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射频电路与天线_褚庆昕_8网络性质

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V2 S21V1
V3 S32V2
V3 S32V2 S 21S32V1
Research Institute of RF & Wireless Techniques
信号流图的应用
【例题8-1】利用信号流图导出下所示二端口 网络的 in和 out 的表达式。
South China University of Technology
为零。 若网络是开放性结构，则可以把边界设置在距网络足够 远处，使得边界上切向电场可忽略不计。 这样，面积分项的非零贡献仅来自端口截面。
Research Institute of RF & Wireless TechniquesFra bibliotek互易定理
设线性互易媒质中有相同频率的两组源产
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第8讲内容
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S参数的信号流图法（图论法） 几个重要的电磁场定理 单端口网络的阻抗特性 互易、无耗、对称网络的特性 参考面移动对网络参数的影响 双端口网络的工作参数
教材PP113-126
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（c）在结点b1上应用分支结点分裂法则 （d）在结点a1上应用自闭环法则
S 21
s 1 S11 s
最后，得
out
S12 S 21 s b2 S 22 1 S11 s a2
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8.2 几个重要的电磁场定理
* in in
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因为 Z in Rin jX ( )
Yin Gin jB ( )
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结点上某一支路流出的信号等于该结点信号 乘以该支路旁的系数。与其他支路无关。 结点上流入信号的总和等于该结点的信号， 与该结点上流出的信号无关。


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8.1 信号流图法
信号流图的基本组成是结点和支路：
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结点： 信号的流入、流出点。对于S参数网络，结 点表示的是归一化入射波电压ai或归一化反 射波电压bi。 支路： 两个结点之间的定向路径，代表信号从一个 结点向另一个结点流动。每一支路旁都标有 有相关联的S参量或反射系数。
V2 S 21V1 , V3 S32V2
V3 S32V2 S32 S 21V1
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法则2（并联法则）
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并联连接的两条支路可以组合成单个支路，其 系数是原来两个支路的系数之和。
最后，得
in
S S b1 S11 12 21 l 1 S 22 l a1
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out 由比值b2/a2给出。注意此时与负载无关。
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生的场，如果源不在 s 所包围的区域 v 中 , 则 电磁场互易定理为

s
a b b a ˆ ds 0 E H E H n

应用于n端口网络， 得
V
n i 1
a b i i
I Vi b I i 0
a b T a
a

即
I V V I
1
a
s
b
Vs
s
a
b
Vs IZ s V
vs (a b) Z s (a b) a Es s b
vs iZ s v a ( Z s 1) vs b( Z s 1) Es Vs Z c Z s Zc
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法则4（分支结点分裂法则）
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对于分支连接的三条支路（一条流入，两条 流出，或一条流出、两条流入），连接各支 路的结点可以分裂成两个分离的结点，分裂 后的结点保持原来的输入、输出关系。
V 4 S 42V 2
V4 S 42V2 S 21 S 42V1
Poynting（坡印亭）定理
考虑一封闭曲面所包围的区域，电磁场的
Poynting定理可表述为：
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1 ˆ ds Pl j 2 (Wm We ) E H n 2 s
应用于n端口网络，上式的左边成为 * 1 1 n 1 n ˆ ds Et H t n ˆ ds Vi I i* E H n 2 s 2 i 1 si 2 i 1 于是 1 I V Pl j 2 Wm We 2
1 V 2


jt v t e dt
因为v(t)是时域实变量，所以
1 V 2
jt * v t e dt V

同理
I I *
* Yin Yin
* Z in Z in
入射到端口1的入射波 a1 一分为二，一部分 经S11支路作为反射波离开端口1，另一部分 经S21支路传输到节点 b2 。在节点 b2 ，该波 在端口2输出； 若端口2接非匹配负载，则节点 b2 上的波有 部分被反射，并在节点a2重新进入二端口网 络。该波的一部分经S22支路可从端口2反射 出去，另一部分波通过S12传输到端口1。
8.1 S参数的信号流图法

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前面的网络分析都是基于矩阵运算。 采用S参数分析射频网络时，涉及的是 电磁波的入射、反射和传输，相当于信 号的流动，因此也可以采用信号流图法 分析。 信号流图法是一种图论法，在一些场合 可以简化网络分析，同时可以直观地给 出各种输入、输出的关系。
I IV * 2 Pl j 4 Wm We Yin 2 2 V V V Gin jBin
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单端口网络电抗的奇偶性
根据Fourier变换
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b T
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8.3 单端口网络的阻抗特性
考虑单端口网络，根据 Poynting 定理输入
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阻抗为
V VI * 2 Pl j 4 Wm We Z in 2 Rin jX in 2 I I I
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信号流图的拓扑变换
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使用下面的四项基本拓扑变换法则，信号流 图可以简化为两个结点之间的单个支路。 法则1（串联法则） 串联连接的两条支路可以组合成单个支路， 其系数是原来两个支路的系数乘积。
射频电路与天线
RF Circuits and Antennas
第8讲
网络性质
褚庆昕
华南理工大学电子与信息学院 射频与无线技术研究所 TEL: 22236201-601 Email:qxchu@
Research Institute of RF & Wireless Techniques
对于二端口网络，S参数信号流图可表示为
South China University of Technology
b1 s11a1 s12 a2 b2 s21a1 s22 a2
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South China University of Technology
V2 S 21 V1 , V3 S32V2 1 S 22
South China University of Technology
V2 S 21V1 S 22V2 , V3 S32V2
S32 S 21 1 S 22
V3
S32 S 21 V1 1 S 22
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电磁场唯一性定理和线性叠加原理已经 告诉我们，射频线性网络可以用网络矩 阵表征。 下面介绍的几个定理告诉我们，对于一 些特殊网络，网络参数所具备的性质。

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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。
射频电路与天线实验

射频电路与天线实验

射频电路与天线实验课程名称：射频电路与天线实验英文名称：Experiment of Radio Frequency Circuits and Antennas学分：1课程总学时：32 实验学时：32 （其中，上机学时：0 ）课程性质：□必修☑选修是否独立设课：☑是□否课程类别：□基础实验☑专业基础实验□专业领域实验含有综合性、设计性实验：☑是□否面向专业：信息工程、电子科学与技术（物理电子学）、电子科学与技术(微电子技术) 、集成电路设计与系统集成、电类联合班先修课程：电磁场与电磁波、射频电路与天线大纲编制人：褚庆昕王云一、教学信息教学的目标与任务：通过实验教学了解射频系统的基本构成，熟悉射频与微波元器件的工作原理，掌握典型射频电路的设计、测量以及调试方法，掌握典型射频测量仪器的使用方法。

通过实验，熟练掌握传输线理论和射频电路基本理论，为开发和设计射频电路打下基础。

教学基本要求：正确理解实验原理和实验方案，熟练使用频谱分析仪等射频测量设备，掌握传输线、功分器、耦合器、滤波器、放大器、天线等简单射频模块的指标参数测量方法。

考核方式：预习、考勤、实验纪律、操作占30% ，实验报告占70% 。

选作综合实验适当加分。

二、教学资源实验指导书与参考书[1]褚庆昕、王云等著，《射频电路与天线实验指导书》，华南理工大学，.2007。

[2]李绪益著，《微波技术与微波电路》，广州：华南理工大学出版社，2007.3。

多媒体教学资源（课程网站、课件等资料）三、实验内容与学时安排说明：1. 实验方式：“实物实验”指让学生调试仪器设备、拆卸安装、加工、分析测试等实际操作形式做的实验；。

传输线理论射频电路与天线褚庆昕

传输线理论射频电路与天线褚庆昕

South China University of Technology 2.2 无耗传输线的特解特解是指在特定边界条件下，传输线上电 压电流的解。

对于传输线，通常的边界条件有：终端条件、源端条件和电源、阻抗条件。

I z−l 0U L U I gI l l 0U g z E gZ gSouth China University of Technology 1. 终端边界条件已知代入通解，为0022 e j β l= U l + Z c I l e -j β l= U l - Z c I l U +U -得到U( z = l ) = U l ,I( z = l ) = I ll 00l 00I =1(U +e - j β l -U -e j β l)U = U +e - j β l+ U -e j β l Z cSouth China University of Technology为了简化解的形式，采用坐标变换 计及复数Euler 公式，最后得z ' = l - z U( z ' ) = U l cos β z ' + jZ c I l sin β z 'I( z ' ) =j U l sin β z ' +I cos β z 'l Z c 于是U( z ) = 1 (U + Z I )e j β ( l - z ) + 1 (U - Z I )e - j β ( l - z )22112Z 2Z l c l l c l I( z ) = (U + Z I )e j β ( l - z ) -(U - Z I )e - j β ( l - z ) l c l l c l c cSouth China University of Technology简洁的语言往往是深奥理论的源泉－P.S. LaplaceSouth China University of Technology 线上任一点往负载看去的反射系数定义为e 2 j β z= U 0U U 0e -2 j β (l - z )Γ(z ) = U = U l U l --++-+－负载反射系数反射波与入射波之比z ' = l - z Γ(z ') = Γe -2 j β z 'L — 负载端的入射波电压— 负载端的反射波电压U l = U 0 e +- j β l +于是U - = U -e l 0j β l U l ΓL =U l -+其中其中South China University of Technology于是，距离负载l 处的反射系数为无耗传输线上反射系数的模不变。

射频电路与天线-Smith圆图-褚庆昕

射频电路与天线-Smith圆图-褚庆昕

Research Institute of Antennas & RF Techniques射频电路与天线（一）RF Circuits & Antennas第4讲Smith圆图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@yyResearch 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今天，计算机计算已变得非常容易，精度远远高于作图法。

但是，并不能说作图法就无用了，更不能说圆图就可以淘汰了，因为圆图不仅可以简化计算，更重要的是可以提供清晰的几何概念和物理意义。

Smith圆图已成为分析和设计RF/MW电路的常用工具，许多设计软件和测量仪器都使用Smith圆图。

y4.1.1 反射系数圆与相位射线yl平面内（实部为横坐标，虚部为竖坐标）y ()1l Γ=≤常数φ＝常数Γ平面2βl Γ( l )lyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesS o 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 ()l φ0.1l α=y归一化阻抗圆yyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesS o 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 yr圆开路点短路点匹配点Research Institute of Antennas & RF TechniquesSo ut 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 yx 圆Smith阻抗圆图yySmith阻抗圆图Research Institute of Antennas & RF TechniquesySmith 导纳圆图1.yResearch Institute of Antennas & RF TechniquesSo 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但要注意，同时要做下列变换：¾开路点和短路点互换。