射頻電路原理及主要應(yīng)用

在電子學(xué)理論中，電流流過(guò)導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會(huì)形成磁場(chǎng)；交變電流通過(guò)導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會(huì)形成交變的電磁場(chǎng)，稱為電磁波。 　

在電磁波頻率低于100khz時(shí)，電磁波會(huì)被地表吸收，不能形成有效的傳輸，但電磁波頻率高于100khz時(shí)，電磁波可以在空氣中傳播，并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成遠(yuǎn)距離傳輸能力，我們把具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻，英文縮寫(xiě)：RF。

高頻電路基本上是由無(wú)源元件、有源器件和無(wú)源網(wǎng)絡(luò)組成的。高頻電路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件頻率特性是不同的。高頻電路中無(wú)源線性元件主要是電阻(器)、電容(器)和電感(器)。 　　

在電子技術(shù)領(lǐng)域，射頻電路的特性不同于普通的低頻電路。主要原因是在高頻條件下，電路的特性與低頻條件下不同，因此需要利用射頻電路理論去理解射頻電路的 工作原理。在高頻條件下，雜散電容和雜散電感對(duì)電路的影響很大。雜散電感存在于導(dǎo)線連接以及組件本身存在的內(nèi)部自感。雜散電容存在于電路的導(dǎo)體之間以及組 件和地之間。在低頻電路中，這些雜散參數(shù)對(duì)電路的性能影響很小，隨著頻率的增加，雜散參數(shù)的影響越來(lái)越大。在早期的VHF頻段電視接收機(jī)中的高頻頭，以及 通信接收機(jī)的前端電路中，雜散電容的影響都非常大以至于不再需要另外添加電容。

此外，在射頻條件下電路存在趨膚效應(yīng)。與直流不同的是，在直流條件下電流在整個(gè)導(dǎo)體中流動(dòng)，而在高頻條件下電流在導(dǎo)體表面流動(dòng)。其結(jié)果是，高頻的交流電阻要大于直流電阻。 　　

在高頻電路中的另一個(gè)問(wèn)題是電磁輻射效應(yīng)。隨著頻率的增加，當(dāng)波長(zhǎng)可與電路尺寸12比擬時(shí)，電路會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)輻射體。這時(shí)，在電路之間、電路和 外部環(huán)境之間會(huì)產(chǎn)生各種耦合效應(yīng)，因而引出許多干擾問(wèn)題。這些問(wèn)題在低頻條件下往往是無(wú)關(guān)緊要的。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信設(shè)備所用頻率日益提高，射頻（RF）和微波（MW）電路在通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，高頻電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了工業(yè)界的特別關(guān)注，新型半導(dǎo) 體器件更使得高速數(shù)字系統(tǒng)和高頻模擬系統(tǒng)不斷擴(kuò)張。微波射頻識(shí)別系統(tǒng)（RFID）的載波頻率在915MHz和2450MHz頻率范圍內(nèi)；全球定位系統(tǒng) （GPS）載波頻率在1227.60MHz和1575.42MHz的頻率范圍內(nèi)；個(gè)人通信系統(tǒng)中的射頻電路工作在1.9GHz，并且可以集成于體積日益變 小的個(gè)人通信終端上；在C波段衛(wèi)星廣播通信系統(tǒng)中包括4GHz的上行通信鏈路和6GHz的下行通信鏈路。通常這些電路的工作頻率都在1GHz以上，并且隨 著通信技術(shù)的發(fā)展，這種趨勢(shì)會(huì)繼續(xù)下去。但是，處理這種頻率很高的電路，不僅需要特別的設(shè)備和裝置，而且需要直流和低頻電路中沒(méi)有用到的理論知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

三．射頻電路的應(yīng)用

RF(Radio Frequency)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，如：電視、廣播、移動(dòng)電話、雷達(dá)、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等。專用詞RFID(射頻識(shí)別)即指應(yīng)用射頻識(shí)別信號(hào)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行識(shí)別。RFID的應(yīng)用包括：

●ETC(電子收費(fèi))
● 鐵路機(jī)車車輛識(shí)別與跟蹤
● 集裝箱識(shí)別
● 貴重物品的識(shí)別、認(rèn)證及跟蹤
● 商業(yè)零售、醫(yī)療保健、后勤服務(wù)等的目標(biāo)物管理
● 出入門(mén)禁管理
● 動(dòng)物識(shí)別、跟蹤
● 車輛自動(dòng)鎖死(防盜)

射頻頻段頻段的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：

1. 衛(wèi)星通信與衛(wèi)星電視廣播
* 雙邊帶廣播系統(tǒng)（DBS-Direct Broadcast System）
* C波段 ：4/6GHz，下行4 GHz，上行6 GHz
* Ku波段：12/15GHz，下行12GHz，上行15GHz
* 衛(wèi)星間通信：36GHz

2. 微波中繼通信
* 干線微波：2.1GHz，8GHz，11GHz
* 支線微波：6GHz，8GHz，11GHz，36GH
* 農(nóng)村多址(一點(diǎn)多址)：1.5GHz，2.4GHz，2.6GHz

3. 雷達(dá)、氣象、測(cè)距、定位
* 雷達(dá)遠(yuǎn)程警戒：P，L，S，C
* 精確制導(dǎo)：X,，Ka
* 氣象：1.7 GHz，0.1375GHz
* 汽車防撞、自動(dòng)記費(fèi)：36 GHz，60GHz
* 防盜：9.4 GHz
* 全球定位：1227.60MHz和1575.42MHz

4. 射電天文：36GHz, 94GHz, 125GHz

5. 計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)：2.5 GHz, 5.8 GHz, 36GHz