盛年不重来,一日难再晨。及时宜自勉,岁月不待人。
射频参数
1.回波损耗
又称反射损耗,是电缆线路由于阻抗不匹配所产生的反射,是一对线自身的反射。
不匹配主要发生在连接器的地方,但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方。
回波损耗是传输线端口的反射功率与入射波功率之比,以对数形式来表示,单位是dB,一般是负值,其绝对值可以成为反射损耗。
回波损耗= -10 lg [(反射功率)/(入射功率)]
2.反射系数
反射波和入射波电压之比
回波损耗= 20|lg(反射系数Γ)|
3.驻波比
全称电压驻波比,又名VSWR或SWR,英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比,又称驻波系数、驻波比。驻波比为1时,表示馈线和天线的阻抗完全匹配,此时高频能量全部被天线辐射出去,没有能量的反射损耗;驻波比为无穷大时表示全反射,能量完全没有辐射出去。
驻波比会随着频率而改变
在入射波和反射波相位相同的地方,电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ,形成波腹;在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ,形成波谷。
其它各点的振幅值则介于波腹与波谷之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波谷处的电压幅值Vmin之比
驻波比就是一个数值,用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果SWR 的值等于
1,则表示发射传输给天线的电波没有任何反射,全部发射出去,这是最理想的情况。
如果SWR 值大于1,则表示有一部分电波被反射回来,最终变成热量,使得馈线升温
驻波比反射率:
1.00.00%
1.10.23%
1.20.83%
1.3 1.70%
1.5 4.00%
1.7 6.72%
1.88.16%
2.011.11%
2.518.37%
3.025.00%
4.036.00%
5.044.44%
7.056.25%
1066.94%
1576.56%
2081.86%
4.天线增益
天线增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。
增益与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线最重要的参数之一。
一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。
表示天线增益的参数有dBd和dBi,dBi是相对于点源天线的增益,在各方向上的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同条件下,增益越高,电波传播的距离越远
5.天线辐射方向图(XY、XZ、YZ三个平面)
6.天线尺寸(微带天线—单极子天线等)
7.接收灵敏度
8.辐射边界条件
9.天线上的电流分布
10.阻抗匹配
反应输入电路与输出电路的功率传输关系,当电路实现阻抗匹配时,将获得最大的功率传输(50%),当阻抗失配时,不但得不到最大的功率传输,还可能对电路产生损害在高频电路中,必须考虑反射问题。当信号频率很高时,信号的波长就很短,当波长短的跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不匹配(不相等)时,在负载端就会产生反射,降低能量传输效率。
天线电路中常留一个π型网络以做阻抗匹配用
阻抗匹配的方法(不同领域):
1)考虑使用变压器来做阻抗转换。如电视机的阻抗转换器(即传输线变压器),将300
Ω的阻抗变换成75Ω的阻抗
2)使用串联/并联电容或电感的方法,常用在射频电路
3)使用串/并联电阻的方法。如485总线接收器,常在数据线终端并联120Ω的匹配电
阻。(一些驱动器的阻抗比较低,可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配,例如高速信号线,有时会串联的一个几十欧姆的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高,可以使用并联电阻的方法,来跟传输线匹配,例如,485总线接收器,常在数据线终端并联120Ω的匹配电阻)
11.射频电阻阻抗
射频电路阻抗一般为50欧姆的标准阻抗,天线和电路阻抗匹配到理想值(50Ω时),天线就可以将能量最大限度的转换为电磁波传递出去、
12.特征阻抗
特征阻抗(又名特性阻抗)是相对于传输线而言的,不是导线电阻。它表征了传输线某截面上的电压和电流的关系(无反射条件下)。50Ω特征阻抗的传输线具有传输能量密度和效率的综合优势
在高频范围内,信号传输过程中,信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或
地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个电流I,如果信号的输出电平为V,在信号传输过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为V/I,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。
特性阻抗是信号线没处的电压和电流的比值,是一个“点的概念”
信号在传输过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。
影响特性阻抗的因素有:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度
13.输入阻抗
14.其它
HFSS中的参数设置
1.phi角、thera角
phi:XY平面上的夹角
thera:垂直方向上与Z轴的夹角
thera从0到180°画出来的图形不对称,所以就从-180°到180°;phi一般是对称的,所以取90°的也行,但是为了图形好看,一般是0到360°
2.坐标
3.板材、板厚
常用材质:FR4(介电常数:标准4.2(因生产厂家而异))
4.介质参数
5.辐射边界条件
6.空气盒子(Airbox)
7.参考地尺寸、层数
如Gnd_top、Gnd_bottom上下两层
8.天线尺寸(微带线天线)
9.其它
Smith chart 1.输入阻抗
Z = R + jx 串联电感、电容时,实部R值不变2.导纳
电导和电纳
单位:西门子(S)
Y = G + jx 并联电感、电容时,实部G值不变3.其它
目录 1GSM部分 (1) 1.1常用频段介绍 (1) 1.2 发射(transmitter )指标 (2) 1.2.1发射功率 (2) 122 发射频谱(Output RF spectrum
1.2 发射(transmitter)指标 1.2.1发射功率 定义:发射机载波功率是指在一个突发脉冲的有用信息比特时间上内,基站传送 到手机天线或收集及其天线发射的功率的平均值。 测量目的:测量发射机的载波输出功率是否符合GSM规范的指标。如果发射功 率在相应的级别达不到指标要求,会造成很难打出电话的毛病,即离基站近时容易打出而离基站远时打出困难,往往表现出发射时总是提示用户重拨号码。如果 发射功率在相应的级别超出指标的要求,则会造成邻道干扰。 测试方法: 手机发射部分由发射信号形成电路、功率放大电路、功率控制电路三个单元组成。 GSM频段分为124个信道,功率级别为5----33dBm,即卩LEVEL5--LEVEL19共15 个级别;DCS频段分为373个信道(512----885),功率级别为0----30dBm,即LEVEL0---LEVEL15共15个级别;每个信道有15个功率等级,测试时选上、中、下三个信道对每个功率等级进行测试,每个功率等级以2dBm增减。 功率控制:由于手机不断移动,手机和基站之间的距离不断变化,因此手机的发射功率不是固定不变的,基站根据距离远近的不同向手机发出功率级别信号,手机收到功率级别信号后会自动调整自身的功率,离基站远时发射功率大,离基站 近时发射功率小。具体过程如下:手机中的数据存储器存放有功率级别表,当手 机收到基站发出的功率级别要求时,在CPU的控制下,从功率表中调出相应的 功率级别数据,经数/模转换后变成标准的功率电平值,而手机的实际发射功率经取样后也转换成一个相应的电平值,两个电平比较产生出功率误差控制电压,去调节发射机激励放大电路、预放、功放电路的放大量,从而使手机的发射功率调整到要求的功率级别上。 测试指标: DCS1 800 Power con trol Nomi nal Output Toleranee (dB) for con diti ons
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/2f1367462.html, 雷达射频集成电路的发展及应用 作者:黄林锋 来源:《山东工业技术》2017年第24期 摘要:本文概述了雷达射频集成电路技术的特点,是一种以半导体和射频电路技术为基础,一种集信号放大、数据传输和转化功能为一体的技术,并从其发展与演变切入进行研究,探讨了目前常用的几种雷达射频集成电路的发展成果及其应用状况。 关键词:雷达射频集成电路;发展;应用 DOI:10.16640/https://www.wendangku.net/doc/2f1367462.html,ki.37-1222/t.2017.24.099 现代的雷达系统越来越注重高精度的距离探测与跟踪,还要求较强的抗干扰性、目标识别作用和气象探测功能。由此,要求完整一套的现代雷达系统包含近万个信号接收器和信号发射装置,这也极大提高了系统的复杂性和设备的成本造价。雷达系统的现代化除保留上述基本功能,还应减少设备的造价,这推进了射频集成电路在现代雷达领域的研发 [1]。由无线天线、电磁信号处理器、显示屏幕、控制面板、信号的发射和接收器所组成的现代雷达系统。目前,射频集成系统已经应用于信号的发射和接收器,下文从射频集成电路在雷达系统的研发入手,通过深入研究,介绍雷达系统目前的几种应用现状。 1 雷达射频集成电路的发展概述 随射频集成技术和信息化在雷达系统中的深入发展,射频集成电路已经演变了好几个架构形态[2]。以信号接收系统为例,在三十年内演化出三种不同的形态。在此过程,雷达系统的 数字化不断提高,实现某些频段的完全数字化,使射频集成电路向混合集成电路的方向不断发展。 2 雷达系统射频集成电路的发展及应用研究 2.1 射频集成SOC 以单片作为射频电路的集成基板,SiGe和CMOS作为集成射频与数字化特点的技术平台。技术的快速发展极大提高了射频电路的集成化程度,上部集混合频率、放大频率和合成信号功能为一体,下部集增频、分贝放大功能的器件。雷声公司(美国)研发的最新设备——X 波段应用了上述技术 [3],其在实际中具有高性能、减小雷达体积和节约造价的应用优势。 2.2 射频多通道集成电路 在一个集成芯片上集多通道于一体,这种集成电路没有射频集成电路那么多的器件,应用系统的封装工艺,以高度集成化的多通道芯片,实现射频混合电路的性能优化和结构简化。采
射频电缆的参数理论 第一节 特性阻抗 特性阻抗是选用电缆的首先要考虑的参数,它是电缆本身的参数,它取决于导体的直径以及绝缘结构的等效介电常数。 特性阻抗对于电缆的使用有很大的影响。例如在选择射频电缆作为发射天线馈线时,其特性阻抗应尽可能和天线的阻抗一致,否则会在电缆和天线的连接处造成信号反射,使得天线得到的功率减少,电缆的传输效率也会下降,更为严重的是,反射的存在会使电缆沿线出现驻波,有些地方会出现电压和电流的过载,从而造成电缆的热击穿或热损伤而影响电缆的正常运行。电缆内部反射的存在,还会造成传输信号的畸变,使传输信号出现重影,严重影响信号传输质量。 为了便于使用,射频电缆的阻抗已经标准化了。因此在选用电缆时应尽可能选用标准阻抗值。对于射频同轴电缆有以下三中标准阻抗: 50±2ohm 推荐使用于射频及微波,用于测试仪表以及同轴-波导转换器等; 75±3ohm 用于视频或者脉冲数据传输,用于大长度例如CA TV 电缆传输系统; 100±5ohm 用于低电容电缆以及其它特种电缆。 以下是同轴电缆特性阻抗计算的各种公式。 §1.1同轴电缆阻抗公式 根据传输理论,特性阻抗公式为: Zc =)/()(C j G L j R ωω++ 式中,R 、L 、G 、C 、代表该传输线的一次参数,而ω=2πf 代表信号的角频率。 对于射频同轴电缆传输高频信号,通常都有R <<ωL ,G <<ωC ,此时特性阻抗公式可以简化为:
Zc =C L/=60?ln(D/d)/ε=138?l g(D/d)/ε(ohm) 式中,D为外导体内直径(mm) d为内导体外直径(mm) ε为绝缘相对介电常数 表1给出了常用绝缘材料的相对介电常数。 表1常用介质材料的特性 皱纹外导体已经获得广泛应用,阻抗尚无标准的方法计算,可以利用电容电感参考方法进行计算。 测量出L和C后可以计算阻抗: Zc =C L/ §1.4特性阻抗与电容的关系 同轴电缆的特性阻抗与电容有如下简单的关系,即 Zc=104/3·ε/ C 式中,C为电缆电容(pF/m) 第二节电容 电容是射频电缆的一个重要参数,同轴电缆的电容按照下式计算: C=1000ε/(18lnD/d)=24.13ε/(lgD/d)(pF/m) 第三节衰减 衰减是射频电缆的重要参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时的
集成电路与系统 集成电路设计与集成系统专业工资待遇 截止到 2013年12月24日,57740位集成电路设计与集成系统专业毕业生的平均薪资为4639元,其中应届毕业生工资3701元,0-2年工资4104元,10年以上工资5104元,3-5年工资6069元,8-10年工资10494元,6-7年工资11198元。 集成电路设计与集成系统专业就业方向 集成电路设计与集成系统专业学生毕业后可到国内外各通信、雷达、电子对抗等电子系统设计单位和微电子产品的单位从事微电子系统的研发设计。。 集成电路设计与集成系统专业就业岗位 硬件工程师、电气工程师、模拟集成电路设计工程师、研发工程师、射频集成电路设计工程师、设计工程师、等。 集成电路设计与集成系统专业就业地区排名 集成电路设计与集成系统专业就业岗位最多的地区是上海。薪酬最高的地区是肇庆。 就业岗位比较多的城市有:上海[36个]、北京[30个]、深圳[28个]、苏州[11个]、西安[10个]、武汉[9个]、广州[7个]、成都[6个]、无锡[6个]、济南[6个]等。 就业薪酬比较高的城市有:肇庆[8065元]、信阳[6999元]、北京[6279元]、上海[6194元]、佛山[5265元]、厦门[5231元]、杭州[5024元]、南京[5013元]、惠州[4999元]、沈阳[4867元]、大连[4799元]等。 集成电路设计与集成系统专业在同类专业排名
集成电路设计与集成系统专业在专业学科中属于工学类中的电气信息类,其中电气信息类共34个专业,集成电路设计与集成系统专业在电气信息类专业中排名第28,在整个工学大类中排名第95位。 在电气信息类专业中,就业前景比较好的专业有:计算机科学与技术,自动化,软件工程,信息工程,电气工程及其自动化,网络工程,计算机软件,电子信息工程,通信工程等。
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~4ghz 1.2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???4km 1.4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??0.28333 1.6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。试分别计算在100mhz和1ghz的频率下,三种材料的趋肤深度。 解: 趋肤深度?定义为: 在100mhz时: cu为2 mm al 为 2.539mm au为 2.306mm 在1ghz时: cu为0.633 mm al 为 0.803mm au为 0.729mm 1.10某个元件的引脚直径为d=0.5mm,长度为l=25mm,材料为铜。请计算其直流电阻rdc和在1000mhz频率下的射频电阻rrf。解: r?s 它的射频电阻 adllrrf?rdc????22?4???? d2???d????0?r?4??10?1?????????7zdf?l?0.123???d? 1.11个电阻的标示分别为:“203”、“102”和“220r”。请问三个电阻的阻值分别是多少?(提示:可以在互联网上查找贴片元件标示的规则)解:
射频消融术的预防 1.预防诱发因素 常见诱因:暴饮暴食,消化不良,感冒发烧,摄入盐过多,血钾、血镁低等。可结合以往发病的实际情况,总结经验,避免可能的诱因,比单纯用药更简便、安全、有效。 2.稳定的情绪 保持平和稳定的情绪,精神放松,不过度紧张。避免过喜、过悲、过怒。不看紧张刺激的电视,球赛等。 3.自我监测 有些心律失常常有先兆症状,若能及时发现及时采取措施,可减少甚至避免再发心律失常。有些病人对自己的心律失常治疗摸索出一套自行控制的方法,当发生时用以往的经验能控制心律失常。 4.定期检查身体 复查有关项目,合理调整用药。心电图、电解质、肝功等,因为抗心律失常药可影响电解质及脏器功能。用药后应定期复诊及观察用药效果和调整用药剂量。 5.合理安排休息 心律失常患者应保证有充足的睡眠。饭后不宜立即就寝。睡眠的姿势应采取右侧卧位,双腿屈曲。 6.注意合理饮食 饮食要清淡而富于营养。烹调要用植物油,减少胆固醇的摄入量。多吃新鲜水果和蔬菜。饮食要适量,不宜过饱。 7.注意锻炼适度 心律失常患者不适合做剧烈运动,若有胸闷、胸痛、气慌、气短和咳嗽、疲劳等不适出现, 则应立即停止运动。 射频消融术 射频消融术是微创手术,它在B超动态观察及引导下,通过人体自然腔道正确定位介入到局部病变部位,自动准确地控制治疗功率、时间、范围,使肌瘤发生凝固、变性和坏死,最后被正常组织所吸收或自动排出体外。这种微创手术患者痛苦少,治疗时间短,治疗准确,可以通过B超直接观察治疗效果。 心脏射频消融术 与药物治疗相比,射频消融术是一种通过心脏导管技术彻底根治一些快速心律失常的有效方法。射频消融不是暂时性预防或终止心动过速的发作,而是一次性根治,术后不再需要使用抗心律失常药物;与外科手术比,它不需要开胸,不需要全麻,病人无痛苦,操作方法简便;其特点是创伤小,恢复快,住院时间短(一般只需三天~一周)能迅速根治。适应于阵发性
RF设计与应用----射频集成电路封装 关键词:射频,多层电路板,电路封装 摘要:针对无线通信产品业者所面临的课题,本文试着从封装技术在射频集成电路上应用的角度,来介绍射频集成电路封装技术的现况、现今封装技术对射频集成电路效能的影响,以及射频集成电路封装的未来发展和面临的挑战。 在行动通讯质量要求的提高,通讯带宽的需求量大增,因应而生的各项新的通讯规范如GPRS、W-CDMA、CDMA-2000、Bluetooth、 802.11b纷纷出笼,其规格不外乎:更高的数据传输速率、更有效的调变方式、更严谨的噪声规格限定、通讯功能的增强及扩充,另外再加上消费者对终端产品“轻、薄、短、小、久(包括产品的使用寿命、维护保固,甚至是手机的待机时间)”的诉求成了必要条件;于是乎,为了达成这些目的,各家厂商无不使出混身解数,在产品射频(Radio Frequency)、中频(Intermediate Frequency)与基频(Base Band)电路的整合设计、主动组件的选择应用、被动组件数目的减少、多层电路板内线路善加运用等,投注相当的心血及努力,以求获得产品的小型化与轻量化。 针对这些无线通信产品业者所面临的课题,我们试着从封装技术在射频集成电路上应用的角度,来介绍射频集成电路封装技术的现况、现今封装技术对射频集成电路效能的影响,以及射频集成电路封装的未来发展和面临的挑战。 射频集成电路封装技术的现况 就单芯片封装(Single Chip Package)的材质而言,使用塑料封装( P l a s t i c Pac kage)的方式,是一般市面上常见到的高频组件封装类型,低于3GHz工作频率的射频集成电路及组件,在不严格考虑封装金属导线架(Metal Lead Frame)和打线(Wire Bond)的寄生电感(Parasitic Inductance)效应下,是一种低成本且可薄型化的选择。由于陶瓷材料防水气的渗透性特佳及满足高可靠度的需求,故也有采用陶瓷封装技术;对于加强金属屏蔽作用及散热效果的金属封装,可常在大功率组件或子系统电路封装看到它的踪迹。
射频电缆的参数理论 第一节特性阻抗 特性阻抗是选用电缆的首先要考虑的参数,它是电缆本身的参数,它 取决于导体的直径以及绝缘结构的等效介电常数。 特性阻抗对于电缆的使用有很大的影响。例如在选择射频电缆作为发 射天线馈线时,其特性阻抗应尽可能和天线的阻抗一致,否则会在电缆和天线的连接处造成信号反射,使得天线得到的功率减少,电缆的传输效率也会下降,更为严重的是,反射的存在会使电缆沿线岀现驻波,有些地方会岀现电压和电流的过载,从而造成电缆的热击穿或热损伤而影响电缆的正常运行。电缆内部反射的存在,还会造成传输信号的畸变,使传输信号岀现重影,严重影响信号传输质量。 为了便于使用,射频电缆的阻抗已经标准化了。因此在选用电缆时应 尽可能选用标准阻抗值。对于射频同轴电缆有以下三中标准阻抗: 50±2ohm推荐使用于射频及微波,用于测试仪表以及同轴-波导转换器等; 75 ± 3ohm用于视频或者脉冲数据传输,用于大长度例如CATV电缆传输系统; 100土5ohm用于低电容电缆以及其它特种电缆。 以下是同轴电缆特性阻抗计算的各种公式。 §.1同轴电缆阻抗公式 根据传输理论,特性阻抗公式为: Zc= (R j L)/(G j C) 式中,R、L、G、C、代表该传输线的一次参数,而 3 =2n f代表信 号的角频率。 对于射频同轴电缆传输高频信号,通常都有R VV 3 L,G<< 3 C,此 时特性阻抗公式可以简化为: Zc = . L/C = 60?ln(D/d) / - = 138?l g(D/d)/ ;(ohm) 式中,D为外导体内直径(mn) d为内导体外直径(mn)
£为绝缘相对介电常数 表1给岀了常用绝缘材料的相对介电常数。 表1常用介质材料的特性 §.2皱纹外导体同轴电缆阻抗公式 皱纹外导体已经获得广泛应用,阻抗尚无标准的方法计算,可以利用电容电感参考方法进行计算。 测量岀L和C后可以计算阻抗: Zc = -? L / C §.4特性阻抗与电容的关系 同轴电缆的特性阻抗与电容有如下简单的关系,即 Zc= 104/3 ? . ;/ C 式中,C为电缆电容(pF/m) 第二节电容 电容是射频电缆的一个重要参数,同轴电缆的电容按照下式计算: C= 1000 £ / (18lnD/d )= 24.13 £/ (lgD/d ) (pF/m) 第三节衰减 衰减是射频电缆的重要参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗的大小。 电缆的衰减表示电缆在行波状态下工作时传输功率或者电压的损耗的程度,即
射频集成电路低噪声放大器研究前景
摘要 近年来,随着无线通信技术在移动通信、全球互联接入以及物联网等领域越来越广泛的应用。对于现代通信系统往往要求提供两个甚至更多的无线服务,因此就要求射频电路前端中的关键部件低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)能在多个频带下具有放大能力。因此如何能够放大多个频带的宽带低噪声放大器成为研究热点。 低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗系统等应用中的十分重要的部分,常用于接收系统的前端,在放大信号的同时降低噪声干扰,提高系统灵敏度。如果在接受系统的前端连接高性能的低噪声放大器,在低噪声放大器增益足够大的情况下,就能抑制后级电路的噪声,则整个接收机系统的噪声系数将主要取决于放大器的噪声。如果低噪声放大器的噪声系数降低,接收机系统的噪声系数也会变小,信噪比得到改善,灵敏度大大提高。由于可见噪声放大器的性能制约了整个接收系统的性能,对于整个接收系统技术水平的提高,也起了决定性的作用。 宽带低噪声放大器是一种需要有良好的输入匹配的部分。输入匹配是要求兼顾阻抗匹配和噪声系数的,对于这两个指标一般来说是耦合在一起的。现有的宽带匹配技术需要反复协调电路各部分参数,通过对阻抗匹配和噪声系数这两个指标的折中设定来达到输入匹配的要求,因此给设计增大了难度。 噪声抵消技术是一种可以有效的将上述两个重要参数进行分离的方法,对降低设计复杂度、缩短设计周期、降低设计成本具有重要意义。现有的噪声抵消电路结构基本上都是基于CMOS工艺的。近年来,随着SiGe 技术的发展,SiGe BiCMOS工艺逐渐成为射频集成电路工艺的主流。然而,基于 SiGe工艺的采用噪声抵消结构的设计方法还未见报道。因此,本文基于SiGe工艺,开展对工作于0.8-5.2GHz频段低噪声放大器的噪声抵消电路结构的设计研究。
回波损耗,反射系数,电压驻波比,S11这几个参数在射频微波应用中经常会碰到,他们各自的含义如下: 回波损耗(Return Loss):入射功率/反射功率,为dB数值 反射系数(Г):反射电压/入射电压,为标量 电压驻波比(Voltage Standing Wave Ration):波腹电压/波节电压S参数:S12为反向传输系数,也就是隔离。S21为正向传输系数,也就是增益。S11为输入反射系数,也就是输入回波损耗,S22为输出反射系数,也就是输出回波损耗。 四者的关系: VSWR=(1+Г)/(1-Г)(1) S11=20lg(Г)(2) RL=-S11(3) 以上各参数的定义与测量都有一个前提,就是其它各端口都要匹配。这些参数的共同点:他们都是描述阻抗匹配好坏程度的参数。其中,S11实际上就是反射系数Г,只不过它特指一个网络1号端口的反射系数。反射系数描述的是入射电压和反射电压之间的比值,而回波损耗是从功率的角度来看待问题。而电压驻波的原始定义与传输
线有关,将两个网络连接在一起,虽然我们能计算出连接之后的电压驻波比的值,但实际上如果这里没有传输线,根本不会存在驻波。我们实际上可以认为电压驻波比实际上是反射系数的另一种表达方式,至于用哪一个参数来进行描述,取决于怎样方便,以及习惯如何。回波损耗、反射系数、电压驻波比以及S参数的物理意义:以二端口网络为例,如单根传输线,共有四个S参数:S11,S12,S21,S22,对于互易网络有S12=S21,对于对称网络有S11=S22,对于无耗网络,有S11*S11+S21*S21=1,即网络不消耗任何能量,从端口1输入的能量不是被反射回端口1就是传输到端口2上了。在高速电路设计中用到:以二端口网络为例,如单根传输线,共有四个S 参数:S11,S12,S21,S22,对于互易网络有S12=S21,对于对称网络有S11=S22,对于无耗网络,有S11*S11+S21*S21=1,即网络不消耗任何能量,从端口1输入的能量不是被反射回端口1就是传输到端口2上了。在高速电路设计中用到的微带线或带状线,都有参考平面,为不对称结构(但平行双导线就是对称结构),所以S11不等于S22,但满足互易条件,总是有S12=S21。假设Port1为信号输入端口,Port2为信号输出端口,则我们关心的S参数有两个:S11和S21,S11表示回波损耗,也就是有多少能量被反射回源端(Port1)了,这个值越小越好,一般建议S11<0.1,即-20dB,S21
盛年不重来,一日难再晨。及时宜自勉,岁月不待人。 射频参数 1.回波损耗 又称反射损耗,是电缆线路由于阻抗不匹配所产生的反射,是一对线自身的反射。 不匹配主要发生在连接器的地方,但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方。 回波损耗是传输线端口的反射功率与入射波功率之比,以对数形式来表示,单位是dB,一般是负值,其绝对值可以成为反射损耗。 回波损耗= -10 lg [(反射功率)/(入射功率)] 2.反射系数 反射波和入射波电压之比 回波损耗= 20|lg(反射系数Γ)| 3.驻波比 全称电压驻波比,又名VSWR或SWR,英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比,又称驻波系数、驻波比。驻波比为1时,表示馈线和天线的阻抗完全匹配,此时高频能量全部被天线辐射出去,没有能量的反射损耗;驻波比为无穷大时表示全反射,能量完全没有辐射出去。 驻波比会随着频率而改变 在入射波和反射波相位相同的地方,电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ,形成波腹;在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ,形成波谷。 其它各点的振幅值则介于波腹与波谷之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波谷处的电压幅值Vmin之比 驻波比就是一个数值,用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果SWR 的值等于
1,则表示发射传输给天线的电波没有任何反射,全部发射出去,这是最理想的情况。 如果SWR 值大于1,则表示有一部分电波被反射回来,最终变成热量,使得馈线升温 驻波比反射率: 1.00.00% 1.10.23% 1.20.83% 1.3 1.70% 1.5 4.00% 1.7 6.72% 1.88.16% 2.011.11% 2.518.37% 3.025.00% 4.036.00% 5.044.44% 7.056.25% 1066.94% 1576.56% 2081.86% 4.天线增益 天线增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。 增益与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线最重要的参数之一。 一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。 表示天线增益的参数有dBd和dBi,dBi是相对于点源天线的增益,在各方向上的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同条件下,增益越高,电波传播的距离越远
引言 0.3 解:利用公式l jZ Z in λπ 2tan 0=进行计算 (1)m n n l l jZ Z in 666 0102)12(32106)12(21062tan ?+=??+=∞=?=πππ 可见l 至少应该是1500Km (2)m n n l l jZ Z in 22 2 010)12(875.12105.72)12(105.72tan ---?+=??+=∞=?=πππ l 至少是1.875cm 。 0.4 解:利用公式C X L X C L ωω1,-==进行计算 (1)Hz f 40=所以ππω802==f 791051.210999.080--?=??=πL X 121210360.010 0111.0801?-=??-=-πC X (2)Hz f 9104?=,991081042?=??=ππω 3129991047.310 0111.0108109 .2510999.0108?-=???-==???=--ππC L X X 可见在低频时分布电感和分布电容可以忽略,但在射频时分布电感和分布电容却不能忽略。 0.5 解: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。 而趋肤深度是用来描述集肤效应的程度的。 利用公式μσ πδf 1=来计算。 已知铜的磁导率m H /1047-?=πμ,电导率m S /108.57?=σ (1)m 00854.0108.5104601 77=?????=-ππδ
(2)m m μππδ21.110121.0108.51041031 5779=?=??????=-- 由计算数据可得,用铜线传输电能时,60Hz 时是不需要考虑集肤效应的,但是当传输射频信号时,3GHz 时需要考虑集肤效应。 0.6 解:利用公式DC RF R a R δ2≈,μσ πδf 1=计算 已知铜的磁导率m H /1047-?=πμ,电导率m S /108.57?=σ (1)m 57761000.3108.5104105001 --?=??????=ππδ 7.161000.321015 3=???≈--DC RF R R (2)m 67 791031.3108.51041041--?=??????=ππδ 1.1511031.321016 3=???≈--DC RF R R 通过计算数据结果说明在射频状况下,电阻损耗很大。 第一章 传输线理论 1.4解: 特性阻抗计算公式C L C j G L j R Z ≈++=ωω0 平行双导线,ln ,ln 222 2d d D D C d d D D L -+=-+=πεπμ 其中,105.10,101.223m D m d --?=?= 因为介质为空气,有m F m H /3610,/1049 07 0πεεπμμ--==?== 故而该平行双导线的特性阻抗为:
手术简介 心脏射频消融术(catheterradiofrequency ablation)是将电极导管经静脉或动脉血管送入心腔特定部位,释放射频电流导致局部心内膜及心内膜下心肌凝固性坏死,达到阻断快速心律失常异常传导束和起源点的介入性技术。经导管向心腔内导入的射频电流损伤范围在1-3 mm,不会造成机体危害。射频消融术目前已经成为根治阵发性心动过速最有效的方法。基本设备包括X光机、射频消融仪及心内电生理检查仪器。 手术适应证 一、房室折返型心动过速(预激综合征):房室间存在着先天性“旁路”,导管射频将旁路“切断”,心动过速或预激波将不再存在。 二、房室结折返型心动过速:房室结形成“双径路”,电流在适宜条件下,在两条径路形成的折返环快速运行,引起心动过速;导管射频消融慢径,只保留快径,心动过速就不再具备发作条件。 三、心房扑动(房扑):房扑是心房存在大环路,电流在环路上不停地转圈,心房跳动250-350次/分,心室一般在150次/分;导管射频可以破坏环路,造成双向电流阻滞,从而根治房扑。 四、房性心动过速(房速):房速是左心房或右心房的某一局部有异常快速发放电流的“兴奋点”或者在心房内有小折返运动;电生理检查标测到异位“兴奋点”或折返环,进行消融得到根治。 五、室性期前收缩(早搏):主要用于临床症状明显的单源性的频发室早;常常由于心室“兴奋灶”引起;标测到异位兴奋灶消融,室早即可消失。 六、室性心动过速(室速):包括特发性、束支折返性和疤痕性室速等。特发性室速常见于心脏结构和功能正常人群,没有器质性心脏病证据,但心动过速频繁发作可引起心动过速性心肌病;其发生是由在右或左心室流出道及左心室间隔上的一个“兴奋灶”快速发放电流,导致心动过速。通过导管找到“兴奋灶”,发放射频电流消融,室速可以治愈。束支折返性室速和疤痕性室速多见于扩心病、冠心病和先心病外科手术后等器质性心脏病患者,病人发作时可以出现晕厥、抽搐,往往需紧急抢救。束支折返性室速是电流在心脏的左、右传导束支及左、右心室之间折返环路(“转圈”),导管电极找到并发放射频电流阻断环路;疤痕性室速是由于心脏纤维疤痕组织间的存活心肌细胞产生的折返环路,发放射频电流阻断环路,心动过速同样得到根治。导管射频消融可以根治室速而不能根治心脏病;消融不成功或室速发作有生命危险时,需植入心脏埋藏式除颤器(ICD)预防猝死。
射频电路设计与仿真思路分析 发表时间:2020-03-25T06:34:04.616Z 来源:《防护工程》2019年21期作者:曾鸣 [导读] ADS电子设计自动化主要有频域电路仿真、时域电路仿真、三维电磁仿真、通信系统仿真以及数字信号处理仿真设计等. 南宁富桂精密工业有限公司广西南宁 530000 摘要:当前通信技术不断发展,通信设备使用的频率也逐渐提高,射频以及微波电路等被广泛的使用在通信等系统中,高频电路设计在工业领域得到了广泛的关注和重视。新型的半导体器件使高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。本文就射频电路设计与仿真进行分析和研究。 关键词:射频电路设计;仿真;思路分析 ADS是当前世界上比较流行的一种微波射频电路、通信系统、RFIC 设计软件,是由美国 Agilent 公司推出的,是微波电路与通信系统的一种仿真软件。这种软件具有丰富的仿真手段,能够实现时域和频域、数字和模拟、线性和非线性等多种仿真功能,科学对设计结果进行分析,促进电路设计频率的提升,是一种比较优秀的微波射频电路,也是当前射频工程人员必备的一种软件。 1 射频电路与ADC分析 1.1 射频电路 射频电路就是一种具有超高频率的无线电波,工作频率比较高的线路,人们一般称作“高频电路”、“微波电路”等。在工程上,一般指的是工作频段的波长为10m-1mm之间的电路,或者是频率为30MHz-300MHz的电路。 当频率不断升高达到射频频段时,一般使用欧姆定律、电压电流或者是基尔霍夫定律对DC和低频电路进行分析,但是已经不够精确。还需要注重分布参数的影响。如果使用电磁场理论方法,虽然能够对全波、分布参数等影响进行分析,但是很难接触到VCO、混频器或者是高频放大器等实用内容。因此射频电路的设计已经成为当前信息技术发展的重要技术。 1.2 ADS ADS电子设计自动化主要有频域电路仿真、时域电路仿真、三维电磁仿真、通信系统仿真以及数字信号处理仿真设计等,被应用通信以及航天中,是当前研究最多的射频电路仿真软件。 2 ADS电子设计自动化的仿真设计方法 ADS软件能够使电路设计者进行模拟、射频微波等电路和通信系统设计,仿真方法主要有时域仿真、频域仿真、系统以及电磁仿真等。 2.1 高频SPICE分析和卷积分析 高频SPICE分析能够对线性以及非线性电路的瞬态效应进行分析,在SPICE仿真器中,对于不能直接使用频域分析模型,比如说微带线带状线等,就可以使用高频SPICE仿真器,仿真过程中,如果高于高频SPICE仿真器,频域分析模型会被拉式变换,然后进入到瞬态分析,并不需要使用者转化。这种高频SPICE不仅能够对低频电路进行瞬态分析,还能够对高频电路的瞬态响应进行分析。此外,还能够进行瞬态噪声的分析,对电路的瞬态噪声进行仿真。卷积分析法是以 SPICE 高频仿真器为基础的一种高级的时域分析的方法,通过卷积分析法能够更加科学的使用时域分析法对频率元件的进行分析。 2.2 线性分析方法 线性分析是一种频域电路仿真分析法,可以对线性、非线性的射频微波电路进行分析,进行线性分析时,软件先对电路中的元件计算需要的线性参数,如电路阻抗、稳定系数、反射系数、噪声以及S、Z、Y参数等,进而对电路进行分析和仿真。 2.3 谐波平衡分析 这种分析方法是对频域、稳定性好,大型号的电路进行分析的仿真方法,能够对多频输入信号的非线性电路进行分析,明确非线性电路的响应,比如谐波失真、噪声等。相比于时域的SPICE 仿真分析反复,这种谐波平衡分析在分析非线性电路时能够提供更加有效并且快速的方法。 SPICE瞬态响应分析、线性S参数分析在分析多频输入信号非线性电路仿真中还存在着一定的不足,而谐波平衡分析方法的出现很好的弥补了这一不足,在当前的高频通信系统中,有很多混频电路结构,谐波平衡分析方法的使用次数也就逐渐增加,重要性也日渐凸显。并
射频电路和射频集成电路线路设计(9天) 培训时间为9天 课程特色 1)本讲座总结了讲演者20多年的工作,报告包括 o设计技术和技巧的经验, o获得的美国专利, o实际工程设计的例子, o讲演者的理论演译。 o 【主办单位】中国电子标准协会 【协办单位】智通培训资讯网 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 o 2)本讲座分为三个部分: A. 第一部分讨论和強调在射频电路设计中的设计技术和技巧, 着重论述设计中关鍵性 的技术和技巧,譬如,阻抗匹配,射频接地, 单端线路和差分线路之間的主要差別,射频集成电路设计中的难题……可以把它归类为橫向论述. 到目前为止,这种着重于设计技巧的論述是前所未有的,也是很独特的。讲演者认为,作为一位合格的射频电路设计的设计者,不论是工程师,还是教授,应当掌握这一部分所论述的基本的设计技术和技巧,包括: ?阻抗匹配; ?接地; ?射频集成电路设计; ?测试 ?画制版图; ? 6 Sigma 设计。 B. 第二部分: 描述射频系统的基本参数和系统设计的基本原理。
C. 第三部分: 提供个别射频线路设计的基本知识。这一部份和现有的有关射频电路和 射频集成电路设计的书中的论述相似, 其內容是讨论一个个射频方块,譬如,低噪声放大器,混频器,功率放大器,壓控振蕩器,頻率综合器……可以把它归类为纵向论述,其中的大多数内容来自本讲座的讲演者的设计 ?在十几年前就已经找到了最佳的低噪声放大器的设计方法但不曾经发表过。在低噪声放大器的设计中可以同时达到最大的增益和最小的噪 声; ?获得了可调谐濾波器的美国专利; ?本讲座的讲演者所建立的用单端线路的设计方法来进行差分对线路的设计大大简化了设计并缩短了线路仿真的时间; ?获得了双线巴伦的美国专利。 学习目标在本讲座结束之后,学员可以了解到 o比照数码电路,射頻电路设计的主要差別是什麼? o什么是射频设计中的基本概念? o在射频电路设计中如何做好窄带的阻抗匹配? o在射频电路设计中如何做好宽带的阻抗匹配? o在射频线路板上如何做好射频接地的工作? o为什么在射频和射频集成电路设计中有从单端至双差分的趋势? o为什么在射频电路设计中容许误差分析如此重要? o什么是射频和射频集成电路设计中的主要难题?射频和射频集成电路设计师如何克服这些障碍?
射频参数 1.回波损耗 又称反射损耗,是电缆线路由于阻抗不匹配所产生的反射,是一对线自身的反射。 不匹配主要发生在连接器的地方,但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方。 回波损耗是传输线端口的反射功率与入射波功率之比,以对数形式来表示,单位是dB,一般是负值,其绝对值可以成为反射损耗。 回波损耗= -10 lg [(反射功率)/(入射功率)] 2.反射系数 反射波和入射波电压之比 回波损耗= 20|lg(反射系数Γ)| 3.驻波比 全称电压驻波比,又名VSWR或SWR,英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比,又称驻波系数、驻波比。驻波比为1时,表示馈线和天线的阻抗完全匹配,此时高频能量全部被天线辐射出去,没有能量的反射损耗;驻波比为无穷大时表示全反射,能量完全没有辐射出去。 驻波比会随着频率而改变 在入射波和反射波相位相同的地方,电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ,形成波腹;在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ,形成波谷。 其它各点的振幅值则介于波腹与波谷之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波谷处的电压幅值Vmin之比 驻波比就是一个数值,用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果SWR 的值等于
1,则表示发射传输给天线的电波没有任何反射,全部发射出去,这是最理想的情况。 如果SWR 值大于1,则表示有一部分电波被反射回来,最终变成热量,使得馈线升温驻波比反射率: 1.00.00% 1.10.23% 1.20.83% 1.3 1.70% 1.5 4.00% 1.7 6.72% 1.88.16% 2.011.11% 2.518.37% 3.025.00% 4.036.00% 5.044.44% 7.056.25% 1066.94% 1576.56% 2081.86% 4.天线增益 天线增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。 增益与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线最重要的参数之一。 一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。 表示天线增益的参数有dBd和dBi,dBi是相对于点源天线的增益,在各方向上的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同条件下,增益越高,
详解导管射频消融技术 导管射频消融治疗到底算手术吗? 李毅刚教授:导管射频消融术严格来讲,应该算是一种微创手术。治疗过程中主要是通过穿刺血管,在数字减影血管造影机(DSA)引导下,把电极导管沿着血管送入心腔,精确定位引起心动过速的关键病灶,用电极导管头端紧紧贴靠该处,在局部释放射频电流(100千赫兹~兆赫兹),在很小的范围内(约3~4毫米直径及深度)产生热效应,使局部组织内水分蒸发,直接摧毁关键病灶,从根本上治疗心动过速。是否每个房颤患者都能做导管射频消融? 李毅刚教授:房颤患者病情千差万别,而把握好房颤消融术适应证是关键。阵发性房颤无疑是导管消融术的最佳适应证,随着射频消融术的发展,持续性或者持久性房颤、心房明显增大(大于45毫米)的阵发性房颤也成为其适应证。对于发作频率很小的阵发性房颤和同时合并需要进行外科开胸手术的房颤患者,目前暂不推荐应用导管射频消融术。导管射频消融术优势在哪? 李毅刚教授:房颤导管射频消融术的特点是微创、不留疤、不需要全身麻醉。以下三类人选择房颤导管消融术的话,获益比较多:①吃抗心律失常药控制不
了、症状比较明显、发作非常频繁的阵发性房颤患者; ②持续性房颤的患者;③合并其他心脏病,例如冠心病、瓣膜性心脏病、扩张性心肌病等的患者。 对于有器质性心脏病,比如心衰、高血压型心脏病、瓣膜性心脏病、心肌病的患者来说,导管消融术和药物治疗、外科手术相比,可以明显降低房颤的复发率,增加成功率,明显提高患者的生活质量。心衰发作频率越频繁越容易出现房颤,有房颤就会更容易心衰。经过临床研究证实,导管消融术能够终止这个恶性循环,明显改善患者的心功能。在心功能检查上,能够看到反映心功能的指标明显改善,左心室射血分数升高,BNP(脑利钠肽)降低;在症状上,患者能感受到心衰症状的明显缓解,过去稍微活动一下就累,手术后活动量增加或者能够正常活动。年龄大的患者能选择导管射频消融术吗? 李毅刚教授:所有打算进行导管消融术的房颤患者,首先要预防左心房血栓形成,规范有效地进行抗凝治疗,选择口服或皮下注射抗凝药物,以最大限度地减少血栓形成。其次需要进行详细检查,来评估心房内是否有血栓。如果发现左心房内有血栓形成,则不能进行导管消融术,需要接受3~6个月甚至更长时间的抗凝,待血栓消失后才可进行消融手术。