射頻電路原理及主要應(yīng)用
一、什么是射頻電路?
射頻簡稱RF,射頻就是射頻電流,它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流,大于1000次的稱為高頻電流,而射頻就是這樣一種高頻電流。
射頻電路指處理信號的電磁波長與電路或器件尺寸處于同一數(shù)量級的電路。此時由于器件尺寸和導(dǎo)線尺寸的關(guān)系,電路需要用分布參數(shù)的相關(guān)理論來處理,這類電路都 可以認(rèn)為是射頻電路,對其頻率沒有嚴(yán)格要求,如長距離傳輸?shù)慕涣鬏旊娋€(50或60Hz)有時也要用RF的相關(guān)理論來處理。
二、射頻電路的原理及發(fā)展
射頻電路最主要的應(yīng)用領(lǐng)域就是無線通信,圖1.1為一個典型的無線通信系統(tǒng)的框圖,下面以這個系統(tǒng)為例分析射頻電路在整個無線通信系統(tǒng)中的作用。
這是一個無線通信收發(fā)機(tranceiver)的系統(tǒng)模型,它包含了發(fā)射機電路、接收機電路以及通信天線。這個收發(fā)機可以應(yīng)用于個人通信和無線局域網(wǎng)絡(luò) 中。在這個系統(tǒng)中,數(shù)字處理部分主要是對數(shù)字信號進行處理,包括采樣、壓縮、編碼等;然后通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器變成模擬形式進入模擬信號電路單元。
下面,將針對圖1.1 方框圖中的低噪聲放大器(LNA)討論一般射頻電路的組成和特點。圖1.2以TriQuint公司的TGA4506-SM為例,給出了這個放大器的電路板 圖,注意到輸入信號是通過一個經(jīng)過匹配濾波網(wǎng)絡(luò)輸入放大模塊。放大模塊一般采用晶體管的共射極結(jié)構(gòu),其輸入阻抗必須與位于低噪聲放大器前面的濾波器的輸出 阻抗相匹配,從而保證最佳傳輸功率和最小反射系數(shù),對于射頻電路設(shè)計來說,這種匹配是必須的。此外,低噪聲放大器的輸出阻抗必須與其后端的混頻器輸入阻抗 相匹配,同樣能保證放大器輸出的信號能完全、無反射的輸入到混頻器中去。這些匹配網(wǎng)絡(luò)是由微帶線組成,在有些時候也可能由獨立的無源器件組成,但是它們在 高頻情況下的電特性與在低頻的情況下完全不同。圖上還可以看出微帶線實際上是一定長度和寬度的敷銅帶,與微帶線連接的是片狀電阻、電容和電感。
圖1.2 TGA4506-SM電路版圖
圖1.3用于個人通信終端的低噪聲放大器電路板圖
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