射频电路技术课件

d 2 I ( z) k 2 I ( z) = 0 dz 2
传播常数,波数
k = ( R + jωL)(G + jωC )
27
电报方程的解 电压波 电流波
阻抗:由
V ( z ) = V + e kz + V e + kz
I ( z ) = I + e kz + I e + kz
dV ( z ) = ( R + j ωL ) I ( z ) dz
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T型和π型匹配网络
52
6,用传输线进行匹配
用传输线作为匹配元件
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匹配电路,四分之一波长匹配
Z L + jZ 0 tan( βd ) Z in (d ) = Z 0 Z 0 + jZ L tan( βd )
π Z L + jZ 0 tan 2 2 Z0 Z in ( d ) = Z 0 = π ZL Z 0 + jZ L tan 2
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1,集中电路器件:电阻电容和电感 电阻
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电容
15
电容
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电感
17
18
趋肤效应
19
趋肤效应
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贴片电感 Q值
Q=
ωL
RS
1 L Q= R C
21
问题:什么元件?
22
2,传输线
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微带线上的横向场结构
电流分布在上下导体内表面
24
传输线的等效电路(纵向)
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传输线参数
L: R: C: G:
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阻抗:开路线
Z L + jZ 0 tan( βd ) 1 = Z0 Z in (d ) = Z 0 Z 0 + jZ L tan( βd ) tan( βd )
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3,圆图:联系阻抗和反射系数 沿传输线反射系数的变化规律
计算公式:
Z in (d ) = Z 0
Γ0=
Z L + jZ 0 tan( βd ) Z 0 + jZ L tan( βd )
Z L Z0 = Γ0 e jθ L Z L + Z0
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园图:阻抗变换方法
1. 求归一化阻抗
z L = (30 + j 60) / 50 = 0.6 + j1.2
例3.2, 3.3
zL
2. 在圆图上找 z L 3. 求 Γ0 4.旋转 2 βd ,求 Γin 2 βd = 2 × 96° = 192° 5.反求 zin zin = 0.3 j 0.53 6. 反归一化,求 Z in
实部表示沿线衰减
z
V ( z) = V e
+ kz
+V e
+ kz
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阻抗与电压反射系数
入射波和反射波:反射系数
V Γ0 = + V
V + kz I ( z) = (e Γ0 e kz ) Z0
电压沿线表示:
V ( z ) = V + (e kz + Γ0 e kz )
1 + Γ0 Z (0) = Z L = Z 0 1 Γ0
3
4
5
6
2,无线通信系统的构成
7
8
9
10
3,新的器件SiGe
11
5GHz/2.45GHz双频段Wlan收发前端
Infineon Technologies AG/0.25um 40GHz BiCMOS
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二,射频电路和器件
1,集中电路器件: 电阻电容和电感 2,传输线 3,园图 4,S参数 5,电路匹配方法 6,用传输线进行匹配
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例:设计L型匹配网络的解析方法
设发射机输出阻抗和天线输入阻抗为
Z A = (75 + j15)Ω
ZT = (150 + j 75)Ω
采用LC匹配网络如图,匹配方法 是当接上ZT时,ZM=ZA
ZM =
1 + jX L = Z A 1 ZT + jBC
RT + jX T + jX L = RA jX A 1 + jBC (RT + jX T )
Z in = (15 j 26.5)Ω
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用开路和短路传输线构成电抗:
开路线 电容
1 1 1 d1 = cot + nπ β ωCZ 0
小于四分之一波长
短路线
1 1 1 d1 = π tg + nπ β ωCZ 0
大于四分之一波长
电感
1 ωL d 2 = π cot 1 + nπ β Z0
单位长度电感,H/m 单位长度电阻,Ω/m 单位长度电容,F/m 单位长度电导,S/m
基尔霍夫电压定理:( R + jωL) I ( z )Δz + V ( z + Δz ) = V ( z ) 基尔霍夫电流定理: ( z ) (G + jωC )V ( z + Δz )Δz + = I ( z + Δz ) I
RT = RL // RST = 62.54Ω
f0 RT = ω 0 RT C = = 0.61 QL = BW XC
CT包括了负载电容成分
BW = f0 = 1.63GHz QL
49
不同匹配电路的频率响应
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T型和π型匹配网络
采用三元件的匹配电路,可以匹配任何阻抗值, 其分析方法,频率响应与两元件类似. 基本形式有二种T型或π型.
1
i1 y11 = u1 u 2=0
i1 y12 = u2
i2 y22 = u2
u1=0
i2 y21 = u1 u 2=0
u1=0
[Y ] = [Z ]
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S参数
S参数的变量: 入射波,反射波 电路参数:反射系数 入(反)射波表示入(反)射电压电流除特性阻抗的平方根
Vn+ + an = = z0 I n z0
k + kz + kz 得到: I ( z ) = ( R + jωL) (V e V e )
V ( z ) ( R + j ωL ) R + j ωL Z0 = = = I ( z) k G + j ωC
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传播常数:
k = ( R + jωL)(G + jωC ) = ( RG ω 2 LC ) + jω (GL + RC )
无损情况 k = jω LC = jω εμ = jω ε r μ r ε 0 μ 0 = jω ε r μ r k0 只考虑导体损耗时
k = ( R + jωL) jωC = (ω 2 LC ) + jωRC = = jω LC 1 + R R R C ≈ jω LC 1 j = jω LC + jωL 2ωL 2 L
2π λ π βd = = λ 4 2
Z L = 25Ω
Z L = 50Ω
54
匹配电路
55
�
26
电报方程
电压定理:lim V ( z + Δz ) V ( z ) = dV ( z ) = ( R + jωL) I ( z )
Δz dz
( z 电流定理:lim I ( z + ΔΔz) I ( z ) = dIdzz ) = (G + jωC )V ( z )
2 电报方程: d V ( z ) k 2V ( z ) = 0 dz 2
大于四分之一波长
1 1 ωL d 2 = tg + nπ β Z0
小于四分之一波长
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4,S参数
等效网络Z参数 外部等效参数: 变量:电压,电流 参数:阻抗,导纳
u1 = z11i1 + z12i2 u2 = z21i1 + z22i2
u1 z11 = u2 z21 z12 i1 i z22 2
Vn = z0 (an + bn )
1 (an bn ) In = z0
1 1 2 2 Pn = Re Vn I n = an bn 2 2
(
)
+ Vn = Vn+ + Vn = z0 I n z0
42
43
S参数的测量
44
5,电路匹配方法
当接入ZL时,Z1=Zs 或接入Zs时,Z2=ZL
Vn bn = = z0 I n z0
反射系数表示反射波除入射波
bn Γ= an
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S矩阵定义
b1 S11 = b2 S21
b1 S11 = a1 a 2=0
S12 a1 S22 a2
S21 =
a1=0
b1 S12 = a2
b2 a1 a 2=0
S22 =
b2 a2
a1=0
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线上任一点输入阻抗
驻波
v(d , t ) = Re Ve jωt = Re 2 jV + sin( βd )e jωt = 2V + sin( βd ) cos(ωt + π / 2)
{
}
{
}
V (d ) = V + (e jβd e jβd )
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阻抗:短路线
Z L + jZ 0 tan( βd ) = Z 0 tan( βd ) Z in (d ) = Z 0 Z 0 + jZ L tan( βd )
u1 u1 z11 = z12 = i1 i 2=0 i2 i1=0 u2 z21 = i1
i 2=0
u2 z22 = i2