电子工程师未来射频电路设计.ppt

射频电路设计
——理论与应用
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近年来由于通信技术及计算机技术的迅猛发展，工作频率日益提高，射频和微波电路得到广泛应用。
目前大多数教材都是面向两种不同的读者：
1. 具有坚实理论基础的研究生
m/s
Transverse electromagnetic mode
（）
在波的传播方向上，单位距离空间相位kz的变化称为相位常数（传播常数）：
空间相位kz变化2π所经过的距离称为波长：
横电磁模:
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解：自由空间的相对磁导率和介电常数等于1
计算 f = 30MHz，300MHz，30GHz 在自由空间电磁波的
波阻抗、相速和波长。
波 长：
波阻抗：
相 速：
1 m
1 cm
10 m
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频谱
VHF/UHF就是典型的电视工作波段，其波长与电子系统的实际尺寸相当，在有关的电子线路中开始考虑电流和电压信号波的性质。RF范围：VHF—S波段。MW范围：C波段以上。
电气和电子工程师学会(IEEE) 频谱
VLF(甚低频) 3~30kHz 100~10km
频 段 频 率 波 长
ELF(极低频) 30~300Hz 10000~1000km
MF(中频) 300~3000kHz 1~
VF(音频) 300~3000Hz 1000~100km
VHF(甚高频) 30~300MHz 10~1m
LF(低频) 30~300kHz 10~1km
S 波段 2~4GHz 15~
HF(高频) 3~30MHz 100~10m
UHF(特高频) 300~3000MHz 100~10cm
SHF(超高频) 3~30GHz 10~1cm
频 段 频 率 波 长
EHF(极高频) 30~300GHz 1~
毫米波 40~300GHz ~1mm
P 波段 ~1GHz 130~30cm
C 波段 4~8GHz ~
X 波段 8~ ~
Ka 波段 ~40GHz ~
K 波段 18~ ~
L 波段 1~2GHz 30~15cm
Kμ 波段 ~18GHz ~
亚毫米波 300~3000GHz 1~
microwave
微波:
tadio frequency
射频:
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无源元件的射频特性
在常规电路中，R与 f 无关，XC= ，XL= ωL。
实际上用导线、线圈和平板制成的电阻、电感和电容，甚至单根直导线或印刷电路板上的一段敷铜带所具有的电阻和电感都与频率有关。如导线的直流电阻：
对DC信号，传导电流流过整个导体横截面。在AC时，交变的载流子形成交变磁场，该磁场又感应一个电场，与该电场相关联的电流密度与原始的电流相反，在中心感应最强，所以导体中心的电阻最大，随着频率的提高，电流趋向于导体外表
——趋肤效应。
沿z方向的电流密度：
其中 是零阶和一阶贝塞尔函数，I为总电流
1
ωC
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ωL/RDC≌a/2δ
在高频条件下(f≥500MHz)，
归一化电阻：R/RDC≌a/2δ
在多数情况下导体的μr=1，
故趋肤厚度随着频率的升高迅速
降低。
δ=(πfμ cond)-1/2
Jz /Jz0
r
2a
低电流密度
电流方向
高电流密度
a
-a
σAu=×106S/m
σAl=×106S/m
σCu=×106S/m
δ，mm
铜、铝、金的趋肤厚
度与频率的关系曲线
Au
C