射频电路设计原理与应用
射频电路设计-理论与应用课程设计
射频电路设计-理论与应用课程设计1 概述本节课程主要涉及射频电路的设计理论和应用技术。
通过学习本篇文档，能够了解射频电路的基本概念、常见设计方法、以及具体应用实例，具备一定的射频电路设计能力和应用分析能力。
2 射频电路基本知识2.1 射频电路概述射频电路是指工作频率在数百千赫到几千兆赫之间的电路，主要应用于无线通信、雷达、导航、数码电视、卫星通信等领域。
射频电路设计的主要目标是在保证信号质量的基础上，最小化电路功率消耗、尽可能压缩电路体积、提高信号传输距离。
2.2 射频电路常见元器件射频电路常用元器件包括：•电容器：用于高频电路的耦合、滤波和谐振等；•缩微型电感：是指工作频率为几百千赫到几千兆赫之间的小型电感元器件；•微型变容二极管：在射频信号调制解调中常用的元器件；•双极型晶体管：用于射频功率放大和射频信号的混频等。
2.3 射频电路常见设计方法射频电路设计方法主要包括：•参数调节法：通过对电路中元器件参数的调节，实现电路频率和增益的精准控制；•调谐法：通过变容、变感等方法，实现电路的谐振频率调节；•负反馈法：通过反馈电路设计，实现射频电路的稳定性提高。
3 射频电路设计应用实例3.1 射频功率放大器射频功率放大器是射频电路的重要组成部分，主要作用是将射频信号从低功率转变为高功率，以提高信号传输距离。
设计射频功率放大器时需要考虑功率放大器的功率损耗、失真、阻抗匹配等问题。
在具体的应用中，可以采用微带线、负载线和巴伦变压器结构等方式实现阻抗匹配。
3.2 频率合成器频率合成器是一种可以通过基准信号合成多种频率信号的电路。
射频频率合成器的设计主要考虑两个问题：频率合成的精度和频率合成的范围。
一般采用锁相环（PLL）电路来实现射频频率合成。
3.3 低噪声放大器低噪声放大器是指具有低噪声系数的放大器，能够分离出微弱的信号，并在放大的同时不引入额外的噪声。
低噪声放大器的设计，需要考虑电路稳定性、线性度、噪声系数等指标。
射频电路设计理论与应用第二版课程设计
射频电路设计理论与应用第二版课程设计一、项目背景本课程设计为《射频电路设计理论与应用》课程的实践环节，旨在通过学生自行设计完成一个小型射频电路，将课堂知识应用到实际中，提升学生的实践能力和综合素质。
二、项目目标1.熟练掌握射频电路设计的基本理论和方法；2.掌握各类射频器件的特性和应用特点；3.能够使用EDA等工具进行电路设计和仿真分析；4.能够按照需求设计符合要求的小型射频电路。
三、项目内容课程设计主要包括以下内容：1. 课程理论部分：•射频电路设计基础知识；•无源器件的特性和应用；•有源器件的特性和应用；•射频电路的匹配设计；•射频电路的噪声与稳定性分析。
2. 课程实践部分：•射频放大器设计；•射频滤波器设计；•射频信号发生器设计；•射频调制解调器设计。
四、设计要求1.设计一个小型的射频电路；2.选择合适的器件进行设计；3.能够满足一定的性能要求；4.设计过程需要记录并撰写设计报告。
五、设计步骤1.确定设计方案：选择设计射频电路的类型、性能指标、器件选型等；2.确定电路拓扑结构：根据设计要求选择电路拓扑；3.确定电路参数：根据电路拓扑确定电路参数，包括无源电路参数和有源电路参数；4.进行电路分析：进行电路仿真分析，包括电路的频率响应、增益、带宽、稳定性等；5.电路优化：根据仿真分析结果进行电路参数的优化；6.绘制电路图：绘制电路原理图和布局图；7.PCB设计：进行PCB设计，包括原理图转化为线路图、布局图、线路仿真、板级仿真等；8.制作原型：将设计完成的电路制成原型设备；9.进行测试：对设计完成的射频电路进行测试、评估性能。
六、预期成果通过本课程设计，学生应达到以下目标：1.掌握射频电路设计的基本方法和理论知识；2.熟练使用EDA等工具进行电路设计和仿真分析；3.能够按照需求设计符合要求的小型射频电路；4.能够撰写电路设计报告。
七、实验仪器与设备1.TC2082系列数字存储示波器；2.PowerStudio物联网开发板等。
射频的原理方法和应用实例
射频的原理方法和应用实例射频的原理方法射频（Radio Frequency，RF）是指频率在几百千赫兹（kHz）到几百吉赫（GHz）之间的频段。
射频技术在无线通信、雷达、无线电广播、遥控器和无线电频谱监测等领域有着广泛的应用。
射频技术的原理基于电磁波的传播和调制。
通过调制信号的频率、幅度和相位，我们能够在射频通信中实现无线数据传输和远距离通信。
射频技术还包括射频器件、射频传输线、射频模块和射频系统的设计与优化。
射频调制与解调射频调制是将低频信号调制到射频信号的过程，主要包括频移和幅度调制。
常见的射频调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
射频解调是将射频信号还原为低频信号的过程，通常包括检测和解调。
常见的射频解调方式有包络解调、频率鉴频和相位解调。
射频传输线和射频器件射频传输线是一种专门用于传输高频信号的电缆或导线。
常见的射频传输线包括同轴电缆、微带线、波导和平行线。
射频器件包括射频功放、射频开关、射频放大器和射频滤波器等。
这些器件能够增强信号的强度、调节频率、过滤噪声和增强信号质量。
射频模块和系统设计射频模块是一种集成了射频电路和部分控制电路的模块，主要用于无线通信和射频控制系统。
射频模块的设计需要考虑射频信号、功耗、尺寸、加工工艺和可靠性等因素。
射频系统设计需要考虑信号处理、射频电路设计、天线、滤波器、低噪声放大器、调制解调器和功放等因素。
射频系统设计的目标是实现高性能、低功耗、稳定可靠的射频通信和传输。
射频的应用实例无线通信射频技术在无线通信中起到关键作用。
移动通信、卫星通信、无线局域网（WLAN）和蓝牙等无线通信技术都基于射频原理和方法。
雷达雷达系统利用射频信号来探测和跟踪目标。
雷达技术广泛应用于军事、民用航空、交通控制和气象领域。
通过控制射频信号的频率和相位，可以实现目标探测、距离测量和目标识别。
无线电广播无线电广播利用射频信号将音频信号传输到大范围的接收设备。
射频电路的设计原理及应用
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。
（射频电路方框图）
1、接收电路的结构和工作原理：
1
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)。
2
（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。
3。
射频电路的原理及应用
射频电路的原理及应用一、射频电路的定义射频电路是指在射频信号频率范围内工作的电路。
射频信号是指频率超过几十千赫兹（kHz）的电信号。
射频电路在通信、雷达、卫星和无线电频率应用中起着重要的作用。
二、射频电路的原理射频电路的原理涉及信号的传输、调制和解调。
以下是一些常见的射频电路原理：1. 信号的传输在射频电路中，信号传输过程涉及到信号的放大、滤波和混频等操作。
以下是一些常见的射频电路传输原理： - 射频放大器：用于放大射频信号的电路。
- 射频滤波器：用于滤除非期望频率的信号。
- 射频混频器：用于将不同频率的信号进行混频操作。
2. 调制和解调调制是将调制信号嵌入到载波频率上，以便在信道中传输。
解调则是将调制信号从载波中提取出来。
以下是一些常见的射频电路调制和解调原理： - 调制器：用于将一个低频调制信号转换成一个高频调制信号。
- 解调器：用于从射频信号中提取出原始调制信号。
三、射频电路的应用射频电路在各个领域都有着重要的应用。
以下是一些常见的射频电路应用：1. 通信领域射频电路在通信领域中起着至关重要的作用。
以下是一些常见的射频电路在通信领域的应用： - 无线电通信：射频电路在无线电通信中用于信号的传输和调制。
- 手机通信：射频电路在手机通信中用于信号的放大和解调。
- 卫星通信：射频电路在卫星通信中用于信号的放大和传输。
2. 雷达雷达是利用射频信号进行目标探测和测量的一种技术。
射频电路在雷达系统中起着重要的作用，以下是一些射频电路在雷达中的应用： - 发射机：射频发射机产生高功率射频信号并将其送入天线系统。
- 接收机：射频接收机接收从目标返回的信号并对其进行放大和解调。
- 混频器：射频混频器用于将回波信号与本地振荡器产生的信号进行混频。
3. 无线电频率应用射频电路在无线电频率应用中也有着重要的应用，以下是一些常见的射频电路应用： - 无线电发射机：射频电路在无线电发射机中用于信号的放大和传输。
射频电路的设计原理和优化
射频电路的设计原理和优化射频电路是现代通信系统中不可或缺的部分，其作用是在传输信号之前将信号放大、滤波、调制等，以保证信号质量和传输距离。
因此，对于射频电路的设计和优化十分重要。
一、射频电路的设计原理1、射频电路常见组件射频电路由多个组件组成，其中常见的组件包括：（1）二极管：在不同的交、直流工作模式下，二极管均可用于射频电路。
（2）电容器：作为一种具有低通/高通滤波器效果的器件，电容器可以用于频率选择电路和耦合电路。
（3）电感器：作为一种具有高通/低通滤波器效果的器件，电感器主要用于射频放大器中。
（4）变压器：主要用于匹配不同电阻值和阻抗值的电源和负载，并用于驱动天线。
（5）晶体管：在现代射频电路中广泛使用的放大器器件，它可以实现高速开关，并将低功率信号转换为高功率信号。
2、射频电路的基础参数（1）指标：阻抗(Z)、频率(f)、频带宽度(BW)、输入输出功率P。
（2）特性：增益(G)、稳定性、谐振频率、相关系数和线性度。
二、射频电路的优化方法1、降低噪声水平在射频电路中，噪声是由电气信号和热无关噪声共同产生的。
射频电路的设计师需要采用多种技术，以降低噪声水平。
这些技术包括减小电路本身的噪声、采用防射频干扰和阻尼噪声的方法。
2、提高灵敏度和选择性射频电路的设计师需要预先确定电路所需的灵敏度和选择性指标，并对其进行验证和调整。
射频电路的选择性指标是其频带宽度(BW)。
通过调整电路本身的各项参数，设计师可以调整选择性指标以满足不同的需求。
3、提高线性度和输出功率在射频电路中，线性度和输出功率似乎是相互矛盾的要求。
然而，通过熟练的设计技巧和优化方法，设计师可以提高射频电路的线性度和输出功率。
4、实现所需的阻抗匹配在射频电路中，阻抗匹配是一个必不可少的过程。
用于输入和输出电缆进行阻抗匹配，并采用匹配网络等工具，以最大程度地减小电路阻抗不匹配的影响。
5、减小电路本身的损耗射频电路的损耗包括传输线、电感、电容、二极管、晶体管等各种组件产生的电耗和电流损失。
射频电子电路设计与应用
用于产生射频信号，用于 测试电路的输入性能。
示波器
4
用于观察信号波形，分析 信号的时域特性。
频谱分析仪
2
用于测量射频信号的频率
、功率、信号质量等参数
。
网络分析仪
3
用于测量射频电路的阻抗 、增益、相位等参数。
调试方法与步骤
电源检查
确保电路供电正常，无短路或断 路现象。
优化调整
根据测量结果对电路进行调整， 优化性能参数。
参数计算
根据电路原理图，计算元 件参数、性能指标和电路 性能参数。
元件选择与匹配
元件规格
根据电路性能参数和设计 目标，选择合适的元件规 格和型号。
元件匹配
确保电路中元件的参数匹 配，避免因元件不匹配导 致性能下降或失真。
元件稳定性
选择稳定性好、可靠性高 的元件，以提高电路的稳 定性和可靠性。
电路布局与布线
电磁兼容性设计
01
02
03
电磁干扰源
识别和分析电路中的电磁 干扰源，如电压电流突变 、谐波等。
电磁屏蔽
采用电磁屏蔽技术，减小 电磁干扰对电路的影响， 提高电磁兼容性。
滤波技术
采用滤波器、电容器等元 件，减小电磁干扰的传播 ，提高信号质量。
Part
03
射频电子电路的测量与调试
测量仪器与技术
信号发生器
02
射频电子电路设计
设计流程与方法
确定设计目标
明确电路的功能、性能指 标和限制条件，如工作频 率、功率、尺寸等。
优化改进
根据仿真结果，对电路进 行优化改进，提高性能和 稳定性。
原理图设计
根据设计目标，使用电路 元件和器件构建电路原理 图。
无线射频的电路原理及应用
无线射频的电路原理及应用1. 引言射频（Radio Frequency，简称RF）是指用于无线通信的电磁波频率范围，通常指从3kHz到300GHz的频率范围。
无线射频技术的应用广泛，涵盖了移动通信、无线传感器网络、卫星通信、无线电视、雷达等领域。
在无线射频技术中，电路原理起着至关重要的作用，对信号的产生、调制、放大、接收和解调等过程起到关键的作用。
本文将介绍无线射频电路的原理及其在各个领域的应用。
2. 无线射频电路的基础原理2.1 电磁波的基本特性•电磁波是通过电场和磁场的相互作用传播的，具有波动性和粒子性。
•电磁波有不同的频率和波长，频率越高，波长越短，能量越大。
•电磁波可以被天线接收和发送，实现无线通信。
2.2 无线射频电路的要素无线射频电路主要由以下几个部分构成：•天线：将电磁波转化为电信号或将电信号转化为电磁波。
•射频前端模块：包括信号产生、调制、放大等功能。
•射频接收机：将接收到的电磁波转化为数字信号。
•射频发送机：将数字信号转化为电磁波发送出去。
3. 无线射频电路的应用3.1 移动通信•手机：无线射频电路在手机中起到关键作用，将电磁波转化为电信号发射出去，并将接受到的电信号转化为数字信号。
•基站：无线射频电路在基站中起到关键作用，将数字信号转化为电磁波发射出去，并将接收到的电磁波转化为数字信号。
•数据通信：无线射频电路在数据通信中起到关键作用，实现手机间的通信和数据传输。
3.2 无线传感器网络无线传感器网络是由大量分布在一定区域内的无线传感器节点组成的网络。
无线射频电路在无线传感器网络中起到关键作用，实现传感器节点之间的通信和数据传输。
3.3 卫星通信卫星通信是通过人造卫星实现的无线通信方式。
无线射频电路在卫星通信中起到关键作用，将地面发射的信号转化为电磁波发送到卫星，并将卫星接收到的电磁波转化为数字信号发送到地面。
3.4 无线电视无线电视是通过无线传输的方式实现的电视信号的接收和传输。
射频电路理论与设计
射频电路仿真与实验
05
电路仿真软件
如Multisim、PSPICE等，用于模拟和分析射频电路的电流、电压等电气特性。
电磁场与电路联合仿真软件
如COMSOL Multiphysics等，能够实现电磁场和电路的耦合仿真，适用于复杂的多物理场问题。
定义与特点
手机、无线局域网、卫星通信等。
通信
目标探测、测距、测速等。
雷达
全球定位系统（GPS）、北斗卫星导航系统等。
导航
无线电广播、电视广播等。
广播
射频电路的应用领域
射频电路的基本组成
产生射频信号，可以是振荡器、放大器等。
用于传输射频信号，可以是同轴线、微带线等。
包括天线、滤波器、混频器、放大器等，用于处理射频信号。
电磁兼容性与干扰问题
随着设备数量的增加和通信频段的密集化，电磁兼容性和干扰问题变得更加突出，需要采取有效的措施来解决。
材料与工艺限制
在实现小型化和集成化的同时，材料和工艺的限制可能导致性能下降、可靠性问题和制造成本增加。
测量与调试的挑战
在高频和宽带条件下，测量和调试技术面临更大的挑战，需要发展新的测试设备和测试方法。
软件定义无线电（SDR）
通过软件编程来实现无线电功能，使得射频电路更加灵活和可重构，满足多样化应用需求。
5G和物联网（IoT）技术的影响
随着5G和物联网技术的快速发展，射频电路的设计将面临新的挑战和机遇，需要不断适应新技术要求。
技术挑战
高频与宽带信号处理
随着通信频段的不断提高，射频电路需要处理更高频率和更宽带宽的信号，这带来了信号失真、噪声干扰和功耗增加等技术挑战。
射频电路设计原理与应用
【连载】射频电路设计——原理与应用相关搜索:射频电路, 原理, 连载, 应用, 设计随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（RF）和微波（MW）电路在通信系统中广泛应用，高频电路设计领域得到了工业界的特别关注，新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。
微波射频识别系统（RFID）的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内；全球定位系统（GPS）载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz的下行通信链路。
通常这些电路的工作频率都在1GHz以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会继续下去。
但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。
下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会，讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识，以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。
作者介绍ChrisHao，北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生；研究方向为通信系统中的射频电路设计；负责或参与的项目包括：主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计，兼容型GNSS接收机射频前端设计，等。
第1章射频电路概述本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。
第1节频谱及其应用第2节射频电路概述第2章射频电路理论基础本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等第1节品质因数第2节无源器件特性第3章传输线工作频率的提高意味着波长的减小，当频率提高到UHF时，相应的波长范围为10-100cm，当频率继续提高时，波长将与电路元件的尺寸相当，电压和电流不再保持空间不变，必须用波的特性来分析它们。
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微波射频识别系统（RFID）的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内；全球定位系统（GPS）载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz的下行通信链路。
通常这些电路的工作频率都在1GHz以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会继续下去。
但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。
下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会，讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识，以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。
作者介绍ChrisHao，北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生；研究方向为通信系统中的射频电路设计；负责或参与的项目包括：主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计，兼容型GNSS接收机射频前端设计，等。
第1章射频电路概述本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。
第1节频谱及其应用第2节射频电路概述第2章射频电路理论基础本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等第1节品质因数第2节无源器件特性第3章传输线工作频率的提高意味着波长的减小，当频率提高到UHF时，相应的波长范围为10-100cm，当频率继续提高时，波长将与电路元件的尺寸相当，电压和电流不再保持空间不变，必须用波的特性来分析它们。
第1节传输线的基本参数第2节终端带负载的传输线分析 (1)第3节终端带负载的传输线分析 (2)第4章史密斯圆图为了简化反射系数的计算，P.H.Smith开发了以保角映射原理为基础的图解方法。
这种近似方法的优点是有可能在同一个图中简单直观的显示传输线阻抗以及反射系数。
本小节将对史密斯圆图进行系统的介绍。
第1节史密斯圆图第5章二端口网络为了有效的减少无源、有源器件的个数，避开电路的复杂性和非线性效应，简化电路输入、输出特性关系，可以用网络模型来代替基本电路。
第1节二端口网络模型第2节二端口网络的串联、并联与级联第3节二端口网络的散射参量第6章功率、增益、噪声、和非线性增益、噪声和非线性是描述射频电路最常用的指标。
在射频和微波系统中，由于反射的普遍存在和理想的短路、开路难以获得，低频电路中常用的电压和电流参数的测量变得十分困难，因此，功率的测量得到了广泛的应用。
第1节功率和增益第2节噪声和噪声系数第3节电路的非线性第7章射频滤波器滤波器是一种选择装置，它对输入信号进行加工和处理，从中选出某些特定的信号作为输出。
电滤波器的任务是对输入信号进行选频加权传输。
第1节引言第2节滤波器基本原理与分类第3节滤波器的设计方法第4节集成滤波器产品第8章功率衰减器、分配器和方向耦合器本章将分三节介绍三种在射频电路中常用的电路模块：功率衰减器、功率分配器和方向耦合器。
第1节功率衰减器第2节功率分配器第3节方向耦合器第1章射频电路概述本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。
第1节频谱及其应用由于很多领域的应用中需要系统工作于一定的频率范围之内，因此需要对频率进行分段。
近年来对于频谱的分段已经进行了几次，其中对常用的是电气和电子工程师协会（IEEE）建立的，如表1.1所示。
表中可以看出VHF/UHF波段是典型的电视设备工作频段，在这两个波段波长达到了与电子系统的实际尺寸相当的水平，因此，从这个频段开始必须在有关电子线路中考虑电流和电压信号的波的性质。
这里定义频率高于它的所有频段为射频频段，工作射频频段的电路称为射频电路。
射频频段频段的主要应用领域有：1. 卫星通信与卫星电视广播* 双边带广播系统（DBS-Direct Broadcast System）* C波段：4/6GHz，下行4 GHz，上行6 GHz* Ku波段：12/15GHz，下行12GHz，上行15GHz* 卫星间通信：36GHz2. 微波中继通信* 干线微波：2.1GHz，8GHz，11GHz* 支线微波：6GHz，8GHz，11GHz，36GH* 农村多址(一点多址)：1.5GHz，2.4GHz，2.6GHz3. 雷达、气象、测距、定位* 雷达远程警戒：P， L， S，C* 精确制导：X,，Ka* 气象：1.7 GHz，0.1375GHz* 汽车防撞、自动记费：36 GHz，60GHz* 防盗：9.4 GHz* 全球定位：1227.60MHz和1575.42MHz4. 射电天文：36GHz, 94GHz, 125GHz5. 计算机无线网：2.5 GHz, 5.8 GHz, 36GHz第2节射频电路概述射频电路最主要的应用领域就是无线通信，图1.1为一个典型的无线通信系统的框图，下面以这个系统为例分析射频电路在整个无线通信系统中的作用。
图1.1 典型射频系统方框图这是一个无线通信收发机（tranceiver）的系统模型，它包含了发射机电路、接收机电路以及通信天线。
这个收发机可以应用于个人通信和无线局域网络中。
在这个系统中，数字处理部分主要是对数字信号进行处理，包括采样、压缩、编码等；然后通过A/D转换器转换器变成模拟形式进入模拟信号电路单元。
模拟信号电路分为两部分：发射部分和接收部分。
发射部分的主要作用是：数- 模转换输出的低频模拟信号与本地振荡器提供的高频载波经过混频器上变频成射频调制信号，射频信号经过天线辐射到空间中去。
接收部分的主要作用是：空间辐射信号经过天线耦合到接收电路中去，接收到的微弱信号经过低噪声放大器被放大后与本地振荡信号经过混频器下变频为包含中频信号分量的信号。
滤波器的作用就是将有用的中频信号滤出来后输入模-数转换器转换成数字信号，然后进入数字处理部分处理。
下面，将针对图1.1 方框图中的低噪声放大器（LNA）讨论一般射频电路的组成和特点。
图1.2以TriQuint 公司的TGA4506-SM为例，给出了这个放大器的电路板图，注意到输入信号是通过一个经过匹配滤波网络输入放大模块。
放大模块一般采用晶体管的共射极结构，其输入阻抗必须与位于低噪声放大器前面的滤波器的输出阻抗相匹配，从而保证最佳传输功率和最小反射系数，对于射频电路设计来说，这种匹配是必须的。
此外，低噪声放大器的输出阻抗必须与其后端的混频器输入阻抗相匹配，同样能保证放大器输出的信号能完全、无反射的输入到混频器中去。
这些匹配网络是由微带线组成，在有些时候也可能由独立的无源器件组成，但是它们在高频情况下的电特性与在低频的情况下完全不同。
图上还可以看出微带线实际上是一定长度和宽度的敷铜带，与微带线连接的是片状电阻、电容和电感。
图1.2 TGA4506-SM电路版图图1.3 用于个人通信终端的低噪声放大器电路板图了解、分析、设计和最终制造这种射频电路，需要很多关于射频电路设计的知识和关键课题。
在后面的章节中，将分别对这些知识进行介绍。
第2章射频电路理论基础本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等第1节品质因数无源元件一个很重要的参数就是品质因数（Quality Factor，Q值），品质因数的定义见式(1.1)，它表示元件或电路在某个频率所存储的能量与所消耗的能量的比值。
下面以RL并联回路为例，计算电路的品质因数。
假设有激励电压为则电感中的电流为电感中储存的能量以及最大值分别为电路中每个周期消耗的能量为将式（1.5）和式（1.6）代入式（1.1）中，可以得到回路的品质因数为有了品质因数的概念，可以更方便的分析无源元件在高频情况下的特性。
第2节无源器件特性1.高频电阻低频电子学中最普通的电路元件就是电阻，它的作用是通过将一些电能装化成热能来达到电压降低的目的。
电阻的高频等效电路如图所示，其中两个电感L模拟电阻两端的引线的寄生电感，同时还必须根据实际引线的结构考虑电容效应；用电容C模拟电荷分离效应。
电阻等效电路表示法根据电阻的等效电路图，可以方便的计算出整个电阻的阻抗：下图描绘了电阻的阻抗绝对值与频率的关系，正像看到的那样，低频时电阻的阻抗是R，然而当频率升高并超过一定值时，寄生电容的影响成为主要的，它引起电阻阻抗的下降。
当频率继续升高时，由于引线电感的影响，总的阻抗上升，引线电感在很高的频率下代表一个开路线或无限大阻抗。
一个典型的1KΩ电阻阻抗绝对值与频率的关系2.高频电容片状电容在射频电路中的应用十分广泛，它可以用于滤波器调频、匹配网络、晶体管的偏置等很多电路中，因此很有必要了解它们的高频特性。
电容的高频等效电路如图所示，其中L为引线的寄生电感；描述引线导体损耗用一个串联的等效电阻R1；描述介质损耗用一个并联的电阻R2。
电容等效电路表示法同样可以得到一个典型的电容器的阻抗绝对值与频率的关系。
如下图所示，由于存在介质损耗和有限长的引线，电容显示出与电阻同样的谐振特性。
一个典型的1pF电容阻抗绝对值与频率的关系3.高频电感电感的应用相对于电阻和电容来说较少，它主要用于晶体管的偏置网络或滤波器中。
电感通常由导线在圆导体柱上绕制而成，因此电感除了考虑本身的感性特征，还需要考虑导线的电阻以及相邻线圈之间的分布电容。
电感的等效电路模型如下图所示，寄生旁路电容C和串联电阻R分别由分布电容和电阻带来的综合效应。
高频电感的等效电路与电阻和电容相同，电感的高频特性同样与理想电感的预期特性不同，如下图所示：首先，当频率接近谐振点时，高频电感的阻抗迅速提高；第二，当频率继续提高时，寄生电容C的影响成为主要的，线圈阻抗逐渐降低。
电感阻抗绝对值与频率的关系总之，在高频电路中，导线连同基本的电阻、电容和电感这些基本的无源器件的性能明显与理想元件特征不同。
读者可以发现低频时恒定的电阻值，到高频时显示出具有谐振点的二阶系统相应；在高频时，电容中的电介质产生了损耗，造成电容起呈现的阻抗特征只有低频时才与频率成反比；在低频时电感的阻抗响应随频率的增加而线形增加，达到谐振点前开始偏离理想特征，最终变为电容性。