第1讲 射频微波工程介绍

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，通过双工器来完成收信和发信的隔离。

二、电磁波频谱1-讲 开关按-讲 按-讲 受话器受话器2、射频/GSM-900系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为45MHz,频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 890.2 +（n-1）×0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 1 ～ 124在我国的GSM900网络中，1～94号载频分配给中国移动使用，96～124号载频分配给中国联通使用，95号载频作为保护隔离，不用于业务。

射频微波基础知识射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。

每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。

有线电视系统就是采用射频传输方式的。

在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。

在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波成为射频，英文缩写：RF一、射频和微波技术基础知识1、什么是射频?射频(RF)是指无线通信系统中使用的电磁频率范围。

它涵盖了广泛的频率范围，通常从3kHz(千赫)到300GHz(千兆赫)。

射频信号的特点是能够长距离传播并穿过障碍物，这使其成为各种通信应用的理想选择。

2、微波频率微波是射频频率的一个子集，频率范围为300MHz(兆赫)到300GHz。

虽然微波仍然是像射频一样的电磁波，但它们具有更短的波长，这在特定应用中提供了某些优势，例如高数据传输速率和精确成像能力。

二、射频和微波技术的应用1、无线通信射频和微波技术最突出的应用之一是在无线通信系统中。

从简单的无线电传输到复杂的蜂窝网络，射频技术使移动设备上的语音通话、短信、互联网浏览和视频流成为可能。

此外，Wi-Fi网络、蓝牙连接和其他无线协议依赖RF信号进行无缝数据交换。

2、卫星通信卫星通信严重依赖微波频率。

地球静止轨道或近地轨道卫星利用微波远距离传输电视信号、互联网数据和电话，确保在传统通信基础设施有限，或无法使用的偏远地区实现全球连接。

3、雷达系统微波雷达系统对各种应用至关重要，包括空中交通管制、天气监测和军事防御。

雷达使用微波脉冲来探测物体的存在、距离和速度，从而进行精确的跟踪和分析。

4、医疗应用射频和微波技术在医学领域有着重要的应用，例如磁共振成像(MRI)和微波消融。

射频与微波知识点总结一、引言射频（Radio Frequency, RF）与微波（Microwave）技术在现代通信、雷达、无线电频谱、天线设计等领域发挥着重要作用。

射频与微波技术涉及到电磁波的传播、调制解调、射频功率放大、频率变换、天线设计等方面的知识。

本文将从射频与微波的基本原理、传输线理论、射频放大器、射频调制解调、天线设计等方面进行知识点总结。

二、射频与微波的基本原理1. 电磁波的基本概念电磁波是一种由电场和磁场相互作用而产生的波动现象。

根据波长的不同，电磁波可以分为射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频段的电磁波。

射频与微波技术主要涉及射频和微波频段的电磁波。

2. 电磁波的特性电磁波具有波长、频率、速度、传播特性等基本特性。

其中，波长和频率之间的关系由光速公式c=λf（c为光速，λ为波长，f为频率）决定。

在射频与微波领域，常用的频率单位有千兆赫兹（GHz）、兆赫兹（MHz）和千赫兹（kHz）等，波长单位常用的是米（m）。

根据电磁波在介质中传播的特性，常见的介质波速和传播常数也会影响射频微波在介质中的传播特性。

3. 电磁波在空间中的传播电磁波在自由空间中传播的特性是由麦克斯韦方程组决定的，其中包括麦克斯韦方程组的电场和磁场分布规律、电磁波的波动性等。

了解电磁波在不同介质中的传播特性有利于射频与微波技术在不同环境中的应用。

4. 电磁波的天线辐射和接收天线是电磁波的辐射和接收装置，根据天线的结构和工作原理，天线可以分为定向天线和非定向天线。

定向天线主要用于定向传输和接收电磁波；非定向天线主要用于对全向的电磁波进行辐射和接收。

天线的辐射和接收特性与天线的形状和尺寸、频率、方向性等因素有关。

三、传输线理论1. 传输线的基本概念传输线是用于传输电磁波的导线或介质，主要包括同轴电缆、微带线、矩形波导和圆柱波导等。

传输线具有阻抗匹配、功率传输和信号传输等功能。

根据传输线的不同特性和应用场景，可以选择不同类型的传输线。

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12、射频/✓GSM900系统的频道配置GSM-900系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为45MHz, 频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 890.2 +（n-1）×0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 1 ～ 124在我国的GSM900网络中，1～94号载频分配给中国移动使用，96～124号载频分配给中国联通使用，95号载频作为保护隔离，不用于业务。

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12、射频/✓GSM900系统的频道配置GSM-900系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为45MHz, 频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 890.2 +（n-1）×0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 1 ～ 124在我国的GSM900网络中，1～94号载频分配给中国移动使用，96～124号载频分配给中国联通使用，95号载频作为保护隔离，不用于业务。

第一章射频/微波工程介绍1.简述常用无线电的频段划分和射频的定义。

射频/微波处于普通无线电波与红外线之间,是频率最高的无线电波,它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和大1000倍以上2.简述P，L，S，C，X，Ku，K，Ka波段的频段划分方法。

3.简述射频/微波的四种基本特性和相比普通无线电的优点。

四个基本特性：1、似光性；2、穿透性3、非电离性4、信息性优点：(1)(2) 分辨率高。

连续波多普勒雷达的频偏大,成像更清晰,(3) 尺(4)(5)(6) 频谱宽。

频谱不拥挤,不易拥堵,军用设备更可靠。

4. 简述射频铁三角的具体内涵。

由于频率、 阻抗和功率是贯穿射频/微波工程的三大核心指标,故将其称为射频铁三角。

频率功率阻抗振荡器、压控振荡器、频率合成器、分频器、变频器、倍频 器、混频器、滤波器等频率计数器/功率计、频谱分析仪标量/矢量网络分析仪阻抗测量仪、网络分析仪阻抗变换、阻抗匹配、天线等衰减器、功分器、耦合器、 放大器、开关等5. 给出几种分贝的定义：dB, dBm ，dBc ，dBc/Hz ，10 dBm+10 dB=？10dBm+10dB=20dBm第二章 传输线理论1. 解释何为“集肤效应”？集总参数元件的射频特性与低频相比有何特点？在交流状态下,由于交流电流会产生磁场,根据法拉第电磁感应定律,此磁场又会产生电场,与此电场联系的感生电流密度的方向将会与原始电流相反。

这种效应在导线的中心部位(即r=0位置)最强,造成了在r=0附近的电阻显著增加,因而电流将趋向于在导线外表面附近流动,这种现象将随着频率的升高而加剧,这就是通常所说的“集肤效应”。

电阻：在低频率下阻抗即等于电阻R,而随着频率的升高达到 10MHz 以上,电容Ｃa 的影响开始占优,导致总阻抗降低；当频率达到20GHz 左右时,出现了并联谐振点； 越过谐振点后,引线电感的影响开始表现出来,阻抗又加大并逐渐表现为开路或有限阻抗值。

电容：理想状态下,极板间介质中没有电流。