微波射频电路设计
射频与微波电路设计介绍-7-功率放大器设计介绍
热设计与散热问题解决方案
热设计基本原理
阐述热设计的基本原理，包括热传导、热对流、热辐射等 概念。
散热问题解决方案
探讨散热问题的解决方案，如采用高效散热器、使用热管 技术等，并分析其优缺点。
热设计与散热问题实例分析
给出热设计与散热问题的实例分析，包括热仿真、热测试 等方面。
热设计与散热问题解决方案
热设计基本原理
阐述热设计的基本原理，包括热传导、热对流、热辐射等 概念。
散热问题解决方案
探讨散热问题的解决方案，如采用高效散热器、使用热管 技术等，并分析其优缺点。
热设计与散热问题实例分析
给出热设计与散热问题的实例分析，包括热仿真、热测试 等方面。
05
射频与微波功率放大器仿真与测 试方法
05
射频与微波功率放大器仿真与测 试方法
01
02
03
04
高集成度
随着半导体工艺的发展，射频 与微波电路将实现更高的集成
度，减小体积和重量。
高性能
采用新材料和新技术，提高电 路的性能指标，如更高的工作 频率、更低的噪声系数等。
多功能融合
将不同功能的电路模块集成在 一起，实现多功能融合，满足
复杂应用场景的需求。
智能化
引入人工智能和机器学习技术 ，实现电路的自适应调整和智 能化管理，提高系统性能。
连接测试仪器，设置合 适的测试参数（如频率 、功率等）。
对功率放大器的各项性 能指标进行测试，如输 出功率、增益、效率等 。
通过输入不同幅度和频 率的信号，观察功率放 大器的输出信号是否失 真，评估其线性度性能 。
在长时间工作和不同环 境温度下，测试功率放 大器的稳定性和可靠性 。
测试平台搭建及测试步骤说明
Genesys射频微波电路设计与仿真课程设计
Genesys射频微波电路设计与仿真课程设计一、背景随着科技的不断进步和发展，射频微波电路在通信、雷达、天文、电子等领域的应用越来越广泛。
因此，射频微波电路设计与仿真技术得到了广泛关注。
为培养更多能从事射频微波电路设计与仿真工作的专业人才，本文将介绍一门名为“Genesys射频微波电路设计与仿真”的课程设计。
二、设计目标本课程设计的目标是让学生了解射频微波电路的基本概念、设计方法和仿真工具，能够独立设计并仿真射频微波电路，具备一定的实践能力。
三、设计内容本课程设计分为两个部分：理论学习和实践项目。
1. 理论学习在理论学习部分，学生将了解射频微波电路的基本概念、设计流程和方法、以及仿真工具的使用方法。
具体内容如下：•射频微波电路基础知识：介绍射频微波电路的基本概念、分类和应用。
•设计流程和方法：介绍射频微波电路的设计流程和方法，包括需求分析、电路结构设计、元器件选型和布局布线等。
•射频微波电路设计软件：介绍目前常用的射频微波电路仿真软件，包括ADS和Genesys等。
讲解软件的使用方法及仿真流程。
2. 实践项目在实践项目部分，学生将通过具体的设计与仿真任务，检验自己的学习成果，并获得实践能力的提升。
具体内容如下：•变频放大器设计与仿真：学生需要使用Genesys进行变频放大器的设计与仿真。
在此项目中，主要涉及到的设计与仿真内容有：输入输出匹配电路设计、输出功率及效率的调整、干扰与抑制等方面。
•射频滤波器设计与仿真：学生需要使用Genesys进行射频滤波器的设计与仿真。
在此项目中，主要涉及到的设计与仿真内容有：通带、截止频率和带宽的确定、丢失耗损和插入损耗的测量等方面。
四、教学方法本课程设计采取以“实践能力”为重点的教学方法，强调学生学以致用、理论联系实践。
具体方法如下：•理论讲解：老师在讲解理论知识时，将结合实际应用，给学生更好的理解和认识。
•实验设计：老师会设计一些任务，让学生在实践中学会应用理论知识。
射频电路课程设计或者微波电路课程设计报告——波导微带转换电路设计报告
波导到微带转换电路一、技术指标要求：工作频率：26.5~40GHz输入/输出驻波比：<1.2插入损耗：<1.0dB二、理论分析：现在波导到微带的转换电路一般采用E面或H面插入探针的办法实现。
本设计做的是H面探针的模型仿真。
仿真模型如下图1所示：矩形波导的主模是TE模，电场在宽边的中心处达到最大值，所以将微带探针从10宽边中心插入波导，这样波导中的场将在探针上尽可能大的激励起电流。
探针附近被激励起的高次模存储无功功率的局部场，使接头具有电抗性质。
由于探针过渡具有容性电抗，一段具有感性电抗的高阻线被串联在探针过渡器后面，以消除容性电抗。
通过仿真发现对转换电路影响较大的参量有6个，分别是：探针长度L1，探针宽度W1，开口面大小（宽d，高h），高阻抗线长度L2，高阻抗线宽度W2，短路面离探针的距离D。
由于短路面为电壁，所以在短路面的四分之一波长处的电场有最大值，设计时将D取为四分之一波长。
三、设计过程：本设计中心频率取工作的两边界和的一半大约为33GHZ，工作频段为26.5GHz 到40GHz。
确定矩形波导尺寸、基板的材料和尺寸以及微带金属条带的初始尺寸并建立模型。
此处采用WR-28标准矩形波导，尺寸为7.112mm*3.556mm，基板材料选用Rogers5880型基片，厚度为0.254mm，相对介电常数为2.2，微带金属条带厚度为0.05mm，通过阻抗软件计算得出50欧姆微带线在33GHZ的宽度为0.75mm。
波导开口面的大小对电路的性能有一定的影响，为了抑制高次模又较好的实现匹配这里取开口面宽边d为1.8mm高h为1mm。
探针的尺寸先设置初始值在通过HFSS仿真优化得出长度L1=1.79mm，宽度W1=0.8mm，厚度取0.05mm。
高阻抗线长度L2=0.5mm，宽度W2=0.3mm，厚度取0.05mm。
短路面至探针的距离经计算得D=2.28mm。
整个波导的长度取为13.28mm。
四、设计结果及存在问题分析：从下图S21的曲线图可以看出在26.5GHZ-40GHZ频段S21的大小都小于0.065Db,信号能很好的传输满足插损要求。
微波、射频电路设计(全集1,2,3)
结果分析
• 匹配后负载上得到的电压比匹配前大，
为匹配前电压的 GV
RS RL 2 RS RL
倍
• 最大节点品质因数：Qn
Qn
RL 1 RS RS 1 RL
(RL RS ) (RS RL )
放大器设计
• 放大的性能指标 • 偏置网络设计 • 匹配网络设计
常规放大器电路
放大器的性能指标
双短截线匹配网络、匹配禁区
例
设计一个双短截线匹配网络，使负载阻抗
ZL (50 j50)
与特性阻抗为50欧姆的传输线匹配。
Smith图解
微波、射频电路设计
东南大学毫米波国家重点实验室
匹配网络
信号源阻抗： ZS Rs 50 负载阻抗： ZL RL 1000 工作频率： f0 1GHz 设计L形匹配网络，使得负载得到最大功率。
V2 0.933mV
Vn2 111V
SN2 18.5dB
微波、射频电路设计
东南大学毫米波国家重点实验室
噪声分析
噪声参数
LNA设计例1
噪声系数和增益
微波晶体管参数：
设计目标：
S11 0.330 S12 0.2 60 S21 2.5 80 S22 0.2 15 Fmin 1.5dB Rn 4 opt 0.545
微波、射频电路设计
东南大学毫米波国家重点实验室
分立元件的匹配网络
• 双元件的匹配网络 • 匹配禁区、频率响应和品质因数 • T形匹配网络和P形匹配网络
双元件的匹配网络8种电路结构
阻抗、导纳圆图
Smith圆图法设计L形匹配网络
1. 求出归一化源阻抗和负载阻抗 2. 在Smith圆图中过源阻抗点画出等电阻圆和等电导圆 3. 在Smith圆图中过负载的共轭阻抗点画出等电阻圆和
微波与射频电路中的传输线与滤波器设计
微波与射频电路中的传输线与滤波器设计引言：随着无线通信和雷达技术的快速发展，微波与射频电路的设计变得越来越重要。
在这些电路中，传输线和滤波器起着至关重要的作用。
本文将探讨微波与射频电路中传输线与滤波器的设计原理和应用。
一、传输线的设计1. 传输线概述传输线是将信号从一个点传输到另一个点的电路。
在微波与射频领域，传输线的设计尤为重要。
传输线可分为常见的两类：同轴线和微带线。
同轴线具有两层导体以及位于两层导体之间的绝缘层。
它用于高频和微波电路，可以有效地抑制信号的辐射损耗，并且对外界的电磁干扰具有较高的抗干扰能力。
微带线则是将导体带粘贴在介质层上。
相比同轴线，微带线具有更简单的结构，易于制造和集成。
然而，微带线的耦合和辐射影响比同轴线大，需要更精确的设计。
2. 传输线参数传输线的参数对于电路性能起着决定性的作用。
常见的传输线参数包括特性阻抗、传播常数和衰减常数。
特性阻抗决定了信号在传输线上的传输特性以及与其他电路之间的匹配程度。
常用的特性阻抗有50欧姆和75欧姆。
传播常数表示信号在传输线上的传播速度，它由导体和绝缘层的特性决定。
衰减常数则表示信号在传输线上传输时的功率损耗，它取决于材料的吸收特性和导体电阻。
3. 传输线设计方法在设计传输线时，需要考虑传输线的参数以及电路的要求。
如何选择适当的传输线类型、尺寸和材料至关重要。
对于同轴线，设计者需要根据特性阻抗、频率范围和功率要求来选择合适的同轴连接器和电缆。
如果需要更高的频段和功率，可以选择更大的直径的同轴线。
对于微带线，设计者需要根据特性阻抗、频率范围和板材的介电常数来选择合适的线宽和间距。
一般来说，线宽和间距越窄，特性阻抗越低。
然而，过窄的线宽和间距会引起较高的衰减。
二、滤波器的设计1. 滤波器概述滤波器在微波与射频电路中有着广泛的应用。
它可以根据需要选择特定的频率范围，滤除希望消除的频率信号，以实现有效的信号处理。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
微波射频电路设计及其应用研究
微波射频电路设计及其应用研究微波射频电路是现代电子技术中一种重要的电路类型，涵盖了广泛的应用领域，如通信、雷达、卫星导航等。
微波射频电路设计是实现电子设备中微波器件的重要环节，对于提高微波信号的可靠性、稳定性和性能至关重要。
本文将从微波射频电路设计的基本原理、技术发展以及应用研究等方面进行探讨。
一、微波射频电路设计的基本原理微波射频电路是一种特殊的电路类型，其射频信号的频率在几十兆赫兹到几百千兆赫兹之间，需要具备高频率、宽带、低噪声和低失真的特点。
微波射频电路设计需要在充分理解电子器件的基本原理和射频特性的基础上，开展系统化设计、优化设计和高精度仿真，最终实现微波射频电路的功能需求。
微波射频电路设计需要考虑以下几个方面：1.电路系统的全面认识：设计人员需要从整个电路系统的角度出发，全面认识微波射频电路的功能需求，包括信号源、放大器、滤波器和射频器件等。
2.稳定性分析：由于微波射频电路频率高、信号强度大，需要对电路稳定性进行分析和仿真，以保证电路的可靠性和稳定性。
3.匹配：由于微波射频电路的频率范围宽、波长短，需要进行正确的参量匹配，以实现微波信号的能量传递和转移。
4.噪声和失真分析：由于微波信号在传输过程中易受到干扰，需要对电路的噪声和失真进行分析和优化。
二、微波射频电路设计的技术发展随着微波射频电路设计技术的不断发展，已经涌现出了一众业内知名的设计软件，如ADS、MWO、HFSS等，这些软件的出现使得微波射频电路的设计成功率和精度有了显著的提高。
同时，还出现了微波射频电路集成化设计的新技术，如芯片集成技术、封装技术、系统模组技术等。
集成化设计可以大大减小微波射频电路的体积和重量，降低元器件数量和成本，提高了微波电路的性能和可靠性。
三、微波射频电路应用研究微波射频电路被广泛应用于通讯、雷达、卫星导航、遥控、无线电视等领域。
国内外的通信设备厂商、电视厂商、航空和航天制造商等，在微波射频电路设计和应用方面都有重要的成果。
射频电路和微波电路设计重点问题的探讨
射频电路和微波电路设计重点问题的探讨当今社会，无线通信已经和人类的日常生活息息相关，在这个智能、无线时代，随处可见与无线通信相关的东西。
射频电路以及微波电路属于无线通讯系统中的最为基本的两个环节，它们能够接收信号，发送信号，对信号进行分析，作用巨大。
为了保证无线通信快速、有效的发展，分析射频电路和微波电路的设计中的问题是十分必要的，本次研究，旨在分析射频电路以及微波电路的设计重点问题。
一、射频电路和微波电路的内容界定（一）射频电路在导体中，有电流经过，会产生一定的磁场效应。
在磁场中，交变电流经过，电厂、磁场就会因此产生一定的变化，从而在电场中形成电磁波，如果电磁波的频率超过100kHz，电磁波就具备了远距离传输功能，此功能极为强大，我们将该现象称为射频现象。
射频电路是以交变电流、电磁波传输为基础，然后由接收信号设施、发射信号设施、电路、调制装置等构成。
信号被天线接收到以后，信号就会被射频电路中的处理设施有效处理，从而翻译信号所表达的内容，同样，也可以做反向处理，将表达的信息转变为信号后，由天线将其进行输出，所以，射频电路在通信系统中的应用意义是十分重要的。
（二）微波电路如果电磁波的波长在0.1mm-1m之间，就为高频率。
因为微波的穿透性较强、频带较宽，在无线通信中，微波会承载着大量信息，在现代通讯中的应用比较普遍以及常见，比如：卫星通讯、多路通信等。
微波电路主要指的是以微波传输为基础，建立的电路系统，能够分成混合型以及单片型，其电子单元的构成成分包括：变频器、放大器以及电器空间。
单片微波的电路频率相对较高，其带宽更大，具有更高的性能，以及更小的体积，在混合微波电路中包含了各种调节元件，从而进行无线通信传输。
二、射频电路设计中的重点问题（一）射频电路设计中的常见问题1、数字电路和模拟电路之间无一致性。
射频电路中的数字电路以及模拟电路是在相同的电路板上。
在模拟电路中，电流以及电压不会产生变化，在数字电路中，脉动改变，就会使电流、电压发生较大的差异，从而产生干扰现象，保证电路质量。
射频微波通讯电路设计(RF-Microwave Communication Circuits Design )
ε eff = λ
(e) (o) ε eff + ε eff
2
c
=
λ0 f l= = = 4 4 ε eff 4 ε eff
求 Z0e,Z0o： c = 10−20 / 20 = 0.1 Z 0e = Z 0 Z 0e = Z 0
3.7365 + 3.2195 = 1.8636 2 3 × 1011 5.8 × 109 = 6.9387mm = 4 × 1.8636
其中 L，C，CC 計算如下
L= C= Z0 50 = = 1.372 × 10−9 H 9 2π f 0 2π × 5.8 × 10 1 1 = = 5.488 × 10−13 F 9 2π f 0 Z 0 2π × 5.8 × 10 × 50 10 10 = = 5.488 × 10−14 F 9 2π f 0 Z 0 2π × 5.8 × 10 × 50
CF 20 −20 20
CC ： Coupling Capacitance CC < 0.18 / 2πf0 CF： Coupling Factor
CC =
S-parameter analyze： The magnitude of S11，S21，S31，S41(dB)
Return Loss = -20Log(S11) =39.99 dB Coupling = -10Log(P3/P1) = 19.96 dB Isolation = -10Log(P4/P1) = 40.00 dB Directivity = -10Log(P4/P3) = Isolation – Coupling = 40 – 19.96 = 20.04 dB Insertion Loss = -10Log(1-P3/P1) = 0.0436 dB
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Smith图解
双短截线匹配网络、匹配禁区
例
设计一个双短截线匹配网络，使负载阻抗 ZL ? (50 ? j50)? 与特性阻抗为50欧姆的传输线匹配。
Smith图解
设计一个混合匹配网络，在1.5GHz上使负载阻抗 Z L ? (30 ? j10)? 变成 Zin ? (60 ? j80)? 传输线特性阻抗为50欧姆。
Smith图解
例
设计单节短截线匹配网络，使负载阻抗 ZL ? (60 ? j45)? 变成 Zin ? (75 ? j90)? 传输线特性阻抗为75欧姆。
等电导圆 4. 找出第2步和第3步所画圆的交点。交点的个数就是
可能的L形匹配网络的数目 5. 先沿着相应的圆将源阻抗点移动到上述的交点，然
后再沿着相应的圆移动到负载的共轭点。根据移动 的过程求出电感和电容的归一化值 6. 根据给定的工作频率计算电感和电容的实际值。
例
信号源阻抗： ZS ? (50 ? j25)? 负载阻抗： Z L ? (25 ? j50)? 设计L形匹配网络，使得负载得到最大功率。 工作频率2GHz
Smith图解
匹配禁区
? 所有L形网络并不能在任意负载阻抗和源 阻抗之间实现预期的匹配。
? 对于50欧姆源阻抗，L形网络匹配禁区的 求解
匹配禁区
品质因数
? 有载品质因数 ? 节点品质因数 ? 最大品质因数 ? 等 Qn 线
QL
?
f0 BW3dB
Qn ?
XS RS
等Qn线
例
设计两个L形网络，在1GHz上使负载阻抗 Z L ? (25 ? j20)?
和50欧姆的源阻抗相匹配。根据Smith圆图确定网络的有载 品质因数，将它们与通过频率响应曲线求出的带宽相比较。
Smith图解
L形匹配网络
T形匹配网络和P形匹配网络
? 增加第三个元件使电路中增加一个节点 ? 能够通过适当选择该节点上的阻抗来控
制有载品质因数
例
设计一个T形网络，在1GHz上使负载阻抗 ZL ? (60 ? j30)? 变成 Zin ? (10 ? j20)? 且最大节点品质因数为3。
Smith图解
T形匹配网络
例
设计一个P形网络，在2.4GHz上使负载阻抗 ZL ? (10 ? j10)? 变成 Zin ? (20 ? j40)? 且具有最小的最大节点品质因数。
Smith图解
匹配网络
传输线匹配网络
? 从分立元件到传输线 ? 单节短截线匹配网络 ? 双短截线大学毫米波国家重点实验室
分立元件的匹配网络
? 双元件的匹配网络 ? 匹配禁区、频率响应和品质因数 ? T形匹配网络和P形匹配网络
双元件的匹配网络8种电路结构
阻抗、导纳圆图
Smith圆图法设计L形匹配网络
1. 求出归一化源阻抗和负载阻抗 2. 在Smith圆图中过源阻抗点画出等电阻圆和等电导圆 3. 在Smith圆图中过负载的共轭阻抗点画出等电阻圆和