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射频电路与天线课件

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射频电路与天线课件

射频电路与天线课件


射频电路设计与优化Leabharlann 1射频电路优化方法
2
探讨射频电路优化的方法和技术，如参
数调节和仿真模拟等。
3
射频电路设计步骤
详细介绍射频电路设计的步骤，从需求 分析到电路布局的最佳实践。
实例分析
通过实例案例，展示射频电路设计和优 化的具体过程和成果。
天线设计与优化
天线设计步骤
天线优化方法
详细介绍天线设计的步骤，包括 需求分析、参数确定和性能评估。
射频电路与天线课件
本课件将介绍射频电路与天线的基础知识，包括课件目的、学习目标，以及 射频电路与天线的应用领域和基本原理。
射频电路基础知识
1 什么是射频电路
介绍射频电路的概念和定 义，以及其在无线通信和 雷达等领域的重要性。
2 射频电路的应用领域 3 射频电路的基本原理
探索射频电路在无线通信、 移动通信、卫星通信和雷 达等领域的广泛应用。
讲解射频电路的工作原理， 包括频率、功率和阻抗匹 配等关键要素。
天线基础知识
1 什么是天线
介绍天线的定义和作用， 以及其在无线通信系统中 的重要性。
2 天线的种类和结构
探索不同类型和结构的天 线，如偶极子天线、微带 天线和方向天线等。
3 天线的工作原理
讲解天线的工作原理，如 辐射和接收无线信号的过 程。
讨论天线优化的方法和技术，如 天线阻抗匹配和辐射特性优化。
实例分析
通过实例案例，展示天线设计和 优化的具体过程和成果。
课程总结
复习要点
回顾课程的重点内容和关键知识点，巩固学习成果。
射频电路与天线10_谐振器

射频电路与天线10_谐振器

并且谐振器的q值为短路传输线谐振器沿线的电压分布researchinstitutewirelesstechniques对于的情形于是谐振角频率为谐振时传输线长度为在谐振频率附近tan四分之一波长谐振器tancottan短路14波长传输线谐振器researchinstitutewirelesstechniques可知四分之一波长短路传输线谐振器在谐振频率附近可以等效为并联rlc谐振电tantanhtanhtantanhtantanhtanresearchinstitutewirelesstechniquesresearchinstitutewirelesstechniques采用与前面相同的方法可以证明半波长开路传输线谐振器在谐振频率附近可以等效为一并联rlc谐振电路且开路传输线谐振器tanhtantanhtantanhresearchinstitutewirelesstechniques同样可以证明四分之一波长开路传输线谐振器在谐振频率附近等效为一串联rlc谐振电researchinstitutewirelesstechniques103矩形谐振腔矩形腔是由两端封闭的一段矩形波导组成
South China University of Technology
tanh l j tan l Yin Y0 tanh( j )l Y0 1 j tan l tanh l
采用与前面相同的方法，可以证明，半波长开
路传输线谐振器在谐振频率附近可以等效为一 并联RLC谐振电路，且
第10讲内容
South China University of Technology
RLC谐振电路 传输线谐振器 矩形谐振腔 圆柱形谐振腔 同轴腔 微带谐振器 谐振器的耦合
Research Institute of RF & Wireless Techniques
华工射频电路与天线(一)课程

华工射频电路与天线(一)课程

Research Institute of Antennas & RF Techniques射频电路与天线（一）RF Circuits and Antennas 第1讲绪论褚庆昕华南理工大学电子与信息学院天线与射频技术研究所TEL: 22236201-601Email:qxchu@1.1RF/MW典型应用的频谱Research Institute of Antennas & RF Techniques So u thC h i n a U n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 1.2RF/MW 的特点频率高¾通信系统中相对带宽Δf/f通常为一定值，所以频率f越高，越容易实现更大的带宽Δf，从而信息的容量就越大。

¾例如，对于1%的相对带宽，600MHz频率下宽带为6MHz（一个电视频道的带宽），而60GHz频率下带宽为600MHz（100个电视频道！）。

¾因此，RF/MW的一个最广泛应用就是无线通信。

Research Institute of Antennas & RF TechniquesSo u thC h i n a U n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 微波接力通信Research Institute of Antennas & RF Techniques So ut hC h i n a U n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 蜂窝电话系统Research Institute of Antennas & RF Techniques So u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y 波长短¾天线与RF 电路的特性是与其电尺寸l /λ相关的。

《射频电路与天线》PPT课件

《射频电路与天线》PPT课件


圆内沿顺时针旋转的圆（负相角）。反之，当从电源向负载方向行进时，
圆是逆＝时针常旋数转（正相角） 。
平面
＝常数
l 2 l
( l)
(z) 常数 1
【例4-1】已知 解：因为
位于，图求上A点ΓL。处0的.7
向电源方向等圆顺时ΓL转0.01.877e5到j 0 B点，
得
，于是
。
z 0.1875
(z)
把阻抗圆图和导纳圆图迭在一起，就绘成导抗圆图。
导纳圆图与阻抗圆图理解实例 【附加例】若归一化负载阻抗为1+j，求离负 载0.125波长处的输入阻抗。
先利用阻抗圆图
根据阻抗圆图可求得输入阻抗为2-j
利用导纳圆图 归一化负载导纳为0.5-j0.5
利用导纳圆图 归一化输入导纳为0.4+j0.2 旋转180°可得到阻抗值为2-j
注意：
变1350，z
变化
(z) 0.7e j1350
要注意旋转方向
对与但 起为于始了点方圆无便，关，。规的定起取始点4任意时0，.，2因5为我们求；的是两点间的电长度，
时，
。
z/
00 180 0
z / 0.25 z/ 0
l 0.1
(z)
当传输线有耗（小损耗）时，反射系数的相位特性不变，模不再是 圆。
；X L 0
；
XL 0
左边实轴上的点代表电压最小点： 右边实轴上的点代表电压最大点： 实轴左边端点为阻抗短路点： 实轴右边端点为阻抗开路点：
Z Rmin Zc Z Rmax Zc
圆图中心点为阻抗匹配点 ：
Z 0
整个圆电长度以 为周期， 所谓 阻抗重复性。
Z Z Zc
0.5
射频识别原理之阅读器天线电路介绍课件

射频识别原理之阅读器天线电路介绍课件


频率选择：根据射频识别系统的工 作频率选择合适的天线电路
阻抗匹配：确保天线电路与射频识别 系统的阻抗匹配，以实现最佳的信号 传输
增益控制：通过调整天线电路的参数， 实现对信号增益的控制，提高系统的 灵敏度和识别距离
方向性控制：根据实际应用场景，设 计具有特定方向性的天线电路，提高 系统的识别精度和抗干扰能力
天线：用于接收和发送射频 信号的天线
传输协议：用于标签和阅读 器之间通信的协议
计算机系统：用于处理和解 码射频信号的计算机系统
应用软件：用于管理和控制 射频识别系统的软件
射频识别技术的应用
01
物流与供应链管理：追踪货 物运输，提高物流效率
03
交通与运输：电子收费、车 辆识别、公共交通管理
05
安全与防伪：证件防伪、票 务管理、防伪标签
天线电路的性能指标
1
2
增益：衡量天线 接收信号的能力， 增益越高，接收 信号的能力越强
方向性：衡量天 线接收信号的方 向性，方向性越 强，接收信号的 方向越集中
3
4
带宽：衡量天线 接收信号的频率 范围，带宽越宽， 接收信号的频率 范围越大
阻抗匹配：衡量 天线与阅读器之 间的阻抗匹配程 度，阻抗匹配越 好，信号传输效 率越高
02
零售与支付：商品防伪、库 存管理、非接触式支付
04
医疗与健康：患者身份识别、 医疗设备管理、药品追踪
06
智能家居：设备控制、环境 监测、智能安防
2
阅读器天线 电路
天线电路的基本原理
射频识别系统：通过无线电 波传输信息
天线电路：将射频信号转换 为可读取的数字信号
滤波电路：滤除噪声和干扰， 提高信号质量
解调电路：将射频信号解调 为基带信号
《射频电路与天线》课件

《射频电路与天线》课件


电容元件
定义
电容元件是一种能够存储电场能 量的元件，其基本结构是两个平
行板导体之间的绝缘介质。
工作原理
当电压施加在电容元件上时，会在 电介质中产生电场，使得两极板之 间产生电荷吸引力。
特性
电容元件具有容抗，其值与电容量 和频率成反比。在射频电路中，电 容元件常用于滤波、耦合和匹配等 应用。
电阻元件
天线的工作原理
总结词
天线的工作原理
VS
详细描述
天线的工作原理基于电磁波的传播和辐射 。当天线受到电磁波激励时，会在其周围 产生电磁场，形成电磁波的辐射和传播。 天线的形状、尺寸和材料等因素决定了其 辐射特性和方向性。常见的天线形式包括 偶极子天线、单极子天线、抛物面天线等 ，它们各有不同的工作原理和应用场景。
能将得到进一步提升，为无线通信技术的发展提供有力支持。
02 射频电路的基本元件
电感元件
定义
电感元件是一种能够存储磁场能量的 元件，其基本结构是一个导线绕组。
工作原理
特性
电感元件具有感抗，其值与电感量成 正比，与频率成反比。在射频电路中 ，电感元件常用于滤波、耦合和调谐 等应用。
当电流在电感元件中流动时，会产生 一个与电流变化方向相反的感应电动 势，阻碍电流的变化。
《射频电路与天线》PPT课件
contents
目录
• 射频电路概述 • 射频电路的基本元件 • 天线基础 • 常见天线类型与应用 • 天线阵列与馈电网络 • 射频电路与天线的未来发展
01 射频电路概述
定义与特点
总结词
射频电路是无线通信系统中的关键组成部分，具有频率高、频带宽、信号传输损耗低等特点。
要点二
详细描述
在进行馈电网络设计与实现时，需要综合考虑信号传输效 率、功率分配均匀性、相位一致性等因素。通过对传输线 型式、功率分配器和相位调整器等进行合理选择和设计， 可以确保馈电网络的性能满足天线阵列的工作需求。同时 ，还需要考虑馈电网络的可靠性、可维护性和成本等因素 ，以满足实际应用的需求。
华工射频电路与天线(一)课程

华工射频电路与天线(一)课程

Research Institute of Antennas & RF Techniques射频电路与天线（一）RF Circuits and Antennas 第1讲绪论褚庆昕华南理工大学电子与信息学院天线与射频技术研究所TEL: 22236201-601Email:qxchu@1.1RF/MW典型应用的频谱Research Institute of Antennas & RF Techniques So u thC h i n a U n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 1.2RF/MW 的特点频率高¾通信系统中相对带宽Δf/f通常为一定值，所以频率f越高，越容易实现更大的带宽Δf，从而信息的容量就越大。

¾例如，对于1%的相对带宽，600MHz频率下宽带为6MHz（一个电视频道的带宽），而60GHz频率下带宽为600MHz（100个电视频道！）。

¾因此，RF/MW的一个最广泛应用就是无线通信。

Research Institute of Antennas & RF TechniquesSo u thC h i n a U n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 微波接力通信Research Institute of Antennas & RF Techniques So ut hC h i n a U n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 蜂窝电话系统Research Institute of Antennas & RF Techniques So u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y 波长短¾天线与RF 电路的特性是与其电尺寸l /λ相关的。

传输线理论3-射频电路与天线

传输线理论3-射频电路与天线


Zc
在波腹点，阻抗为实数，且与特性阻抗 成 正比，比例系数为驻波比。

同理，在电压波节点（电流波腹点）有：
Zin Zc /
在波节点，阻抗为实数，且与特性阻抗 成 正比，比例系数为驻波比的倒数。
2.5 无耗传输线的功率

South China University of Technology
注意书中（1-76）式有误
South China University of Technology
其中，c，d 分别表示导体损耗和介质损耗引 起的衰减常数。 可见，小损耗时，特性阻抗和相移常数可以 用 无耗时的值近似。衰减常数为导体衰减常 数与 介质衰减常数之和。
• 传输线效率
由于传输线总存在一定的损耗，或者负载与 传输线间未达到完全匹配，所以电源的功率 不可能全部为负载所吸收，这就有传输效率 的问题。 定义传输线效率：负载吸收的功率与传输线 上的输入功率之比，以η表示，即
jXL 等效为一段长为 lx
XL Zc tan lx
XL 1 1 1 XL tan lx tan Z c 2 Zc

所以，将短路线的驻波曲线沿传输线移动 lx 距离便可以得到端接电抗 jX时驻波曲线。
2.4.3 行驻波状态（部分反射）

当传输线端接任意阻抗
j l U U Le j l 0 e
2.4 无耗传输线的工作状态

South China University of Technology
传输线上电压与电流的通解为
U U U U0 (e j z Le j z ) 为什么是L ?不是 I 1 U 0 (e j z L e j z ) Zc
2010_射频电路与天线4_圆图

2010_射频电路与天线4_圆图


4.1.1 反射系数圆与相位射线
South China University of Technology
考虑无耗传输线 j ( L 2 l ) j ( l ) e e (l ) r ji
2 2 r i , arg r ji arg tan i r
2 2 2
r
1 1 r 1 i x x
x

0
±0.5 (1,±2) 2
±1
±2
∞ (1,0) 0
圆心 1, 1 (1,±∞) x 半径
1 x
(1,±1) (1,±1/2) 1 1/2
∞
Research Institute of RF & Antenna Techniques
当从负载向电源方向行进时，反射系数在Γ平 面上的轨迹是包含在单位圆内沿顺时针旋转的 圆（负相角）。反之，当从电源向负载方向行 进时，圆是逆时针旋转（正相角） 。 传输线上移动的距离 z 与转动的角度 满足 2 z 4 z 旋转的角度可以用相对值 z 示。
Smith阻抗圆图的特点：
South China University of Technology
上半圆内的阻抗为感抗： X L 0 ； 下半圆内的阻抗为容抗： X L 0 ； 实轴上的阻抗为纯电阻； 左边实轴上的点代表电压最小点：Z Rmin Z c 右边实轴上的点代表电压最大点： Z Rmax Z c 实轴左边端点为阻抗短路点：Z 0 实轴右边端点为阻抗开路点： Z 圆图中心点为阻抗匹配点 ： Z Z c 整个圆电长度以 0.5 为周期， 所谓 / 2 阻抗重复性。
射频电路与天线课件

射频电路与天线课件


Research Institute of RF & Wireless Techniques
射频电路=传输线+不连续性
South China University of Technology
传输线 传输线
不连续性2
传输线 传输线
不连续性1
传输线
不连续性n
Research Institute of RF & Wireless Techniques
Research Institute of RF & Wireless Techniques
传输线建模：把传输线等效为双线，用特征
South China University of Technology
参数 - 特性阻抗和传播常数表征。单模传输 线等效为一条双线， m模传输线等效为 m条 传输线。 不连续性建模：可以采用集总等效电路模型， 也可以采用网络矩阵表征。 于是，通过建模，射频电路等效为由传输线 和不连续性网络构成的电路。射频电路就可 以采用电路理论分析和设计，“场方法”转 化为“路方法”。 网络方法的思想：化繁为简、化整为零、各 个击破、整体连接。把复杂的三维电磁场问 题转变为一维电路问题。
Research Institute of RF & Wireless Techniques
传输线建模－双线
South China University of Technology
单模传输
Zc,
m模传输
Zc1, 1 Zc2, 2
Zcn, n
Research Institute of RF & Wireless Techniques
3双端口网络a矩阵转移矩阵?定义????归一化a矩阵121112212212uu???aaaaii??????????????02121111120101020121210102222202zaaaazzzzaazzaaz???????????researchinstituteofrfwirelesstechniquessouthchinauniversityoftechnology级联网络?在a矩阵的定义中输出端口的电流之所以选为负值是因为这样定义的a矩阵特别方便计算级联网络的a矩阵?????a?????naaa21??????3122121223nnnnnu????u????u????u???u????uaaaiiiiii???????????????????????????????1121nnnu????u???aaaii???????researchinstituteofrfwirelesstechniquessouthchinauniversityoftechnology例题91??11111uuziii???????????????a???????1011z??12122uuiyui?????????????????????1012ya求下图所示形网络的a和a矩阵
射频电路与天线ppt

射频电路与天线ppt


2π
λ
v
λ 1− λc
2
相速：v p =
λ 1− λc
2
相波长：λ p =
λ
λ 1− λc
2
群速度：
λ vg = v 1 − < v λc
Research Institute of RF & Wireless Techniques
I2
U2
ZC2
U1
Z
ZC1
T1
U1 Z11 = I1 U2 Z 22 = I2 U1 Z12 = I2 U2 Z 21 = I1
T2
I2 =0
I1 = 0
I1 = 0
I 2 =0
Research Institute of RF & Wireless Techniques
Y矩阵－导纳矩阵
I1 I2
Yc1
微带线
South China University of Technology
微带线主模为准TEM模
微带线有双导体，主模是TEM模。 由于基片存在，存在不同媒质的分界面，单独TEM模不满足比边界条 件，需同时存在TE、TM模。 TE、TM模比TEM模小很多，场的纵向分量远小于横向分量，合成场分 布近似TEM模，故为准TEM模。 频率越低，越接近TEM模色散越小。 频率越高，越偏离TEM模，色散越大。 可工作到直流。
第一部分 传输线理论
传输线理论公式：
Γ (l ) = Γ L e j ( ϕ L − 2 β l ) = Γ L e − j 2 β l
South China University of Technology
I
U
U+ U−

[信息与通信]射频电路与天线课件


3
功分器设计
介绍射频功分器的设计原理和常用的功分器电路拓扑结构。
射频混频器和分频器
混频器原理
深入介绍射频混频器的原理和常见的混频器电 路拓扑结构。
分频器设计
介绍射频分频器的设计原理和常用的分频器电 路拓扑结构。
混频器应用
讲解射频电路中混频器的常见应用，如频率转 换和信号调制。
分频器应用
讨论射频电路中分频器的应用，如时钟信号生 成和频率合成。
介绍天线的常见参数，如增益、方向性和带宽。
3
天线设计
讨论天线设计的考虑因素和常用的天线设计方法。
1 滤波器类型
介绍射频电路中常用的滤波器类型，如低通、高通、带通和带阻滤波器。
2 滤波器设计
讲解射频滤波器的设计原理和常用的滤波器电路。
3 匹配器原理
深入介绍射频电路中的匹配器原理和常见的匹配网络。
射频开关与功分器
1
开关原理
讲解射频电路中的开关原理和常见的开关电路拓扑结构。
2
开关应用
介绍射频电路中开关的常见应用，如射频前端模块和射频开关矩阵。
射频电路的噪声与线性度
噪声原理
深入介绍射频电路中噪声的原理 和常见的噪声参数。
线性度分析
讲解射频电路中线性度的分析方 法和常用的线性度补偿技术。
互调失真
介绍射频电路中互调失真的原理 和常见的互调分析方法。
天线基础理论与天线参数
1
天线基础
讲解天线的基础理论，如辐射原理、阵列理论和辐射效率。
2
天线参数
增益和损耗
讨论射频电路中的增益和损耗概念，并介绍常 用的增益网络和损耗补偿技术。
射频放大器的工作原理
放大器分类
介绍射频放大器的分类，包括A 类、AB类、C类和D类放大器。

射频电路与天线课件

详细描述
该案例介绍了某型通信设备的射频电路设计过程，包括电路原理、元件选择、电路布局和布线等方面 的考虑因素。通过实际案例分析，深入探讨了射频电路设计中的关键技术和难点，并给出了相应的解 决方案。
案例二：某型雷达天线优化设计
总结词
雷达天线优化设计
VS
详细描述
该案例针对某型雷达天线的优化设计进行 了深入探讨，包括天线类型选择、辐射方 向图设计、增益和带宽优化等方面的内容 。通过实际案例分析，阐述了雷达天线优 化设计中的关键技术和方法，并给出了相 应的优化结果。
测距和测速
通过分析雷达信号的传输时间或多普勒频移，可以计算出目标物体 与雷达之间的距离和相对速度。
气象观测
雷达系统中的射频电路与天线还可以用于观测气象条件，如降雨、 风速和风向等。
无线电导航系统中的应用
卫星导航
无线电导航系统中的射频电路与 天线用于接收来自卫星的信号， 通过测量信号传播时间或相位差
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
射频电路与天线课件
目录
CONTENTS
• 射频电路基础 • 天线基础知识 • 射频电路与天线的应用 • 射频电路与天线的挑战与未来发展 • 实际案例分析
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
射频电路基础
04Leabharlann 射频电路与天线的挑战 与未来发展当前面临的主要挑战
技术复杂度增加
材料限制
随着通信技术的发展，射频电路与天线的 设计和制造过程变得越来越复杂，需要更 高的精度和更复杂的计算。
目前用于制造射频电路与天线的材料性能 有限，难以满足不断增长的技术需求。

天线PPT课件(完整版)


磁场：
kI0l sin 1 1 jkr H j 1 e 4 r jkr
§1.2 电基本振子
对于电场：
1 1 E jA j A H j
电场：
I 0l cos 1 1 jkr Er 1 e 2 2 r jkr kI 0l sin 1 1 1 jkr E j 1 e 2 4 r jkr kr E 0
2 A k A J A j J A j
2
洛伦兹条件：
A j
1 j
A
2 A k A J
2
1 E jA jA j A
kr 1
近区场辐射功率密度：
1 1 ˆE H ˆE H Wav Re E H Re r r 2 2




2 2 1 I 0l sin ˆ I 0l sin cos ˆj Wav Re r j 0 5 2 5 2 k 4 r k 8 r
7
天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas） 位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
波阻抗：
kr 1
Zw E H
固有阻抗：
120 377

射频电路原理ppt课件


天线、匹配网络、射频衔接器
无顶针插入时， 簧片处于接触形 状，信号由天线
接纳至主板
射频头顶 针插入时 将簧片断 开，信号 有综测仪 衔接至主式
双工滤波器〔U601〕
❖ 2、双工滤波器〔U601〕：
❖
双工滤波器是一种无源器件，内部包括发射滤波器
和接纳滤波器，它们都是带通滤波器。作用是将接纳射
射频收发信机〔U602〕
射频收发信机〔U602〕
❖ 低噪声放大器(LNA): 作用是将天线接纳到的微弱的射频信 号进展放大，以满足混频器对输入信号幅度的需求，提高 接纳机的信噪比。
❖ 混频器(MIX):是一个频谱搬移电路，它将包含接纳信息的 射频信号转化为一个固定频率的包含接纳信息的中频信号。 它是接纳机的中心电路。混频电路又叫混频器〔MIX〕是 利用半导体器件的非线性特性，将两个或多个信号混合， 取其差频或和频，得到所需求的频率信号。在手机电路中， 混频器有两个输入信号(一个为输入信号，另一个为本机振 荡)，一个输出信号〔其输出被称为中频IF〕。当混频器的 输出为射频信号频率与本振信号之和，且比信号频率高时， 所用的混频器被称为上边带上变频；
频信号与发射射频信号分别，以防止强的发射信号对接
纳机呵斥影响。由于发射信号总是比接纳信号强，而强
信号对弱信号有抑制造用，会使接纳电路被强信号阻塞，
使接纳的弱信号被淹没，引起接纳灵敏度下降。所以接
纳滤波器就是阻止发射信号串人接纳电平，当然，也有
一并拒收天线接纳到的接纳频段以外的信号；而发射滤
波器那么回绝接纳频率段的噪声功率及发射调制信号。
射频收发信机〔U602〕
❖ 鉴相器〔PD〕：是英文Phase Detector 的缩写。它是一 个相位比较器，是一个相差—电压转换安装，可将VCO 振荡信号的相位变化变换为电压的变化。鉴相器输出的是 脉动直流信号，这一脉动直流信号经LPF 滤除高频成分后 去控制VCO 电路。

天线与射频电路

基于RF开关和PIN二极管极化可重构悬浮天线摘要基于RF开关和PIN二极管的极化可重构平面天线，用在中心频率为2.5GHz 的WLAN。

天线系统由平面结构，三通开关（6个PIN二极管），从0到90相移传输线组成。

在5V直流偏压和16mA PIN二极管电流下，天线可以在5个状态下切换：垂直、水平、倾斜的线性极化，左旋圆及右旋圆极化。

模拟和测量结果表明，该天线的阻抗带宽为2.400 GHz 到2.484 GHz，并且具有良好的圆极化。

关键词：PIN二极管，极化，可重构天线，RF开关Ⅰ背景介绍在客户端和设备（如笔记本电脑、PDA、平板电脑、蓝牙和PC卡）本地网络接入上，无线局域网（WLAN）已成为最受欢迎的无线通信方式。

根据IEEE 的WLAN标准，无线网络在2.400—2.484GHz（IEEE802.11b/g）的频率段工作。

无线通信系统经常遇到多径衰落的问题[1]。

天线的多样性如极化，结构，空间和频率分集技术对解决多径衰落和增加系统容量至关重要。

此外，可重构天线也以同样的方式解决多径衰落的问题[2-4]。

近年来，可重构天线得到了大量的研究和发展。

它能在适应模式切换、频率变换和极化变换等多种工作模式。

可重构天线是由射频开关控制电路控制的有源集成天线（AIA）。

RF开关由PIN二极管构成。

可重构天线具有物理尺寸与工作波长之比小、转换速度快、寄生电抗小、宽带射频信号、节能和造价低等优点。

然而，与RFICs和MEMs开关天线相比，它的插入损耗高，隔离度低[5]。

此外，可重构天线在不同模式下阻抗匹配的设计是非常困难的[6-8]。

极化可重构天线由天线和射频开关电路组成，如图1所示。

天线使用CST模拟器进行模拟。

天线通过方形板结构辐射信号。

天线插入到辐射板与接地板之间留有气隙。

射频开关电路部分用ADS软件进行仿真。

基于PIN二极管的RF开关电路控制天线的极化将在第三部分讨论。

极化可重构天线和结论分别在第四部分和最后一部分讨论。

射频电路与天线9_基本元件


E-T接头
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H-T接头
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短路活塞
短路活塞实质上就是长度可调整的短路线段。
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为了实现良好的短路特性，短路活塞应该与 波导壁保持紧密接触。 但紧密接触会造成滑动困难。所以简单的短 路活塞难以在电气性能与机械性能同时得到 理想的特性。
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调节螺钉
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9.3 同轴元件
同轴线的主模是TEM模，采用波导不连续性
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的分析方法，可以得到同轴线不连续性的等 效电路。
同轴线阶梯
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网络思想的应用
利用网络思想
可以方便地研 究射频电路。 参考面一定要 选在传输线中 高次模完全消 失的地方。否 则，不仅网络 关系描述不正 确，还可能遗 漏不连续性间 的耦合。
射频电路与天线（一）
RF Circuits and Antennas
第 9讲
网络基础
褚庆昕
华南理工大学电子与信息学院 天线与射频技术研究所 TEL: 22236201-601 Email:qxchu@
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9.1 从射频电路引出网络思想
微带射频放大器
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U Z I
矩阵 Z 称为阻抗矩阵，反映了网络电流与电
压的关系，但只与网络自身有关，与激励和 响应无关。
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Z矩阵单元的物理意义：
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矩形波导中有不连续性-膜片和销钉时，波传
播的动态场。
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f = 9.0GHz
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矩形波导中有不连续性-膜片和销钉时，波传
播的动态场。
射频电路的建模本质上就是电磁场问题，
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所以最基本的方法就是求解电磁场方程。
但是，在整个电路范围内求解电磁场方程
非常复杂，难以工程应用。
为此，发展了微波网络方法：将射频电路
分解为传输线和不连续性的组合，然后对 传输线和不连续性分别建模。
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矩形波导中有不连续性-膜片时，波传播的动
态场。
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f = 9.0GHz
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不连续性区域建模：以网络的观点，不连续性 区域可以看作连接传输线的网络。在传输线上 适当位置，选取参考面，不连续性区域就可以 等效为一多端口网络。
T2
T2
传输线
T1
不连续性
参 T1 考 面
Tn
网络
Tn
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射频电路=传输线+不连续性
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传输线 传输线
不连续性2
传输线 传输线
不连续性1
传输线
不连续性n
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第9讲内容
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从射频电路引出网络思想
不连续性的处理 网络矩阵
教材P108-120
Z矩阵（阻抗矩阵） Y矩阵（导纳矩阵）
双端口网络的A矩阵（转移矩阵） S矩阵（散射矩阵） 双端口网络的t矩阵（传输矩阵）
1 diag , Z c1 z i
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个端口的激励所产生的响应线性叠加而成， 依照这一原理，根据激励量选择的不同， 可以定义各种各样的网络参量矩阵。
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9.3.1 Z矩阵–阻抗矩阵
取各端口上的电流为激励，则各端口上的响
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网络思想
网络的思想 — “黑箱思想” 不管不连续性区域内部的构成怎样，统 一的看成一个“黑箱”。通过“黑箱” 各端口上激励与响应之间的关系表征 “黑箱”的特性。 网络的表现形式 网络矩阵 集总等效电路 确定网络参量的方法 场方法 测量方法
f = 6.6GHz
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微带中有不连续性时，波传播的动态场。
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f = 5.2GHz 开路支节长g/4
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传输线建模－双线
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单模传输
Zc,
m模传输
Zc1, 1 Zc2, 2
Zcn, n
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电磁场唯一性定理
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如果给定一个封闭面上的切向电场或切向磁
场，则内部区域中的电磁场唯一确定。
只需给定参考面上的切向电场或切向磁场，
则不连续性区域中的场唯一给定。
给定每个端口上电压（对应端口的切向电场）
或电流（对应端口的切向磁场） （激励）， 共n个量，则端口上其余的n个电流或电压 （响应）就唯一确定了。
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电磁场叠加原理
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对于线性媒质， Maxwell 方程是线性的，
场量满足叠加原理，即总的场可以由各个 部分的场叠加而成。
对应到各个端口，某一端口的响应是由各
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代入阻抗矩阵表达式
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u [ diag diag
U 1 1 ， ， Z I Z c1 Z cn 1 1 ， ， Z c1 Z cn 1 , Z cn 1 , Z diag Z c1 1 , Z cn i
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传输线建模：把传输线等效为双线，用特征
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参数 - 特性阻抗和传播常数表征。单模传输 线等效为一条双线， m模传输线等效为 m条 传输线。 不连续性建模：可以采用集总等效电路模型， 也可以采用网络矩阵表征。 于是，通过建模，射频电路等效为由传输线 和不连续性网络构成的电路。射频电路就可 以采用电路理论分析和设计，“场方法”转 化为“路方法”。 网络方法的思想：化繁为简、化整为零、各 个击破、整体连接。把复杂的三维电磁场问 题转变为一维电路问题。
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9.3 网络矩阵
不连续性可等效为网络来处理，利用网络
的激励 —响应关系来描述网络的性质。对 于无源线性网络而言，激励/响应关系是一 线性关系，可以用矩阵表示。 考虑一不连续性区域，具有n条传输线相连。 各传输线均符合单模传输条件。在各传输 线中离不连续性足够远的地方选取参考面 作为端口，使不连续性引起的非传输型高 次模在参考面上消失掉，从而保证了端口 上只有单模传输。
参考面选取原则
参考面的选取有一定的任意性，但选定之后 便不能再随意改变。因为不同的参考面对应 的等效网络是不一样的。这是由于传输线中 波的波动性造成的。 选取参考面的原则
参考面应离不连续性足够远，以使不连 续性引起的高次模在参考面上消失掉； 参考面必须与传播方向垂直，以使场的 横向分量落在参考面上。
应电压是各电流激励的结果的叠加。
U1 Z11 I1 Z12 I 2 Z1n I n U Z I Z I Z I 2 21 1 22 2 2n n U n Z n1 I1 Z n 2 I 2 Z nn I n