射频开关基础
我们知道开关的种类有很多，而射频微波开关最突出的特点就是做高频信号的传输路径切换，以满足测试系统的信号传输要求。
从工作原理上分类，射频微波开关有机电开关和固态开关，机电开关是依靠机械接触作为其机械机构，而固态开关则有两大类，即FET和PIN二极管，FET开关是创造一个通道（损耗层），让电流从FET的漏极流向源极而形成开关状态。PIN二极管则是由高掺杂的正极性（P）和负极性（N）电荷材料之间夹成的高阻性介质层（I）组成的开关状态。还有一种由FET和PIN组成的叫做混合开关，也有广泛的应用。
而从用途上分，则包含了SPDT、多路开关、旁路开关、转换开关、矩阵开关等。
从连接器的种类分（或频率），则有同轴和波导之分。
开关的主要规格主要有：频率范围、输入功率、插入损耗、隔离、SWR、重复能力、寿命。
机电开关有如下的特点，从而获得了广泛的应用：
1）频率范围高，机电开关的主要优点之一是传输信号可一直低到直流。上限频率则由同轴结构和连接器决定。开关切换功率的能力在很大程度上决定于开关中信号承载
元件的使用材料和开关的设计。应考虑两种切换条件:“热”切换和“冷”切换。
2）机电开关的插入损耗是很低的，从低频时的0.1 dB 到高频时的1.5 dB。这明显优于固态开关的0.5 dB 至6 dB。影响损耗的因素有路径长度、信号承载表面使用
的材料、触点的磨损、侵蚀及其它污染。
3）开关的高隔离都是非常重要的，因为它能防止无用信号对所要信号的干扰。隔离是在感兴趣端口检测前经衰减无用信号的大小。
4）开关驻波比(SWR) 规定了连接器和开关信号路径对于理想50 ?传输线匹配的良好程度。在信号路由配置包括会增加测量不确定度的多个串联元件时，低SWR是
测试装置设计的关键。
5）重复性是指开关的技术指标经长期反复使用之后变化的度量。开关作为系统部件使用时，其重复性对系统总测量精度至关重要。可定义开关任何指标的重复性，包括
插入损耗、反射、隔离和相位。
6）开关寿命规定为使用次数，即开关从一个位置到另一位置，再返回原位置的次数。
长的寿命减少了定期维护、停机时间和修理从而降低了使用者的使用成本。
开关的控制配有标准的控制电缆和插座，可以方便的分布在系统中，对于同时多个开关的控制，还可以采用开关驱动的方式，就象一台带GPIB接口的仪器一样，通过GPIB方式进行程控，
固态开关在重复性、开关速度、功耗和工作寿命上要比机电开关具有无比的优越性，但其他方面如频率范围、插入损耗、隔离等方面则不如机电开关，因此，明白每种开关的特点能让您正确选择更为合适的微波开关，满足您的测试需要。
举个例子，帮助大家了解。如下表
射频微波工程师经典参考书[精华] 射频微波工程师经典参考书 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. 4. 《LC滤波器设计与制作》『日』森荣二著科学技术出版社 个人书评:语言及其通俗易懂，完全没有深奥的理论在里面，入门者
看看不错，但是设计方法感觉有点落后，完全手工计算.也感觉内容的太细致，此书一般. 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～ 9.《蓝牙技术原理开发与应用》『中』钱志鸿著北京航空航天大 学出版社 个人书评:当时自己做蓝牙产品买的书，前2年仅有的几本，上面讲了一下蓝牙的基本理论(恰当的说翻译了蓝牙标准)，软件，程序的东西占大部分内容. 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
传输线的基本知识 传输射频信号的线缆泛称传输线，常用的有两种:双线与同轴线。频率更高则会用到微带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本传输特性都由传输线公式所表征。 不妨先让我们作一个实验，在一台PNA3620上测一段同轴线的输入阻抗。我们会发现在某个频率上同轴线末端开路时其输入阻抗却呈现短路，而末端短路时入端反而呈现开路。通过这个实验可以得到几个结论或想法：首先，这个现象按低频常规电路经验看是想不通的，因此一段线或一个网络必须在使用频率上用射频仪器进行测试才能反映其真实情况。其二，出现这种现象时同轴线的长度为测试频率下的λ/ 4或其奇数倍；因此传输线的特性通常是与长度的波长数有关，让我们习惯用波长数来描述传输线长度，而不是绝对长度，这样作就更通用更广泛一些。最后，这种现象必须通过传输线公式来计算（或阻抗圆图来查出），熟悉传输线公式或圆图是射频、天馈线工作者的基本功。 传输线公式是由著名的电报方程导出的，在这里不作推导而直接引用其公式。对于一般工程技术人员，只需会利用公式或圆图即可。 这里主要讲无耗传输线，有耗的用得较少，就不多提了。 射频器件（包括天线）的性能是与传输线（也称馈线）有关的，射频器件的匹配过程是在传输线上完成的，可以说射频器件是离不开传输线的。先熟悉传输线是合理的，而电路的东西是比较具体的。即使是天线，作者也尽量将其看成是个射频器件来处理，这种作法符合一般基层工作者的实际水平。 1.1 传输线基本公式 1.电报方程 对于一段均匀传输线，在有关书上可 查到，等效电路如图1-1所示。根据线的 微分参数可列出经典的电报方程，解出的 结果为： V 1= 2 1（V 2+I 2Z 0）e гx + 2 1 (V 2-I 2Z 0)e -гx （1-1） I 1= 21Z （V 2+I 2Z 0）e г x - 21Z (V 2-I 2Z 0)e -г x (1-2) 2 x 为距离或长度，由负载端起算,即负载端的x 为0 2г= α+j β, г为传播系数，α为衰减系数, β为相移系数。无耗时г = j β. 一般情况下常用无耗线来进行分析，这样公式简单一些,也明确一些，或者说理想化一些。而这样作实际上是可行的，真要计算衰减时，再把衰减常数加上。 2 Z 0为传输线的特性阻抗。 2 Z i 为源的输出阻抗(或源内阻)，通常假定亦为Z 0；若不是Z 0，其数值仅影响线上电压的幅度大小，并不影响其分布曲线形状。
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
引言 在进入射频测试前，让我们回顾一下单相交流电的基本知识。 一、单相交流电的产生 在一组线圈中，放一能旋转的磁铁。当磁铁匀速旋转时，线圈内的磁通一会儿大一会 儿小，一会儿正向一会儿反向，也就是说线圈内有呈周期性变化的磁通，从而线圈两端即感生出一个等幅的交流电压，这就是一个原理示意性交流发电机。若磁铁每秒旋转50周，则电压的变化必然也是50周。每秒的周期数称为频率f，其单位为赫芝Hz。103Hz=千赫kHz,，106Hz=兆赫MHz，109Hz=吉赫GHz。b5E2RGbCAP 在示波器上可看出电压的波形呈周期性，每一个周期对应磁铁旋转一周。即转了2π弪，每秒旋转了f个2π，称2πf为ω<常称角频率，实质为角速率）。则单相交流电的表达式可写成：p1EanqFDPw V=Vm=Vm 式中Vm(电压最大值>=Ve(有效值或Vr.m.s.>。t为时间<秒），为初相。 二、对相位的理解 1、由电压产生的角度来看 ·设想有两个相同的单相发电机用连轴器连在一起旋转，当两者转轴<磁铁的磁极）
位置完全相同时，两者发出的电压是同相的。而当两者转轴错开角度时，用双线示波器来看，两个波形在时轴上将错开一个角度；这个角度就叫相位角或初相。相位领先为正，滞后为负。DXDiTa9E3d ·假如在单相发电机上再加一组线圈，两组线圈互成90°<也即两电压之间相位差 90°），即可形成两相电机。假如用三组线圈互成120°<即三电压之间，相位各差120°）即可形成三相电机。两相电机常用于控制系统，三相电机常用于工业系统。RTCrpUDGiT 2、同频信号<电压）之间的叠加 当两个电压同相时，两者会相加；而反相时，两者会抵消。也就是说两者之间为复数运算关系。若用方位平面来表示，也就是矢量关系。矢量的模值<幅值）为标量，矢量的角度为相位。5PCzVD7HxA 虽然人们关心的是幅值，但运算却必须采用矢量。 虽然一般希望信号相加，但作匹配时，却要将反射信号抵消。 三、射频 交流电的频率为50Hz时，称为工频。20Hz到20kHz为音频，20kHz以上为超声波 ，当频率高到100 kHz以上时，交流电的辐射效应显著增强；因此100 kHz以上的频率泛称射频。有时会以3 GHz为界，以上称为微波。常用频段划分见附录。jLBHrnAILg
微波电路及设计的基础知识
1. 微波电路的基本常识 2. 微波网络及网络参数 3. Smith 圆图 4. 简单的匹配电路设计 5. 微波电路的计算机辅助设计技术及常用的 CAD 软件 6. 常用的微波部件及其主要技术指标 7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配 8. 测试及测试仪器 9. 应用电路举例
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第1章
概述
所谓微波电路，通常是指工作频段的波长在 10m～1cm(即 30MHz～30GHz)之 间的电路。此外，还有毫米波（30～300GHz）及亚毫米波（150GHz～3000GHz） 等。 实际上，对于工作频率较高的电路，人们也经常称为“高频电路”或“射频 （RF）电路”等等。 由于微波电路的工作频率较高，因此在材料、结构、电路的形式、元器件以 及设计方法等方面，与一般的低频电路和数字电路相比，有很多不同之处和许多 独特的地方。 作为一个独立的专业领域，微波电路技术无论是在理论上，还是在材料、工 艺、元器件、以及设计 技术等方面，都已经发展得非常成熟，并且应用领域越来 越广泛。 另外，随着大规模集成电路技术的飞速发展，目前芯片的工作速度已经超过 了 1GHz。在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中，一些微波电路 的设计技术也已得到了充分的应用。以往传统的低频电路和数字电路，与微波电 路之间的界限将越来越模糊，相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。
第2章
微波电路的基本常识
2.1 电路分类
2.1.1 按照传输线分类
微波电路可以按照传输线的性质分类，如：
图 1 微带线
图 2 带状线
2
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传输线基本公式 1、电报方程 对于一段均匀传输线，在有关书上可查到，等效电路如下图所示。 Z i V1V2 Z2 等效电路 根据线的微分参数可列出经典的电报方程，解出的结果为： V1= 2 1(V 2 +I2Z0)eγχ+ 2 1(V 2 －I2Z0)e-γχ I1= Z 2 1(V 2 +I2Z0)eγχ-0 Z 2 1(V 2 －I2Z0) e-γχ 式中，x是传输线上距离的坐标，它由负载端起算，即负载端的x为0。 γ为传输线的传输系统，γ=α+jβ，α为衰减常数，β为相移常数。无耗时γ=jβ。一般情况下常用无耗线来进行分析，这样公式简单一些，也明确一些，或者说理想化一些。而这样做实际上是可行的，真要计算衰减时，再把衰减常数加上。 Z0为传输线的特性阻抗。 Z i为源的输出阻抗（或源内阻），通常假定亦为Z0；若不是Z0，其数值仅影响线上电压的幅度大小，并不影响其分布曲线形状。
上述两式中，前一项x 越大值越大，相位也越领先，即为入射波。后一项x 越大值越小，相位也越落后，即为反射波。 由于一般只对线上的电压、电流的空间分布感兴趣，因此上式中没有写时 间因子e j ωt (下同)。 2、无耗线上的电压电流分布 上面式（1.1）和式（1.2）中，下标2为负载端，下标1为源端，而x 可为任意值，那么V 1、I 1可以泛指线上任意一点的电压与电流，因此下面将V 1、I 1的下标1字省掉。 V=2 1(V 2+I 2Z 0)e j β χ +2 1(V 2－I 2Z 0) e -j βχ =2 1(V 2+I 2Z 0)e j β χ ｛1+Γ e -j (2β χ－ψ )｝ I=2 1｛ (V 2+I 2Z 0)/ Z 0｝e j β χ ｛1－Γ e -j (2β χ－ψ )｝ 式中，发射系数Γ＝Γ∠ψ＝ 22022Z I V Z I V +-＝ 202Z Z Z Z +- Γ ≤1，要想反射为零，只要Z 2 =Z 0即成。 上式中，首项不是x 的函数，而e j β χ 为相位因子，不影响幅度。只是末项 影响幅度分布。 现在让我们看看电压分布： V x ＝V(1+ Γ e -j (2β χ－ψ ) 显然：2βx －ψ＝０或２Ｎπ时，电压最大，V MAX =V （1+Γ） 2βx －ψ＝π或（２Ｎ－1）π时，电压最小，V MIN =V （1－Γ）
一、频谱分析仪部分 什么是频谱分析仪? 频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。我们现在所用的频谱仪大部分是扫频调谐超外差频谱分析仪。 频谱仪工作原理 输入信号经衰减器以限制信号幅度，经低通输入滤波器滤除不需的频率，然后经混频器与本振(LO)信号混频将输入信号转换到中频(IF)。LO的频率由扫频发生器控制。随着LO频率的改变，混频器的输出信号(它包括两个原始信号，它们的和、差及谐波，)由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频，并以对数标度放大或压缩。然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流，从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。随着扫频发生器扫过某一频率范围，屏幕上就会画出一条迹线。该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。 输入衰减器 保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，以减小失配误差;保护混频器及其它中频处理电路，防止部件损坏和产生过大的非线性失真。 混频器 完成信号的频谱搬移，将不同频率输入信号变换到相应中频。在低频段(<3G Hz)利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰;在高频段(>3GHz)利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。 本振(LO) 它是一个压控振荡器，其频率是受扫频发生器控制的。其频率稳定度锁相于参考源。 扫频发生器 除了控制本振频率外，它也能控制水平偏转显示，锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号，然后重复这个扫描不断更新迹线。扫频宽度(Span)是从左fstart到右fstop10格的频率差，例如：Span=1MHz,则100kHz/div.
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
第一部分射频基本概念 第一章常用概念 一、特性阻抗 特征阻抗是微波传输线的固有特性，它等于模式电压与模式电流之比。对于TEM波传输线，特征阻抗又等于单位长度分布电抗与导纳之比。无耗传输线的特征阻抗为实数，有耗传输线的特征阻抗为复数。 在做射频PCB板设计时，一定要考虑匹配问题，考虑信号线的特征阻抗是否等于所连接前后级部件的阻抗。当不相等时则会产生反射，造成失真和功率损失。反射系数(此处指电压反射系数)可以由下式计算得出： z1 二、驻波系数 驻波系数式衡量负载匹配程度的一个指标，它在数值上等于： 由反射系数的定义我们知道，反射系数的取值范围是0~1，而驻波系数的取值范围是1~正无穷大。射频很多接口的驻波系数指标规定小于1.5。 三、信号的峰值功率 解释：很多信号从时域观测并不是恒定包络，而是如下面图形所示。峰值功率即是指以某种概率出现的尖峰的瞬态功率。通常概率取为0.1%。
四、功率的dB表示 射频信号的功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下： dBm=10logmW dBW=10logW 例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为 五、噪声 噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号（各类点频干扰不是算噪声）。常见的噪声有来自外部的天电噪声，汽车的点火噪声，来自系统内部的热噪声，晶体管等在工作时产生的散粒噪声，信号与噪声的互调产物。 六、相位噪声
相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的一个指标，在时域表现为信号过零点的抖动。理想的单音信号，在频域应为一脉冲，而实际的单音总有一定的频谱宽度，如下页所示。一般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程，因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声。相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处，单位带宽内的功率与总信号功率相比。 例如晶体的相位噪声可以这样描述： 七、噪声系数 噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常这样定义：单元输入信噪比除输出信噪比，如下图：
高低压配电知识问答 1.电是什么? 答:有负荷存在和电荷变化的现象。电是一种和重要的能源。 2.什么叫电场? 答:带电体形成的场,能传递带电体之间的相互作用。 3.什么叫电荷? 答:物体或构成物体的质点所带的正电或负电。 4.什么叫电位? 答:单位正电荷在某点具有的能量,叫做该点的电位。 5.:什么叫电压?它的基本单位和常用单位是什么? 答:电路中两点之间的电位差称为电压。它的基本单位是伏特。简称伏,符号v,常用单位千伏(kv),毫伏(mv) 。 6.什么叫电流? 答:电荷在电场力作用下的定向运动叫作电流。 7.什么叫电阻? 它的基本单位和常用单位是什么? 答:电流在导体中流动时,要受到一定的阻力,,这种阻力称之为导体的电阻。 它的基本单位是欧姆,简称欧,符号表示为?,常用的单位还有千欧( k? ),兆欧(m? ) 8.什么是导体?绝缘体和半导体? 答:很容易传导电流的物体称为导体。在常态下几乎不能传导电流的物体称之为绝缘体。导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称之为半导体。 9.什么叫电容? 它的基本单位和常用单位是什么? 答:电容器在一定电压下储存电荷能力的大小叫做电容。它的基本单位是法拉,符号为F,常用符号还有微法(MF),微微法拉(PF),1F=106MF=1012MMf(PF) 。 10.什么叫电容器? 答: 储存电荷和电能(电位能)的容器的电路元件。 11.什么是电感? 它的基本单位和常用单位是什么? 答:在通过一定数量变化电流的情况下,线圈产生自感电势的能力,称为线圈的电感量。简称为电感。它的常用单位为毫利,符号表示为H,常用单位还有毫亨(MH) 。1H=103MH 12.电感有什么作用? 答:电感在直流电路中不起什么作用,对突变负载和交流电路起抗拒电流变化的作用。 13.什么是容抗?什么是感抗?什么是电抗?什么是阻抗?他们的基本单位是什么? 答:电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗。 电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗。 电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。 电阻, 电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用阻抗。 他们的基本单位都是欧姆( ? ) 。 14.什么叫电路? 答:电流在电器装置中的通路。电路通常由电源,开关,负载和直接导线四部分组成。 15.什么叫直流电路和交流电路? 答:含有直流电源的电路称为直流电路。 含有交流电源的电路称为交流电路。 16.什么叫电路备? 答:表示由各种元件,器件,装置组成的电流通路的备。或者说用国家规定的文字和
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。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。 肿瘤经皮是在(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，同时可使肿瘤周围的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。 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。目前常用的电极针有伞状电极针、灌注式电极针及冷循环式电极针。其中伞状电极针目前设计最合理、科
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
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
引 言 在进入射频测试前，让我们回顾一下单相交流电的基本知识。 一、 单相交流电的产生 在一组线圈中，放一能旋转的磁铁。当磁铁匀速旋转时，线圈内的磁通一会儿大一会 儿小，一会儿正向一会儿反向，也就是说线圈内有呈周期性变化的磁通，从而线圈两端即感生出一个等幅的交流电压，这就是一个原理示意性交流发电机。若磁铁每秒旋转50周，则电压的变化必然也是50周。每秒的周期数称为频率f ，其单位为赫芝Hz 。103Hz=千赫kHz,，106Hz=兆赫MHz ，109Hz=吉赫GHz 。 在示波器上可看出电压的波形呈周期性，每一个周期对应磁铁旋转一周。即转了2π弪，每秒旋转了f 个2π，称2πf 为ω（常称角频率，实质为角速率）。则单相交流电的表达式可写成： V=V m )sin(0?ω+t =V m )2sin(0?π+ft 式中V m (电压最大值)=2V e (有效值或V r.m.s.)。t 为时间（秒），0?为初相。 二、 对相位的理解 1、 由电压产生的角度来看 2设想有两个相同的单相发电机用连轴器连在一起旋转，当两者转轴（磁铁的磁极） 位置完全相同时，两者发出的电压是同相的。而当两者转轴错开0?角度时，用双线示波器来看，两个波形在时轴上将错开一个角度；这个角度就叫相位角或初相。相位领先为正，滞后为负。 2假如在单相发电机上再加一组线圈，两组线圈互成90°（也即两电压之间相位差 90°），即可形成两相电机。假如用三组线圈互成120°（即三电压之间，相位各差120°）即可形成三相电机。两相电机常用于控制系统，三相电机常用于工业系统。 2、 同频信号（电压）之间的叠加 当两个电压同相时，两者会相加；而反相时，两者会抵消。也就是说两者之间为复数运算关系。若用方位平面来表示，也就是矢量关系。矢量的模值（幅值）为标量，矢量的角度为相位。 虽然人们关心的是幅值，但运算却必须采用矢量。 虽然一般希望信号相加，但作匹配时，却要将反射信号抵消。 三、 射频 交流电的频率为50Hz 时，称为工频。20Hz 到20kHz 为音频，20kHz 以上为超声波 ，当频率高到100 kHz 以上时，交流电的辐射效应显著增强；因此100 kHz 以上的频率泛称射频。有时会以3 GHz 为界，以上称为微波。常用频段划分见附录。
ADS，MWO，Ansoft还是CST、HFSS 频微波类书 希望对大家有点帮助： 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. 4. 《LC滤波器设计与制作》『日』森荣二著科学技术出版社 个人书评：语言及其通俗易懂，完全没有深奥的理论在里面，入门者看看不错，但是设计方法感觉有点落后，完全手工计算.也感觉内容的太细致，此书一般. 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！ 9.《蓝牙技术原理开发与应用》『中』钱志鸿著北京航空航天大学出版社 个人书评：当时自己做蓝牙产品买的书，前2年仅有的几本，上面讲了一下蓝牙的基本理论（恰当的说翻译了蓝牙标准），软件，程序的东西占大部分内容. 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。
传输线的基本知识 传输射频信号的线缆泛称传输线，常用的有两种:双线与同轴线。频率更高则会用到微 带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本传输特性都由传输线公式所表征。 不妨先让我们作一个实验，在一台PNA3620上测一段同轴线的输入阻抗。我们会发现 在某个频率上同轴线末端开路时其输入阯抗却呈现短路，而末端短路时入端反而呈现开路。 通过这个实验可以得到儿个结论或想法：首先，这个现象按低频常规电路经验看是想不通 的，因此一段线或一个网络必须在使用频率上用射频仪器进行测试才能反映其真实情况。 其二，出现这种现象时同轴线的长度力测试频率下的X/ 4或其奇数倍；因此传输线的特 性通常是与长度的波长数有关，让我们习惯用波长数来描述传输线长度，而不是绝对长度, 这样作就更通用更广泛一些。最后，这种现象必须通过传输线公式来计算（或阯抗圆图来 查出），熟悉传输线公式或圆阁是射频、天馈线工作者的基本功。 传输线公式是由著名的电报方程导出的，在这里不作推导而直接引用其公式。对于一 般工程技术人员，只耑会利用公式或圆图即可。 这里主要讲无耗传输线，有耗的用得较少，就不多提了。 射频器件（包括天线）的性能是与传输线（也称馈线）有关的，射频器件的匹配过程 是在传输线上完成的，可以说射频器件是离不幵传输线的。先熟悉传输线是合理的，而电 路的东西是比较具体的。即使是天线，作者也尽量将其看成是个射频器件来处理，这种作 法符合一般基层工作者的实际水平。 1.1传输线基本公式 1. 电报方程 对于一段均匀传输线，在有关书上可 查到，等效电路如图1-1所示。根据线的 微分参数可列出经典的电报方程，解出的 结果为： ? x 为距离或长度，由负载端起算，即负载端的x 为0 ? r= a + j 3 , r 为传播系数，a 为袞减系数，P 为相移系数。无耗时r = jf3. —般 情况不常用无 耗线來进行分析，这样公式简单一些，也明确一些，或者说理想化一些。而这 样作实际上是可行的，真要计算衰减时，再把衰减常数加上。 ? Z 。为传输线的特性阻抗。 ? 2，为源的输出阻抗（或源闪阻），通常假定亦为Z 。；若不是Z 。，其数值仅影响线 上电 压的幅度大小，并不影响其分布曲线形状。 图1.1等效电路 V, 1 (V 2+I 2Z 0) e ,x + 1 (V 2-I 2Zo)e'r, 2 2 T: 1 (V 2+I 2Z 0) e rx - 1 -(V 2-I,Zo)e'r 2Z n 2Z n o ^0 (1-1) (1-2)
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/