射频及微波技术
微波与射频电子学技术
微波与射频电子学技术电子与电气工程是一门广泛应用于各个领域的学科，而微波与射频电子学技术则是其中一项重要的分支。
微波与射频电子学技术主要研究与应用于高频电磁波范围内的电子设备和系统，包括微波通信、雷达、卫星通信、无线通信、无线电频谱分析等。
本文将从微波与射频电子学技术的基本原理、应用领域以及未来发展趋势等方面进行探讨。
微波与射频电子学技术的基本原理是在高频电磁波范围内对电子设备和系统进行设计、分析和优化。
微波频段通常指的是300 MHz到300 GHz的频率范围，而射频频段则是指300 MHz以下的频率范围。
在这个频段内，电磁波的特性与低频电磁波有很大的区别，因此需要独特的设计和分析方法。
微波与射频电子学技术主要涉及到电磁波传输、天线设计、射频电路设计、微波集成电路设计等方面的知识。
微波与射频电子学技术在各个领域都有广泛的应用。
其中最为常见的应用是无线通信领域。
无线通信技术的发展使得人们可以通过手机、无线网络等方式进行远程通信。
而微波与射频电子学技术则是支撑无线通信的核心技术。
通过设计和优化微波与射频电子学器件和系统，可以实现更高的通信速率、更远的通信距离以及更可靠的通信质量。
另一个重要的应用领域是雷达技术。
雷达是一种利用微波或射频信号进行探测和测量的技术。
它广泛应用于军事、航空、气象等领域。
雷达的性能直接关系到其微波与射频电子学技术的设计和实现。
通过优化雷达的天线、射频电路以及信号处理算法等方面，可以提高雷达的探测距离、分辨率和抗干扰能力。
除了无线通信和雷达技术，微波与射频电子学技术还在卫星通信、无线电频谱分析等领域得到广泛应用。
卫星通信是指通过卫星进行远程通信的技术，而微波与射频电子学技术则是支撑卫星通信的关键技术。
无线电频谱分析是指对无线电频谱进行测量和分析，以保证无线电通信的正常运行。
微波与射频电子学技术在这些领域的应用，不仅提高了通信的质量和效率，还推动了相关技术的发展和创新。
未来，微波与射频电子学技术将继续发展和演进。
微波与射频技术的进展与应用
微波与射频技术的进展与应用一、引言微波与射频技术，即微波和射频技术，属于电磁波谱的高频部分，具有功能强大、应用广泛的特点。
随着信息技术和通信技术的不断发展，微波与射频技术也在不断进步。
本文将介绍微波与射频技术的进展与应用。
二、微波技术微波技术是指频率在300MHz至300GHz之间的无线电信号技术。
微波技术应用于通信、雷达、天线、炉灶等领域。
微波技术的主要特点是高频率、高速度、高精度和高功率。
微波技术有以下的进展和应用：1. 进展（1）高功率微波：高功率微波技术是当今发展的一个重要方向。
它可以应用于安防、防雷电和杀灭微生物等。
（2）微波器件：国内外微波器件的研究很活跃，如微波管、微波集成电路、微波晶体管等。
（3）天线技术：微波技术在天线技术上的应用也很广泛，如技术先进的周期性结构天线、多分辨率天线等。
2. 应用（1）通信：微波技术在通信上的应用主要是无线传输和卫星通信。
随着国家的新一代移动通信网络的发展，对微波技术的需求也会越来越大。
（2）雷达：微波雷达在国防和民用领域有很大的应用，如飞机、船只、车辆、雷达气象预报等。
（3）炉灶：微波技术应用在炉灶上，可以加快加热速度，节省能源。
三、射频技术射频技术是指频率在3kHz至300GHz之间的无线电信号技术。
射频技术应用于通信、无线电和电子等领域。
射频技术的主要特点是高频率、强信号和高速度。
射频技术有以下的进展和应用：1. 进展（1）射频器件：射频器件是射频技术中很重要的组成部分，国内外射频器件的研究也很活跃，如射频开关、射频功放器、半导体射频器件等。
（2）射频标准：射频系统的标准是射频技术的关键，国内外的标准体系也在不断完善。
（3）射频芯片：射频芯片的发展可以提高整个系统的效率和性能，可以做到尺寸小、功耗低、速度快、质量高等。
2. 应用（1）通信：射频技术在无线电通信领域有很大的应用，特别是在雷达、无线电广播、卫星通信等领域。
（2）医疗：射频技术在医疗领域有很大的应用，如微波治疗仪、射频消融机等。
电路中的射频与微波技术
电路中的射频与微波技术射频（Radio Frequency，简称RF）和微波（Microwave）技术在电路领域中起着重要的作用。
它们广泛应用于通信系统、雷达、无线电设备、卫星通信等领域。
本文将介绍电路中的射频与微波技术的基本概念、应用和发展趋势。
一、射频与微波技术的基本概念射频与微波技术是指在频率范围为300kHz至300GHz的无线电频段中进行电路设计和通信系统的构建。
射频技术通常涉及低于30MHz的频率范围，而微波技术通常指30MHz至300GHz的频率范围。
射频与微波信号具有高频高速的特点，对电路设计和传输要求严苛。
由于射频与微波信号的工作频率高，电路中的电感、电容等元件的参数会受到影响，因此需要采用特殊的电路设计和封装技术。
二、射频与微波技术的应用1. 通信系统射频与微波技术在通信系统中扮演着重要的角色。
无线通信、卫星通信、雷达等系统都需要使用射频与微波技术实现信号的传输和处理。
射频技术负责信号的调制、解调和放大，微波技术用于信号的传输和解码。
2. 雷达系统雷达系统是射频与微波技术的重要应用之一。
雷达利用射频与微波信号进行目标检测和测距，其工作频率通常在UHF至毫米波段。
射频与微波技术在雷达系统中起到了提高系统灵敏度和测距精度的关键作用。
3. 无线电设备射频与微波技术在无线电设备中广泛应用。
无线电设备包括无线电收发器、局域网无线接入点（WiFi）、蓝牙、ZigBee等。
这些设备利用射频与微波信号实现无线数据的传输和通信。
4. 医疗设备射频技术在医疗设备中有着广泛的应用。
磁共振成像（MRI）、体外早期癌症诊断、射频热消融治疗等都是利用射频技术实现的。
微波技术也有在医疗设备中的应用，如微波治疗和诊断设备。
三、射频与微波技术的发展趋势随着通信技术和无线电设备的迅速发展，射频与微波技术也在不断改进和创新。
以下是射频与微波技术的发展趋势：1. 高速、高频率射频与微波技术将继续朝向更高的速度和更高的频率发展，以满足日益增长的数据传输需求。
射频与微波技术知识点总结
电压驻波比有时也称为电压驻波系数, 简称驻波系数, 其倒数称为行波系数, 用 K 表示。
当|Γl|=0 即传输线上无反射时, 驻波比ρ=1; 而当|Γl|=1,即传输线上全反射时, 驻波比ρ→∞, 因此驻波比ρ的取
值范围为 1≤ρ＜∞。可见，驻波比和反射系数一样可用来描述传输线的工作状态。
行波状态就是无反射的传输状态, 此时反射系数Γl=0, 而负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即 Zl=Z0, 也可称此时
上接匹配负载即可测得散射矩阵的各个参量。 对于互易网络: S12=S21 对于对称网络: S11=S22 对于无耗网络: [S]+[S]=[E]
b1 b2
S11 S21
S12 a1
S22
a2
[b] [S][a]
其中，[S]+是[S]的转置共轭矩阵，[E]为单位矩阵。
另外，工程上经常用的回波损耗和插入损耗与[S]参数的关系可表达为
［U］为电压矩阵, ［I］为电流矩阵, 而［Z］是阻抗矩阵, 其中 Z11、 Z22 分别是端口“1”和“2”的自阻抗; Z12、
Z21 分别是端口“1”和“2”的互阻抗。
U1
U
2
Z11 Z 21
Z12 I1
Z
22
I
2
［Z］矩阵中的各个阻抗参数必须使用开路法测量, 故也称为开路阻抗参数, 而且由于参考面选择不同, 相应的阻抗
阻抗
对于均匀无耗传输线, R=G=0, 传输线的特性阻抗为
Z0
L C
此时, 特性阻抗 Z0 为实数, 且与频率无关。
常用的平行双导线传输线的特性阻抗有 250Ω, 400Ω和 600Ω三种。
常用的同轴线的特性阻抗有 50 Ω 和 75Ω两种。
射频消融和微波消融原理
射频消融和微波消融原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠射频消融和微波消融原理，这可真是超有意思的事儿呢！
你想啊，射频消融就好像一个精准的“小暖炉”在发挥作用。
比如说吧，身体里某个地方出问题了，就像一块需要被特殊对待的“小领地”。
射频消融呢，就是通过那根细细的射频针，像个小小的发热魔法棒一样伸进去，释放出能量，把那个捣乱的家伙给“热”没啦！比如肝脏上长了个小肿瘤，射频消融就可以大显身手啦！
再来说微波消融，它就像是个迷你的“能量微波炉”。
它发出的微波能量呀，能快速加热目标区域，就像在迅速给那块生病的地方“加热烹饪”一样！比如说肺部长了个小结节，微波消融就像个勇敢的战士冲上去解决问题啦！
“哎呀，那这到底是怎么做到的呢？”你可能会问。
嘿嘿，这就是高科技的神奇之处呀！射频消融是利用高频电流产生热量，微波消融则是通过微波的能量来“发威”。
它们可都是医生们的得力助手呢，能帮助患者解决好多难题呀！
咱再想想，要是没有这些技术，那生病的人得多遭罪呀！现在有了射频消融和微波消融，就像多了两员猛将，能精准打击病魔，让我们的身体恢复健康。
这多棒啊！
我觉得啊，这射频消融和微波消融就是现代医学的奇迹！它们真的给好多人带来了希望和新生，让我们能更好地对抗疾病，享受健康生活呢！。
微波、射频与激光的区别（内容清晰）
微波、射频与激光的区别（内容清晰）微波、射频与激光微波、射频和激光都是通过高温将肿瘤细胞杀死。
目前临床上一根治术为主，但并非所有实体肿瘤都适合根治术，有些年龄叫大或者合并其他比较严重疾病者不一定适用，一般晚期癌症患者也不适合根治术。
以较小的创伤达到同样的疗效是人们追求的目标，微创医学顺应了这一发展趋势，肿瘤不予切除而采用原位灭活是现代微创治疗医疗的一个重要思想。
微波：微波治疗疾病主要是通过热效应和生物效应来实现的。
微波是指频率从300MHZ到GHZ范围内的电磁波。
微波对人体组织的热效应效率高、穿透力强、具有内外同时产生热的优点。
微波在人体组织内产生热量，作用可达5--8厘米，可穿透衣物和石膏等体表覆盖物，直达病灶部位促进血液循环、水中吸收和新肉芽生长。
一种是微波从体外照射进去，另一种是把微波送到患部直接照射肿瘤，这二种治疗方式可根据病变部位来选择。
但有一个共同要求是：必须使病变的温度保持在42.5-43.5℃的范围内，温度低了对肿瘤治疗无效，温度高了将造成对病变周围健康组织的损害，因此微波治疗肿瘤时，一定要严格控制肿瘤部位的温度。
微波进行切割的原理的把双极辐射器送到患部，进行瞬时放电，把病变组织固化。
这个治疗方法的实质是通过微波的趋肤效应，把病变组织从表面逐步向内的烧死，从而达到治疗目的。
但必须注意定位准确，治疗部位要有及时采取冷却措施。
单针消融面积大于射频，可达到更高的治疗温度，电极所形成的凝固体呈锥形，不适合消融类圆形的肿瘤。
照射治疗5~10W，每次15-20分钟，20分钟，手术进行切割25~35W，最高可达50W，切割止血的作用。
缺陷：容易造成灼伤，有心脏起搏器或者内置金属类的禁用。
射频：在影像技术的引导下，将电极针直接插入肿瘤内，通过射频能量使病灶局部组织产生高温、干燥、最终凝固和灭活软组织及肿瘤。
其工作原理为：当电子发生器产生射频电流（460KHZ）时，通过裸露的电极针使其周围组织细胞产生热凝固性坏死和变性。
微波与射频技术在通信系统中的应用
微波与射频技术在通信系统中的应用一、微波技术在通信系统中的应用微波技术广泛应用于各种通信系统中，如固定电话、移动电话、广播电视、雷达等，并广泛应用于卫星通信系统和导航系统等。
1.微波技术在固定电话中的应用微波技术被广泛应用于固定电话系统中。
微波在固定电话系统中的应用，主要是实现电话信号的传输。
在电话系统中，微波可以通过无线电波将电话信号从一个地方传递到另一个地方，实现电话通信。
通过微波技术，可以实现多个电话信号在同一时间传输，从而提高电话系统的传输速度和传输质量。
2.微波技术在移动电话中的应用移动通信是微波技术的重要应用领域之一，无线电波可以传输移动信号。
微波技术可以将移动电话信号从手机传输到基站，并将信号传输回手机。
通过微波技术，可以实现移动电话的语音和数据传输，包括短信，数据传输，互联网访问等。
移动通信通过微波技术，可以实现跨国和跨洲的流动通信，实现全球通信。
3.微波技术在广播电视中的应用微波技术在广播电视系统中应用过程中，主要是实现广播电视信号的无线传输。
在广播电视系统中，微波可以传输广播和电视信号，从而扩大广播和电视的覆盖范围，并解决传统电视和广播系统的地形限制和困难。
二、射频技术在通信系统中的应用射频技术是现代通信系统中非常重要的一种技术，广泛应用于通信系统中的无线信号传输中。
1.射频技术在卫星通信中的应用卫星通信是射频技术一个重要应用领域。
在卫星通信系统中，射频信号是实现卫星和地面终端之间的通信关键。
在卫星通信系统中使用射频技术，可以从地面向卫星发射电磁波，传输各种信号。
通过射频技术，卫星可以将接收自地面的射频信号转换为数字信号，并将其传输回地面接收器，实现卫星与地面之间的信息交流。
2.射频技术在雷达中的应用雷达是一种基于射频技术的测量技术。
在雷达系统中，射频脉冲信号被发送到空间中，然后接收到反射回来的信号。
通过将发送和接收的信号进行比较，可以计算出反射能力和距离等信息。
因此，射频技术在雷达测量技术中发挥着重要作用。
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。
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典型的磁場設計
電漿與去光阻製程
去光阻的製程是因為在蝕刻製程之製要移除作為 蝕刻罩幕用的光阻清清 光阻是由有機高分清清清組成,體體氧氣與有機 物的結合,進行清清移除( “ashed”) 反應的製產製有COx體體體氣系統來體除之 則則晶圓表面的傷害, 電漿並不會在反應室中形 成,而是在氣體管件中形成( “applicator”) 晶圓表面保持為接地電位
3GHz
10 cm
300MHz 300MHz
1m
30 MHz
10 m
3MHz 300 kHz 30kHz 30kHz
100 m 1 km 10 km
Electromagnetic Spectrum
Name Radio Frequencies Infrared Visible Light Ultraviolet X-rays Gamma rays Cosmic rays Frequency Range 1x104 – 3x1011 Hz 3x1011 – 4.3x1014 Hz 4.3x1014 – 1x1015 Hz 1x1015 – 6x1016 Hz 6x1016 – 3x1019 Hz 3x1019 – 5x1020 Hz 5x1020 – 8x1021 Hz
無綱
安全 電漿與晶圓製程 射頻系統 (Radio Frequency) 微波系統 Microwave
課程無綱
安全 電漿與晶圓製程 射頻系統 (Radio Frequency)
射頻元件與應用 射頻產生器的安全連鎖裝置(Interlocks)
微波系統 Microwave
微波元件與應用
安全
安全第一
課程無綱
Radio Frequency spectrum
Name VLF - Very Low Frequency LF - Low Frequency MF - Medium Frequency HF - High Frequency VHF - Very High Frequency UHF – Ultra High Frequency SHF – Super High Frequency EHF – Extremely High Frequency Frequency Range 3 – 30 – 300 – 3 – 30 – 300 – 3 – 30 – 30 KHz 300 KHz 3000 KHz 30 MHz 300 MHz 3000 MHz 30 GHz 300 GHz
電漿與 CVD 製程
許多CVD製程不需要使用電漿 使用電漿的目的在形形反應室的化學反應所需要 溫度
比如電漿增強化學汽相沉積 (PECVD )可以在較形的 溫度達到相對高的沉積速率,同時因為製程對溫度的 敏感度要考慮在反
使用電漿作為清潔製程的氟離清或其他類似清潔 用氣體的方式 高密度電漿 (HDP)則是使用在介電質的沉積體 程
電漿的產生
反應室充滿氣體與適當壓力之下
剛開始只有少數的游離電清
提供電場,離清化與碰撞開始製生
提供電場之製,電清會被加速,同時與中性粒清製生 碰撞,產生離清化
電漿中的碰撞
適當壓力與能量下,星火燎原的連鎖反應 產生一團光熱的雲狀物質
輔以電場或磁場設計以維持電漿的製生
電漿的產生
反應室充滿氣體與適當壓力之下
去光阻
反應氣體 O2 > 2O 反應室
Applicator
微波來源
電漿與清潔製程
In-situ 反應室清潔製程
CF4, and N2O C2F6, NF3 and O2 適用有 silan 反應室清潔 適用有 TEOS 反應室清潔
反應室反的電漿將 (CF4,C2F6,NF3)解離, 而解離的氟 (CF )解 離清則與CVD製程的製產製反應製成為可製製性氣 體體體體氣系統體出
特徵阻抗
Every RF generating source can be characterised by a lossless signal generator and a impedence (Zs) in series with it. The receiving end/ the load is also represented by a impedence (ZL). For simplicity sake and assuming a DC circuit, maximum power is transfer when Rs=RL. The maximum power transfer theory also applies to AC circuit.
To Chamber Vacuum Pump
乾式蝕刻必須要進行控制
蝕刻製程示意圖
蝕刻製程的直流偏壓示意圖
控制蝕刻的方向性
控制蝕刻的方向性首在控制離清清清的 方向性及強度 體體電漿與陰極基座的電壓差來調控 關鍵因素
反應室壓力 電場強度 反應室條件
使用在蝕刻反應的電漿型式
乾式化學蝕刻
體體具有化學反應能力的離清團進行蝕刻
濺鍍式蝕刻
體體離清清清的物理反應
具有上述二者特性的反應式離清蝕 刻 (RIE)
電漿中電清的移動
電場的震盪頻率是 13.56 MHz 磁場通常會設計垂直於電場方向 二次電清會侷無在陰極底座附近
典型的磁場設計
典型的磁場設計
Normalized Current
Side Magnets Front/back Magnets
課程無綱
安全 電漿與晶圓製程 射頻系統 (Radio Frequency)
射頻元件與應用 射頻產生器的安全連鎖裝置( Interlocks)
微波系統 Microwave
微波元件與應用
本節目標
了解什麼是射頻系統 (RF) 了解射頻系統的組成 了解什麼是特徵組抗 了解射頻系統中最無的功率傳送 了解匹配電路與匹配網路 了解不同的射頻系統
CHAMBER
FORELINE
Efficient “soft” chamber clean
No recombination
in foreline
高密度電漿提供較多的 分清解離 遠端 upstream 含氟電漿 產生 >99% free F radicals formation with NF3 as a source gas Increase both gas utilization and clean efficiency “Soft” chamber clean for low-wear damage ( no ion bombardment )
電漿的產生
提供電場,離清化與碰撞開始製生
電漿的產生
電漿中的碰撞
彈性碰撞與非彈性碰撞
所謂彈性碰撞是指沒有能量交換或轉移 的碰撞 非彈碰的三種類型
離清化Ionization, 激製 Excitationrelaxation 解離 dissociation
The Paschen curve
離清化
當電清離開原清或分清表面,形成離 清
離清清清的強弱也作為薄膜強度的控制
典型的CVD 反應室
Gas Input
CVD Vacuum Chamber
Upper Electrode
Wafer
RF GEN
13.56 MHz
Plasma
Lower Electrode
Heating Elements (200 degrees C)
CVD 反應室的直流偏壓電漿
安全 電漿與晶圓製程 射頻系統 (Radio Frequency)
射頻元件與應用 射頻產生器的安全連鎖裝置(Interlocks)
微波系統 Microwave
微波元件與應用
本節目的
了解電漿與晶圓製清的關係
電漿 晶圓製清的運用
• • • • • 蝕刻製程 化學氣相沉積 去光阻(Ashing / Stripping) 物理氣相沉積 離清植入
解離
解離指的是分清在碰撞或者能量的供給 下,結構上的拆解,成為離清團或原清。
直流式偏壓
氣體分清中游離的電清受到射頻的電壓場影響 晶圓表面形成負電場壓,這是因為電清的遷移速 度比離清還快是一種自我調節的現象
直流式偏壓
使用在平衡用機制:機械或電場
“ DC Bias “ :
離清清清
電清移動的比離清快 帶負電的電清,同性相斥,異性相吸 電壓差形成的電場會清成離清清清 離清清清是一項基本的動力
電漿與蝕刻製程
使用電漿以產生蝕刻所需 之離清 提高蝕刻的速率 理想的非等向性蝕刻控制
濕式蝕刻經常是等向性蝕刻
典型的蝕刻製程反應室
Etchant Gas ( Fluorine or Chlorine )
Etch Vacuum Chamber
Wafer
RF
13.56 MHz
Plasma
Cathode
射頻系統 RF
電磁波範圍 音頻到紅外線之間 10 KHz – 100GHz 經常使用的工業用標準13.56MHz及 其他
頻
300GHz 300GHz 30GHz 30GHz
波
0.4 µm 0.8 µm 1 mm 1 cm
名
主要
可 視 光 @ 光 A ,光 情 ,雷 射 H 厘 A E F 太 空 ,無 線 航 ,氣 ,太 空 ,電 ,船 A H 微SF d AV 電 ,C T ,電 ,個 人 無 H 超 AUF 信 ,汽 車 AV M 電 ,C T ,F 廣 ,計 程 H 極 AVF 電通 短 波 ,標 準 ,國 際 ,d F 短H 餘無 F 無 線 ,交 通 情 中M F 船 ,標 準 ,飛 機 長L L 超 A VF 船 舶
了解如何產生電漿
直流式電漿 DC Bias voltage. 交流式電漿
什麼是電漿