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射频电路设计-理论与应用_王子宇_译2

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射频电路设计理论与应用答案

射频电路设计理论与应用答案

射频电路设计理论与应用答案【篇一：《射频通信电路设计》习题及解答】书使用的射频概念所指的频率范围是多少？解：本书采用的射频范围是30mhz~4ghz1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统，根据表1-1判断其工作波段，并估算相应射频信号的波长。

解：广播工作在甚高频（vhf）其波长在10~1m等1.3从成都到上海的距离约为1700km。

如果要把50hz的交流电从成都输送到上海，请问两地交流电的相位差是多少？解：8??f?3?1?0.6???4km1.4射频通信系统的主要优势是什么？解：1.射频的频率更高，可以利用更宽的频带和更高的信息容量2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小，通信设备的体积进一步减小3.射频通信可以提供更多的可用频谱，解决频率资源紧张的问题4.通信信道的间隙增大，减小信道的相互干扰等等1.5 gsm和cdma都是移动通信的标准，请写出gsm和cdma的英文全称和中文含意。

（提示：可以在互联网上搜索。

）解：gsm是global system for mobile communications的缩写，意为全球移动通信系统。

cdma英文全称是code division multiple address,意为码分多址。

???4???2?k?1020k??0.283331.6有一个c=10pf的电容器，引脚的分布电感为l=2nh。

请问当频率f为多少时，电容器开始呈现感抗。

解：?wl?f??1.125ghz2 既当f=1.125ghz0阻抗，f继续增大时，电容器呈现感抗。

1.7 一个l=10nf的电容器，引脚的分布电容为c=1pf。

请问当频率f 为多少时，电感器开始呈现容抗。

解：思路同上，当频率f小于1.59 ghz时，电感器呈现感抗。

1.8 1）试证明（1.2）式。

2）如果导体横截面为矩形，边长分别为a和b，请给出射频电阻rrf与直流电阻rdc的关系。

解：r??l?s ???l,s对于同一个导体是一个常量2s??a当直流时，横截面积dc当交流时，横截面积sac?2?a?2rdc?a??ac?a?? 661.9已知铜的电导率为?cu?6.45?10s/m，铝的电导率为?al?4.00?10s/m，金的电导率6为?au?4.85?10s/m。

射频电路理论与设计(第2版)-第1章

射频电路理论与设计(第2版)-第1章

1.2.4 集肤效应
在电路中信号是通过导体传输的，导体存在集肤
效应。所谓集肤效应是指当频率升高时，电流只集中在
导体的表面，导体内部的电流密度非常小。集肤效应使 导线的有效导电横截面积减小，交流电阻增加。集肤效 应如图1.3所示。
《射频电路理论与设计（第2版）》
射频电路理论与设计 （第2版）
《射频电路理论与设计（第2版）》
第1 章 引言
《射频电路理论与设计（第2版）》
在射频频段，电路出现了许多独 特的性质，这些性质在常用的低频电路 中从未遇到，因此需要建立新的射频电 路理论体系。射频电路理论是电磁场理
论与传统电子学的融合，它将电磁场的
2

l
（1.2）
图1.1 终端短路的传输线
《射频电路理论与设计（第2版）》
式中Z0为常数，Z0的取值范围一般为几十到几百 之间。式（1.2）改变了低频电路理论的观点，因为低频 电路理论会认为Zin=0。下面对式（1.2）加以数值分析。
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
为了有效地传输信息，无线通信系统需要采用高 频率信号，这种需要主要由下面3个因素导致。 （1）工作频率越高，带宽越大。 （2）工作频率越高，天线尺寸越小。 （3）射频电路中电感和电容等元器件的尺寸较小， 这使得射频设备的体积进一步减小。
《射频电路理论与设计（第2版）》
众多，对频谱的划分有多种方式，而今较为通用的频谱
分段法是由IEEE建立的，见表1.1。
《射频电路理论与设计（第2版）》
表1.1
《射频电路理论与设计（第2版）》
表1.1（续）
《射频电路理论与设计（第2版）》

射频学习参考书

射频学习参考书

射频学习参考书微波振荡器设计经典英文原版书籍五本1. RF and Microwave Oscillator DesignMichal Odyniec, Artech House, Inc. 20022. Oscillator Design and Computer SimulationRandall W. Rhea, Noble Publishing Corporation, 19953. Crystal Oscillator Circuits, Revised EditionRobert J. Matthys, Krieger Publishing Company, 19924. Crystal Oscillator Design and Temperature CompensationMarvin E. Frerking, Litton Educational Publishing, 19785. Fundamentals of RF Circuit Design with Low Noise OscillatorsJeremy Everard, John Wiley & Sons Ltd, 2001经典中文书籍三本1. 《微波振荡源》陈为怀、李玉梅著，2. 《微波固态振荡原理》潘儒沧、刁育才著，3. 《介质谐振器微波电路》4. 《S参数设计放大器和振荡器》设计实例和设计讲义1. 使用ADS设计VCO讲义2. VCO Design using Ansoft Designer3. Oscillator Basics and Low-Noise Techniques for Microwave Oscillators and VCOs4. Oscillator Phase Noise: A Tutorial5. 东南大学振荡器讲义6. 高頻振盪器之簡介滤波器设计经典中文书籍三本：1. 《微带电路》，清华大学《微带电路》编写组，人民邮电出版社,19792. 《现代微波滤波器的结构与设计》上册，甘本袚、吴万春著，科学出版社，19733. 《现代微波滤波器的结构与设计》下册，甘本袚、吴万春著，科学出版社，1973经典英文原版书籍三本：1. HF Filter Design and Computer SimulationRandall W. Rhea, Noble Publishing Corporation, 19942. Microstrip Filters for RF/Microwave ApplicationsJia-Sheng Hong, M. J. Lancaster, John Wiley & Sons Inc. 20013. Microwave Filters, Impedance Matching networks and Coupling StructuresGeorge L. Matthaei, Leo Young, E. M. T. Jones, Artech House, INC. 1980设计实例：1. ADS2003C关于微波滤波器设计和制作实例（中文56页）2. Ansoft Designer 关于微波滤波器设计和制作实例（英文43页）3. 微带抽头线发夹型滤波器设计4. Practical T echniques for Designing Microstrip Tapped Hairpin Filters on FR4 Laminates5. Design of Band Pass Filters With Ansoft HFSS and Serenade6. 浙大微波滤波器设计讲义微波功率放大器 ( PA ) 设计经典英文原版书籍八本1. Advanced Techniques in RF Power Amplifier DesignSteve C. Cripps, ARTECH HOUSE, INC. 20022. Radio Frequency Transistors and Practical Applications, Second EditionNorman Dye, Helge Granberg, Newnes, 20013. Feedback Linearization of RF Power AmplifiersJOEL L. DAWSON, THOMAS H. 4. LEE, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, 20044. High Linearity RF Amplifier DesignPeter B. Kenington, ARTECH HOUSE, INC. 20005. RF Power Amplifier for Wireless CommunicationsSteve C. Cripps, ARTECH HOUSE, INC. 19996. RF Power AmplifiersMihai Albulet, Noble Publishing Corporation, 20017. Distortion in RF Power AmplifiersJoel Vuolevi, Timo Rahkonen, Artech House, Inc. 20038. Microwave Engineering, second editionDavid M. Pozar, JOHN WILEY & SONS, INC.,1998设计讲义：1. 清华大学功放设计讲义2. 东南大学功放设计讲义3. 浙江大学功放设计讲义4. MESFET 功率放大器设计：小信号法。

射频电路理论与设计第2章史密斯圆图

射频电路理论与设计第2章史密斯圆图

对负载阻抗与特性阻抗失配度不同的 传输线而言，传输线的反射系数模值是不 同的，因而就对应着不同的等反射系数圆 半径，这一组半径不同的等反射系数圆称 为等反射系数圆族。
又因为反射系数的模值与驻波系数一 一对应，所以等反射系数圆族又称为等驻 波系数圆族。等反射系数圆族有下面3个特 点。
（1）当等反射系数圆的半径为0，即 在坐标原点处时，反射系数的模值 |ΓL|=0，驻波系数ρ=1。所以，反射系 数复平面上的坐标原点为匹配点。
图2.6 例2.2用图
图2.7 例2.3用图
3 传输线上行驻波电压最大点和最小点 位置的计算 用圆图可以找到传输线上行驻波电压的最 大点和最小点。在射频电路中，如果在传 输线的电压最大点或电压最小点插入λ/4阻 抗变换器，可以达到阻抗匹配。
图2.8 例2.4用图
图2.9 例2.5用图
4 传输线终端短路和终端开路时的阻抗 变换 终端短路的传输线和终端开路的传输线可 以等效为电感和电容，这一点在射频电路 中非常重要。在给定频率下，依据传输线 长度和终端条件，可以产生感性和容性两 种阻抗，这种用分布电路技术实现集总元 件参数的方法有很大的实用价值。
为了求输入阻抗，应预先计算出集总电抗 元件的归一化串联电抗值jx或归一化并联 电纳值jb，并假定归一化负载zL位于圆图 上的点A。对于图2.22所示的4种可能电路， 从圆图上的点A开始实行图解计算，如图 2.23所示（图2.23为史密斯阻抗-导纳圆 图）。情况如下所述。
（1）在电路中串联电感L时，电路如 图2.22(a) 所示。在圆图上由点A沿等电阻 圆顺时针方向移动jx=jωL/Z0，即得到圆图 上归一化输入阻抗所在的点，如图2.23所 示。
2.2.1 归一化阻抗
2.2.2 等电阻圆和等电抗圆

射频电路理论与设计(第2版)-PPT-第4章

射频电路理论与设计(第2版)-PPT-第4章

或写成 式中
《射频电路理论与设计（第2版）》
［ABCD］称为转移参量或转移矩阵，也称为
［ABCD］矩阵。
［ABCD］矩阵特别适合于描述级连网络。
网络N1和N2级连后的转移矩阵为
《射频电路理论与设计（第2版）》
图4.6 例4.4用图
ABCD
1 0
Z 1
ABCD
jZ 0 sin l cos l
《射频电路理论与设计（第2版）》
图4.8 例4.6用图
《射频电路理论与设计（第2版）》
4.2 二端口射频网络参量
在射频频段，用散射参量［S］描述网络的网络参 量。［S］参量是在各端口匹配时用入射电压和反射电压 之间的关系得到的，射频电路利用［S］参量就可以避开 不现实的终端条件，同时使参数易于测量。 ［S］参量可以表征射频器件的特征，在绝大多数
《射频电路理论与设计（第2版）》
Байду номын сангаас4.1 4.2
二端口低频网络参量
二端口射频网络参量
二端口网络的参量特性 二端口网络的参量互换
4.3
4.4
4.5
多端口网络的散射参量
信号流图
4.6
《射频电路理论与设计（第2版）》
4.1 二端口低频网络参量
对一个线性网络特征的描述，可以采用网络参量 的形式给出。描述低频线性网络输入和输出的物理量是 电压和电流，低频网络的网络参量通过电压和电流的关 系给出。
与典型应用（第2版）》注重 仿真设计。
《射频电路理论与设计（第2版）》 例如：《射频电路理论与设计（第2版）》例7.5、例7.6、例 7.7和例7.8中的滤波器，在《ADS射频电路设计基础与典型应用（第 2版）》的第10章和第11章用ADS实现了版图；《射频电路理论与设 计（第2版）》例8.1、例8.6、例8.8、例9.5和例9.9中的输入稳定性 圆、输出稳定性圆，等增益圆、等噪声圆、等驻波比圆和等Q值曲线， 在《ADS射频电路设计基础与典型应用（第2版）》的第7章用ADS 实现了在Smith圆图上画图；《射频电路理论与设计（第2版）》第2 章、第3章和第6章中的集总参数匹配网络、单支节匹配网络、 阻抗 匹配网络和混合匹配网络，在《ADS射频电路设计基础与典型应用 （第2版）》的第12章、第13章、第14章和第15章用ADS实现了应 用；《射频电路理论与设计（第2版）》第4章中的功率分配器和分 支定向耦合器，在《ADS射频电路设计基础与典型应用（第2版）》 的第8章和第9章用ADS实现了版图；《射频电路理论与设计（第2 版）》第9章和第11章中的增益压缩和三阶交调，在《ADS射频电路 设计基础与典型应用（第2版）》的第13章和第15章用ADS实现了仿 真曲线；《射频电路理论与设计（第2版）》第8章和第11章中的最 小噪声放大器和单平衡混频器，在《ADS射频电路设计基础与典型 应用（第2版）》的第12章和第15章用ADS实现了具体设计；《射频 电路理论与设计（第2版）》第1章中的射频通信系统，在《ADS射 频电路设计基础与典型应用（第2版）》的第16章用ADS实现了超外 差式接收机设计和通信链路预算。

射频矢量网络分析仪(清华)

射频矢量网络分析仪(清华)

上述条件（ a1 = 0或a2 = 0 ）在两端传输线分别匹配时才成立。
反射与传输测量原理

反射参数测量系统：
伸长线
R
b1
~
信号源

ES
幅 相 接 收 机
显 示 器
DUT 定向耦合器
a1
功率分配器
T
设信号源的出射波为ES，电阻式功率分配器的分配系数分 别为c1和c2，投向DUT的入射波为a1，参考道通的信号为R。 定向耦合器将负载反射波b1耦合到测试道通，信号为T，耦 合系数为c3。于是可以写出：


具有很低的损耗（例如，一个20 dB的定向耦合器，耦合端的信号电 平低于输入端信号电平20 dB，通过主臂的损耗只有0.046dB）； 好的隔离度（大约50 dB）； 好的定向性（大约30 dB），但很难工作到低频（很难做到宽带）。
幅相接收机



幅相接收机是一台窄带-调谐接收机。它用一 个本振源（LO）与射频（RF）混频得到较低的 中频（IF）。 矢量网络分析仪（采用调谐接收机）采用窄带 中频滤波器（3KHz中频带宽）产生相当低的噪 声，结果是显著改善了灵敏度。 中频滤波器后采用ADC和DSP，从中频信号中提 取幅度和相位信息。
数据处理和显示



矢量网络分析仪中所用硬件的最后一个主要方 块是处理器/显示器部分。用于解释测量结果 的方式，对反射和传输数据进行格式化。 大多数网络分析仪都具有相类似的特点，诸 如：线性扫描和对数扫描、线性格式和对数格 式、极座标图、Smith圆图等。 另一些共同的特点是：迹线标记、极限线和合 格/不合格测试。
射频电路测试原理清华大学电子工程系2005春季学期50的测量显示功能输入标注和说明显示功能四通道测量结果同时显示功能自定义四通道测量显示功能彩色显示功能射频电路测试原理清华大学电子工程系2005春季学期51输入标注和说明显示功能射频电路测试原理清华大学电子工程系2005春季学期52四通道测量结果同时显示功能射频电路测试原理清华大学电子工程系2005春季学期53自定义四通道测量显示功能射频电路测试原理清华大学电子工程系2005春季学期54彩色显示功能射频电路测试原理清华大学电子工程系2005春季学期55时域分析功能射频电路测试原理清华大学电子工程系2005春季学期56基本测量步骤基本测量的五个步骤

据说厉害的射频工程师都看过这些经典书籍

据说厉害的射频工程师都看过这些经典书籍今天给大家分享射频工程师必知的经典书籍，非常全面，每个里面都包含了下载链接，不必东奔西走，经典资料尽在此我把资料分为七大类，具体是EDA仿真设计，电路/工程，天线，通信，物联网，雷达/遥感，电磁兼容EDA仿真设计1.《ADS应用详解--射频电路设计与仿真》『中』陈艳华、李朝晖、夏玮编著人民邮电出版社下载：/module/forum/thread-591520-1-1.html图书简介：本书介绍使用ADS进行射频电路设计和仿真的基础知识和方法。

2.《微波射频电路设计与仿真100例》『中』牛纲　编著电子工业出版社图书简介：本书从工程设计仿真实践角度出发，覆盖了射频有源器件设计、无源器件设计、射频收发信机设计等主要方向，书中实例丰富翔实，并且在例举的实例中详细介绍了设计仿真全过程。

通过本书读者可以学习到射频电路的常见器件及其设计仿真方法，以及工程设计思路和技巧下载：/module/forum/thread-591515-1-1.html3.《ADS2008射频电路设计与仿真实例》『中』徐兴福主编电子工业出版社图书简介：本书主要介绍使用ADS2008进行射频电路设计和仿真的方法，书中包含了大量工程实例。

最后还介绍了Momentum电磁仿真和微带天线仿真的方法及工程实例，涵盖范围广，工程实用性强。

下载：/module/forum/thread-183686-1-1.html电路/工程1.《射频电路设计--理论与应用》『美』Reinhold Ludwig 著电子工业出版社图书简介：本书从低频电路理论到射频、微波电路理论的演化过程出发，讨论以低频电路理论为基础并结合高频电压、电流的波动特征来分析和设计射频、微波系统的方法——微波等效电路法，使不具备电磁场理论和微波技术背景的读者也能了解和掌握射频、微波电路的基本设计原则和方法。

书籍下载：/module/forum/thread-593886-1-1.html习题答案：/module/forum/thread-97829-1-1.html2.《射频通信电路设计》『中』刘长军、黄卡玛、闫丽萍著科学出版社图书简介：本书系统地介绍了射频通信电路设计的基本原理和方法。

射频电路设计理论与应用答案

射频电路设计理论与应用答案【篇一：《射频通信电路设计》习题及解答】书使用的射频概念所指的频率范围是多少？解：本书采用的射频范围是30mhz~4ghz1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统，根据表1-1判断其工作波段，并估算相应射频信号的波长。

解：广播工作在甚高频（vhf）其波长在10~1m等1.3从成都到上海的距离约为1700km。

如果要把50hz的交流电从成都输送到上海，请问两地交流电的相位差是多少？解：8??f?3?1?0.6???4km1.4射频通信系统的主要优势是什么？解：1.射频的频率更高，可以利用更宽的频带和更高的信息容量2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小，通信设备的体积进一步减小3.射频通信可以提供更多的可用频谱，解决频率资源紧张的问题4.通信信道的间隙增大，减小信道的相互干扰等等1.5 gsm和cdma都是移动通信的标准，请写出gsm和cdma的英文全称和中文含意。

（提示：可以在互联网上搜索。

）解：gsm是global system for mobile communications的缩写，意为全球移动通信系统。

cdma英文全称是code division multiple address,意为码分多址。

???4???2?k?1020k??0.283331.6有一个c=10pf的电容器，引脚的分布电感为l=2nh。

请问当频率f为多少时，电容器开始呈现感抗。

解：?wl?f??1.125ghz2 既当f=1.125ghz0阻抗，f继续增大时，电容器呈现感抗。

1.7 一个l=10nf的电容器，引脚的分布电容为c=1pf。

请问当频率f 为多少时，电感器开始呈现容抗。

解：思路同上，当频率f小于1.59 ghz时，电感器呈现感抗。

1.8 1）试证明（1.2）式。

2）如果导体横截面为矩形，边长分别为a和b，请给出射频电阻rrf与直流电阻rdc的关系。

解：r??l?s ???l,s对于同一个导体是一个常量2s??a当直流时，横截面积dc当交流时，横截面积sac?2?a?2rdc?a??ac?a?? 661.9已知铜的电导率为?cu?6.45?10s/m，铝的电导率为?al?4.00?10s/m，金的电导率6为?au?4.85?10s/m。

射频电路理论与设计 第2版 第7章 滤波器的设计


《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
7.6 耦合微带线滤波器
《射频电路理论与设计（第2版）》
理想滤波器是不存在的，实际滤波器与理想滤波 器有差异。实际滤波器既不能实现通带内信号无损耗地 通过，也不能实现阻带内信号衰减无穷大。
本节用插入损耗作为考察滤波器的指标，讨论低 通滤波器原型的设计方法。
《射频电路理论与设计（第2版）》
7.2 用插入损耗法设计 低通滤波器原型
《射频电路理论与设计（第2版）》
射频电路理论与设计 （第2版）
《射频电路理论与设计（第2版）》
本书有配套的仿真教材《ADS射频电路设计基础与典型 应用（第2版）》。
2本书在多个章节都有互动。《射频电路理论与设计（第 2版）》注重理论设计，而《ADS射频电路设计基础与典型应 用（第2版）》注重仿真设计。
《射频电路理论与设计（第2版）》
7.2.1 巴特沃斯低通滤波器原型
如果滤波器在通带内的插入损耗随频率的变化是最平坦 的，这种滤波器称为巴特沃斯滤波器，也称为最平坦滤波器。 对于低通滤波器，最平坦响应的数学表示式为
《射频电路理论与设计（第2版）》
图7.2 低通滤波器的最平坦响应
《射频电路理论与设计（第2版）》
将归一化频率变换为实际频率，相当于变换原型 中的电感和电容值。
通过频率变换，不仅可以将低通滤波器原型变换 为低通滤波器，而且可以将低通滤波器原型变换为高通 滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。下面分别加以讨论。
《射频电路理论与设计（第2版）》

射频电路理论与设计(第2版)-第4章


《射频电路理论与设计（第2版）》
cos l ABCD jY0 sin l
jZ 0 sin l cos l
《射频电路理论与设计（第2版）》
图4.8 例4.6用图
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
4.2 二端口射频网络参量
在射频频段，用散射参量［S］描述网络的网络参 量。［S］参量是在各端口匹配时用入射电压和反射电压 之间的关系得到的，射频电路利用［S］参量就可以避开 不现实的终端条件，同时使参数易于测量。 ［S］参量可以表征射频器件的特征，在绝大多数
可高达四端口，但四端口以上的网络就很 少应用了。
《射频电路理论与设计（第2版）》
4.1 4.2
二端口低频网络参量
二端口射频网络参量
二端口网络的参量特性 二端口网络的参量互换
4.3
4.4
4.5
多端口网络的散射参量
信号流图
4.6
《射频电路理论与设计（第2版）》
4.1 二端口低频网络参量
1 ABCD 0
Z A 1 1 YC
0 1 0 1
ZA 1 Z B ZC 1 1 ZC
Z AZ B Z A ZB ZC ZB 1 ZC
《射频电路理论与设计（第2版）》
图4.6 例4.4用图
一种最适合电路特性的网络参量。下面分别介绍上述4种
网络参量。
《射频电路理论与设计（第2版）》
4.1.1 阻抗参量
根据图4.1，用二端口网络2个端口上的电流表示2 个端口上的电压，网络方程为
或写成
或
式中，
《射频电路理论与设计（第2版）》
图4.2 例4.1用图
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高 通
0 1 基本类型。 α,dB 归一化频率: Ω=ω/ω c α→ ∞ α→ ∞ 带 对于低通和高通, ω 是截止频率； c 通
Ω
对于带通和带阻, ω 是中心频率。 c
0
Ω1 Ω2
Ω
0
α→ ∞ 带 阻 Ω 1 Ω2
Ω
归一化处理方法能大幅度减少导出标准滤波器的工作量。
三种低通滤波器的实际衰减曲线
QE
1 2 LC 1 . 038 GHz
0L
2Z 0
3 . 26
QF
0L
R
32 . 62
Q LD
0L
R 2Z0
2
2 . 97
fL
Pin V G
PL
/ 8 Z 0 62 . 5 mW
Pin Q
2 LD
f0 fU
1 Q LD
2 2
RG=50Ω，R=10Ω，L=100nH
当ω→∞时：
V2 VG

RL RG R R L
5.1.4 带通和带阻滤波器
带通滤波器可采用RLC串联或并联 电路结构。对串联电路： R j L 1 / C Z
VG
ZG V1
R
L
C
V2 ZL
A B 1 Z G 1 Z 1 0 1 Z Z G / Z L Z G Z 则： 1 C D 0 1 0 1 1 / Z L 1 1 / Z L
当 L
1
C
时电路发生串联谐振，其谐振频率： 0
1 LC
VG
1
L

2
C
1 2
R总
由带宽定义：H
Q
V总 VG

R总 1 R总 j L C

0L
R总

1
0 CR 总
0 0 0 2 0 Q Q 1 高Q时ω≈ω0 即：Q 0 0 0 1 f0 f0 f0 3 dB 3 dB 3 dB 3 dB fL f0 , BW f U f L 故： f U f 0 , √ 1/ 2 2Q 2Q Q
由
IL 10 log
PL Pin
10 log 1 in

2
：1
2 in
1
Z in Z G Z in Z G
2

Q LD / Q E
2 2
2
2
1 Q LD

1 LF
其中LF称为损耗因素，是设计滤波器衰减特性的关键参数。 例5.2 上图Z0=ZL=ZG=50Ω, R=10Ω, L=50nH, C=0.47pF, VG=5V,求 各种品质因数及信号源输出功率和谐振状态下负载吸收功率。 解： f 0
2 2 LD 2 E 2 LD
2
பைடு நூலகம்
1
2
Q
2 LD

QE
2
2
Q LD
则插入损耗：IL
10 log
Pin PL
1 Q Q
/Q
10 log 1 Q LD
2 2


Q 10 log 1 LD QF

2
在谐振状态下, ε=0，第一项没有影响，当滤波器偏离谐振时影响明显。
3dB
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
g2
归一化频率，Ω
gN+1
其中g0为波源内电阻或内电导，
gm为电感或电容值，gN+1为负载电阻或电导值，所有g值都有表可查。
N
第5章 射频滤波器设计
在设计模拟电路时，对高频信号在特定频率或频段内的频 率分量做加重或衰减处理是个十分重要的任务。
5.1 谐振器和滤波器的基本结构
5.1.1 滤波器的类型和技术参数
根据电路理论，滤波器主要 有低通、高通、带通和带阻 4 种
α,dB
低 通 α→ ∞ Ω
α,dB α→ ∞
0 α,dB 1
L 1 1 R 总 CR 总
BW
外部品质因素(RE=RG+RL≠0, R=0)： Q E 固有品质因素(RE=RG+RL=0, R≠0)： Q F 有载品质因素(RE=RG+RL≠0, R≠0)： Q LD
0L
RE

1 R E 0C 1
fL f0 fU 将串联公式中 R→G，L→C C→L，V→I 可得并联公式
α,dB α,dB α,dB
0
1
Ω
0
1
Ω
0
1
Ω
二项式滤波器 具有单调的衰减 曲线，一般比较 容易实现。若想 在通带和阻带之 间实现陡峭变化, 需使用很多元件.
切比雪夫滤波器 在通带或阻带内 保持相等的波纹 幅度，则可得到 较好的陡峭过渡 衰减曲线。
椭圆函数滤波器 衰减曲线最陡峭, 但代价是其通带 和阻带内均有波 纹。
1
2
Q
2 E
/Q
2 LD
f f0

Pin Q /Q
2 E 2 LD
51 . 5 mW
IL 10 log
Q LD / Q E
2
2
5.2 特定滤波器的实现
5.2.1 巴特沃斯滤波器
由于衰减曲线没有任何纹波，称为最大平滑滤波器。 2 对于低通：IL 10 log 1 in 10 log LF 10 log 1 a 2 2 N
0L
R R 0C 0L 1 R R E R R E 0 C
5.1.5 插入损耗
QF
0L
R
， QE
0L
RE
， Q LD
0L
R RE

1
0C R R E
采用网络分析仪测量Q值比测量阻抗或导纳更容易, 所以对串联谐振器：
R L Q 1 1 R E R LD jQ LD Z R j L R E R j R R C R R C RE R E E QF
在综合分析滤波器的各种情况时，下列参数至关重要：
RF 插入损耗：定量描述了功率 响应幅度与0dB基准的差值，即：
IL 10 log Pin / PL 10 log 1 in
α,dB 插 入 损 耗 0
f
60 dB L

2

BW60dB
60dB
波纹：通带内信号的平坦度。 带宽：通带内对应3dB 频率。 矩形系数：60dB与3dB带宽的 比值。它反映了曲线的陡峭程度。 阻带拟制：常以60dB为设计值
RG=50Ω, R=10Ω, C=10pF
衰减, dB
25 20 15 10 5 0
106
107
频率 ,Hz
108
109
1010
0 RG=50Ω -10 -20 R=10Ω -30 C=10pF -40 -50 -60 -70 -80 -90 6 7
相位 , dcg
10
10
频率 ,Hz
108
109
1010
传递函数：
V2 VG
H
Z L Z Z G
ZL

Z L Z G R j L 1 / C
45 40 35 30 25 20 15 10 f0=1.59GHz 5
ZL
解： 20 log
50
12 10 9 120 j 10 f 10 4 f
对并联电路：Z 1 / Y , Y G j C 1 / L 则传递函数：
V2 VG
16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6
H
Z L 1 / Y Z G
ZL

Z L Z G G j C 1 / L 1
A B 1 R G 1 R 1 0 1 0 1 R R G j C 1 / R L R G R L 则： j C 1 / R L 1 C D 0 1 0 1 j C 1 1 / R L 1

arctan
Im H Re H
曲线上升缓慢
衰减, dB
107
108
频率 ,Hz
109
1010
1011
相位 , dcg
例5.1 设ZL=ZG=50Ω, L=5nH, R=20Ω, C=2pF，求滤波器的频率响应。
100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100
品质因素：Q
平均储能
BW3dB
3dB
fc
f
3 dB L
带 通 纹 波
3 dB
带 阻 衰 减 Ω
fc
1
fc
fU
fc
fU
60 dB
一个周期内的平均耗能
c

W stored Ploss
c
无功功率 有功功率
功率损耗通常被认为是外接负载的功率损耗和滤波器本身功率损耗的总和。
故：
1

5.1.3 高通滤波器
图示为一阶高通滤波器，设ZG=RG，ZL=RL 用四个级连ABCD参量网络构成。
A B 1 R G 1 R 则： C D 0 1 0 1