射频/微波的特点: 1.频率高 2.波长短 3.大气窗口 4.分子谐振 微波频率：300MHz-3000GHz 波长：0.1mm-1m 独特的特点：RF/MW 的波长与自然界物体尺寸相比拟 在RF/MW 波段，由于导体的趋肤效应、介质损耗效应、电磁感应等影响，期间区域不再是单纯能量的集中区，而呈现分布特性。 长线概念：通常把RF/MW 导线（传输线）称为长线，传统的电路理论已不适合长线！ RF/MW 系统的组成： 传输线：传输RF/MW 信号 微波元器件：完成微波信号的产生、放大、变换等和功率的分配、控制及滤波 天线：辐射或接收电磁波 微波、天线与电波传播的关系：（简答） 微波： 对象：如何导引电磁波在微波传输系统中的有效传输 目的：希望电磁波按一定要求沿微波传输系统无辐射的传输； 天线 任务：将导行波变换为向空间定向辐射的电磁波，或将在空间传播的电磁波变为微波设备中的导行波 作用：1.有效辐射或接收电磁波；2.把无线电波能量转换为导行波能量 电波传播 分析和研究电波在空间的传播方式和特点 常用传输线机构：矩形波导 共面波导 同轴线 带状线 微带线 槽线 分析方法 称为传输线的特性阻抗 特性阻抗Z0通常是个复数, 且与工作频率有关。 它由传输线自身分布参数决定而与负载及信源无关, 故称为特性阻抗 对于均匀无耗传输线, R=G=0, 传输线的特性阻抗为 此时, 特性阻抗Z0为实数, 且与频率无关。 常用的平行双导线传输线的特性阻抗有250Ω, 400Ω和600Ω三种。 常用的同轴线的特性阻抗有50 Ω 和75Ω两种。 均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关, 且一般为复数, 故不宜直接测量。 无耗传输线上任意相距λ /2处的阻抗相同, 一般称之为λ /2重复性。 传输线上电压和电流以波的形式传播, 在任一点的电压或电流均由沿-z 方向传播的行波（称为入射波）和沿+z 方向传播的行波（称为反射波）叠加而成。 传播常数γ: α为衰减常数, 单位为dB/m β为相移常数 对于均匀无耗传输线来说, 由于β与ω成线性关系, 故导行波的相速与频率无关, 也称为无色散波。当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速υp 与频率ω有关,这就称为色散特性。 定义传输线上任意一点 z 处的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）之比为电压（或电流）反射系数(越小越好) 当Zl=Z0时, Γl=0, 即负载终端无反射, 此时传输线上反射系数处处为零, 一般称之为负载匹配。而当Zl ≠Z0时, 负载端就会产生一反射波, 向信源方向传播, 若信源阻抗与传输线特性阻抗不相等时, 则它将再次被反射。 定义传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅之比为电压驻波比, 用ρ表示： 0L Z C =)j /()j (0C G L R Z ωω++=βωωγj )j )(j (+=++≈a C G L R min max U U =ρ
微波、射频与激光 微波、射频和激光都是通过高温将肿瘤细胞杀死。目前临床上一根治术为主，但并非所有实体肿瘤都适合根治术，有些年龄叫大或者合并其他比较严重疾病者不一定适用，一般晚期癌症患者也不适合根治术。以较小的创伤达到同样的疗效是人们追求的目标，微创医学顺应了这一发展趋势，肿瘤不予切除而采用原位灭活是现代微创治疗医疗的一个重要思想。 微波：微波治疗疾病主要是通过热效应和生物效应来实现的。微波是指频率从300MHZ到GHZ范围内的电磁波。微波对人体组织的热效应效率高、穿透力强、具有内外同时产生热的优点。微波在人体组织内产生热量，作用可达5--8厘米，可穿透衣物和石膏等体表覆盖物，直达病灶部位促进血液循环、水中吸收和新肉芽生长。 一种是微波从体外照射进去，另一种是把微波送到患部直接照射肿瘤，这二种治疗方式可根据病变部位来选择。但有一个共同要求是：必须使病变的温度保持在42.5-43.5℃的范围内，温度低了对肿瘤治疗无效，温度高了将造成对病变周围健康组织的损害，因此微波治疗肿瘤时，一定要严格控制肿瘤部位的温度。 微波进行切割的原理的把双极辐射器送到患部，进行瞬时放电，把病变组织固化。这个治疗方法的实质是通过微波的趋肤效应，把病变组织从表面逐步向内的烧死，从而达到治疗目的。但必须注意定位准确，治疗部位要有及时采取冷却措施。 单针消融面积大于射频，可达到更高的治疗温度，电极所形成的凝固体呈锥形，不适合消融类圆形的肿瘤。 照射治疗5~10W，每次15-20分钟，20分钟，手术进行切割25~35W，最高可达50W，切割止血的作用。 缺陷：容易造成灼伤，有心脏起搏器或者内置金属类的禁用。 射频：在影像技术的引导下，将电极针直接插入肿瘤内，通过射频能量使病灶局部组织产生高温、干燥、最终凝固和灭活软组织及肿瘤。其工作原理为：当电子发生器产生射频电流（460KHZ）时，通过裸露的电极针使其周围组织细胞产生热凝固性坏死和变性。现有的技术可以产生直径约为3-5cm大小的球形或椭圆形凝固灶，并可控制所需凝固病灶的大小。几个球形或椭圆形凝固灶的叠合可产生更大的凝固灶。 射频目前医用射频大多采用200KHz －750KHz的频率。(内镜)射频治疗仪工作频率为400KHz。当射频电流流经人体组织时，因电磁场的快速变化使得细胞内的正、负离子快速运动，于是它们之间以及它们与细胞内的其它分子、离子等的摩擦使病变部位升温，致使细胞内外水分蒸发、干燥、固缩脱落以致无菌性坏死，从而达到治疗的目的。 肿瘤经皮射频消融治疗是在影像学(CT、B超等)导向下，使用射频热效应引起组织凝固性坏死而达到切除肿瘤的目的，目前已在众多的姑息疗法中成为新的热点。该技术的主要作用原理为弹头发出中高频率的射频波(460k Hz)，能激发组织细胞进行等离子震荡，离子相互撞击产生热量，达到80-100℃，可有效快速地杀死局部肿瘤细胞，同时可使肿瘤周围的血管组织凝同凝固形成一个反应带，使之不能继续向肿瘤供血和有利于防止肿瘤转移。 整个治疗过程是在电脑控制于电视屏幕监视下进行，集束电极发出的射频波一次可使组织凝同性坏死范围(灭活肿瘤区)达5cm×5cm×5cm，是一种最先进的杀伤肿瘤较多而损害机体较轻的“导向治疗方法”和微创的肿瘤切除治疗方法。 射频消融系统包含射频发生器、电极针及电极板。最重要的是电极针。目前常用的电
Cascadable Silicon Bipolar MMIC?Amplifier Technical Data Features ?Cascadable 50 ? Gain Block ? 3 dB Bandwidth:DC to 3.2 GHz ?8 dB Typical Gain at 1.0?GHz ?12.5 dBm Typical P 1 dB at 1.0?GHz ?Unconditionally Stable (k>1)?Surface Mount Plastic Package ?Tape-and-Reel Packaging Option Available [1] MSA-0486 86 Plastic Package Typical Biasing Configuration Note: 1.Refer to PACKAGING section “Tape-and-Reel Packaging for Surface Mount Semiconductors”. R V CC > 7 V IN OUT Description The MSA-0486 is a high perfor-mance silicon bipolar Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC) housed in a low cost,surface mount plastic package.This MMIC is designed for use as a general purpose 50 ? gain block.Typical applications include narrow and broad band IF and RF amplifiers in commercial and industrial applications. The MSA-series is fabricated using HP’s 10 GHz f T , 25?GHz f MAX ,silicon bipolar MMIC process which uses nitride self-alignment,ion implantation, and gold metalli-zation to achieve excellent performance, uniformity and reliability. The use of an external bias resistor for temperature and current stability also allows bias flexibility.
重庆大学本科学生课程设计指导教师评定成绩表 说明：1、学院、专业、年级均填全称。 2、本表除评语、成绩和签名外均可采用计算机打印。 重庆大学本科学生课程设计任务书
2、本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。 摘要 本次主要涉及了低通滤波器，功分器，带通滤波器和放大器，用到了AWR，MATHCAD和ADS 软件。
在低通滤波器的设计中，采用了两种方法：第一种是根据设计要求，选择了合适的低通原型，利用了RICHARDS法则用传输线替代电感和电容，然后用Kuroda规则进行微带线串并联互换，反归一化得出各段微带线的特性阻抗，组后在AWR软件中用Txline算出微带线的长宽，画出原理图并仿真，其中包括S参数仿真，Smith圆图仿真和EM板仿真。第二种是利用低通原型，设计了高低阻抗低通滤波器，高低阻抗的长度均由公式算得出。 在功分器的设计中，首先根据要求的工作频率和功率分配比K，利用公式求得各段微带线的特性阻抗1，2，3端口所接电阻的阻抗值，再用AWR软件确定各段微带线的长度和宽度，设计出原理图，然后仿真，为了节省材料，又在原来的基础上设计了弯曲的功分器。同时通过对老师所给论文的学习，掌握到一种大功率比的分配器的设计，其较书上的简单威尔金森功分器有着优越的性能。 对于带通滤波器，首先根据要求选定低通原型，算出耦合传输线的奇模，偶模阻抗，再选定基板，用ADS的LineCalc计算耦合微带线的长和宽，组图后画出原理图并进行仿真。 设计放大器时，一是根据要求，选择合适的管子，需在选定的频率点满足增益，噪声放大系数等要求。二是设计匹配网络，采用了单项化射界和双边放大器设计两种方法。具体是用ADS中的Smith圆图工具SmitChaitUtility来辅助设计，得到了微带显得电长度，再选定基板，用ADS中的LineCalc计算微带线的长和宽。最后在ADS中画出原理图并进行仿真，主要是对S参数的仿真。为了达到所要求的增益，采用两级放大。其中第一级放大为低噪声放大，第二级放大为双共轭匹配放大。 由于在微波领域，很多时候要用经验值，而不是理论值，来达到所要求的元件特性，因此在算出理论值之后，常常需要进行一些调整来达到设计要求。 关键词：低通原型Kuroda规则功率分配比匹配网络微带线 课程设计正文 1.切比雪夫低通滤波器的设计 1.1 设计要求： 五阶微带低通滤波器： 截止频率2.5GHZ 止带频率：5GHZ 通带波纹：0.5dB 止带衰减大于42dB
射频微波技术课程设计 专业班级： 学号： 学生姓名: 指导教师： 年月日
设计题目：圆极化微带天线仿真设计 一、内容摘要 微带天线（microstrip antenna）在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。微带天线分2 种：①贴片形状是一细长带条，则为微带振子天线。②贴片是一个面积单元时，则为微带天线。如果把接地板刻出缝隙，而在介质基片的另一面印制出微带线时，缝隙馈电，则构成微带缝隙天线。 二、设计任务及指标： 设计一种谐振频率为920MHz的圆极化贴片天线，利用Ansoft公司的HFSS13.0对其进行建模并对其进行仿真分析天线的远区辐射场特性并进行一系列优化。进一步理解微带天线的特性与应用，掌握微波天线的工程设计方法和技巧，熟悉三维电磁场仿真工具HFSS，了解微波天线产品的系统概念，提高专业素质和工程实践能力。 （1）工作频段：900~1200MHz。 （2）基板FR4：H=1.5mm，Er=4.4，tand=0.02。 （3）驻波比小于1.5。 （4）轴比小于3dB。 （5）方向性系数高于3dB。 （6）极化方式RHCP。 三、设计原理： 1.微带贴片天线的工作原理 微带贴片天线是由介质基片、在基片一面上有任意平面形状的导电贴片和基片另一面上的地板所构成。 天线要解决的两个重要问题是阻抗特性和方向特性。前者要解决天线与馈线的匹配问题； 后者要解决定向辐射或定向接收问题，也就是要解决提高发射功率或接收机灵敏度的问题。 而不论是阻抗特性还是方向特性都必须首先求出天线在远区的电磁场分布，为此要求解满足天线边界条件的麦克斯韦方程组。对于这样一个电磁场的边值问题，严格的数学求解是很困难的。因此，经常采用工程近似的方法进行研究，即用某种初始场的近似分布代替真实的准确分布来计算辐射场。 微带天线的辐射机理实际上是高频的电磁泄漏。一个微波电路如果不是被导体完全封闭，电路中的不连续处就会产生电磁辐射。例如微带电路的开路端，结构尺寸的突变、折弯等不连续处也会产生电磁辐射（泄漏）。当频率较低时，这些部分的电尺寸很小，因此泄漏也笑；但随着频率的增高，电尺寸增大，泄漏就大。在经过特殊设计，即放大成贴片状，并使其工作在谐振状态，辐射就明显增强，辐射效率就大大提高，从而成为有效的天线。 图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射元、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数包括辐射元的长度L、辐射元的宽度W、介质层的厚度h、介质的相对介
射频与微波技术应用与发展综述 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期：
摘要： 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一,从雷达到广播电视、无线电通信，再 到微波炉，微波技术对社会发展和人们生活的进步产生着深远的影响。本文介绍了微波技 术的发展以及在各个领域中的应用,并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。Abstract： Microwave technology is one of the most important technology in the nearly century, from radar to broadcast TV, radio communication, microwave oven, microwave technology had a profound impact on society development and progress of people's lives .The paper introduced the development of microwave technology and it’s applications in various fields. It also discussed the future direction of microwave technology. 关键词：微波技术，微波电效应，污水处理 Keywords: Microwave technology, microwave electric effect, sewage treatment 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为 它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。 19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其 进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦 的一个预言──电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4 月美国科学家SouthWorth用直径为12．5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导 传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以 在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效
关于射频微波去嵌入技术的调研 在微波射频电路中，一个不可避免的问题就是测量电路或者器件的参数，由于高频电路的特殊性，对于器件参数的测量要求很苛刻，为了使测量的指标和实际的情形十分接近，我们需要考虑很多因素对测量系统的影响，其中最重要的因素之一就是夹具的去嵌入问题，下面就国内外在去嵌入技术上的重大突破做一下调研。 对于微波有源器件建模和性能特性测量,矢量网络分析仪发挥了重要作用,以矢量网络分析仪为核心的有源器件和MMIC自动测试系统得到了快速发展。矢量网络分析仪等测量仪器的测试端口或者参考面一般为标准同轴连接器或波导,如3.5mm和2.4mm 同轴连接器,有源器件如微波晶体管、场效应管和二极管等一般为未封装的管芯或梁式引线封装,在被测有源器件和测量仪器之间必须引入测量夹具予以转换。测量夹具的引入解决了有源器件的直流偏置、信号激励与检测的问题,但同时引入了测量误差,去除有源器件测量夹具引入的误差必须进行去嵌入运算。 矢量网络分析仪测量有源器件事先必须进行测量校准,一般在矢量网络分析仪的同轴测量端口或波导测量端口采用OSLT校准方法或TR L校准方法进行校准,可以去除矢量网络分析仪本身的系统误差,从而提高测量精度;另一种测量校准方法就是在测量夹具上进行测量校准, 如TRL、LRL、LRM、TOM、SOLD和OSL等校准方法，这些校准方法都有一个共同的特点就是需要一个微带或共面波导等平面传输线制成的校准件,把测量夹具引入的误差作为整个矢量网络分析仪的系统误差,通过在微带或共面波导参考面上进行测量校准和误差修正和误差修正予以剔除。 微带型或共面波导型校准件存在两个方面的问题:一是微带型或共面波导型校准件制作工艺比较复杂,性能指标难以提高;二是微带型或共面波导型校准件定标问题一般单位难以解决,现有的测量手段只能解决具有同轴或波导参考面的部件和组件测量问题,无法满足微带和共面波导等平面传输线校准件的定标要求。鉴于这些原因有源器件测量夹具的去嵌入问题,一直是有源器件建模和测量领域研究的热点问题。 在有源测量夹具完全对称的假设下,提出了一种无需在微带或共面波导等平面传输线参考面上进行校准的去嵌入方法,这种方法的优点就是不需要微带或共
魔T的设计 一、设计目的 由于关于微波的一些理论、概念都比较抽象，理解不深刻。为了把一些理论用形象的方法表现出来，出现了许多关于微波的仿真软件。本次设计就是在这些软件的基础上进行的。其目的就是通过学习基于有限元的微波EDA仿真软件HFSS软件，加强对相关知识的理解和掌握，提高在射频领域的应用能力。本设计基于微波元器件的理论级熟练掌握HFSS仿真软件基础上，设计一个魔T，查看魔T的S参数并分析场分布图。 二、设计方案 从设计目的出发，本文主要是研究魔T的S参数并分析场分布图。因此对于这个课设，可以在一个魔T设定多个端口，以确定魔T的内部的分布特性。 三、设计原理 魔T是波导分支器的一种，是一种功率分配器元件。E面T分支、H-T分支也是波导分支器。 E面T分支是在主波导宽面上的分支，其轴线平行于主波导的TE10模的电场方向。 H-T分支是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导的TE10模的磁场方向。 将E--T分支和H--T分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成匹配双T,如右图所示,它有以下特征: 1.四个端口完全匹配. 2.端口“①、②”对称，即有 3.当端口“③”输入，端口“①、②”有等辐同相波输出，端口“④”隔离。 4.当端口“④”输入，端口“①、②”有等辐反相波输出。端口“③”隔离。 5.当端口“①或②”输入时，端口“③、④”等分输出而对应端口“②”或“①”隔离。 6.当端口“①、②”同时加入信号时，端口“③”输出两信号相量和的1/倍，端口“④”输出两信号差的1/倍。端口“③”称为魔T的H臂或和臂，端口“④”称为魔
T的E臂或差臂。 由个散射参数可得魔T的[S]矩阵为 总之：魔T具有对口隔离，邻口3DB摔减及完全匹配的关系。 四、设计步骤及内容 1、打开HFSS软件，建立新的工程。并设置模型单位为mm和模型的默认材料为真空。 2、创建魔T： 画出长方体，是其长边沿Z轴，并设其上表面为P1，在此面上设激励。 根据画出的长方体分别旋转到三个90度、180度、270度处。依次为p2、p3、p4口。然后进行组合，形成魔T。如图：
射频与微波技术原理及应用培训教材 华东师范大学微波研究所 一、Maxwell(麦克斯韦)方程 Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 0 B E t D H J t D B ρ???=- ????=+??=?= (1.1) 对于各向同性介质，有 D E B H J E εμσ=== (1.2) 其中D 为电位移矢量、B 为磁感应强度、J 为电流密度矢量。 电磁场的问题就是通过边界条件求解Maxwell 方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对于规则边界条件，Maxwell 方程有严格的解析解。但对于任意形状的边界条件，Maxwell 方程只有近似解，此时应采用数值分析方法求解，如矩量法、有限元法、时域有限差分法等等。目前对应这些数值方法，有很多商业的电磁场仿真软件，如Ansoft 公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum 和ADS 、CST 公司的Microwave Studio 以及Remcom 公司的XFDTD 等。 由矢量亥姆霍兹方程联立Maxwell 方程就得到矢量波动方程。当0,0J ρ==时，有 222200E k E H k H ?+=?+= (1.3) 其中k 为传播波数，22k ωμε=。 二、传输线理论 传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基
础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法 低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L、C、R。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。 射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U、电流I转化为频率f、功率P、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。 由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”。具体内容包括： (1)、将均匀导波系统等效为具有分布参数的均匀传输线； (2)、将不均匀性等效为集总参数微波网络； (3)、确定均匀导波系统与不均匀区的参考面。 2、传输线方程及其解 传输线方程是传输线理论的基本方程，是描述传输线上的电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。电路理论和传输线之间的关键不同处在于电尺寸。集总参数电路和分布参数电路的分界线可认为是l/λ≥0.05。 以传输TEM模的均匀传输线作为模型，如图1所示。在线上任取线元dz来分析(dz<<λ)，其等效电路如图2所示。终端负载处为坐标起点，向波源方向为正方向。 图1. 均匀传输线模型图2、线元及其等效电路根据等效电路，有
微波毫米波单片集成电路综述论文 摘要 微波集成电路（Microwave Integrated Circuit缩写为MIC）是工作在微波波段和毫米波波段即30GHz～300GHz频率范围，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。微波集成电路起始于20世纪50年代。微波电路技术由同轴线、波导元件及其组成的系统转向平面型电路的一个重要原因，是微波固态器件的发展。60～70年代采用氧化铝基片和厚膜薄膜工艺；80年代开始有单片集成电路。 微波集成电路大致可以分为两种电路：混合微波集成电路和单片微波集成电路。 混合微波集成电路是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。常用的混合微波集成电路有微带混频器、微波低噪声放大器、功率放大器、倍频器、相控阵单元等各种宽带微波电路。 单片微波集成电路（Monolithic Microwave Integrated Circuit缩写为MMIC）则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC 放大器中。 目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。 本文主要从单片微波集成电路工艺、基于Si的单片微波集成电路的电路结构的
宁波大学 机械工程与力学学院工业工程系 课程设计报告 2012 — 2013学年第1学期 课程名称现代物流设施与规划 设计题目RFID射频识别技术 组组员号 专业班级 2012年12月23日
目录 一、设计任务和要求 (3) 二、设计背景和意义 (3) 三、技术方案与技术路线 (4) 四、取得的成果 (6) 五、遇到的问题及解决方案 (8) 六、分析总结 (9) 参考文献 (9)
一、设计任务和要求 1、学会资料的查询：从Internet上搜寻RFID射频识别技术的相关文献，对射频识别技术有一个大概的认识和了解； 2、学会专研：通过帮助文档及相关资料的查阅，了解射频识别技术的原理和应用场合，寻找一个射频识别技术的应用场合并且设计一个相应的应用射频识别技术系统； 3、要求以小组为单位完成，组员全程参与及合作； 4、公开演示成果，并由老师随机向组员提问； 5、记小组分；第16周课提交资料并进行演示。 二、项目背景和和意义 我们小组选择医院这个社会矛盾的聚集点，设计一款可以帮助提高医院服务救助水平的应用RFID射频识别技术的系统。医院作为救死扶伤的场所也越来越多的引起了大家的关注。由于我国的医院服务救助水平和医务人员的素质都有待提高，不时会有一些恶性的医 疗事故的发生，使人们存在对医护人员排斥甚至厌恶感。针对医药费用的纠纷也常常见诸报纸等新闻媒介。 救死扶伤最重要的就是时间。时间就是生命这句话在医疗救助中绝对称得上是真理。众所周知，现代工业的高速发展给我们带来无比快捷舒适的生活方式的同时恶性疾病也在我国逐年快速增加。例如大家熟知的呼吸道疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等等。这些疾病的特点是发病迅速对抢救时间要求极高并且都极易因为抢救不及时造成病人的生命危险。急救车上有一系列的设备装置和药品，随时准备提供给患者。美国国民患者安全理事会首席专家说，2003年11月至2005年6月，由于急救车的问题引起了8起事故，都是由于相应的设备不在车上或药物过期造成的。这并非人为疏忽，而是在这些推车上至少有三种不同的物品，虽然有检查各物品是否配备的程序，尤其是在急救室执行急救过程中，迅速完成这项检查任务仍然很困难。如何及时了解患者情况，节约医护人员在救助过程中的时间就成了关键中的关键。我们小组成员针对紧急救助情况如何节约时间给出了方案。
一、射频/微波技术及其基础 1、射频/微波技术的基础 ? 什么是微波技术 研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术，利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。 ? 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论 2、射频/微波的基本特性 ? 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性 射频频段为30 ～ 300MHz ，微波频段为300MHz ～ 3000GHz ，相对应波长为1m ～0.1mm ，照射于介质物体时能深入到该物质的内部。根据量子理论，电磁辐射能量不是连续的，而是由一个个的“光量子”组成，单个量子的能量与其频率的关系为e = h ·f 式中,h = 4×10-15电子伏·秒 (eV ·S) 成为普朗克常数 3、射频/微波技术在工程里的应用 ? 无线通信的工作方式 1、单向通信方式 通信双方中的一方只能接收信号，另一方只能发送信号，不能互逆，收信方不能对 发信方直接进行信息反馈 2、双向单工通信方式 3、双向半双工通信方式 通信双方中的一方使用双频双工方式，可同时收发；另一方则使用双频单工方式， 发信时要按下“送话”开关。 4、双向全双工通信方式 通信双方可以通信进行发信和收信，这时收信与发信一般采用不同的工作频率，通 -讲 开关按-讲 按-讲 受话器受话器
二、电磁波频谱1 2、射频/
1.《射频电路设计--理论与应用》『美』Reinhold Ludwig 著电子工业出版社 个人书评：射频经典著作，建议做RF的人手一本，里面内容比较全面，这本书要反复的看，每读一次都会更深一层理解. 随便提一下，关于看射频书籍看不懂的地方怎么办？我提议先看枝干或结论有个大概印象，实在弄不明白就跳过（当然可问身边同事同学或GOOGLE一下），跳过不是不管它了，而是尽量先看完自己能看懂的，看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方，人的思维是不断升华的，知识的也是一个系统体系，有关联的，当你把每一块砖弄明白了，就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。 2. 《射频通信电路设计》『中』刘长军著科学技术出版社 个人书评：有拼凑之嫌（大量引用书1和《微波晶体管放大电路分析与设计》内容），但还是有可取之处，加上作者的理解，比看外文书（或者翻译本）看起来要通俗易懂，毕竟是中国人口韵。值得一看，书上有很多归纳性的经验. 3．《高频电路设计与制作》『日』市川欲一著科学技术出版社 个人书评：本人说实话比较喜欢日本人写书的风格和语言，及其通俗，配上图示，极其深奥的理论看起来明明朗朗，比那些从头到尾只会搬抄公式的某些教授强们多了，本书作者的实践之作，里面都是一些作者的设计作品和设计方法，推荐一看.. 5. 《振荡电路设计与应用》『日』稻叶宝著科学技术出版社 个人书评：这边书还不错，除了学到振荡电路设计，还学到了很多模拟电路的基础应用，唯一缺点书中的内容涉及频率的都不够高（k级，几M,几十，几百M的振荡器），做有源电路的可以看一下,整体感觉还行. 6. 《锁相环电路设计与应用》『日』远坂俊昭著科学技术出版社 个人书评：对PLL原理总是搞不太明白的同学可以参考此书，图形图片很多，让人很直观明白，比起其他PLL书只会千篇一律写公式强千倍。好书，值得收藏！ 7. 《信号完整性分析》『美』Eric Bogatin著电子工业出版社 个人书评：前几章用物理的方法看电子，感觉不好理解，写的感觉很拗口，翻译好像也有些不到位，但后面几章写的确实好，尤其是关于传输线的，对你理解信号的传输的实际过程，能建立一个很好的模型，推荐大家看一下，此书还是不错的.（看多了RF的，换换胃口） 8. 《高速数字设计》『美』Howard Johnson著电子工业出版社 个人书评：刚刚卓越买回来，还没有动“她”呢，随便翻了下目录，做高速电路和PCB Layout 的工程师一看要看下，这本书也是经典书喔！ 10.《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》『中』郑军奇著电子工业出版社 个人书评：实战性和很强的一本书，本人做产品经常要送去信息产业部电子研究5所做EMC 测试，认证.产品认证是产品成功的临门一脚，把这脚球踢好，老板会很赏识你的，如果你也负责产品的EMC，这本书必读。作者写有很多实例，很有代表性，对你解决EMC问题，会有引导性（指导性）的的意义。
微波技术课程设计报告 院系： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： （课程设计时间：2015年7 月1 日——2015年7 月8 日） 安徽大学
目录 1.课程设计目的 (1) 2.课程设计题目描述和要求 (1) 3.课程设计报告内容 (2) 3.1 阻抗与导纳的相互转换 (2) 3.2 由负载阻抗求驻波比和驻波相位 (3) 3.3 串联单支节调匹配 (4) 3.4 界面 (9) 3.4.1 总界面 (9) 3.4.2 阻抗与导纳变化界面 (9) 3.4.3 由负载阻抗求驻波比和驻波相位界面 (10) 3.4.4 串联单支节调匹配界面 (10) 4. 团队分工 (11) 5. 心得体会 (11)
1.课程设计目的 微波课程设计利用软件分析把微波技术课程中学到的的基础内容贯穿起来，以软件方式实现微波器件的性能参数设置和分析。使我们通过实践能更好地掌握基本微波器件的设计和应用，更深层地掌握微波技术教材的内容。微波课程设计中软件仿真可以更加形象，具体地认识和了解微波课程基础知识，以便更容易地学习微波技术课程，掌握及理解地更加透彻。 课程设计培养了我们分析问题，解决问题的能力以及团队合作的精神与意识，培养我们独立自主地学习能力以及书写综合实验报告的能力。这次微波课程设计用到了MATLAB进行编程，同时编写界面界面进行操作，充分展现学科间的综合应用，融汇贯通。这可以促使我们从理论过渡到实践的学习，理论是实践的基础和总领方向，而实践是深刻掌握知识的有效路径。课程设计是大家相互学习和实践的方式，这正是课程设计的重要性所在。 2.课程设计题目描述和要求 根据组员讨论后，我组选了课题一第四组的题目，其对应的题目和要求如下表1所示：
单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。 微波集成电路 Microwave Integrated Circuit 工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。简称MIC。分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。 在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。 目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。 根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛. 微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。可分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。 微波集成电路起始于20世纪50年代。微波电路技术由同轴线、波导元件及其组成的系统转向平面型电路的一个重要原因，是微波固态器件的发展。60～70年代采用氧化铝基片和厚膜薄膜工艺；80年代开始有单片集成电路。 微波集成电路的分类 混合微波集成电路是采用薄膜或厚膜技术，将无源微波电路制作在适合传输微波信号的基片上的功能块。电路是根据系统的需要而设计制造的。常用的混合微波集成电路有微带混频器、微波低噪声放大器、功率放大器、倍频器、相控阵单元等各种宽带微波电路。
《微波与射频技术》课程教学大纲 课程编号： 课程名称：微波与射频技术/ Radio Frequency and Microwave Technology 课程总学时/学分：40/2.5（其中理论32学时，实验8学时） 适用专业：电子信息工程专业 一、教学目的和任务 “微波与射频技术”是电子与信息工程本科专业的一门必修专业核心课程。 “微波与射频技术”讲述电磁场与电磁波及传输线理论，在此基础上分析微波与射频谐振电路，微波与射频网络，并对阻抗匹配与阻抗变换、功率衰减器与放大器和振荡器与放大器电路进行了有机整合，并将之应用与射频识别技术中。根据电子信息工程专业的特点和应用需要，使学生对微波与射频技术的系统理论和最新发展有一个全面而系统的认识，并培养学生在工程实践中的应用能力，提高学生的创新能力。 二、教学基本要求 通过对计算机控制技术课程的学习，要求学生： （1）了解微波技术的研究方法，电磁场和电磁波的基本理论传输线理论。 （2）熟悉传输线谐振电路及各种谐振腔的理论和应用，微波与射频网络分析，阻抗匹配与阻抗变换、功率衰减与功率分配器电路原理。 （3）掌握射频识别读写器的设计方法，会使用ADS仿真软件模拟射频电路，并能够把ADS和HFSS真正应用到实际工程设计工作中。 三、教学内容与学时分配 第一章（知识领域1）：概论（2学时）。 （1）知识点：微波与射频；微波通信系统；微波在生活与生产中的应用。 （2）重点与难点： 第二章（知识领域2）：电磁场与电磁波的基本理论（2学时）。 （1）知识点：麦克斯韦方程；坡印廷定理；波动方程；介质中的平面波；波的极化。 （2）重点与难点：重点是麦克斯韦方程和坡印廷定理。难点是波动方程； 第三章（知识领域3）：传输线理论（2学时）。 （1）知识点：传输线方程及其解；无耗传输线的状态分析；同轴线；有耗传输线；传输线的阻抗匹配。
目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、设计步骤 (1) 1、设计方案 (1) 2、设计过程 (4) 1、建立工程和电气电磁结构仿真文件 (4) 2、设置基板参数画天线事物图 (4) 3、创建图表 (4) 4、电磁仿真 (5) 四、设计结果 (5) 1、设计程序原理图 (5) 2、程序仿真结果 (6) 五、设计总结 (6) 六、设计心得 (6) 七、参考文献 (7)
平面等角螺旋天线的设计 一、设计目的 1、通过本课程设计的学习，学生将复习所学高频电子线路、微波技术基础及线路、 天线理论知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使 学生具有一定的实践操作能力； 2、掌握Microwave Office软件设计方法，能熟练运用该软件设计并分析电路系 统； 3、通过微波课程设计，掌握系统设计仿真的思维方法和基本开发过程。 二、设计要求 1、根据所选题目，设计实现系统的原理框图。 2、给出设计原理图，仿真波形图。 3、每人一组，写出设计报告。 4、设计一个平面等角螺旋天线，天线的中心频率为7GHz。 三、设计步骤 1、设计方案 研究天线除了要分析、研究天线飞方向特性和阻抗特性外，还应考虑它的使用带宽问题，现代通信中，要求天线具有较宽的工作频带特性，以扩频通信为例，扩频信号带宽较之原始信号带宽远远超过10倍，再如通信侦查等领域均要求天线具有很宽的带宽。 非频变天线概念是由拉姆西（V.H.Rumsey）于1957年提出的，使天线的发展产生了一个突破，可将带宽扩展到超过40:1，在此之前，具有宽频带方向性和阻抗特性的天线其带宽不超过2:1。我们已知道，天线的电性能取决于它的电尺寸，所以当几何尺寸一定时，频率的变化导致电尺寸的变化，因而天线的性能也将随
第1章绪论 微波电路开始于40年代应用的立体微波电路[1]，它是由波导传输线、波导元件、谐振腔和微波电子管组成。随着微波固态器件的发展以及分布型传输线的出现，60年代初，出现了平面微波电路，它是由微带元件、集总元件、微波固态器件等利用扩散、外延、沉积、蚀刻等制造技术将这些无源微波器件和有源微波元件制作在一块半导体基片上的微波混合电路[2]，即HMIC。它属于第二代微波电路。与以波导和同轴线等组成的第一代微波电路相比较，它具有体积小、重量轻等优点，避免了复杂的机械加工，而且易与波导器件，铁氧体器件连接，可以适应当时迅速发展起来的小型微波固体器件。又由于其性能好、可靠性强、使用方便等优点，因此即被用于各种微波整机，并且在提高军用电子系统的性能和小型化方面起了显著的作用[3]。 70年代，GaAs材料制造工艺的成熟，对微波半导体技术的发展有着极为重要的影响。GaAs材料的电子迁移率比Si高七倍，而且漂移速度也比Si高的多，这种高频高速性能是由其材料特性决定的。又由于GaAs材料的半绝缘性(其电阻率可达105Ω/cm)可以不需要采用特殊的隔离技术而将平面传输线，所以无源元件和有源元件集可以成在同一块芯片上，更进一步地减小了微波电路的体积。 正是由于GaAs技术的问世与GaAs材料的特性而促成了由微波集成电路向单片集成电路的过渡。与第二代的微波混合电路HMIC相比较，MMIC的体积更小、寿命更长、可靠性高、噪声低、功耗小、工作的极限频率更高等优点。例如在在HMIC与MMIC就高增益放大器的比较中可以发现（见表1-1）[4]：放大器的尺寸，MMIC元件数，连线接头数均比要HMIC少，且二者的电器性能相近，MMIC的极限频率和增益要比HMIC大。因此，受到广泛的重视。尽管MMIC技术发展很快，但至今为止仍然存在这某些互联困难。某些性能指标的常规电路元件不能制造，开发费用高等问题。我国MMIC受到投资不足，技术水平低等条件的限制，发展一直比较缓慢。相对而言MHMIC技 1 — —