射频器件常用技术手册

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1、射频器件常用技术手册1.概述所谓微波电路，通常是指工作频段的波长在10m～1cm(即30MHz～30GHz)之间的电路。此外，还有毫米波（30～300GHz）及亚毫米波（150GHz～3000GHz）等。实际上，对于工作频率较高的电路，人们也经常称为“高频电路”或“射频（RF）电路”等等。由于微波电路的工作频率较高，因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面，与一般的低频电路和数字电路相比，有很多不同之处和许多独特的地方。作为一个独立的专业领域，微波电路技术无论是在理论上，还是在材料、工艺、元

2、器件、以及设计技术等方面，都已经发展得非常成熟，并且应用领域越来越广泛。另外，随着大规模集成电路技术的飞速发展，目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中，一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。以往传统的低频电路和数字电路，与微波电路之间的界限将越来越模糊，相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。2.微波电路的基本常识2.1电路分类2.1.1按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类，如：图1微带线图2带状线图3同轴线图4波导图5共面波导2.1.2按照

3、工艺分类微波混合集成电路：采用分离元件及分布参数电路混合集成。微波集成电路（MIC）：采用管芯及陶瓷基片。微波单片集成电路（MMIC）：采用半导体工艺的微波集成电路。图6微波混合集成电路示例图7微波集成电路（MIC）示例图8微波单片集成电路（MMIC）示例2.1.3微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。其中，有源电路包括放大器、振荡器等；无源电路包括分路器、耦合器、移相器、开关、混频器和滤波器等。2.2常用的微波传输线电路元件和不连续性元件图9传输线段图10耦合线图11开路线图12短路线图13直角拐弯

4、线图14阶梯线图15渐变线图16缝隙图17T型结图18十字结其他还有一些如扇形线、Lange耦合器、交指电容和螺旋电感等等。2.3常用的微波元器件这里主要介绍一些常用的贴装无源器件和微波半导体器件。图19片状叠层电容及单层电容图20片状叠层电感及线绕电感图21片状电阻图22贴装可调电容图23贴装电位器图24微波二极管（封装及芯片）图25微波三极管和场效应晶体管（封装及芯片）图26微波单片集成电路（MMIC）（封装及芯片）2.4常用的微波介质基片我们经常使用的微波介质材料如表1所示。表1几种经常使用的微波介

5、质材料名称介电常数（εr）备注聚四氟乙烯玻璃纤维基片2.7国产、进口陶瓷（Al2O3）基片(99%)9.6国产、进口微波复合介质基片可选国产RT/duroid58802.2Rogers公司RO40033.38Rogers公司TMM10I9.8Rogers公司RT/duroid®SeriesRO4000®SeriesTMM®Series图27Rogers公司生产的几种微波介质基片3.微波网络及网络参数3.1具有特定内容（含义）的特殊微波网络3.1.1平行耦合线定向耦合器图28平行耦合线定向耦合器3.1.2兰

6、格（Lange）定向耦合器图29Lange定向耦合器3.1.3威尔金森（Wilkinson）功分器/合路器图30功分器/合路器3.1.4阶梯阻抗变换器图31阶梯阻抗变换器3.1.5微带线低通滤波器图32微带线低通滤波器3.1.6平行耦合线带通滤波器图33平行耦合线带通滤波器3.1.7其它，如交指滤波器、谢夫曼移相器及分支线定向耦合器等，也都具有固定（特定）的网络形式。3.2一般网络微波网络是由各种微波元件根据需要组合而成，所以网络的形式具有任意性。上面介绍的那些特殊网络只是其中一些典型的形式而已。一般来说

7、，简单的网络通常是窄带的电路，如λg/4线。这一点，在设计宽带匹配电路时，需要引起注意。3.3网络参数我们经常使用S参数（即散射参数）来描述微波网络。以下面的二端口网络为例。图34二端口微波网络在图34所示的二端口微波网络中，a1和b1分别为端口1的归一化入射电压波和反射电压波；a2和b2分别为端口2的归一化入射电压波和反射电压波。二端口微波网络的输入和输出之间的关系可以表示为（1）即其中（2）式（1）称做散射方程，叫散射矩阵或散射参数。由式（1）可以得出二端口网络的S参数为：S11=，即当端口2匹配时（

8、ZL=Z0），端口1的反射系数；S22=，即当端口1匹配时（ZS=Z0），端口2的反射系数；S12=，即当端口1匹配时，端口2到端口1的传输系数；S21=，即当端口2匹配时，端口1到端口2的传输系数。通过上面的分析我们可以看出，微波网络的S参数具有确定的物理意义。实际上，我们以往所经常使用的如Z参数、Y参数和H参数等均可以通过计算与S参数互相换算。但在微波频率上，只有S参数是可以测量出来的，这样也就解决了微波网络参数的测量问题