实用的射频模拟电路基础知识
射频电路
第四节射频电路结构和工作原理一、射频电路组成和特点：普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。
其主要负责接收信号解调；发射信息调制。
早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。
更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成在中频内部。
RXI-PRXQ-PRXQ-N（射频电路方框图）1、接收电路的结构和工作原理：接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。
1、该电路掌握重点:（1）、接收电路结构。
（2）、各元件的功能与作用。
(3)、接收信号流程。
电路分析:（1）、电路结构。
接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。
早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。
（接收电路方框图）（2）、各元件的功能与作用。
1)、手机天线：结构：（如下图）由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。
塑料封套螺线管（外置天线）（内置天线）作用：a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。
b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。
2)、天线开关：结构：（如下图）手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。
900M收收GSM900M收控收控900M发控GSM900M发入GSM（图一）（图二）作用：其主要作用有两个：a ）、 完成接收和发射切换；b ）、 完成900M/1800M 信号接收切换。
逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号（GSM-RX-EN ；DCS- RX-EN ；GSM-TX-EN ；DCS- TX-EN ），令各自通路导通，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。
实用的射频模拟电路基础知识
1-1 射频模拟电路概述 射频电路不同于其他电路,这是由于在较高的工作频率下,电路工作中的一些现象难于理解, 分布参数在影响着这些电路。分布参数—分布电容与引线电感,既看不见又摸不着。分布电容存 在于二个导体之间、导体与元器件之间、导体与地之间或者元件之间。引线电感,顾名思义是一 种元件间连接导线的电感,有时,也称之为内部构成电感。 这些分布参数的影响在直流和低频时是 不严重的。但是,随着频率的增加,影响越来越大。例如,在 VHF 和 UHF 频段,分布参数会影响接 收机前端调谐电路。因此,在这种调谐电路中,需要可调整的电容。 RF 频段介于集中参数频段与分布参数频段之间,集中参数频段可用 “路”的概念来分析,分布 参数则用“场”的概念来分析。RF 频段是一种相对概念,事实上,他与电路尺寸有关,电路尺寸只 要小于八分之一导波波长( λ g ),就可用路的概念来分析电路。18GHz 是公认的微波频率,但某公 司就完全用集中参数构成了这频段的压控振荡器 ,整个电路尺寸小于 1mm,用放大镜才可看到电 感线圈，这种微波压控振荡器完全可用路的概念来分析。上述分析说明：RF 电路既可用路的概 念分析问题,又可用分布参数概念—长线理论来分析,或者说,用“路”分析时，还要考虑分布参 数的影响。这样,给 RF 电路分析带来了复杂性、双重性。 在 RF 时,趋肤效应的影响很严重。术语“趋肤效应”是指这样一种事实：ac 电流流经导体 时趋向于导体外边部分,而 dc 电流流经整个导体。随着频率的升高,趋肤效应形成了一个较小的 导流带,结果,形成了大于 dc 电阻的 ac 电阻。根据分析,电流密度分布从表面起到导体中 心按 指 数规律迅速减小(图 1-1),定义趋肤深 度 δ 为电流密度降到表面电流密度 1/e=1/2.718=0.368 处的 临界深度。趋肤效应引起的最明显的影响就是引起信号传输途径中的损耗增加。
射频仿真基础知识
射频仿真基础知识射频仿真是指利用计算机软件模拟和分析射频电路或系统的工作原理和性能的过程。
它是射频电子领域中不可或缺的一部分，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信、射频识别等领域。
本文将介绍射频仿真的基础知识，包括射频电路、射频信号、射频组件和仿真软件等方面。
一、射频电路射频电路是指工作频率在几十千赫兹到几百兆赫兹范围内的电路。
射频电路的特点是信号频率高、电路尺寸小、传输损耗大。
常见的射频电路包括放大器、混频器、滤波器等。
在射频仿真中，需要对这些电路进行建模，并通过仿真软件进行性能分析，以评估电路的工作情况。
二、射频信号射频信号是指频率在几十千赫兹到几百兆赫兹范围内的电信号。
射频信号具有高频、高速、高能量的特点。
在射频仿真中，需要对射频信号的频率、幅值、相位等参数进行设置，并将其作为输入信号进行仿真分析。
三、射频组件射频组件是指用于射频电路中的各种元器件。
常见的射频组件包括电容器、电感器、变压器等。
在射频仿真中，需要对这些组件进行建模，并根据其特性参数进行仿真分析，以评估组件在射频电路中的性能。
四、仿真软件射频仿真软件是进行射频电路或系统仿真分析的工具。
常见的射频仿真软件包括ADS、CST、HFSS等。
这些软件能够提供强大的仿真功能，可以对射频电路进行电磁场分析、功率分析、噪声分析等，并提供详细的仿真结果和性能评估。
在进行射频仿真时，需要注意以下几点：1. 确定仿真目标：在进行射频仿真前，需要明确仿真的目标，例如评估电路的增益、带宽、稳定性等性能指标。
2. 建立合理的模型：射频电路的仿真需要建立合理的电路模型和组件模型，并设置合适的参数。
3. 选择适当的仿真软件：根据仿真需求和复杂程度，选择合适的射频仿真软件进行仿真分析。
4. 进行仿真分析：通过设置输入信号和参数，进行仿真分析，并获取仿真结果。
5. 评估仿真结果：根据仿真结果，对电路的性能进行评估和优化。
射频仿真是射频电子工程师不可或缺的工具之一，它能够提供有效的仿真分析手段，帮助工程师在设计和优化射频电路时提高效率和准确性。
射频电路的重要知识点总结
射频电路的重要知识点总结一、射频电路的基本概念1. 射频信号射频信号通常指频率在300千赫兹至300千兆赫兹之间的信号，是一种高频信号。
射频信号通常用来进行无线通信、雷达、卫星通信等。
射频信号相对于低频信号来说，具有传输距离远、穿墙能力强、信息容量大等优点。
2. 射频电路射频电路是一种用于处理射频信号的电路，主要包括射频放大器、射频混频器、射频滤波器、射频功率放大器、射频开关、射频调制解调器、射频天线等组成。
3. 射频电路的特点射频电路与常规低频电路相比，具有频率高、传输损耗大、抗干扰能力强、器件参数要求高等特点。
二、射频电路的设计流程1. 确定需求射频电路的设计首先需要明确需求，包括工作频率、输入输出阻抗、幅度和相位平衡要求、抗干扰能力、工作环境等。
2. 选择器件根据需求选择合适的射频器件，如射频放大器、射频混频器、射频滤波器等。
选择器件时需要考虑器件的工作频率范围、增益、线性度、稳定性、耦合度等参数。
3. 电路设计根据需求和选择的器件，进行射频电路的整体设计，包括电路拓扑结构设计、参数计算、仿真验证等。
4. 电路布局和布线射频电路的布局和布线对电路的性能有很大的影响，需要考虑信号的传输路径、防止反射和耦合、尽量减少信号损耗等。
5. 电路调试和优化射频电路设计完成后需要进行调试和优化，对功耗、线性度、稳定性、抗干扰能力等进行测试和改进。
6. 电路验证射频电路设计完成后需要进行电路性能验证，包括工作频率范围测试、输入输出阻抗匹配测试、幅度和相位平衡测试、抗干扰能力测试等。
三、射频电路中的常见器件1. 射频放大器射频放大器是射频电路中的重要器件，用于放大射频信号。
根据工作频率和功率要求可以选择不同的射频放大器，包括晶体管放大器、集成射频放大器、功率放大器等。
2. 射频混频器射频混频器用于将射频信号和局部振荡信号进行混频，产生中频信号。
射频混频器的性能对整个混频系统的性能影响很大。
3. 射频滤波器射频滤波器主要用于滤除非目标频率的信号，保证接收机的选择性和抗干扰能力。
射频基础知识
第一部分射频基本概念第一章常用概念一、特性阻抗特征阻抗是微波传输线的固有特性，它等于模式电压与模式电流之比。
对于TEM波传输线，特征阻抗又等于单位长度分布电抗与导纳之比。
无耗传输线的特征阻抗为实数，有耗传输线的特征阻抗为复数。
在做射频PCB板设计时，一定要考虑匹配问题，考虑信号线的特征阻抗是否等于所连接前后级部件的阻抗。
当不相等时则会产生反射，造成失真和功率损失。
反射系数(此处指电压反射系数)可以由下式计算得出：z1二、驻波系数驻波系数式衡量负载匹配程度的一个指标，它在数值上等于：由反射系数的定义我们知道，反射系数的取值范围是0~1，而驻波系数的取值范围是1~正无穷大。
射频很多接口的驻波系数指标规定小于1.5。
三、信号的峰值功率解释：很多信号从时域观测并不是恒定包络，而是如下面图形所示。
峰值功率即是指以某种概率出现的尖峰的瞬态功率。
通常概率取为0.1%。
四、功率的dB表示射频信号的功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下：dBm=10logmWdBW=10logW例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为五、噪声噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号（各类点频干扰不是算噪声）。
常见的噪声有来自外部的天电噪声，汽车的点火噪声，来自系统内部的热噪声，晶体管等在工作时产生的散粒噪声，信号与噪声的互调产物。
六、相位噪声相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的一个指标，在时域表现为信号过零点的抖动。
理想的单音信号，在频域应为一脉冲，而实际的单音总有一定的频谱宽度，如下页所示。
一般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程，因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声。
相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处，单位带宽内的功率与总信号功率相比。
例如晶体的相位噪声可以这样描述：七、噪声系数噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常这样定义：单元输入信噪比除输出信噪比，如下图：对于线性单元，不会产生信号与噪声的互调产物及信号的失真，这时噪声系数可以用下式表示：Pno 表示输出噪声功率，Pni 表示输入噪声功率，G 为单元增益。
射频电路基础概念
射频电路基础性概念谐波失真：射频放大器等有源器件产生的基频的整数倍频率处的无用信号。
例如，基频是50MHz ，则100MHz 、150MHz 、200MHz 分别称为二次谐波、三次谐波、四次谐波。
谐波的度量：用单位dBc 表示，即n 次谐波功率低于基频功率的dB 值。
如二次谐波-60dBc ，表示二次谐波功率比基频（或者载波）低60dB 。
互调失真：假如非线性器件的输入信号为,2cos 2cos 21t f B t f A ππ+在输出信号中除了包含1f 和2f 外，还包含了这两种信号的各种组合频率：,21nf mf f +=这些频率的信号称为互调产物。
如果这些频率的信号为无用信号，则称之为互调失真。
例如：对混频器而言，输入本振信号GHz f 3.21=，中频信号GHz f 2.02=，则对m=1，n=-1的情况，输出GHz f 1.2=，这是混频器输出地有用频率。
对于m=1，n=-2的情况，GHz f 9.1=，称之为3阶互调分量（IM3）。
因为IM3经常落在有用信号带内，形成干扰，因此3阶互调分量常常是设计师防范的对象。
杂散：广义角度：有用频率以外的无用信号都称之为杂散。
狭义角度：除了谐波以外的无用信号。
杂散产生的机理：1辐射干扰、传导干扰等方式侵入的无用信号；2由于器件的非线性，导致的无用信号之间、或者无用信号与有用信号之间的互调产物。
杂散的度量：用dBc 表示。
杂散的抑制：1、通过屏蔽、滤波、接地等手段提高系统的电磁兼容性；2、正确设置好器件的静态工作点；3、尽量减小器件之间的阻抗失配；4、带外杂散抑制比较容易，用滤波器或者陷波器滤除即可；5、带内杂散抑制相对比较困难，需要综合考虑诸多因素。
1dB 压缩点：一般在器件的datasheet 中用符号P 1dB 表示，即可用输出信号功率P 1dBout 表示，也可用输入信号功率P 1dBin 表示。
在使用器件时，输入信号功率应该远离其1dB 压缩点。
射频电路基础知识
射频电路基础知识嘿，朋友们！今天咱来聊聊射频电路基础知识这档子事儿。
咱先说说射频是啥呀，就好比是电路世界里的小精灵，看不见摸不着，但又无处不在。
它就像是一个神奇的信号快递员，负责把各种信息快速地传送到目的地。
你想想看，手机能打电话、上网，靠的不就是射频电路嘛。
它就像我们身体里的血管一样，让各种信号在里面欢快地流淌。
那射频电路里都有啥呢？有天线呀，这可是个关键角色，就像个大喇叭，把信号发送出去，或者把外面的信号接收进来。
还有滤波器呢，它就像个聪明的守门员，把那些不需要的信号挡在门外，只让我们想要的信号通过。
放大器呢，就像是给信号吃了大力丸，让它们变得更强大，能传得更远。
还有各种电容、电感啥的，它们就像一群小伙伴，齐心协力地让射频电路正常工作。
咱再打个比方，射频电路就像是一场音乐会。
天线是舞台，信号是演员，滤波器是选角导演，放大器是音响师，而那些电容电感就是各种乐器啦。
只有大家配合好了，这场音乐会才能精彩绝伦呀！那要学好射频电路基础知识难不难呢？嘿嘿，说难也不难。
就像学骑自行车一样，一开始可能会摇摇晃晃，但只要多练习，慢慢就会掌握技巧啦。
你得先了解每个元件的作用，就像了解自行车的每个零件一样。
然后呢，多做些实验，就像多骑骑车，找找感觉。
比如说，你可以自己动手搭个简单的射频电路，看看信号是怎么传输的，感受一下它的神奇之处。
这多有意思呀！还有啊，可别小瞧了这些基础知识，它们就像是盖房子的砖头，没有它们，你可盖不出高楼大厦来。
以后要是想搞更复杂的射频项目，那都得靠这些基础打底呢。
总之呢，射频电路基础知识就像是一把打开神奇世界大门的钥匙，只要你有兴趣，肯钻研，就一定能发现里面的精彩。
别犹豫啦，赶紧去探索吧！相信你会爱上这个充满魅力的射频世界的！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
射频电路的基础知识介绍
射频电路的基础知识介绍描述射频布局和天线调谐需要了解射频特定的概念，并且需要比传统电路布局更多的关注。
本节介绍 RF 设计、传输线路和特性阻抗的基础知识。
需要理解以下概念和术语来设计有效的 RF 布局。
▪传输线▪特性阻抗▪回波损耗▪介入损耗▪阻抗匹配影响射频设计与模拟设计相关的关键因素是射频电路的阻抗。
在低频时，负载阻抗在距离负载走线不同距离处测量时保持不变。
对于大多数应用，也不依赖于迹线宽度或其均匀性。
因此，迹线仅表示为低频节点。
但在高频时，RF 电路的阻抗（Z）会在距负载不同距离处测量时发生变化。
这种变化还取决于所使用的基底和射频迹线的尺寸。
因此，迹线也成为 RF 原理图中的设计元素。
传输线是通过定义的路径传输电磁能量的媒介。
同轴电缆，波导以及 RF 引脚和天线之间的 RF 走线都是传输线。
大多数射频迹线是诸如微带线和共面波导之类的传输线。
传输的关键特性是它的特征阻抗（Z0），它是通过无损传输线传播的波的电压和电流的振幅比。
对于频率为2.45 GHz 的应用，例如BLE，50Ω特性阻抗广泛用于射频迹线。
传输线路的等效模型即使 Z0 是一个实数，它也不是 RF 走线的电阻。
理想的传输由于其特性阻抗不消耗能量或具有任何损耗。
传输线的等效模型如上图所示。
它是表示传输线分布式串联电感与分布式并联电容之比的属性。
其中 L 和 C 分别是沿传输线任意长度的分布电感和分布电容。
特性阻抗（Z0）取决于 PCB 材料，基底厚度，迹线宽度，迹线厚度以及 RF 迹线和接地填充物之间的间隙。
这些参数在传统的布局和设计中经常被忽略，但它们在射频设计中扮演着重要的角色。
阻抗测量设置的表示上图描述了测量 RF 电路阻抗的典型测量设置。
射频走线上给定点的阻抗与走线的特征阻抗，与负载的距离和负载阻抗有关;计算方式如下面的等式：其中 Z 是在距离负载的距离为 l 处测得的阻抗，ZL是在负载（l = 0）处测得的阻抗，Z0是传输线的特性阻抗，β是相位常数。
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2
外一个问题。由于公用电源中每一个单元电路的交、直流分量都要通过电源。电源都是非理想 的,他具有内阻。通过这个公用内阻,把这些单元电路互相耦合在一起,当然,主要是指交流相互 耦合。就是由于这种另外类型的互耦,加据了 RF 电路的不 稳定 性。例如,在 RF 放大链电路中, 未级放大器的信号通过电源内阻,那怕耦合很少一点信号到第一级放大器中去,都会引起放大链 的不稳定—自振激振荡;又如在低噪声、高纯频谱频率源电路系统中,各振荡源通过电源内阻之 间的一点点耦合,都会使杂散指标急据恶化,如从-90dBc 恶化到-30dBc。RF 情况下,通过电源内 阻引起的互耦影响更是如此,这是由于 RF 电路中电源的分布参数(主要是分布电感)加据了互耦, 其二是 RF 电路常常处于亚稳定状态,电源内阻的影响立即导至电路的不稳定。 如何解决公共电源内阻引起的互耦问题呢？这就是 RF 电路中电源的去耦,他让每个单元电 路的交流分量自行构成回路,不通过公共电源的内阻。 图 1-4 给出了电源去耦的方法和电路。 图 1-4(a)是 RF 电路电源去耦合的一般方法,电路中使用了射频扼流圈(Radio Frequency Choke— RFC)和电容构成的低通型π去耦电路,每个 RF 单元由单元的电容构成闭合回路,RFC 起单元之间 的隔离作用,这样,就去除了单元之间的耦合。 图 1-4(b)是实际的二级不同电压功率放大器电源 供电电路,使用了稳压二极管改变供电电压。图 1-4(c)是另外的一种实际二级同电 压功率放大 器供电电路,电路中,使用电阻代替 RFC。还有很多种电源去耦的方法,这里不再一一列举。
vi + VCC
RL RL RS
图 1-5 耦合电容、旁路电容及 RFC 电感值的选取
图。 电容 C 值的选取与 RF 电路的工作频率及使用场合有关。 图 1-5(a)中,输入电压 vi 在电容 C
3
及 Ri 上分压,电容 C 上分 得的电压必须远 小于 Ri 上分得 的电压,这样,耦合电容对交流 性能的 影响才可以头忽略不计(仅起隔离直流的作用)。由此,必须满足：
≈ 10 / 6.28 ≈ 1.59 <<
1KΩ , 10
显然,1000PF 的取值是满足要求的。但是,如频率降为 1MHz,1/ωC =159Ω,式(1-2)的条件不满 足,或者频率不变,Ri 减小为 10Ω,式(1-2)的条件也不满足。上述分析充分说明,频率和与之相 关的输入电阻(阻抗) Ri 是选取电容值的关键指标,缺一不可。电容值的取值是大于某临界值即 可,并没有限定上限。例如上例中,取值为 10000PF、0.1μF、1μF、10μF 等等是否都可以,因 为这些值更满足要求,是否 C 的取值愈大愈好呢？答案是否定的。 C 值在较小电容的一定的取值 范围内是可以的,不是愈大愈好。 这是因为在一般情况下,电容值愈大的电容高频损耗愈大,很多 大容量的电容不允许应用于 RF 频段。而且,容量大的电容价格也高,从经济角度看,也没有这种 必要。但是,任何事情都不是绝对的。电子元器件的技术进步令人刮目相看。2006 年文献报导， 己研制出可用于频率高达 40GHz,容量为 1μF 的电容器,当然价格不菲。 射频扼流圈—RFC 在 RF 电路中同样起了举足轻重的作用。 理论上,RFC 对交流电流呈现无穷 大的阻抗,即 ωLRFC → ∞ ,对直流电流呈现的直流电阻为零,即直流电流畅通无阻。 RF 电路工程 中是做 不 到这些的,RFC 呈现有 限 的阻抗值,而且具 有直流电 阻,对流过 的直流电流的大小 有限 制。RFC 电感值的选取类似于隔直电容器容量的选择,应满足下式(见图 1-5(c))：
ωLRFC > (5 − 10) Ri
这里同样给出一个例子。工作频率为 100MHz, Ri = 1kΩ , LRFC 取值为多大？ 设 LRFC = 22 µH ,则 ωLRFC = 2π × 100 × 10 × 22 × 10
6 −6
(1-3)
≈ 13.8kΩ > 10 Ri ,满足要求。
显然, LRFC 选取 10μH 也能满足式(1-3)的要求。RFC 电感线圈的选取更加要 当心,主要原因有 二个,其一 ：RFC 电感线 圈是 用漆包 线或丝包 线 绕在铁氧体 磁棒 上而成(频率很 高时,是空心 线 圈),线圈之间存在有较大的分布电容,这些分布电容与 LRFC 一起形成了谐振回路,他的谐振频率 称自谐振频率。 工作频率低于自谐振频率,电感线圈才呈现感性,高于自谐振频率,电感线圈呈现 容性,等于自谐振频率时则呈现非常小的阻抗,工作频率接近自谐振频率或高于自谐振频率,RFC 根本不 能 用作与扼 流圈使 用;因此 ,RFC 的电感 量 愈小,绕匝匝 数愈 少,分布电容也小,自谐振 频 率高,工作频率也高。其二：RFC 中一般都要通过直流电流,通过的直流电流愈大,要求绕匝的线 径愈粗,绕制作的 RFC 电感量愈小。综上所述,RFC 的电感量选择在满足式 (1-3)的条件下,宁可 选择小的电感量。 图 1-5(d)是公用电源π型去耦合电路,C1,C2 的选择标准如下：
1 1 < Ri ωC 10
工作频率为 100MHz, Ri = 1KΩ ,C 的取值为这多大？ 设 C = 1000 PF , 1 / ωC = 1 /( 2π ⋅ 100 × 10 × 1000 × 10
6 −12
(1-2)
式(1-2)给出的仅是一个范围,真正的取值还是要依靠工程经验。下面给出一个例子：
•
1 μ•
10μ
220μF
•
+V CC1
(b)
+VCC2
+VCC1
0.1
+VCC
(c)
+VCC2
图 1-4 RF 电路中电源的去耦合
电源去耦电路中的电容(有时又称之为旁路电容)及 RFC 的正确使用,有时,是 RF 电路成败一 的电感值的正确选取是 RF 电路与系统设计工程师必须牢固而且熟炼的掌握的。这些值的选取, 其规律是和电源去耦电路中电容及 RFC 电感值选取的规律是一样的。 这里仅讨论电容及电感值的选取。 种类的选取,则需要更多的工程实践,更多的 RF 电路的经 验,这里不再讨论。从理论上讲,隔直电容、旁路电容的容量应满足 1 / ωC → 0 。显然,在任何 角频率 ω 下, C → ∞ 大,这在工程上是作不到的。 电容量究竟取多大是合理的呢？图 1-5(a),(b) 给出了隔直电容(多数情况下,这个电容又称为耦合电客)和旁路电容的使用简化
1 1 < RL ωC1 10
和
1 1 < RS ωC2 10
4
(1-4)
图 1-5(d)中的 RFC 电感量的选择原则如下：
ωLRFC > (5 − 10)
1 CC ω 1 2 C1 + C 2
RF单元1 RF单元2
L
RF单元n
+VCC
10 μ
•
+VCC1
μ 1
•
RFC
• •
1μ
+VCC2 LL
0.1
•
+VCC
0.1 1 μ
+VCCn
RFC 1μ
• • •
82 0.1 1N4001 0.1
RFC
10μ
•(Leabharlann )••+13.6V
470μ
82
•
0.1
•
1N4001
•
220μF
0.1 33
•
1N4001
第一章 射频电子学基础
1-1 射频模拟电路概述 射频电路不同于其他电路,这是由于在较高的工作频率下,电路工作中的一些现象难于理解, 分布参数在影响着这些电路。分布参数—分布电容与引线电感,既看不见又摸不着。分布电容存 在于二个导体之间、导体与元器件之间、导体与地之间或者元件之间。引线电感,顾名思义是一 种元件间连接导线的电感,有时,也称之为内部构成电感。 这些分布参数的影响在直流和低频时是 不严重的。但是,随着频率的增加,影响越来越大。例如,在 VHF 和 UHF 频段,分布参数会影响接 收机前端调谐电路。因此,在这种调谐电路中,需要可调整的电容。 RF 频段介于集中参数频段与分布参数频段之间,集中参数频段可用 “路”的概念来分析,分布 参数则用“场”的概念来分析。RF 频段是一种相对概念,事实上,他与电路尺寸有关,电路尺寸只 要小于八分之一导波波长( λ g ),就可用路的概念来分析电路。18GHz 是公认的微波频率,但某公 司就完全用集中参数构成了这频段的压控振荡器 ,整个电路尺寸小于 1mm,用放大镜才可看到电 感线圈，这种微波压控振荡器完全可用路的概念来分析。上述分析说明：RF 电路既可用路的概 念分析问题,又可用分布参数概念—长线理论来分析,或者说,用“路”分析时，还要考虑分布参 数的影响。这样,给 RF 电路分析带来了复杂性、双重性。 在 RF 时,趋肤效应的影响很严重。术语“趋肤效应”是指这样一种事实：ac 电流流经导体 时趋向于导体外边部分,而 dc 电流流经整个导体。随着频率的升高,趋肤效应形成了一个较小的 导流带,结果,形成了大于 dc 电阻的 ac 电阻。根据分析,电流密度分布从表面起到导体中 心按 指 数规律迅速减小(图 1-1),定义趋肤深 度 δ 为电流密度降到表面电流密度 1/e=1/2.718=0.368 处的 临界深度。趋肤效应引起的最明显的影响就是引起信号传输途径中的损耗增加。
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能下降。电路中的信号向外辐射造成了二个后果,RF 电路中的损耗增加及干扰环境中的其他 RF 电路。当然,第三种寄生耦合造成了环境中的 RF 电路(若干个)对本身 RF 电路的干扰。可以这样 说,RF 电路中产生的干扰及其他很多奇奇怪怪的效应都是这种互耦造成的。 例如,RF 电路中的放 大器很容易就成为了振荡器,而 RF 振荡器偏偏又不起振,或者振荡不稳定。互耦造成 RF 电路的 不稳定,或工作在临界稳定状态—亚稳定状态,当工作条件或环境温度发生变化时,电路即变为 不稳定状态。互耦效应在 dc 电路中及低频电路中是见不到的,或者是可以忽略的。 RF 电路的信号传输常常是从集中参数的观点出发的,双根线传输信号,其中一根线作为公共 参考线—地线。 地线作为信号电压公共的零电压点,又是信号电流的回线,又是有源器件直流电压 的参考点和直流电流的回线。因此,在构成 RF 电路时,地线的布局、尺寸、形状、连结等等是非 常重要的。当然,在低频电路时,电路中地线的布局也很重要。但是,在 RF 电路中,电路的尺寸己 处于导波波长 λ g 的同一量级。毫无疑义,地线的尺寸也是可以与 λ g 相比拟。这时,不能再认为直 流等电位的地线,交流电位也是相同的。这种交流电位的差异引起了寄生反馈(见图 1-2),同样的 造成电路不稳定和性能下降。