选择
空间通信,远距离通信,无线对讲,蜂窝移动,个人通 信系统,无线局域网,卫星通信,航空通信,航海通信,机车 通信,业余无线电等。