射频电路技术2

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）
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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
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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。
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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。
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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
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表1.1（续）
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在射频微波的低频段，可以用平行双线来传输微波能量和信号； 而当频率提高到其波长和两根导线间的距离可以相比时，电磁能量会 通过导线向空间辐射出去，损耗随之增加，频率愈高，损耗愈大，因 此在微波的高频段，平行双线不能用来作为传输线。
2. 同轴线 (Co-axial cable TL)
Features: • Electric field is completely contained within both conductors • Perfect shielding of magnetic field • TEM modes up to a certain cut-off frequency
7.圆波导
通常由金属材料（铜、铝等）制成的，圆形截面的、 内部填充空气介质的规则金属波导称之为圆波导。
注意：圆波导中有无穷多个满足边界条件的模式， 但不存在TE00、TEm0、TM00和TMm0模式。它的最 低模式是TE11模。
二、传输线特性分析
传输线有长线和短线之分。所谓长线是指传输线的 几何长度与线上传输电磁波的波长比值(电长度)大于或 接近1，反之称为短线。
V（z) V e kz V ekz
(z)
V V
(z) (z)
• 电压/电流波空间分布特性 V（z) V e kz oV ekz V (ekz oekz )
（I z) I (ekz oekz ) V (ekz oekz ) / Zo
Z（z) V (z) / I (z)
z0
I(z)
k
(V e kz V ekz ) 1 (V e kz V ekz )
(R jL)
Z0
• 传输线上单位长度的R, L, G, C
• 微带线特性阻抗与结构, 材料特性的关系

C

{[ 0 r
t
A]n
[c f
0
(r 1)
2
2A]n }1/ n
Maximum errors: 10% for n = 1, 1% for n = 1.114.
Y. Leonard Chow and Wan C. Tang, “Development of CAD formulas of integrated circuit components - fuzzy EM formulation followed by rigorous derivation,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 15, pp. 1097-1119, Aug. 2001.
1 L1C1 r 1
C1 r 1
空气微带线单位长度电容；
2019/5/4
南京理工大学通信工程系
微带的特性阻抗
Z0
60 ln 8 h 0.25W
e W
h

e


r 1
2

r 1
2
2
12 h W

1 2


0.0411
A plate of A=ab, total surface area S=2A, cf >0.9.
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Ab
a
南京理工大学通信工程系
Microstrip Parallel Plate Capacitor– from Synthetic Asymptote
The near asymptote – parallel plate

4 0.7654 1.8478 1.8478 0.7654 1.0000
5 0.6180 1.6180 2.0000 1.6180 0.6180 1.0000
6 0.5176 1.4142 1.9318 1.9318 1.4142 0.5176 1.0000
7 0.4450 1.2470 1.8019 2.0000 1.8019 1.2470 0.4450 1.0000
8 0.3902 1.1111 1.6629 1.9615 1.9615 1.6629 1.1111 0.3902 1.0000
9 0.3473 1.0000 1.5321 1.8794 2.0000 1.8794 1.5321 1.0000 0.3473 1.0000
10 0.3129 0.9080 1.4142 1.7820 1.9754 1.9754 1.7820 1.4142 0.9080 0.3129 1.0000
并联谐振器：YG0
0
称为归一化频率偏差。
设传输线在信号端和负载端
ZG
R LC
均处于匹配状态(ZL=ZG=Z0)。
VG
Z0
不插滤波器：P LP inVG2/8Z0
Z0
ZL
插Q1F滤波Q1LD器Q后1E ：2P ZL 0 R 1 2 G2 R Z LV 0 G RE Z2Z 04Z 10 22Z 02 V Z G 0 2/R 8 Z Q 0 Q L FD jQ L D 212Q P iL 2nD Q Q L 2 E 2D
衰减, dB 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。
解：20 log
50
120j10f1 091410f2