第12章 射频控制电路 无线通信射频电路技术与设计[文光俊]
无线通信射频电路技术与设计(文光俊 电子工业出版社)习题答案ch2
2.2AWG 26 d=16mila=d/2=8mil=8*(2.54*10^(-5))=0.2032mm和引线相关联的电感：L=RDC==nH引线的串联电阻：R R2DCasσ====μΩ并联泄露电阻：61133.9*10R2tanee sG fC fπ===∆MΩ2.4（1）并联LC：111()1/()1/()Z jj L j C C Lωωωω==---（2）串联联LC：21()Z j LCωω=-（3）并联LR-C：311/()ZR j L j Cωω=++（4）串联LRC：41()Z R j LCωω=+-四个频率响应的MATLAB程序如下:clear all;f=30e6:1000:300e6;L=10e-9;C=10e-12;R=5;Z1=1./(j*(2*pi*f*C-1./(2*pi*f*L)));Z2=j*(2*pi*f*L-1./(2*pi*f*C));Z3=1./(j*2*pi*f*C-1./(2*pi*f*L+R));Z4=R+j*(2*pi*f*L-1./(2*pi*f*C));subplot(2,2,1)plot(f/1e6,abs(Z1));grid;title('Parallel LC circuit'),xlabel('frequency, MHz'),ylabel('|Z1|,ohm');subplot(2,2,2)plot(f/1e6,abs(Z2));grid;title('Series LC circuit'),xlabel('frequency, MHz'), ylabel('|Z2|,ohm');subplot(2,2,3)plot(f/1e6,abs(Z3));grid;title('Parallel (L+R)C circuit'), xlabel('frequency, MHz'), ylabel('|Z3|,ohm');subplot(2,2,4)plot(f/1e6,abs(Z2));grid; title('Series (L+R)C circuit'), xlabel('frequency, MHz'), ylabel('|Z4|,ohm');MATLAB 程序仿真图如下:100200300102030Parallel LC circuitfrequency, MHz |Z 1|,o h m100200300200400600Series LC circuitfrequency, MHz |Z 2|,o h m100200300510152025Parallel (L+R)C circuitfrequency, MHz|Z 3|,o h m100200300200400600Series (L+R)C circuitfrequency, MHz|Z 4|,o h m2.8n,p ,,D n pn p T kTV qμμ== (1) 00CEB Bn p EFCF V E E FBp n BD n d I I D p d β==(2)由(1)、(2)式可得正向电流增益： 00B n p E F Ep n Bn d p d μβμ=；根据20E i n E D n p N =和20Bi p B A n n N =得到 187.5En D EF Bp A BN d N d μβμ== 2.9FET 的夹断电压与栅极-源极电压无关，是按照下式：2p 4.242D qN d V ε== V 此时，再由势垒电压0.8d V = V 得出0 3.44T d p V V V =-=- V ；最大饱和漏极电流也与外加的栅极-源极电压无关，基于3/20[(()]3p D s a t d dG SV I G V V V V =---得到3/20[] 6.893p DSS d d V I G V =-+= A 这里220=8.16D n D G qN W d L q N W d L σμ== S2.10HEMT 的夹断电压求值如下：2p ) 1.81D H V qN d ε==V继而可求阀电压如下：T0b p 1.22C V V W q V =--=-V V利用上述的值，并且或按照方程20[()]2DS HD n DS GS T V W I V V V Ld εμ=--；对于0DS GS T V V V ≤-的情况或按照方程20()2HD nGS T W I V V Ldεμ=-；对于0DS GS T V V V ≥-的情况 计算漏极电流。
无线通信射频电路技术与设计(文光俊 电子工业出版社)习题答案ch4
首先求出电路的阻抗矩阵。
根据定义，⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎭⎬⎫⎩⎨⎧212221121121i i Z Z Z Z v v 所以，012210111122====i i i v Z i v Z 以及由于端口2没有电流流过，所以需要断开端口 2.这种情况下，C A Z Z Z +=11。
又因为无电流经过Z B ，所以经过的电压降为0，端口2，2v 等于Z C 的电压降。
即，Z 21=Z C由题意可得如下阻抗矩阵，[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=C B CCC A Z Z Z Z Z Z Z 所以，[][]⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++==--C A CC CB C B CC CA Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z ZZ Z Y 111 其中，()()2C C B C A Z Z Z Z Z Z -++=∆4.10 由2211N vN v =，即可以定义ABCD 的矩阵为N N N v v A i ====21212, 又因为2211N vN v =，02=v 导致01=v 因此，00212=-==v i v B由于在理想传输无衰减，输入功率等于输出功率。
221121i v i v P P -=⇒=考虑端口12之间的电压关系得，N i i N N i v v i 22221211-=⋅-=⋅-= 所以剩下的两个参数即可求出，Ni i D v i C v i 102102122=-=====对比1211h h 与的表达式，可以得到Ω=⨯==-k h h r ce 35.6310262.06.1631211 又因为()cebe cer r r h β++=+1121，因此基极发射极电阻为Ω=-=+=k h h r be 599668.016.1612111 基极电阻为，()Ω=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--M h h h h r h h r be bc 71112111122211222 最后，由21h 的表达式可以得出管子的增益为300112121121221=++-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=h hh r r h h cebe β 4.9由4.71可得{}[][](){}V E S V 1-++=由4.73可得{}[][](){}+--=V S E Z I 10综合以上2式得[][][]()[][](){}V E S S E Z I 110--+-=因为{}[]{}V Y I =,那么[][][]()[][]()[][]()[][]()10110---+-=+-=S E S E Y S E S E Z Y 为了能由Y 参数得到S 参数，灯饰两边同时乘以[][]()E S + 所以，[][][]()[][]()S E Y E S Y -=+0即[][]()[][][]Y E Y S E Y Y -=+00,两边同时乘以[][]()10-+E Y Y 可以得到[][][]()[][]()Y E Y E Y Y S -+=-010由表4-1我们可以得到ABCD-参数的表示式为，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡1011012211Y D C B A Z D C B A 和 所以可以得到S 参数的表达示[]()⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+----++++=D CZ Z B A BC AD D CZ Z B A D CZ Z BA S 000000221 应用这个边换式在第一个网络上可得出[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡ΓΓ-Γ-Γ=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++--+++=111110110010010101010111122222112211111Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z S 其中10112Z Z Z +=Γ以及[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡ΓΓ+Γ+Γ=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+-+-+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=222202020202020202020202022112212122221Z Y Z Y Z Y Z Y Z Y Z Y Z Y Z Y Z Y Z Y Z Y S 其中201012+-=ΓZ Y Z Y。
射频电路设计与分析技术
射频电路设计与分析技术射频电路设计与分析技术是电子工程领域中的一个关键方向，对于无线通信、雷达系统、卫星通信等应用起着至关重要的作用。
本文将围绕射频电路设计与分析技术展开讨论，探讨其基本原理、设计方法和实际应用。
一、射频电路的基本原理射频电路是指工作频率在几十千赫兹到数百千赫兹之间的电路系统。
其基本原理是：1. 信号传输：射频电路主要用于无线通信和数据传输，通过收集和发送电磁信号来实现信息的传递。
2. 信号放大：射频电路需要放大电磁信号的幅度，以提高信号的传输距离和质量。
3. 频率选择：射频电路要实现对特定频率的选择，以将所需信号与其他无关信号区分开来。
4. 阻抗匹配：射频电路在传输信号时，需要确保发射源、传输线和接收端之间的阻抗匹配，以最大限度地利用能量传输。
二、射频电路设计的关键要素在进行射频电路设计时，需要考虑以下关键要素：1. 器件选择：根据设计的需求和电路特性，选择合适的电子元器件，如放大器、滤波器、谐振器等。
2. PCB设计：良好的PCB设计能够减小信号路径的长度、减小干扰和噪声，提高电路性能。
3. 阻抗匹配：设计时需考虑电路和传输线之间的阻抗匹配，以避免信号反射造成的能量损耗和失真。
4. 抗干扰设计：射频电路易受外界干扰，需要采取抗干扰设计措施，如屏蔽罩、滤波器等。
5. 热管理：射频电路工作时会产生热量，需设计散热系统来确保电路工作的可靠性和稳定性。
三、射频电路分析的方法射频电路分析是评估电路性能和优化设计的重要步骤，常用的分析方法包括以下几种：1. 线性分析：通过对线性电路元件进行分析和建模，评估电路在频率响应、增益、相位等方面的性能。
2. 非线性分析：考虑电路的非线性元件，如晶体管、二极管等，对电路的非线性特性进行分析，以评估失真程度和动态范围等指标。
3. 噪声分析：考虑电路的噪声源，对射频电路的噪声系数、信噪比等关键参数进行分析和计算。
4. 稳定性分析：通过判断电路的稳定性边界条件，评估电路在不同工作情况下的稳定性。
射频电路设计与应用
射频电路设计与应用射频（Radio Frequency，简称RF）电路是指一种在射频范围内工作的电子电路。
射频电路设计与应用广泛应用于通信、无线电、雷达、卫星导航等领域，具有重要的实际意义。
本文将介绍射频电路设计的基本原理、常用的设计方法和射频电路在现实应用中的重要性。
一、射频电路设计原理射频电路设计是指在一定频率范围内将电子元器件和电路组合起来，以实现无线信号的传输和接收。
射频电路的特点是频率较高，要求电路能够稳定地工作在高频环境下。
射频电路设计的基本原理包括频率选择、信号放大、滤波与混频等。
在频率选择方面，通常通过谐振电路来选择所需的工作频率。
在信号放大方面，选择合适的放大器并通过匹配网络来实现增益的放大。
在滤波方面，使用滤波电路来消除干扰信号和筛选所需信号。
混频则是将射频信号与局部振荡信号混合，获得所需的中频信号。
二、射频电路设计方法在射频电路设计中，常用的设计方法包括频率规划、传输线路设计、放大器设计、频率合成和滤波器设计等。
1. 频率规划：根据系统要求和应用场景确定工作频率范围，选择适合的信号源和合适的局部振荡器。
2. 传输线路设计：在高频环境下，传输线路的损耗、阻抗匹配和信号传输的稳定性至关重要。
合理设计传输线路，使用合适的传输线类型和匹配网络，能够提高射频电路的性能。
3. 放大器设计：根据射频信号的幅度要求选择合适的放大器类型，如低噪声放大器、功率放大器等，并通过合适的偏置和反馈网络实现设计要求。
4. 频率合成：通过合成多个频率信号以获得所需的频率信号。
常用的频率合成电路包括频率倍频器、混频器等。
5. 滤波器设计：射频电路中常常需要对信号进行滤波处理，以滤除干扰和选择所需信号。
根据系统要求，选择合适的滤波器类型，如低通滤波器、带通滤波器等。
三、射频电路在实际应用中的重要性射频电路设计与应用在现代通信技术中起着至关重要的作用。
举几个常见的应用场景作为例子。
1. 无线通信：射频电路是无线通信系统中必不可少的组成部分。
第7章射频电路设计的CAD技术 无线通信射频电路技术与设计[文光俊]
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§7.2 CAD程序包的特点
(1) 支持工具 为了提高设计效率，现在的CAD程序包提供了大量 的综合性工具，需用时只需激活这些工具。支持工具是微波CAD 程序包的一个重要附属品。虽然其结果往往是理想化的，但是， 在任何设计中，它们是获得初始值的最好途径。 (2) 原理图捕获 现在的方法允许设计者在一个设计区域内放臵电 路符号，并用虚拟的线把它们互连起来。如果所有存在的元件都 用适当的符号表示，产生的电路描述模拟了电路原理图。同时元 件参数显示在设计区域内相应元件下方的多项文本框中，而且设 计者可以设定是否将这些参数显示。 (3) 层次化设计 层次化的方法作为一种高效的设计方法，不仅应 用于软件编程，也是将复杂电路分解成更多的可管理的元件的一 种方式，是广泛应用在CAD设计中的一个有力的概念。设计者通 过单独定义子电路，并仅通过参考符号把子电路导入更复杂的电 路中，也就发展出了分层设计的方法。
商用 CAD程序包
3
§7.1 集成的CAD设计平台
现在CAD技术已成为RFIC设计流程的一个完整部分。下图为 使用Cadence设计RFIC的设计流程。
完整的RFIC设计流程
4
§7.1 集成的CAD设计平台
CAD程序包的实质是把集成的设计环境分解为一系列相互关 联的程序或子软件包。
集成CAD设计环境
第7章 射频电路设计的CAD技术
本章重点介绍了RFIC设计的一般流程、集成CAD设计环 境的组成及各个部分的相互关系；介绍了CAD程序包的各 个特点及其内部各模拟引擎的原理特点和功能作用；介绍 了电磁模拟技术和电路模拟技术；介绍了EM电磁模拟工 具；介绍了几种市场上流行的商业软件包。
教学 重点
能力 教学 要求 重点
19
§7.4 电磁模拟技术
第14章 射频电路与系统测试技术 无线通信射频电路技术与设计[文光俊]
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第14章 射频电路与系统测试技术
本章重点介绍了射频电路测量的基本设备及其功能；介绍 了常用的定标及误差校准技术；介绍了几种参数的测试方 法：S参数的测试方法，频率测试技术，相位噪声测试技 术，功率特性测试技术；介绍了器件的温度特性测试技术 发展情况。
教学 重点
能力 教学 要求 重点
掌握：常用的定标及误差校准技术；S参数的测试方法,频 率测试技术，相位噪声测试技术，功率特性测试技 术。 了解：器件的温度特性测试技术的发展情况。 熟悉：射频电路测量的基本设备及其功能。
E12 RT 1 E22 ER
E12 BT E X ET 1 E22 ER
2 E12 AT E11 ER 1 E22 ER
14
§14.1 基本测试设备
对于直通状态，已知 S11 S22 ，12 S21 0 ，则有： S
E12 RR 1 E22
7
§14.1 基本测试设备
利用网络分析仪测试S参数的实验系统
射频源通常是覆盖特定频段的扫频源。测量通道R用于测量入射 波，同时也作为参考端口。通道A和B通常用于测量反射波和传 输波。测量通道A和B可以同时测量任意两个S参量元素。此时， 和 S11 S21 的数值可以分别通过计算A/R和B/R的比值得到。若要测 量 和 S12 S22 ，则必须将待测元件反过来连接。
无线通信射频(文光俊)第三章习题答案
3.18 解:归一化输入阻抗 zin 电长度为： l
Zin
Z0
j1.2 ；
w 2 f l l 2.176 Vp 0.77c
在 Smith 图上正向移动 2 l 得到 zL j3.6 或者 Z L j180 ；
in
由 in 0e
j 2 l
clear all; close all; global Z0; R=30; L=10*1e-9; C=2.5*10*1e-12; Z0=75; f=2*1e9; Vp=3*1e8; ZL=R+j*(2*pi*f*L-1/(2*pi*f*C)); beta=2*pi*f./Vp; l=0:0.0001:1; Zin=Z0*(ZL+j*Z0*tan(beta*l))./(Z0+j*ZL*tan(beta*l)); [dif_opt,i]=min(abs(real(Zin)-Z0)); lopt=l(i); fprintf('Optimal length:lopt=%f\n',lopt); beta=2*pi*f./Vp; gamma_0=(ZL-Z0)./(ZL+Z0); SWR=(1+abs(gamma_0))./(1-abs(gamma_0)); plot(1,real(Zin),'LineWidth',2.0)
在这种情况下我们使输入匹配的实部等于特性阻抗虚部可通过串联电感或电容补偿求最小线长的最好方法是使用如下程序
3.1 解:复传播常数为 k （R+jwL） ， Z0 （G+jwC） 当 R G 0 时： 假设： L
（R+jwL） ； （G+jwC）
R
= C ；得到 k RG jw LC 0.1936 +j24.3347 ； G
第4章射频网络分析 无线通信射频电路技术与设计[文光俊]资料
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§4.2 传输(ABCD)矩阵
例题 计算如图所示传输线的ABCD参量矩阵，已知传输线特性
阻抗为 Z0，传播常数为 ，长度为 l 。
解：我们令2端口有开路、短路两个终端条件。在此条件下， 传输线的分析方法等于开路、短路线段的分析方法。 对于开路的电路，我们知道电压和电流的关系如下： V (d) 2V cos( d)和 I (d ) 2 jV sin( d )
20
§4.4 散射参量
4.4.1、散射参量的定义
bb12
S11 S21
S12 S22
aa12
两端口网络的S参量的规定
S11
b1 a1
a2 0
1端口反射波 1端口入射波
S21
b2 a1
a2 0
2端口反射波 1端口入射波
S12
b1 a2
a1 0
1端口反射波 2端口入射波
S22
b2 a2
a1 0
S21
S11 1
S22
S12
1
S22
S21S12
1 S22
S21
S12
1
S11
27
§4.4 散射参量
4.4.5 S参量的推广
连接了有限长传输线段的两端口网络
I2 I1
V2 0
H 22
I2 V2
I1 0
H12 I1
H
22
V2
表示输入阻抗
表示反向电压增益 表示正向电流增益
表示输出导纳
15
§4.3 混合(H)参量矩阵
例题 采用H参量描述共反射极连接的低频小信号BJT模型。
共反射极连接的低频小信号BJT
解：
求解H11必须将基极-发射极短路，即令V2 VCE 0 ，然后 计算基极-反射极电压和基极电流的比值。又图可知H11
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1
本章目录
第一节 第二节 第三节 第四节 射频开关 射频移相器 射频衰减器 射频限幅器
2
知识结构
PIN二极管
射频开关
GaAs FET 电路设计 概述 移相器的主要技术指标
射 频 控 制 电 路
开关线型移相器
射频移相器
加载线型移相器 反射型移相器 高通/低通滤波器型移相器 放大器型移相器
21
§12.2 射频移相器
12.2.5 反射型移相器 反射型移相器的基本原理是在均匀传输线的终端接入电抗性 负载，利用开关变换负载的阻抗特性，从而改变负载反射系数的 相位，使入射波与反射波之间产生相移。
反射型移相器的基本概念
产生可转换系数的子网络有两种不同类型：在第一类，端接 线电抗变化（例如从电感变成电容），在第二类移相器电路中， 外加线长度用单刀单掷（SPST）开关在反射平面上加入。
FET开关的线性工作区域
5
FET开关的横截面图
§12.1 射频开关
12.1.3 电路设计 1. 结构组成 我们有两种基本结构可以采用来设计控制RF信号沿着传输线 传输的简单的单刀单掷（SPST）开关，如图所示。
串接开关器件及高、低阻等效电路
并联开关器件及高、低阻等效电路
这两种结构是对称的：对于并联结构，当器件处于高阻抗状 态时信号就传递到负载；对串联结构，器件低阻状态才允许信 号传输。
8
§12.1 射频开关
3. 性能改善 由串联开关的插损和隔离度的公式可以看出，开关电路的性 能受器件电抗X或电纳B的影响，因此可以通过改变器件电抗来 改善开关的性能。 高阻抗状态的总导纳可用接一个与电容并联的幅度相等的感 性电纳来降低。这既可安装一个集总电感，也可加入一段短路 （小于1/4波长）短截线来达到。图画出了这两种方法的具体电路。
16
§12.2 射频移相器
12.2.2 移相器的主要技术指标 1. 工作频带 移相器工作频带是指移相器的技术指标下降到允许界限值时 的频率范围。 2. 相移量 移相器是两端口网络，相移量是指不同控制状态时的输出 信号相对于参考状态时输出信号的相对相位差。 3. 相位误差 相位误差指标有时采用最大相移偏差来表示，也就是各频点的 实际相移和理论相移之间的最大偏差值；有时给出的是均方根 （RMS）相位误差，是指各位相位误差的均方根值。
20
§12.2 射频移相器
12.2.4 加载线型移相器 ° 加载线型移相器常用于对45 和22.5°移相设计。在这种电路中 ，移相原理如图中所示。入射波经历的移相 决定于归一化电 纳b=B/r。 由b引起的反射为：
G= 1-(1+jb) -jb = 1+(1+jb) 2+jb
说明加载型移相器基本机理的电路
开关电路三端口网络表示
15
§12.2 射频移相器
12.2.1 概述 微波移相器是相控阵雷达、卫星通信、移动通信设备中的核 心组件，它的工作频带、插入损耗直接影响着这些设备的抗干扰 能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本，因此研究移相器 在军事上和民用卫星通信领域具有重要的意义。
各种微波移相器类型
射频衰减器
数字衰减器 模拟衰减器
用于限幅的各种现象
射频限幅器
PIN二极管限幅器 微带结构限幅器
3
§12.1 射频开关
12.1.1 PIN二极管 微波开关利用PIN管在直流正、反偏压下呈现近似导通和关 断的阻抗特性，实现了控制微波信号通道转换的作用。
a 基本偏
正偏条件下的电阻记为Rs，与偏置电流IF.成反比，使PIN结 二极管在高频下有很好的隔离度。（b）为正偏时等效电路。当 PIN结反偏或者零偏时，本征层I内的电荷被耗尽，表现出高电 阻(Rp)，如图（c）所示。其中CT为PIN结二极管的总电容，包 括了结电容Cj和封装寄生电容Cp。
18
§12.2 射频移相器
12.2.3 开关线型移相器 一位开关线型移相器的基本构成如图所示。两只单刀双掷开 关用作信号通路，交替地经过两个中的一个。 传输路径长度为l1 或l2 ，当信号通过较 长的路径时，它产生附加相位延迟为：
(l2 l1 ) 2 f (l2 l1 ) vp
第12章 射频控制电路
本章重点介绍了由二极管、三极管组成的射频开关的原理 、结构和性能改善方法；介绍了射频移相器的各种性能指 标，分析了移相器的电路结构和性能参数等；介绍了射频 衰减器的结构和设计方法；介绍了二极管限幅器和微带限 幅器的原理结构、性能、电路组成等。
教学 重点
能力 教学 要求 重点
掌握：射频移相器的各种性能指标，常见移相器的移相原 理、电路结构、性能参数等。 了解：由二极管、三极管组成的射频开关的原理、结构、 性能指标和设计时应该注意的问题。 熟悉：射频衰减器和射频限幅器的原理结构和电路组成。
Y 式中，
0
2
G jB 1 1 2 2 1 G / Y0 G / Y0 B / Y0 2Y0 4 4
1 Z0
，G和B是开关器件在高阻状态下导纳Y的实部和虚部。
隔离度定义为理想开关在导通态传给负载的功率与开关处 于断开态时传递到负载实际功率之比，它是开关在断开态时开 关性能的度量。对串联结构，当器件在高阻状态时处于“断开” 状态。此时的隔离度也是由R和X用高阻状态下相应值代入给出 的；同理，并联结构是由式用低阻状态下的G和B值给出的。
从公式可以看出这类移相器一个有趣 特性，其相移差值 直接与频率成正 比。由于这一特性，开关线型移相器 也叫做开关时间延迟网络。其时间延 迟 d 为： l2 l1 d vp
19
一位开关线型移相器
§12.2 射频移相器
开关线移相器原理简单，结构上容易实现，但是几个技术问题 需要注意： （1）在开关线型移相器设计中一个共同的问题是开路谐振所引 起的问题。
高阻状态下开关器件电容采用
9
§12.1 射频开关
4. 单刀双掷开关 单刀双掷开关（SPDT）在任意时刻总有一个支路闭合。SPDT开 关有串联和并联两种基本结构，如图所示。
SPDT的串联和并联结构
在串联结构中，当开关器件SD1在低阻状态和器件SD2在高阻 状态时，输入信号到输出1，否则到输出2。图（b）所示的并联 结构基本原理与串联相同，当器件SD1在高阻状态，而器件 SD2在低阻状态时，信号路径到输出1，否则到输出2。因此， 在这两种结构中不管哪一种，在任何时间，总有一个器件在低 阻状态而另一个器件在高阻状态。
（2）在移相的整个工作过程中，移相器的输入端和输出端之间 一直处于导通的情况，因此要求在两种状态下输入端都要良好匹 配。此外还要求两种移相状态下插入损耗要小，并且要尽可能相 等，否则两种移相状态下输出信号大小不同，这将引起寄生调幅。 （3）开关的两条移相线相互距离要足够远，避免传输线间相互 耦合造成信号衰减和相位误差。
三个器件T形结构示例
13
§12.1 射频开关
6. 开关速度的考虑 （1）开关器件所致速度限制 当pin二极管用作射频开关时, 限制开关速度的主要因素是当二 极管偏置从正偏到反偏切换时， 从本征区域移动电荷需要的时间 ，即存储电荷的耗尽时间。此外 ，要提高pin二极管开关速度， 在厚度W相同的情况下，可以采 用GaAs二极管代替Si pin二极管 来实现，因为在砷化镓中电子迁 移率约是硅中4倍，所以GaAs二 极管有更快开关速度，以及较低 激励电流的需求。
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开关速度术语与测量
§12.1 射频开关
（2）由偏置网络所致开关速度限制 若把直流偏置作为一个单独端口，则一个单刀单掷开关电 路可视为三端口网络，如图所示。为保证RF信号不通过偏置端 口泄漏，在其偏置端口上需接一个低通滤波器。同理，为保证 直流偏置（开关脉冲）不干扰电路其他部分，在RF的输入输出 端上也需要高通滤波器。其最简单形式，高通滤波器是简单在 输入、输出两端加隔直流电容。但是此滤波器会增加开关脉冲 上升时间，因此降低了开关速度。
所以： t
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采用1/4波长变换网络反射型移相器
Z t2 Z 0 X f tan 2 Z t Z0 X f
1
对90 位将有：Z b j 2.4142Z0
从而得出：
电压传输系数 Γ 则可以写成：
VT VI VR 2 1 VI VI 2 jb
1
2 4 2 1 1 TVI VI VI ( ) exp j tan b 2 2 jb 4b 2
所引入的相位差为：
1 tan 1 b 2
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§12.1 射频开关
12.1.2 GaAs FET 在典型的开关模式中，当栅源负偏置在数值上大于夹断电 压Vp 即（ Vgs Vp ）时，漏源之间电阻很大，可视为一个高阻抗状 态；当零偏置栅电压加载到栅极时，则产生一个低阻抗状态。 FET的两个工作区域可以用图（a）形象表示。FET中与电阻性 和电容性区域相关的部分如图（b）所示。
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§12.1 射频开关
2. 插入损耗和隔离度 插入损耗定义为理想开关在导通状态传递给负载的功率与实 际开关在导通状态真正传给负载功率之比值，常以分贝数表示。 如果用 VL 表示在理想开关负载两端的电压，则插入损耗IL可 写为： 2
VL IL VL1
其中VL1 是实际负载两端电压。 对于串联结构通过分析可以得出： 则插入损耗为：
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§12.2 射频移相器
4. 插入损耗和插入波动 插入损耗的定义为传输网络未插入前负载吸收功率与传输网 络插入后负载吸收功率之比的分贝数。 5. 电压驻波比 传输线上相邻的波腹点和波谷点的电压振幅之比为电压驻波 比，用VWSR表示。 6. 开关时间和功率容量 开关元件的通断转换，有一个变化的过程，需要一定的时间， 这就是开关时间。移相器的开关时间主要取决于驱动器和所采 用的开关元件的开关时间。移相器的功率容量主要是指开关元 件所能承受的最大微波功率。开关的功率容量取决于开关导通 状态时允许通过的最大导通电流和截止状态时两端能够承受的 最大电压。