微波射频器件介绍
射频微波器件用途
射频微波器件用途
射频微波器件用途广泛，包括但不限于：
1. **通信系统**：构建无线通信设备（如手机、基站、路由器）的核心部件，实现信号的发射、接收、放大、滤波、调制解调等。
2. **雷达与电子战**：构成雷达系统的发射机、接收机、信号处理器，用于目标探测、跟踪与识别；在电子战系统中用于干扰、侦测与对抗。
3. **卫星通信与导航**：用于卫星发射、地面站及用户终端的微波链路，实现远距离数据传输与精准定位服务。
4. **医疗设备**：在医用微波治疗仪、消融仪中，产生并控制微波能量，用于肿瘤热疗、神经疾病的治疗。
5. **家用电器**：如微波炉，利用微波加热食物。
6. **安防系统**：如微波雷达与传感器，用于目标监测、入侵探测与安防监控。
7. **科研实验**：在高精度物理实验、材料分析、天文观测等领域中，提供微波信号源、精密测量及数据分析工具。
射频微波器件是现代信息技术、国防、医疗、科研等领域不可或缺的关键技术组件。
射频微波器件及射频系统的设计原理和应用
射频微波器件及射频系统的设计原理和应用随着移动通信、卫星通信、雷达、导航和航空航天等领域的发展，射频微波器件及射频系统的需求量不断增加。
射频微波器件是指频率高于100MHz，波长小于3m的电磁波，它的波长和频率位于微波和无线电之间。
射频系统则是利用射频器件及其他元器件构成的系统，完成信号的传输、调制、解调及信号处理等功能。
本文将对射频微波器件及射频系统的设计原理和应用进行探讨。
一、射频微波器件的分类射频微波器件主要包括以下三类：1、射频传输线组件：如同轴电缆、平衡输电线、微带线、同轴共振腔、集总器、功分器等。
2、射频被动器件：如变压器、滤波器、耦合器、隔离器、负载等。
3、射频有源器件：如射频放大器、射频开关、检波器、混频器、振荡器等。
二、射频微波器件的设计原理1、有源器件设计原理射频放大器：射频放大器是利用晶体管的非线性功率饱和特点，通过正、负反馈等技术，提高输入信号的幅度，从而实现信号的放大。
设计过程中需要考虑输入输出线性度、噪声系数、频带宽度、阻抗匹配等问题。
混频器：混频器是利用非线性元件实现不同频率信号的合成，得到新的频率信号。
设计过程需考虑混频器的线性度、转换增益、隔离度、本振干扰等问题。
振荡器：振荡器是利用反馈电路，将放大器输出的信号，反馈到放大器的输入端，形成电路的极限偏移点。
振荡器的设计需要考虑频率稳定度、热噪声、相位噪声、复杂工艺等问题。
2、被动器件设计原理滤波器：滤波器是对输入信号进行频率选择和滤波的被动器件。
滤波器的设计需要考虑中心频率、通带衰减、阻带衰减、群延迟、返回损耗等问题。
变压器：变压器是能够将输入信号的阻抗转换为不同阻抗的被动元器件。
变压器的设计需要考虑匹配度、频宽、转换损耗等问题。
隔离器：隔离器是能够将输入和输出端口隔离的被动元器件，隔离器的设计需要考虑隔离度、带宽、插损等问题。
三、射频微波系统应用1、无线电通信系统无线电通信系统是利用无线电波进行通信的一种方式，包括广播、电视、移动通信、蜂窝网、卫星通信等。
射频与微波晶体管放大器基础
射频与微波晶体管放大器基础射频与微波晶体管放大器是一种用于射频（Radio Frequency，RF）和微波（Microwave）信号放大的重要电子器件。
它在通信、雷达、卫星通信、无线电频谱分析仪等领域有着广泛的应用。
本文将介绍射频与微波晶体管放大器的基本概念、工作原理以及常见的分类。
一、基本概念射频与微波晶体管放大器是一种用于放大射频和微波信号的电子器件。
它可以将输入的微弱信号放大到较大的幅度，以便于信号的传输和处理。
晶体管是射频与微波放大器的核心组件，其主要由三个区域组成：发射区、基区和收集区。
通过对这三个区域的控制和调节，晶体管可以实现对射频和微波信号的放大。
二、工作原理射频与微波晶体管放大器的工作原理基于晶体管的三个区域的电子流动和电荷控制。
当输入信号通过发射区时，它将引起发射区电流的变化。
这个变化的电流将通过基区传播到收集区，进而产生一个放大后的输出信号。
晶体管的放大效果主要由两个参数决定：增益和带宽。
增益是指输出信号幅度与输入信号幅度之间的比值。
带宽则决定了放大器可以放大的频率范围。
为了实现高增益和宽带宽，人们不断改进晶体管的结构和材料，以提高其性能。
三、分类射频与微波晶体管放大器可以根据不同的工作方式和应用领域进行分类。
常见的分类包括：1. 单极性晶体管放大器（Unipolar Transistor Amplifier）：它使用单极性（只有一个类型的载流子）晶体管作为放大器的核心。
这种放大器通常具有较高的增益和较宽的带宽。
2. 双极性晶体管放大器（Bipolar Transistor Amplifier）：它使用双极性（同时存在两种类型的载流子）晶体管作为放大器的核心。
这种放大器具有较高的线性度和较低的噪声。
3. 堆叠晶体管放大器（Stacked Transistor Amplifier）：它使用多个晶体管进行级联放大。
这种放大器可以实现更高的增益和更宽的带宽。
4. 集成射频放大器（Integrated RF Amplifier）：它将多个晶体管和其他电子器件集成在一起，以实现更小的体积和更高的集成度。
射频微波器件的应用原理
射频微波器件的应用原理一、射频微波器件的概述射频微波器件是指在射频和微波频段（一般指30 MHz到300 GHz）使用的电子器件，它们在无线通信、雷达系统、卫星通信、无人机、天线系统等领域有着广泛的应用。
射频微波器件可以通过传输、放大、滤波、调制和解调等方式实现对射频和微波信号的处理。
二、射频微波器件的主要应用射频微波器件有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 无线通信•射频微波器件在手机、无线局域网（WLAN）、蓝牙、ZigBee、WiMAX、LTE等无线通信系统中扮演着重要的角色。
它们可以实现信号的放大、解调、调制、滤波等功能，确保通信信号的稳定和可靠传输。
2. 雷达系统•射频微波器件在雷达系统中被广泛使用，用于实现目标探测、测距、速度测量等功能。
例如，微波放大器可用于放大雷达接收到的微弱信号，保证信号的准确性和可靠性。
3. 卫星通信•卫星通信是靠卫星将通信信号传输到地面或其他终端设备的技术。
射频微波器件在卫星通信中发挥着至关重要的作用，如卫星天线、功率放大器、滤波器等。
4. 无人机•无人机在军事、航空、摄影等领域的应用越来越广泛。
射频微波器件在无人机中用于数据传输、导航、通信等功能。
5. 天线系统•天线是将射频信号转换为电磁波的装置，它需要与射频微波器件结合使用。
射频微波器件可以实现对天线的驱动和调节，确保天线系统的工作性能。
三、射频微波器件的工作原理射频微波器件的工作原理主要涉及以下几个方面：1. 放大器•放大器用于放大射频微波信号的幅度。
常用的放大器有功率放大器和低噪声放大器。
功率放大器可以将低功率信号放大到较高的功率水平，提升信号的传输距离和强度；低噪声放大器则可以在放大信号的同时，尽量减小噪声的引入，提高信号的质量。
2. 滤波器•滤波器用于滤除射频微波信号中的杂散频率，使得信号仅包含感兴趣的频率成分。
滤波器分为带通滤波器、带阻滤波器和带过滤器等不同类型，可以根据需求选择合适的滤波器。
射频微波绝缘子元器件分类
射频微波绝缘子元器件分类
随着无线技术的飞速发展，射频微波元器件已成为一切无线电子装置、无线电子信息系统和武器装备无线控制系统的基础，它直接影响着无线系统的性能和功能，已成为军民两用技术发展的重要支柱。
现在的射频微波元器件早已从分离元器件进入到高度集成化的新型元器件时代，目前射频微波元器件的发展趋势是高频化、片式化、微型化、低功耗、响应速度快、高分辨率、高精度、多功能化、多模块化和智能化等。
但无论射频微波元器件如何发展，都离不开相关测试来评估元器件的性能与功能是否符合指标及性能要求。
通过测试，一方面可验证设计正确性，另一方面是可对设计电路进行修正和优化。
那么常见的射频微波元器件有哪些？它们的相关测试指标有哪些？
射频微波元器件主要分为四大类，分别是无源器件、射频微波放大器、频率综合源和变频器件。
1、无源器件：
元器件：滤波器、耦合器、功分器、隔离器、衰减器
测量指标：插入损耗、带外抑制、工作带宽、端口匹配、隔离
度、方向性、群时延、相位特性。
2、射频微波放大器
元器件：低噪声放大器、功率放大器
低噪声放大器测量指标：端口匹配、噪声系数、增益、带宽、压缩特性、稳定性
功率放大器测量指标：端口匹配、噪声系数、增益、带宽、压缩特性、Host S
22、隔离度、邻道抑制比
3、频率综合源
元器件：晶振、VCO、锁相频综
测量指标：相位噪声、输出功率、杂散频谱、谐波输出、跳频时间、跳频图案、调频特性、端口匹配
4、变频器件
元器件：混频器、变频单元、内置本振、变频器
测量指标：变频损耗、端口隔离、端口匹配、变频相位、群时延、内置本振器件测试。
射频微波电阻-概述说明以及解释
射频微波电阻-概述说明以及解释1.引言1.1 概述射频微波电阻是一种在射频和微波电路中广泛应用的电子元器件。
它能够在电路中提供特定的电阻值，并能够有效地限制电流的流动。
射频微波电阻的主要作用是消耗电流的能量，将其转化为热能，以防止其在电路中产生反射和干扰。
射频微波电阻的原理是基于电阻材料的电阻特性和射频微波信号的特点。
电阻材料通常是金属或碳基材料，具有一定的电阻率和频率特性。
当射频微波信号通过电阻材料时，信号中的能量会被电阻材料吸收，使得电流在电路中产生阻碍。
这种阻碍作用能够有效地控制电路中的信号流动，提高电路的稳定性和性能。
射频微波电阻在通信、雷达、无线电、航天等领域中起着非常重要的作用。
在通信系统中，射频微波电阻用于匹配电路，确保信号能够有效地发送和接收。
在雷达系统中，射频微波电阻用于调节波导中的波阻抗，以提高雷达的探测和测量性能。
在航天系统中，射频微波电阻用于抑制电磁干扰，保障航天器的正常运行。
射频微波电阻在未来有着广阔的应用前景。
随着通信技术的不断发展，射频微波电路的需求将越来越大。
人们对于信号传输质量和系统性能的要求也越来越高。
射频微波电阻作为一种关键的电子元器件，将继续发挥着重要的作用，并得到进一步的研究和应用。
综上所述，射频微波电阻是一种在射频和微波电路中广泛应用的电子元器件。
它能够有效地控制电路中的信号流动，提高电路的稳定性和性能。
在通信、雷达、无线电、航天等领域中具有重要的作用，并且在未来有着广阔的应用前景。
1.2 文章结构文章结构是指文章整体呈现的组织框架，它有助于读者理解文章的逻辑结构和内容安排。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分是文章的开篇，旨在概述文章的主题，并介绍文章的结构和目的。
在引言中，我们将简要介绍射频微波电阻的定义和原理，以及射频微波电阻在不同领域的应用情况。
正文部分是整篇文章的核心，详细介绍射频微波电阻的定义和原理，以及其在各个领域的应用。
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。
详解微波射频器件极限功率损耗与分散
详解微波射频器件极限功率损耗与分散每个器件都有一个最大的功率极限，不管是有源器件（如放大器），还是无源器件（如电缆或滤波器）。
理解功率在这些器件中如何流淌有助于在设计电路与系统时处理更高的功率电平。
它能处理多大的功率这是对放射机中的大多数器件不行避开要问的一个问题，而且通常问的是无源器件，比如滤波器、耦合器和天线。
但随着微波真空管（如行波管（TWT））和核心有源器件（如硅横向集中金属氧化物半导体（LDMOS）晶体管和氮化钱（GaN）场效应晶体管（FET））的功率电平的日益增加，当安装在细心设计的放大器电路中时，它们也将受到连接器等器件甚至印刷电路板（PCB）材料的功率处理力量的限制。
了解组成大功率器件或系统的不同部件的限制有助于回答这个长期以来的问题。
放射机要求功率在限制范围内。
一般来说，这些限制范围由政府机构规定，例如美国联邦通信委员会（FeC）制定的通信标准。
但在“不受管制”系统中，比如雷达和电子战（EW）平台中，限制主要来自于系统中的电子器件。
每个器件都有一个最大的功率极限，不管是有源器件（如放大器），还是无源器件（如电缆或滤波器）。
理解功率在这些器件中如何流淌有助于在设计电路与系统时处理更高的功率电平。
当电流流过电路时，部分电能将被转换成热能。
处理足够大电流的电路将发热一一特殊是在电阻高的地方，如分立电阻。
对电路或系统设定功率极限的基本思路是采用低工作温度防止任何可能损坏电路或系统中器件或材料的温升，例如印刷电路板中使用的介电材料。
电流/热量流经电路时发生中断（例如松散的或虚焊连接器），也可能导致热量的不连续性或热点，进而引起损坏或牢靠性问题。
温度效应，包括不同材料间热膨胀系数（CTE）的不同，也可能导致高频电路和系统中发生牢靠性问题。
热量总是从更高温度的区域流向较低温度的区域,这个原则可以用来将大功率电路产生的热量传离发热源，如晶体管或TWT。
当然，从热源开头的散热路径应当包括由能够疏通或耗散热量的材料组成的目的地，比如金属接地层或散热器。
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dB
dB dB dB dBm ns ns
HMC273MS10G / 273MS10GE数字衰减器
控制电压输入 V1 16dB 高 高 高 高 高 低 低 V2 8dB 高 高 高 高 低 高 低 V3 4dB 高 高 高 低 高 高 低 V4 2dB 高 高 低 高 高 高 低 V5 1dB 高 低 高 高 高 高 低
混频器HMC422技术参数Vdd＝3V 参数 IF=100MHz LO=0dBm 单位
1 频率RF、LO
2 IF 3 转换损失 4 噪声系数 5 RF-LO隔离 6 LO-IF隔离
1.2～2.5
DC~ 1.0 8～10.5 8～10.5 30 15～20
GHz
GHz dB dB dB dB
7 IP3
倍频器HMC443的技术参数(Vdd=5V)
输入频率 输出频率 输入功率 输出功率
典型值 2.45 ~ 2.8 9.8 ~ 11.2 -15 ~ +5 4
单位 GHz GHz dBm dBm
谐波抑制
输入回波损耗 输出回波损耗 单边带相位噪声 (偏移100KHz处，输入为0dBm) 供电电流
25
15 8 -142 52
8 1dB压缩点输入
15
8
dB
dBm
HMC422MS8混频器
HMC422MS8混频器
压控振荡器HMC513LP5
压控振荡器采用HITTITE公司的HMC513LP5芯片，集成了谐振器、负阻器件、变容 二极管、除二和四分频器，其输出功率为7dBm，输出频率10.43～11.46GHz相位噪 声为-110dBc/Hz@100KHz，输出为5.21～5.73GHz，输出为2.6～2.86GHz，调谐 电压为2～13V，电流270mA,由于VCO的输出功率较低，故为保证有足够的功率， 在VCO输出加一级放大器。输出频率和调谐电压的关系如图3，调谐灵敏度和调谐电 压的关系如图4，不需要外部匹配器匹配, 压控振荡器是无引脚QFN5X5mm表贴器件。 HMC513LP5
混频器HMC448技术参数Vdd＝5V 1 输入频率范围 2 输出频率范围 3 输出功率 4 输出与基波隔离 5 输出3F0与基波隔离 6 输入回波损耗 7 输出回波损耗 8 单边相位噪声 供电电流 10～11 20～22 9 24 25 10 6 -135 48 11～12.5 22～25 11 15 25 7 10 -135 48 单位 GHz GHz dB dB dB dB dBc/Hz dBm
dBc
dB dB dBc/Hz mA
四倍频芯片HMC443LP4/443LP4E
集成芯片HMC443是采用InGaP GaAs HBT 技术的宽带倍频器，当输入电压为+5V 时，倍频器能提供4dBm左右的输出功率，并且对温度、输入电压、输入功率的变化等 具有比较高的稳定性。与输出信号电平相比，倍频器对信号中出现的基波和不需要的奇 次谐波的抑制效果很好，大于25dBc。同时HMC443芯片具有良好的系统相位噪声性能， 单边带相位噪声低，约为-142dBc/Hz在100kHz 处。与传统的本振链路的设计制作相比， 四倍频器芯片HMC443的使用能有效的减少毫米波本振倍频链路中器件的数量，极大的 简化了工程设计与制作。
HMC462LP5 / 462LP5E放大器
HMC462LP5 / 462LP5E放大器
HMC273MS10G / 273MS10GE数字衰减器
HMC273MS10G是宽带5位正电压控制的GaAsIC数字衰减器，覆盖0.7~3.7GHz，插 入损耗为2dB,衰减器的离散值为1，2，4，8，16 dB，总衰减量为31 dB。精确值为 ±0.5 dB，5位控制电压为触发电压为0和3～5伏，来选择每一个衰减状态，通过5K 欧姆外接电阻提供单电压3～5伏。
2.4
2.8 31
3
3.5
dB
dB dB
0.7~1.4GHz
回波损耗 1.4~2.7GHz 2.7~3.7GHz 衰减精度 输入功率0.1dB压缩点 三阶交解点 开关特性 0.7~3.7GHz 0.7~3.7GHz 0.7~3.7GHz
11
14 10
17
20 14 ±0.35+3%衰减量 24 48 560
The HMC307QS16G & HMC307QS16GE are broadband 5-bit GaAs IC digital attenuators in 16 lead QSOP grounded base surface mount plastic packages. Covering DC to 4 GHz, the insertion loss is less then 2 dB typical. The attenuator bit values are 1 (LSB), 2, 4, 8, and 16 dB for a total attenuation of 31 dB. Attenuation accuracy is excellent at ± 0.5 dB typical with an IIP3 of up to +44 dBm. Five bit control voltage inputs, toggled between 0 and -5V, are used to select each attenuation state at less than 50 uA each. A single Vee bias of -5V allows operation down to DC. This product is an excellent alternative to the HMC235QS16G.
C2
C3 5V
C1 RFIN
1 2 3 4 5 6
NC NC NC NC NC V CC
24 23 22 21 20 19
NC NC RFIN GND NC NC
NC NC RFOUT GND HMC443 NC NC
X4
18 17 16 15 14 13
RFOUT C4
图4-4 倍频器HMC443外围电路图
图3 输出频率和调谐电压的关系
图4 调谐灵敏度和调谐电压的关系
压控振荡器HMC513LP5
混频器HMC513技术参数Vdd＝5V 1 频率范围 F0 2 4 5 10.43～11.46 5.215～5.73 5～10 5～11 -10～-4 2～13 275 15 28 2 25 单位 GHz GHz dBm dBm V dB dBc dBc dB MHz/V
射频微电子学
第 次课
卫星通信系微波通信教研室
2012.09.01
理工大学通信工程学院
一、放 大 器 二、衰 减 器 三、倍 频 器 四、混 频 器 五、VCO和分频器 六、开 关 FREQUENCY DIVIDERS (PRESCALERS) & PHASE / FREQUENCY DETECTORS FREQUENCY MULTIPLIERS - ACTIVE MODULATORS - BI-PHASE MODULATORS - DIRECT QUADRATURE MODULATORS - VECTOR PHASE SHIFTERS - Analog POWER DETECTORS VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATORS* PHASE LOCKED OSCILLATOR I/Q MIXERS PHASE SHIFTERS
衰减设置 插损 1dB 2dB 4dB 8dB 16dB 31dB
HMC307QS16G / 307QS16GE数字衰减器
1 dB LSB Steps to 31 dB Single Control Line Per Bit +/- 0.5 dB Typical Bit Error Miniature QSOP-16 Package: 29.4 mm2
HMC307QS16G / 307QS16GE数字衰减器
HMC307QS16G / 307QS16GE
PAmodule
收发芯片
四倍频芯片HMC443LP4/443LP4E
采用的是HITTITE 公司生产的集成四倍频芯片HMC443LP4/443LP4E 利用基于该芯 片所构成的倍频模块，可将频率合成器产生的点频2.4GHz信号倍频到9.6GHz，以作 为转发器系统中上变频器的本E放大器
HMC619LP5 / 619LP5E放大器
GSM_PHS双模手机射频前端的关键技术研究与性能的优化
PAmodule
收发芯片
HMC462LP5 / 462LP5E放大器
Noise Figure: 2.5 dB @ 10 GHz Gain: 13 dB P1dB Output Power: +14.5 dBm @ 10 GHz Self-Biased: +5.0V @ 66 mA 50 Ohm Matched Input/Output 25 mm2 Leadless SMT Package The HMC462LP5 & HMC462LP5E are GaAs MMIC PHEMT Low Noise Distributed Amplifi ers in leadless 5 x 5 mm surface mount packages which operate between 2 and 20 GHz. The self-biased amplifi er provides 13 dB of gain, 2.5 to 3.5 dB noise fi gure and +14.5 dBm of output power at 1 dB gain compression while requiring only 66 mA from a single +5V supply. Gain fl atness is excellent from 6 - 18 GHz making the HMC462LP5 & HMC462LP5E ideal for EW, ECM RADAR and test equipment applications. The wideband amplifi er I/Os are internally matched to 50 Ohms and are internally DC blocked.