微波電路雷震亞緒論學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1微波微波(wib)電路雷震亞緒論電路雷震亞緒論第一頁，共46頁。第2頁/共46頁第二頁，共46頁。電路(dinl)的本質(zhì)？第3頁/共46頁第三頁，共46頁。第4頁/共46頁第四頁，共46頁。LL0=101 行波駐波行駐波Ln負(fù)載與傳輸線匹配n傳輸線上的導(dǎo)行波，負(fù)載吸收功率未必就大n源與傳輸線匹配n入射波功率（大小(dxio)）與負(fù)載無關(guān)的條件：源匹配（）n共軛匹配n 負(fù)載吸收功率最大，傳輸線上未必為行波n雙匹配n此時(shí)“線”上為行波，負(fù)載吸收功率最大 第5頁/共46頁第五頁，共46頁。同軸線（coaxial cable）帶線（stripline）微帶線（microstrip）槽線（slo

2、t line）平面波導(dǎo)（coplanar waveguide）懸置微帶線（suspended microstrip）矩形波導(dǎo)（rectangular waveguide）圓形波導(dǎo)（cylindrical waveguide）鰭線波導(dǎo)（fin line）介質(zhì)波導(dǎo)（dielectric waveguide）光纖（optical fiber)第6頁/共46頁第六頁，共46頁。 二端口二端口 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(wnglu) 二端口二端口 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(wnglu)a1b1a2b2I1I2V1V2Z Z參數(shù)參數(shù)(c(cnsnsh)h)V1=Z11I1+Z12I2V2=Z21I1+Z22I2Y Y參數(shù)參數(shù)I1=Y11

3、V1+Y12V2I2=Y21V1+Y22V2V1=h11I1+h12V2I2=h21I1+h22V2H H參數(shù)參數(shù)第7頁/共46頁第七頁，共46頁。S11-二端口接匹配負(fù)載時(shí)，一端口的反射系數(shù)二端口接匹配負(fù)載時(shí)，一端口的反射系數(shù)S21-二端口接匹配負(fù)載時(shí)，一端口到二端口的傳輸二端口接匹配負(fù)載時(shí)，一端口到二端口的傳輸(chun sh)系系數(shù)。數(shù)。S參數(shù)可以避開不現(xiàn)實(shí)的邊界條件和電磁場關(guān)系參數(shù)可以避開不現(xiàn)實(shí)的邊界條件和電磁場關(guān)系,通過測試直接取得，通過測試直接取得，物理概念清晰，在射頻電路中應(yīng)用廣泛。物理概念清晰，在射頻電路中應(yīng)用廣泛。在射頻領(lǐng)域，用端口網(wǎng)絡(luò)的分析方法確定幾乎所有射頻器件的特在射頻

4、領(lǐng)域，用端口網(wǎng)絡(luò)的分析方法確定幾乎所有射頻器件的特性性,研究電路和系統(tǒng)的指標(biāo)。研究電路和系統(tǒng)的指標(biāo)。在射頻頻段，很難實(shí)現(xiàn)寬頻帶的開路、短路狀態(tài)。在射頻頻段，很難實(shí)現(xiàn)寬頻帶的開路、短路狀態(tài)。全反射很容易造成有源器件的損壞。全反射很容易造成有源器件的損壞。第8頁/共46頁第八頁，共46頁。頻率、 阻抗(zkng)和功率的鐵三角關(guān)系頻 率功 率阻抗 振 蕩 器 、 壓 控 振 蕩 器 、 頻 率 合 成 器 、 分 頻 器 、 變 頻 器 、 倍 頻 器 、 混 頻 器 、 濾 波 器 等頻 率 計(jì) 數(shù) 器 /功 率 計(jì) 、 頻 譜分 析 儀標(biāo) 量 /矢 量網(wǎng) 絡(luò) 分 析 儀阻 抗 測 量 儀 、網(wǎng)

5、 絡(luò) 分 析 儀阻 抗 變 換 、阻 抗 匹 配 、 天 線 等 衰 減 器 、 功 分 器 、 耦 合 器 、 放大 器 、 開 關(guān) 等第9頁/共46頁第九頁，共46頁。介質(zhì)介質(zhì)(jizh)接地平面接地平面導(dǎo)體導(dǎo)體(dot)帶條帶條第10頁/共46頁第十頁，共46頁。基板參數(shù)基板參數(shù) ：介電常數(shù)、介質(zhì)：介電常數(shù)、介質(zhì)(jizh)損耗角正切、損耗角正切、 基板高度和導(dǎo)線厚度基板高度和導(dǎo)線厚度 電特性參數(shù)：特性阻抗、工作頻率、工作電特性參數(shù)：特性阻抗、工作頻率、工作 波長、波導(dǎo)波長和電長度波長、波導(dǎo)波長和電長度 微帶線參數(shù)：寬度、長度和單位長度衰減量微帶線參數(shù)：寬度、長度和單位長度衰減量第11頁

6、/共46頁第十一頁，共46頁。(din n)、濾波器、耦合、濾波器、耦合器器等無源器件等無源器件第12頁/共46頁第十二頁，共46頁。微帶線構(gòu)成微帶線構(gòu)成(guchng)濾波器濾波器微帶線構(gòu)成微帶線構(gòu)成(guchng)耦合器耦合器微帶線構(gòu)成電容微帶線構(gòu)成電容第13頁/共46頁第十三頁，共46頁。功率功率(gngl)放大器電原理圖放大器電原理圖功率功率(gngl)放大器印制版圖放大器印制版圖第14頁/共46頁第十四頁，共46頁。第15頁/共46頁第十五頁，共46頁。第16頁/共46頁第十六頁，共46頁。介質(zhì)介質(zhì)(jizh)腔分頻鎖相振蕩器腔分頻鎖相振蕩器用于頻率用于頻率(pnl)監(jiān)測監(jiān)測為分頻為

7、分頻(fn pn)片提供信號(hào)片提供信號(hào)振蕩器輸出振蕩器輸出ZZ0oZZZ0eZP1P4P3P241243平行線型耦合器平行線型耦合器第17頁/共46頁第十七頁，共46頁。第18頁/共46頁第十八頁，共46頁。二端口有源元件電路輸出匹配電路輸入匹配電路S SIN IN = S= S1111L LG GO OG GS S G GL L OUT OUT = = S S2222放大器電路方塊圖R R S SR R L LLLSSSSS22211211111SSSSSSS11211222221第19頁/共46頁第十九頁，共46頁。 小信號(hào)放大器設(shè)計(jì)步驟小信號(hào)放大器設(shè)計(jì)步驟1.根據(jù)指標(biāo)選擇適當(dāng)晶體管根據(jù)指

8、標(biāo)選擇適當(dāng)晶體管2.設(shè)計(jì)直流偏置設(shè)計(jì)直流偏置(pin zh)電路電路3.測量晶體管的測量晶體管的S參數(shù)參數(shù)3.判斷穩(wěn)定性判斷穩(wěn)定性4.根據(jù)單向化系數(shù)確定單、雙向化設(shè)計(jì)根據(jù)單向化系數(shù)確定單、雙向化設(shè)計(jì)5.設(shè)計(jì)輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 最大增益設(shè)計(jì)最大增益設(shè)計(jì) 等增益設(shè)計(jì)等增益設(shè)計(jì) 最佳噪聲設(shè)計(jì)最佳噪聲設(shè)計(jì)第20頁/共46頁第二十頁，共46頁。Freqency(GHz)S11S21S12S22Mag.Ang.Mag.Ang.Mag.Ang.Mag.Ang.0.50.49-15312.7980.030500.42-350.60.48-15910.7940.034520.39-350.70

9、.48-1639.3900.037530.38-350.80.47-1678.2870.040550.37-360.90.47-1707.3850.044560.36-371.00.47-1716.6820.047570.37-381.50.441774.9710.065590.40-42-452.00.411633.4610.083580.42 AT41511設(shè)計(jì)一900MHz放大器。其中電源(dinyun)為12VDC，輸出入阻抗為50。AT41511之S參數(shù)表(VCE=8V，IC=25mA，Zo=50，TA=25)如下列。 小信號(hào)小信號(hào)(xnho)放大器的設(shè)計(jì)（最大增益）放大器的設(shè)計(jì)（最

10、大增益）第21頁/共46頁第二十一頁，共46頁。 小信號(hào)小信號(hào)(xnho)放大器的設(shè)計(jì)（最大增益）放大器的設(shè)計(jì)（最大增益）第22頁/共46頁第二十二頁，共46頁。小信號(hào)放大器的設(shè)計(jì)小信號(hào)放大器的設(shè)計(jì)(shj)（最大增益）（最大增益）第23頁/共46頁第二十三頁，共46頁。小信號(hào)小信號(hào)(xnho)放大器的設(shè)計(jì)（最大增益）放大器的設(shè)計(jì)（最大增益）第24頁/共46頁第二十四頁，共46頁。小信號(hào)放大器的設(shè)計(jì)小信號(hào)放大器的設(shè)計(jì)(shj)（最大增益）（最大增益）第25頁/共46頁第二十五頁，共46頁。用用SMITH2.0設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(shj)小信號(hào)放大器小信號(hào)放大器(等增益等增益)0.1770.1050.43

11、20.047505050 505050RF INRF OUT射頻射頻(sh pn)電路電路第26頁/共46頁第二十六頁，共46頁。當(dāng)一個(gè)射頻當(dāng)一個(gè)射頻(sh pn)(sh pn)信號(hào)通過一個(gè)器件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)通過一個(gè)器件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射/ /傳傳輸輸 反射反射/ /傳輸特性決定了器件對(duì)射頻傳輸特性決定了器件對(duì)射頻(sh pn)(sh pn)信號(hào)的處信號(hào)的處理能力理能力電路的設(shè)計(jì)電路的設(shè)計(jì) 反射反射/ /傳輸特性的設(shè)計(jì)傳輸特性的設(shè)計(jì)第27頁/共46頁第二十七頁，共46頁。第28頁/共46頁第二十八頁，共46頁。3. 射頻射頻(sh pn)電路布線電路布線 與與PCB設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)第29頁/共46頁第

12、二十九頁，共46頁。n而無法實(shí)施這些常規(guī)準(zhǔn)則。而無法實(shí)施這些常規(guī)準(zhǔn)則。n在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行折中處理。折中處理。第30頁/共46頁第三十頁，共46頁。第31頁/共46頁第三十一頁，共46頁。電源電源(dinyun)設(shè)置去耦電容設(shè)置去耦電容第32頁/共46頁第三十二頁，共46頁。第33頁/共46頁第三十三頁，共46頁。高功率發(fā)射電路高功率發(fā)射電路(dinl)(dinl)遠(yuǎn)離低功率接收遠(yuǎn)離低功率接收電路電路(dinl)(dinl) 保證充足的物理空間保證充足的物理空間 布置在布置在PCBPCB板的兩面板的兩面 加金屬屏蔽罩加金屬屏蔽罩 第34頁/共46頁第三十四頁，共4

13、6頁。第35頁/共46頁第三十五頁，共46頁。第36頁/共46頁第三十六頁，共46頁。第37頁/共46頁第三十七頁，共46頁。射頻射頻/微波微波(wib)信號(hào)在自由空間的傳輸信號(hào)在自由空間的傳輸自由空間傳輸損耗（全向天線）自由空間傳輸損耗（全向天線） Ls=P發(fā)發(fā)/P收收 Ls（dB）=92.4+20 lgd（km）+20lgf（GHz）接收點(diǎn)電平接收點(diǎn)電平 Pr=GtGrPt/Ls Gt、Gr:發(fā)射發(fā)射/接收天線增益接收天線增益 Pt:發(fā)射功率發(fā)射功率第38頁/共46頁第三十八頁，共46頁。(zhngpn)及射頻頻帶限制所定）第39頁/共46頁第三十九頁，共46頁。第40頁/共46頁第四十頁

14、，共46頁。中頻(zhngpn)輸出混頻(hn pn)輸出濾波(lb)輸出放大器輸出第41頁/共46頁第四十一頁，共46頁。低噪聲放大(fngd)混頻(hn pn)輸出中頻(zhngpn)輸入第42頁/共46頁第四十二頁，共46頁。videoaudio FMMOD AM MOD綜合綜合(zngh)器器 4.5MHz 聲音聲音(shngyn)載波載波61.25MHz攝像攝像頭頭基帶信號(hào)基帶信號(hào)(xnho)中頻調(diào)制信號(hào)中頻調(diào)制信號(hào)(AM)基帶帶寬：基帶帶寬：6MHz中頻帶寬：中頻帶寬：6MHz圖像信號(hào)圖像信號(hào)聲音信號(hào)聲音信號(hào)基帶信號(hào)頻譜基帶信號(hào)頻譜第43頁/共46頁第四十三頁，共46頁。853.75 915853.7561.25 792.5 853.7