射频与微波技术原理及应用汇总
射频与微波技术原理及应用培训教材
华东师范大学微波研究所
一、Maxwell(麦克斯韦)方程
Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 0
B
E t
D H J t
D B ρ???=-
????=+??=?= (1.1) 对于各向同性介质，有
D E
B H J E
εμσ=== (1.2)
其中D 为电位移矢量、B 为磁感应强度、J 为电流密度矢量。
电磁场的问题就是通过边界条件求解Maxwell 方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对于规则边界条件，Maxwell 方程有严格的解析解。但对于任意形状的边界条件，Maxwell 方程只有近似解，此时应采用数值分析方法求解，如矩量法、有限元法、时域有限差分法等等。目前对应这些数值方法，有很多商业的电磁场仿真软件，如Ansoft 公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum 和ADS 、CST 公司的Microwave Studio 以及Remcom 公司的XFDTD 等。
由矢量亥姆霍兹方程联立Maxwell 方程就得到矢量波动方程。当0,0J ρ==时，有
222200E k E H k H ?+=?+= (1.3)
其中k 为传播波数，22k ωμε=。
二、传输线理论
传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基
础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。
1、微波等效电路法
低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L、C、R。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。
射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U、电流I转化为频率f、功率P、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。
由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”。具体内容包括：
(1)、将均匀导波系统等效为具有分布参数的均匀传输线；
(2)、将不均匀性等效为集总参数微波网络；
(3)、确定均匀导波系统与不均匀区的参考面。
2、传输线方程及其解
传输线方程是传输线理论的基本方程，是描述传输线上的电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。电路理论和传输线之间的关键不同处在于电尺寸。集总参数电路和分布参数电路的分界线可认为是l/λ≥0.05。
以传输TEM模的均匀传输线作为模型，如图1所示。在线上任取线元dz来分析(dz<<λ)，其等效电路如图2所示。终端负载处为坐标起点，向波源方向为正方向。
图1. 均匀传输线模型图2、线元及其等效电路根据等效电路，有
11()()()()dU z Z I z dz dI z Y U z dz =={ (2.1)
其中Z 1=R 1+j ωL 1, Y 1=G 1+j ωC 1
其通解为
z 1z 2U B I B z z e e e e γγγγ--++12(z)=A (z)=A { (2.2)
结论：1.电压、电流具有波的形式;
2.电压、电流由从信号源向负载传播的入射波和从负载向信号源传播的反射
波叠加而成，即(),()U z U U I z I I +-+-=+=+。
3、传输线的特性参数
主要包括特性阻抗Z c 、传播常数γ、相速度V p 、波导波长λg 。
（1）特性阻抗Z c （Characteristic impedance ）
定义：特性阻抗Z c 是传输线上任意处的入射波电压与入射波电流之比，即
C U Z I
+
+= （2.3）
C Z == （2.4） 若传输线无损耗，R 1=G 1=0, 则
C Z =
（2.5） 举例，① 平行双线
2120l n ==C D Z d
（2.6） 典型数值：250Ω、400Ω、600Ω
② 同轴线
C b Z a
== (2.7) 典型数值：50Ω、75Ω、100Ω
（2）传播常数γ(Propagation constant)
j g a b =+ （2.8）
其中α为衰减常数，β为相位常数。
（3）相速度V p
定义：等相位面向前移动的速度。
它可以大于光速（如金属波导中），可以小于光速(如介质波导中)，也可以等于光速(如同轴线中)。它与信号传播速度是两个概念，但在同轴线中相速度V p 和信号传播速度大小相等。
（4）波导波长λg (Waveguide wavelength)
传输线中相邻同相位面之间的距离，称为波导波长，即
g p V T l = (2.9) 在同轴线中，波导波长λg 等于自由空间的工作波长。
4、传输线的工作参数
主要包括输入阻抗、反射系数（回波损耗、插入损耗等）、驻波系数(VSWR)、驻波相位等；
（1）输入阻抗Z in （Input impedance ）
定义：从某处向终端负载看进去的阻抗，又称分布参数阻抗。
特点：不能直接测量
()()()()1()()()1()L c in c c L in c c Z Z th z U z Z z Z I z Z Z th z
U z U U U U z Z z Z Z I z I I U U z δδ+-+-+-+-+=
=++++Γ=
===+--Γ或 (2.10) 对于无耗线R 1=G 1=0，有
()L c in c c L Z jZ tg z Z z Z Z jZ tg z
ββ+=+ （2.11） 结论
①.输入阻抗Z in 随z 而变，且与负载有关，阻抗不能直接测量。
②.传输线段具有阻抗变换作用。
③.无耗线的阻抗呈周期性变化，具有λ/4变换性和λ/2重复性。若z=n λ/2，则
Z in =Z L ；若z=λ/4+ n λ/2，则2/in c L Z Z Z =。阻抗的λ/4变换性可用于两段不同特性阻
抗传输线之间的阻抗匹配中，即λ/4阻抗变换器。单节λ/4阻抗变换器是窄带匹配器，两节或多节λ/4阻抗变换器是宽带匹配器。
(2) 反射系数Г (Reflection coefficient)
定义：传输线上某点处的反射波电压(或电流)与该点的入射波电压（或电流）之比。
2()()()()L z
L j L C L L L C
in C
in C
U I z e U I
Z Z e Z Z Z z Z z Z z Z γ?--
-++Γ==-=Γ-Γ==Γ+-Γ=+ （2.12） ()1z Γ≤ （2.13） 某一点的输入阻抗和反射系数是一一对应的。
在传输线理论中，讨论任意一个参量都是对某一个参考面而言的。在无耗均匀传输线中，反射系数的模处处相等，也就是说，反射系数的模在均匀传输线上是不变的。 回波损耗(return loss)：回波损耗又称反射损耗，用L r 表示，即 10lg ()20lg ()
r P L dB P dB +
-= =-Γ （2.14）
引入回波损耗概念以后，反射系数的大小就可用dB 形式来表示。应当注意的是，由式(1.14)可见，回波损耗Lr （dB ）为正值。但在实际测量中，得到的结果常常用负值表示，这点要注意，例如回波损耗为－20dB 。
匹配负载（Г＝0）的回波损耗为∞dB ，表示无反射波功率，负载吸收100％的入射功率；全反射负载（1G =）的回波损耗为0dB ，表示全部入射功率被反射掉，负载吸收的入射功率为零。
（3）传输系数T
定义：通过传输线上某处的传输电压或电流与该处的入射电压或电流之比，即 t
V T V
+= （2.15） 传输系数T 与反射系数Г的关系： T=1+Г
插入损耗(insertion loss)L I 常通过射频电路中两点之间的传输系数来表征，即
20l g I L T =- （dB ） (2.16)
（4）驻波系数ρ
又称电压驻波比VSWR （voltage standing wave ratio ）。
定义：传输线上电压最大值与电压最小值之比，即
max
min 1()11()
U U U
z VSWR U z U U +-+-++Γ===≥-Γ- （2.17） 当0G =时，VSWR ＝1；当1G =时，VSWR=∞,驻波系数与反射系数一样，可用来描述传输线的工作状态。
当传输线的特性阻抗Z c 一定时，传输线终端的负载阻抗与驻波系数一一对应，即 min min
1tg tg L c jVSWR l Z Z VSWR j l b b -=- （2.18） 其中l min 为距离负载出现第一个电压最小值的位置。
5、无耗传输线的三类工作状态
传输线终端接不同负载阻抗时，有三种不同的工作状态，即行波状态、驻波状态和行驻波状态。这些不同工作状态的特性对射频、微波电路的分析和设计极为有用。
（1）行波状态
当终端负载等于传输线的特性阻抗时，即Z L =Z C , 传输线为行波状态，如图3所示。
图3.无耗传输线的行波特性
此时ГL =0，VSWR=1。
特点：
① 电压、电流的振幅沿线不变；
② 沿线各点的Zin(z)均等于传输线的特性阻抗Z C ；
③ 只有入射波,没有反射波,入射功率全被负载吸收；
④ 沿线电压和电流的相位随z 增加连续滞后,电压和电流的相位相等。
行波状态是射频、微波系统的理想工作状态，实际上很难实现。
（2）驻波状态
当终端短路、开路或纯电抗负载时，传输线上为驻波状态。
① 终端短路
0L Z =，此时10,1,1L L L L
Z ρ+Γ=Γ=-==∞-Γ，如图4所示。终端为电压最小值，电流最大值，且最小值为零，驻波分布的周期为λ/2。其输入阻抗：
()tan in c Z z jZ z β= （2.19）
图4 终端短路时的驻波状态
② 终端开路
L Z =∞，此时1,L ρΓ= =∞，如图5所示。终端为电压最大值，电流最小值，
且最小值为零，驻波分布的周期为λ/2。其输入阻抗：
()in c Z z jZ ctg z β=- （2.20）
图5 终端开路时的驻波状态
注: 理想的终端开路是在终端短路上接一λ/4传输线转换来实现。
（3）行驻波状态
终端负载是一般负载时（R L ≠0），传输线上既有行波又有驻波的状态。分四种情况，即L L c Z R Z =>、L L c Z R Z =<、L L L Z R jX =+和L L L Z R jX =-。
22222222()()L j L C L c L L c L L L C L c L L c L L Z Z R Z X j X Z e Z Z R Z X R Z X ?±--+Γ==±=Γ+++++Γ<1
（2.21）
当终端接一般负载时，传输线上电压、电流的最大点的振幅等于入射波振幅的(1L +G )倍，最小点的振幅不为零，而是(1L -G )倍。驻波分布的周期仍为λ/2。
驻波系数：
max
min 11L L
U
U ρ+Γ==-Γ (2.22) 特殊情况
0,11,ρρΓ== Γ==∞ 终端负载匹配行波状态
全反射
驻波状态 阻抗特性： 电压最大值点的输入阻抗： Z max =ρZ c (2.23)电压最小值点的输入阻抗： Z min =Z c /ρ (2.24)
因此 Z max *Z min =Z c 2 (2.25)
结论：相邻的Z max 与Z min 之间的距离为λ/4，说明阻抗具有λ/4变换性和λ/2重复性。
例1、特性阻抗为50Ω的同轴线，终端接负载阻抗100Ω，试画出沿线电压、电流的振
幅分布图。
解： ∵ 100501100503
L C L L C Z Z Z Z --Γ===++ ∴ 141211113333
L L +Γ=+= -Γ=-=
三、微波网络基础
1、微波不均匀性
不均匀性主要由各种微波元件造成。微波元件的等效模型如图6所示。等效的微波网络类似于飞机的“黑匣子”，即不考虑不均匀区场的复杂分布，而只考虑进入网络和从网络出来的波的特性。把每个端口中入射波和出射波的关系确定下来，则不均匀区的特性可唯一确定。
图6 微波元件不均匀性的等效模型
用微波等效电路法分析不均匀性，实际上是分析不均匀性对传输系统的影响。
注意事项：
（1）用微波网络代替微波元件的不均匀性，只是反映各参考面外的入射波与出射波的关系，即外特性，不能直接反映不均匀区内的场分布情况；
（2）微波元件的外特性有其内部的场分布决定，因此从理论上求解等效网络参量还须借助于场解，但是也可以通过实验方法测量获得。
2、常用微波网络参量
主要包括阻抗(导纳)参量、散射参量、传输参量等，用矩阵表征。由于电压、电流在微波频段已失去明确的物理意义，而且难以直接测量，因此阻抗（导纳）参数也难以测量，其测量所需参考面的开路和短路条件在微波频率下难以实现。为了研究射频、微波电路和系统的特性，设计射频、微波电路的结构，就需要一种在微波频率下能用实验测量方法确定的网络矩阵参数。这样的参数就是散射参数，简称S参数。
下面重点介绍散射矩阵（S矩阵），以二端口网络为例来说明，如图7所示。其中第一个端口T1参考面的入射波为a1，出射波为b1，第二个端口T2参考面的入射波为a2，出射波为b2。注意a1、b1、a2、b2都是归一化的量。
图7. 二端口网络的S 矩阵
定义：
11111222211222{b S a S a b S a S a =+=+ （3.1）
简化 [][][]b a S
= （3.2） 其中 11122122[][]S S
S S S = 称为散射矩阵或S 矩阵。 两端口网络S 矩阵元素的物理含义：
211111a 0S b a ==
=Γ 表示端口2匹配时，端口1的反射系数； 1222
22a 0
S b a ===Γ 表示端口1匹配时，端口2的反射系数； 1121
2
a 0S
b a == 表示端口1匹配时，端口2到端口1的传输系数； 2212
1a 0
S b a == 表示端口2匹配时，端口1到端口2的传输系数； 因此散射参数代表反射系数和传输系数。
对于无耗二端口网络，有
00
1||||1
||||21*2211*1222*2112*11222212212211=+=+=+=+S S S S S S S S S S S S 相位关系振幅关系 （3.3）
散射参数的最大优点：在射频和微波频段容易用实验直接测量。
另外还有一个A 矩阵（传输参数中的一种），用电压、电流来表征，特别适用于理论上分析二端口网络的级联。它具有一个重要特性，即级联二端口网络总的A 矩阵等于各单个二端口网络A 矩阵的乘积，即
11121112121222122()()()()N i i i i i A A A A A A A A =轾轾犏犏=犏犏臌臌?总12[][][]N A A A =L (3.4)
如图8所示。
图8 N 个二端口网络A 矩阵的级联
求解矩阵的乘积很容易通过计算机编程来实现。虽然S 参数有明确的物理意义，但
它不便于分析级联网络。因此，对于级联网络来说，需采用A 矩阵求级联网络的A 矩阵，然后转换成S 矩阵的方法，以研究级联网络的特性。S 矩阵与A 矩阵之间的转换关系如下：
[]11122122112212211112212211122122/2()1/2/c c c c c c A A Z A Z A A A A A S A A Z A Z A A A Z A Z A 骣+---÷?÷=?÷?÷?+++-+-+桫
（3.5） 3、参考面移动对网络参量的影响
不同参考面对应于不同的网络参量。如S 参数，参考面移动时S 参数的幅值不变，只是相位发生变化。又如A 矩阵，参考面移动出现A 矩阵的级联，如图9所示。
图9 参考面移动对A 矩阵的影响
则总的A 矩阵为 [A]= [A 1] [A 2] [A 3]
四、同轴线分析
同轴线是由两根同轴的圆柱导体构成的导波系统，两导体之间填充空气(硬同轴线)或相对介电常数为εr 的高频介质（软同轴线，即同轴电缆）。
1、场结构分布
同轴线的主模为TEM 模（横电磁波，即0,0z z E H ==），当频率增大时(尺寸一定)
会产生高次模，高次模为TE 模(横电波，即0,0z z E H =≠)和TM 模(横磁波，即0,0z z H E =≠)。
TEM 波的特性：(1) ,0c
c f l ,说明同轴线可以传播任意低频率的电磁波； (2)
波阻抗约为TEM Z ?Ω)；(3)
相速度p V =，即TEM 波的相速度与频率无
关，因此TEM 波称为无色散波；(4)
波导波长g l =。 同轴线传输TEM 模时的场结构分布图如图10所示。
(a) (b)
图10. 同轴线TEM 模的场结构分布图
(a) 横截面 (b) 纵剖面 场分布特点：
(1)、越靠近内导体,场强越强；
(2)、TEM 模的电场是呈辐射状分布的，磁场是围绕内导体的同心圆簇，电磁场沿
Z 方向是余弦分布的；
(3)、内导体的电流密度比外导体要大很多，因此同轴线的损耗主要在内导体。 在一定的尺寸条件下，当出现不连续性或频率升高时，同轴线中还会出现TE 和TM 等高次模。同轴线的第一高次模是TE 11模，截止波长为11TE ()c a
b l p ?。高次模在同轴
线中是要被抑制的。这在同轴线的截面尺寸设计中会用到。
2、导体表面电流分布
由于电磁场的感应，内导体外表面和外导体内表面存在高频电荷和电流，而且传导电流Js 和位移电流Jd 连续形成全电流闭合环路，如图11所示。同轴线内外导体电流大小相等，方向相反。
图11 导体表面电流分布 外导体开槽原则：顺着电流线开槽，不要切断电流线，可以测传输功率；横向开槽，切断电流，可以作天线，能量辐射。
3、同轴线的特性阻抗
2TEM c n n Z b b Z L L a a π== （4.1）
可见Zc 与εr 、b/a （即结构尺寸）有关。其中Z TEM 为填充均匀介质时自由空间的波阻抗，空气中约为120π(Ω)。
4、同轴线的传输功率
20(/)TEM n Y U P L b a π= （4.2）
当最大场强达到击穿程度时即为击穿功率P br （或功率容量）
:
br P = （4.3）
其中 0max ||(/)
br n U E E aL b a == （4.4） 称为击穿场强，可见同轴线内导体附近的电场最强。空气中的击穿场强E br ≈30 kV/cm 。
实际应用中，同轴线的功率容量还包括因内导体欧姆损耗所带来的热量。解决方法之一是将内导体作为空心管，让流体通过以带走产生的欧姆热。因此，考虑到驻波的影响及安全系数，通常取式（4.3）值的四分之一作为实用功率容量。
5、同轴线的衰减
包括导体衰减和介质衰减。
导体衰减 n 8.686()(/)2l (/)m TEM c R Y a b dB m b a ab α+=? （4.5）
介质衰减 8.686(/)d t g d B m παδλ=?
（4.6） 其中1
TEM TEM Y Z =为波导纳。
有耗线与无耗线的主要区别在于传输线上的入射波和反射波的振幅要按指数规律衰减，衰减的大小取决于衰减常数c d ααα=+。损耗的主要影响：(1) 使导波的振幅衰减；(2) 引起色散效应。
五、同轴连接元件及电缆组件
目前常用的射频同轴连接器的品种很多，从连接类型来分主要有以下三种：
1、螺纹连接型：如：APC-7、N 、TNC 、SMA 、SMC 、L27、L16、L1
2、L8、L6等射频同轴连接器。这种连接形式的连接器具有可靠性高、屏蔽效果好等特点，所以应用也最为广泛。
2、卡口连接型：如：BNC 、C 、Q9、Q6等射频同轴连接器。这种连接器具有连接方便、快捷等特点，也是应用最早的射频连接器连接形式。
3、推入连接型：如：SMB 、SSMB 、MCX 等，这种连接形式的连接器具有结构简单、紧凑、体积小、易于小型化等特点。
电缆组件通常是由电缆连接器与高频电缆两部分组成。目前常见的电缆组件有下面三种结构，即：
1、螺母压紧型:电缆连接器尾部与电缆屏蔽层采用螺母压紧方式进行连接；
2、焊接型：电缆连接器尾端与电缆屏蔽层采用焊接方式进行连接；
3、压接型：电缆连接器尾端与电缆屏蔽层采用专用压接工具在强大的压力作用下使
金属套筒产生较大的塑性变形和塑性流动与连接器外导体进行连接。
六、同轴及连接元件的等效电路模型及设计
1、 同轴线等效电路模型
实际的同轴线等效电路是Г型或T 型网络，如图12所示。
图12 同轴线的等效电路模型 根据分布参数电路理论，R 1、L 1、C 1和G 1分别为传输线单位长度的分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导。同轴线的分布参数如下： 1ln (H/m)2b L a m p =
（6.1） 12' (F/m)ln()C b a
pe = （6.2） 111() (/m)2s R R a b
p =+W （6.3）
12'' (S/m)ln(/)
G b a pwe =
(6.4) 2、 同轴线的截面尺寸设计 主要是同轴线的内导体外半径a 、外导体内半径b ，如图13所示。
图13 同轴线的结构示意图
设计时应遵循的三原则：
（1） 保证同轴线单模工作，而且频带尽可能宽；
（2） 功率容量尽可能大；
（3） 损耗或衰减尽量小。
根据原则（1），抑制掉第一高次模TE 11模，就能保证传输主模TEM 模，再考虑到5％的保险系数，因此有
m i n 1.05()a b l
p ? （6.5）
根据原则（2），有
1.649b a = （6.6） 根据原则（3）,有
3.591b a = （6.7） 综合（2）和（3）,有
2.303b a = (6.8) 此时空气同轴线特性阻抗Zc=50Ω。
例1 有如下图所示的硬同轴线，内外导体用铜(σ=5.8×107/Ωm)制成，支撑内导体的垫圈用聚四氟乙烯(εr =2.1)做成。同轴线的特性阻抗Zc=50Ω，外导体内半径b=1.75cm ，工作频率f =2GHz ，传输TEM 波。试求：（1）内导体外半径a 、a’；（2）击穿功率P br ；
（3）导体损耗引起的衰减常数αc 。
解：
(1) 根据式(3.1)
c n b Z a
=。 对于空气填充区域，50＝60ln(b/a)，得b/a=2.3，所以a=0.76 (cm)。
对于介质垫圈区域
，50'
b a =，得b/a ’=3.35，a ’=0.52 (cm) (2) 根据式(3.3)
br P =由于空气击穿场强E br ≈30000V/cm ，因此击穿功率为
22(/)3641.5(kW)120
br br n a E L b a P =≈ (3) 由式(3.5) n 8.686()(/)2l (/)m TEM c R Y a b dB m b a ab α+=?，
因为m R =μ＝μ0＝4π×10－7(F/m )，R m =0.012(Ω)，因此
n 8.686()2l (/)(/)m TEM c R Y a b b a ab dB m α+=?
≈0.011
例2、空气填充同轴线，单模传输的最高工作频率为3GHz ，同轴线特性阻抗Zc=75
Ω，求内导体外径d 和外导体内径D 。
解：由Zc=60lnb/a=75，得
75/603.49b e a
== ∴ b=3.49a
取min 1.05()a b l p =+，得
89max 893100.95310(Hz)()
310
4.490.95
310f a b a ππ?==? +?=?? ∴ a=0.0067 (m) =0.67 (cm)
b=3.49a=0.0235(m)=2.35(cm)
所以 d=2a=1.34 (cm)
D=2b=4.7 (cm)
3、 同轴连接元件的设计
同轴连接元件的主要要求是接触损耗小、阻抗匹配、频带宽、功率容量大、不存在杂模。设计的一般原则是抑制杂模(高次模)的产生和阻抗匹配。由于同轴连接元件是一种过渡装置，容易产生杂模(高次模)，引起反射，所以当连接器两端的等效阻抗相同或接近时，主要问题是尽量减少杂模(高次模)的激励，并选择适当的形状使连接器的一端缓慢地过渡到另一端，其尺寸则应逐渐过渡（渐变过渡或阶梯过渡），根据同轴线特性
阻抗公式c n b Z L a
=，可以通过改变内外导体的直径2a 、2b 或填充的介质εr ，实现相同阻抗同轴连接器的过渡；若连接器两端部分同轴线的等效阻抗不相同，则需加调配元件或选择连接器的形状和尺寸，使各处产生的反射波在一定频带内相互抵消，或采取阻抗匹配方法使其阻抗匹配。
同轴900弯接头应用很广。容易理解，弯曲部分的特性阻抗将随弯曲度加大而变小，一般比直同轴线部分特性阻抗降低约15％。用缩小内导体直径或加大外导体直径的方法可以补偿这种变化。若按照衰减最小条件设计同轴线尺寸，直同轴线内外径之比为1：
3.6，而弯曲部分的内外径之比则应为约1：4。补偿特性阻抗的变化，减小弯曲部分对驻波系数的影响的方法包括：（1）全介质填充；（2）内导体切角；（3）减小内导体尺寸；
（4）内外导体直径不变，内导体直接弯成900，外导体由两个尺寸相同的圆管端头加工成450后焊接成直角。
七、同轴连接元件及电缆组件的测试
同轴连接元件及电缆组件性能如何、是否符合设计要求，需通过测试才能确定。一
般测试的参数主要是S 参数，即S 11和S 21。我们知道，S 11代表反射系数(回波损耗)，S 21代表传输系数(插入损耗)。
1、反射系数(回波损耗)的测量
一般通过反射计(双定向耦合器)测量入射波信号和反射波信号来得到反射系数，即2111
11a 0
S b a ===Γ。这里介绍用矢量网络分析仪测试的方法，结构装置如图14所示。
图14 矢量网络分析仪测量反射系数
用标准同轴匹配负载对矢量网络分析仪校准(定标)，再换上待测同轴连接器，根据反射曲线就可确定待测同轴连接器的回波损耗(dB)。回波损耗反映同轴连接器及电缆组件的阻抗匹配状态。图15是用Agilent E8357A 矢量网络分析仪测量某个终端负载的S 11值。
图15 实测的S 11值
2、传输系数(插入损耗)的测量
一般通过测量元件的衰减来得到传输系数，即2212
1a 0
S b a ==。测量装置如图16所示。
图16 矢量网络分析仪测量传输系数
用标准电缆对矢量网络分析仪校准(定标)，再换上待测同轴连接器，两者之间的差值就是插入损耗(dB)。插入损耗反映同轴连接器及电缆组件的损耗特性。
3、测试中可能出现的问题：
（1）、连接问题
①连接螺母脱落
特别是小型连接器，如SMA、SMC、L6等更可能出现，造成的原因大致为：
a.设计人员选材不当，为降低成本，误用非弹性的黄铜座卡环材料，使螺母易脱落。
b.加工时，螺母安装卡环的沟槽槽深不够，所以连接时稍加力矩螺母即脱落。
c.虽然材料选择正确，但工艺不稳定，铍青铜弹性处理未达到规定硬度值，卡环无
弹性，导致螺母脱落。
d.使用人员在测试时，没有力矩扳手，而使用普通扳手来拧紧螺母，使拧紧力矩大
大超过标准规定值，所以螺母（卡环）遭到损坏而脱落。
②配对失误
③内导体松动或脱落
对小型射频同轴连接器来说，内导体尺寸只有Φ1～2mm，在内导体上加工螺纹，若不在螺纹连接处涂以导电胶，那么内导体连接强度是很差的。因此，当连接器在多次连接，在扭力和拉力长期作用下，内导体螺纹松动、脱落，致使连接失效。
（2）、反射问题
①反射增大
任何一种连接器都有一定的使用寿命。以SMA连接器为例，美军标和我国军标规定其寿命为500次。这是因为当连接器经长期使用，反复插拔超过500次后，插针、插孔已造成不同程度的磨损，接触已不是最佳状态，所以在测试、使用时，反射可能急剧增加。
②开路
③短路
（3）、电接触问题
①插针、插孔不接触
②接触不良
③锈蚀
目前加工射频同轴连接器的材料，内导体大都采用铜合金加工后镀金或镀银，极少数也有镀镍，外导体大都是采用铜合金加工后镀镍或铬。镀银表面极易氧化发黑，尤其在恶劣环境下使用，会加速了内、外导体表面严重氧化，导致接触电阻、插损激增。
RFID原理和应用课程复习提纲
RFID原理和应用课程复习提纲 第一章 1、什么是RFID? 无线射频识别作为一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125k~134.2K）、高频（13.56Mhz）、超高频，微波等技术。 2、RFID技术特点 1快速扫描2体积小型化、形状多样化3抗污染能力和耐久性4可重复使用5穿透性和无屏障阅读6数据的记忆容量大7安全性 3、RFID系统的组成：RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID 中间件和应用系统软件4部分构成。 4、阅读器的构成以及各部分的功能组成：射频接口、逻辑控制单元和天线 天线：天线是一种能将接受到的电磁波转换为电流信号，或将电流信号转换为电磁波发射出去的装置。 射频接口模块：1产生高频发射能量，激活电子标签并为其提供能量2对发射信号进行调制，将数据传输给电子标签 3接受并调制来自电子标签的射频信号 逻辑控制模块：1与应用系统软件进行通信，并执行从应用系统软件发送来的指令2控制阅读器与电子标签的通信过程3信号的编码
与解码4对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密5执行防碰撞算法6对阅读器和标签的身份进行验证 5、电子标签分类、组成及各组成部分功能 根据工作原理的不同，电子标签分为利用物理效应进行工作的数据载体和以电子电路为理论基础的数据载体 6、RFID中间件的主要功能 1阅读器协调控制2数据过滤与处理3数据路由与集成4进程管理 7、RFID系统能量耦合方式和数据传输原理 根据射频识别系统作用距离的远近情况，标签天线与读写器天线之间的耦合可以分为密耦合系统、遥耦合系统和远距离系统三类。数据传输原理P10 8、RFID系统的工作原理 阅读器通过天线向周围空间发送一定频率的射频信号;标签一旦进入阅读器天线的作用区域将产生感应电流，获得能量被激活;激活标签将自身信息编码后经天线发送出去;阅读器接收该信息，经过解码后必要时送至后台网络;后台网络中主机鉴定标签身份的合法性，只对合法标签进行相关处理，通过向前端发送指令信号控制阅读器对标签的读写操作; 9、RFID系统的性能指标
微波、射频与激光的区别(内容清晰)
微波、射频与激光 微波、射频和激光都是通过高温将肿瘤细胞杀死。目前临床上一根治术为主，但并非所有实体肿瘤都适合根治术，有些年龄叫大或者合并其他比较严重疾病者不一定适用，一般晚期癌症患者也不适合根治术。以较小的创伤达到同样的疗效是人们追求的目标，微创医学顺应了这一发展趋势，肿瘤不予切除而采用原位灭活是现代微创治疗医疗的一个重要思想。 微波：微波治疗疾病主要是通过热效应和生物效应来实现的。微波是指频率从300MHZ到GHZ范围内的电磁波。微波对人体组织的热效应效率高、穿透力强、具有内外同时产生热的优点。微波在人体组织内产生热量，作用可达5--8厘米，可穿透衣物和石膏等体表覆盖物，直达病灶部位促进血液循环、水中吸收和新肉芽生长。 一种是微波从体外照射进去，另一种是把微波送到患部直接照射肿瘤，这二种治疗方式可根据病变部位来选择。但有一个共同要求是：必须使病变的温度保持在42.5-43.5℃的范围内，温度低了对肿瘤治疗无效，温度高了将造成对病变周围健康组织的损害，因此微波治疗肿瘤时，一定要严格控制肿瘤部位的温度。 微波进行切割的原理的把双极辐射器送到患部，进行瞬时放电，把病变组织固化。这个治疗方法的实质是通过微波的趋肤效应，把病变组织从表面逐步向内的烧死，从而达到治疗目的。但必须注意定位准确，治疗部位要有及时采取冷却措施。 单针消融面积大于射频，可达到更高的治疗温度，电极所形成的凝固体呈锥形，不适合消融类圆形的肿瘤。 照射治疗5~10W，每次15-20分钟，20分钟，手术进行切割25~35W，最高可达50W，切割止血的作用。 缺陷：容易造成灼伤，有心脏起搏器或者内置金属类的禁用。 射频：在影像技术的引导下，将电极针直接插入肿瘤内，通过射频能量使病灶局部组织产生高温、干燥、最终凝固和灭活软组织及肿瘤。其工作原理为：当电子发生器产生射频电流（460KHZ）时，通过裸露的电极针使其周围组织细胞产生热凝固性坏死和变性。现有的技术可以产生直径约为3-5cm大小的球形或椭圆形凝固灶，并可控制所需凝固病灶的大小。几个球形或椭圆形凝固灶的叠合可产生更大的凝固灶。 射频目前医用射频大多采用200KHz －750KHz的频率。(内镜)射频治疗仪工作频率为400KHz。当射频电流流经人体组织时，因电磁场的快速变化使得细胞内的正、负离子快速运动，于是它们之间以及它们与细胞内的其它分子、离子等的摩擦使病变部位升温，致使细胞内外水分蒸发、干燥、固缩脱落以致无菌性坏死，从而达到治疗的目的。 肿瘤经皮射频消融治疗是在影像学(CT、B超等)导向下，使用射频热效应引起组织凝固性坏死而达到切除肿瘤的目的，目前已在众多的姑息疗法中成为新的热点。该技术的主要作用原理为弹头发出中高频率的射频波(460k Hz)，能激发组织细胞进行等离子震荡，离子相互撞击产生热量，达到80-100℃，可有效快速地杀死局部肿瘤细胞，同时可使肿瘤周围的血管组织凝同凝固形成一个反应带，使之不能继续向肿瘤供血和有利于防止肿瘤转移。 整个治疗过程是在电脑控制于电视屏幕监视下进行，集束电极发出的射频波一次可使组织凝同性坏死范围(灭活肿瘤区)达5cm×5cm×5cm，是一种最先进的杀伤肿瘤较多而损害机体较轻的“导向治疗方法”和微创的肿瘤切除治疗方法。 射频消融系统包含射频发生器、电极针及电极板。最重要的是电极针。目前常用的电
颈腰椎射频消融术
颈腰椎射频消融术 一：治疗原理： ①射频治疗仪可持续发生高频率射频电流，使穿刺针工作端周围的水分子产生高频振荡而磨擦生热，从而使突出的髓核和纤维环变性，凝固、收缩、减少体积，解除对神经根的压迫。 ②热凝能毁损进入破裂纤维环内的窦椎神经和伤害性感受器； ③热凝可灭活炎痛因子和致痛因子。 ④温热效应可促进血液循环，使神经根及椎管内的炎症反应消退。 ⑤热凝作用可修复破裂的纤维环，阻断了髓核液中致炎物质糖蛋白和β蛋白的释放。 二：治疗方法 确定靶点位置、穿刺途径及深度
根据病人的临床体征，仔细阅读CT或MRI片，确定靶点的立体位置，腰椎间盘突出症者再根据病人椎板间隙大小及突出物的大小确定穿刺途径（后正中、小关节内缘、经椎间孔及安全三角区等入路）。颈椎间盘突出症者穿刺途径为右侧颈前气管鞘和血管鞘之间间隙。最后确定热凝的深度及靶点数。 深度计算方法：我们认为穿刺针工作端长度为热凝范围的直径，即以穿刺针工作端的长度侧方为热凝端，所以穿刺针裸露端必须与突出椎间盘的高度相一致，疗效才会提高，颈椎间盘突出者针尖进入椎管到达突出物表面，腰椎间盘突出者工作端近端与突出物高度相一致。 1、器械：主要采用西安灭菌消毒设备制造公司生产的西洁牌XJ—03射频神经疼痛治疗仪及配套的电极针、穿刺针。
2、操作：腰椎间盘突出症患者取俯卧位，下腹部垫薄枕，颈椎间盘突出症患者取仰卧位，颈后垫薄枕。根据术前所定位的靶点，在X线C型臂下确定穿刺点并标记。常规消毒铺巾，根据穿刺的深度选用不同型号的穿刺针，从标记点刺入靶点，并经X线C型臂正侧位透视证实无误后，拔出针芯，插入相同型号的电极针，连接并打开射频机。先测试感觉神经，采用高频率低电压，脉冲频率调为50Hz，脉冲电压调为0.5V，给予生理刺激，患者无剧烈疼痛，可证明毁损区内无感觉神经存在。再测试运动神经，采用低频率高电压，频率调为2Hz，电压调为2V，给予生理刺激，患者无下肢肌肉抽搐现象，可证明毁损区内无运动神经存在。然后开始热凝，依次从60℃、70℃、80℃各30秒，90℃60秒后拔出穿刺针，选择下一个靶点，依上程序进行治疗，热凝过程中，能复制出患者原疼痛存在的范围及症状为治疗的金标准。
RFID原理及应用复习(附答案)
RFID原理及应用复习 一、判断 1．RFID是Radio Frequency Identification 的缩写，即无线射频识别。（yes） 2．物联网的感知层主要包括：二维码标签、读写器、 RFD标签、摄像头、GPS传感器、 M-M终端。（no） 3．,125kHz,433MHz都是RFID系统典型的工作频率（yes）4．在物联网节点之间做通信的时候，通信频率越高，意味着传输距离越远。( no ) 5．物联网标准体系可以根据物联网技术体系的框架进行划分，即分为感知延伸层标准、网络层标准、应用层标准和共性支撑标准。（yes） 6．在物联网中，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、追踪和监控，但不可以触发相应的事件。( no ) 7．物联网共性支撑技术是不属于网络某个特定的层面，而是与网络的每层都有关系，主要包括：网络架构、标识解析、网络管理、安全、QoS等。（yes） 8．物联网中间件平台：用于支撑泛在应用的其他平台，例如封装
和抽象网络和业务能力，向应用提供统一开放的接口等。（yes）9．RFID拥有耐环境性，穿透性，形状容易小型化和多样化等特性（yes） 10．物联网信息开放平台：将各种信息和数据进行统一汇聚、整合、分类和交换，并在安全范围内开放给各种应用服务。（yes） 二、不定项选择题 1. 物联网的基本架构不包括（CD）。 A、感知层 B、传输层 C、数据层 D、会话层 2．物联网节点之间的无线通信，一般不会受到下列因素的影响。( D ) A、节点能量 B、障碍物 C、天气 D、时间 3．下列哪项不是物联网的组成系统（B）。 A、 EPC编码体系 B、EPC解码体系 C、射频识别技术 D、EPC 信息网络系统 4. 利用RFID 、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息，指的是（B）。
射频电路的设计原理及应用
射频电路的设计原理及应用 普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一 本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成 在中频内部。 射频电路方框图 一、接收电路的结构和工作原理 接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。 1、该电路掌握重点 （1）、接收电路结构。 （2）、各元件的功能与作用。 （3）、接收信号流程。 2、电路分析 （1）、电路结构。 接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。 接收电路方框图
（2）、各元件的功能与作用。 1)、手机天线： 结构：（如下图）由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。 作用： a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。 b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。 2)、天线开关： 结构：(如下图)手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。 图一、图二 作用：其主要作用有两个： a）、完成接收和发射切换； b）、 完成900M/1800M信号接收切换。 逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号（GSM-RX-EN；DCS- RX-EN；GSM-TX-EN；DCS- TX-EN），令各自通路导通，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。 由于手机工作时接收和发射不能同时在一个时隙工作（即接收时不发射，发射时不接收）。因此后期新型手机把接收通路的两开关去掉，只留两个发射转换开关；接收切换任务交由高放管完成。 3）、滤波器： 结构：手机中有高频滤波器、中频滤波器。 作用：其主要作用：滤除其他无用信号，得到纯正接收信号。后期新型手机都为零中频手机；因此，手机中再没有中频滤波器。 4）、高放管（高频放大管、低噪声放大器）： 结构：手机中高放管有两个：900M高放管、1800M高放管。都是三极管共发射极放大电路；后期新型手机把高放管集成在中频内部。
射频与微波技术知识点总结
射频/微波的特点: 1.频率高 2.波长短 3.大气窗口 4.分子谐振 微波频率：300MHz-3000GHz 波长：0.1mm-1m 独特的特点：RF/MW 的波长与自然界物体尺寸相比拟 在RF/MW 波段，由于导体的趋肤效应、介质损耗效应、电磁感应等影响，期间区域不再是单纯能量的集中区，而呈现分布特性。 长线概念：通常把RF/MW 导线（传输线）称为长线，传统的电路理论已不适合长线！ RF/MW 系统的组成： 传输线：传输RF/MW 信号 微波元器件：完成微波信号的产生、放大、变换等和功率的分配、控制及滤波 天线：辐射或接收电磁波 微波、天线与电波传播的关系：（简答） 微波： 对象：如何导引电磁波在微波传输系统中的有效传输 目的：希望电磁波按一定要求沿微波传输系统无辐射的传输； 天线 任务：将导行波变换为向空间定向辐射的电磁波，或将在空间传播的电磁波变为微波设备中的导行波 作用：1.有效辐射或接收电磁波；2.把无线电波能量转换为导行波能量 电波传播 分析和研究电波在空间的传播方式和特点 常用传输线机构：矩形波导 共面波导 同轴线 带状线 微带线 槽线 分析方法 称为传输线的特性阻抗 特性阻抗Z0通常是个复数, 且与工作频率有关。 它由传输线自身分布参数决定而与负载及信源无关, 故称为特性阻抗 对于均匀无耗传输线, R=G=0, 传输线的特性阻抗为 此时, 特性阻抗Z0为实数, 且与频率无关。 常用的平行双导线传输线的特性阻抗有250Ω, 400Ω和600Ω三种。 常用的同轴线的特性阻抗有50 Ω 和75Ω两种。 均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关, 且一般为复数, 故不宜直接测量。 无耗传输线上任意相距λ /2处的阻抗相同, 一般称之为λ /2重复性。 传输线上电压和电流以波的形式传播, 在任一点的电压或电流均由沿-z 方向传播的行波（称为入射波）和沿+z 方向传播的行波（称为反射波）叠加而成。 传播常数γ: α为衰减常数, 单位为dB/m β为相移常数 对于均匀无耗传输线来说, 由于β与ω成线性关系, 故导行波的相速与频率无关, 也称为无色散波。当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速υp 与频率ω有关,这就称为色散特性。 定义传输线上任意一点 z 处的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）之比为电压（或电流）反射系数(越小越好) 当Zl=Z0时, Γl=0, 即负载终端无反射, 此时传输线上反射系数处处为零, 一般称之为负载匹配。而当Zl ≠Z0时, 负载端就会产生一反射波, 向信源方向传播, 若信源阻抗与传输线特性阻抗不相等时, 则它将再次被反射。 定义传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅之比为电压驻波比, 用ρ表示： 0L Z C =)j /()j (0C G L R Z ωω++=βωωγj )j )(j (+=++≈a C G L R min max U U =ρ
射频与微波论文-射频与微波应用与发展综述
射频与微波技术应用与发展综述 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期：
摘要： 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一,从雷达到广播电视、无线电通信，再 到微波炉，微波技术对社会发展和人们生活的进步产生着深远的影响。本文介绍了微波技 术的发展以及在各个领域中的应用,并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。Abstract： Microwave technology is one of the most important technology in the nearly century, from radar to broadcast TV, radio communication, microwave oven, microwave technology had a profound impact on society development and progress of people's lives .The paper introduced the development of microwave technology and it’s applications in various fields. It also discussed the future direction of microwave technology. 关键词：微波技术，微波电效应，污水处理 Keywords: Microwave technology, microwave electric effect, sewage treatment 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为 它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。 19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其 进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦 的一个预言──电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4 月美国科学家SouthWorth用直径为12．5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导 传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以 在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效
射频电路设计理论与应用答案
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：
手机电路原理,通俗易懂
第二部分原理篇 第一章手机的功能电路 ETACS、GSM蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。一部移动电话包括无线接收机(Receiver)、发射机(Transmitter)、控制模块(Controller)及人机界面部分(Interface)和电源(Power Supply)。 数字手机从电路可分为，射频与逻辑音频电路两大部分。其中射频电路包含从天线到接收机的解调输出，与发射的I/Q调制到功率放大器输出的电路；逻辑音频包含从接收解调到，接收音频输出、发射话音拾取(送话器电路)到发射I/Q调制器及逻辑电路部分的中央处理单元、数字语音处理及各种存储器电路等。见图1-1所示 从印刷电路板的结构一般分为：逻辑系统、射频系统、电源系统，3个部分。在手机中，这3个部分相互配合，在逻辑控制系统统一指挥下，完成手机的各项功能。 图1-1手机的结构框图 注：双频手机的电路通常是增加一些DCS1800的电路,但其中相当一部分电路是DCS 与GSM通道公用的。 第二章射频系统 射频系统由射频接收和射频发射两部分组成。射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路主要完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。手机要得到GSM系统的服务,首先必须有信号强度指示,能够进入GSM网络。手机电路中不管是射频接收系统还是射频发射系统出现故障,都能导致手机不能进入GSM网络。 对于目前市场上爱立信、三星系列的手机,当射频接收系统没有故障但射频发射系统有故障时,手机有信号强度值指示但不能入网；对于摩托罗拉、诺基亚等其他系列的手机,不管哪一部分有故障均不能入网,也没有信号强度值指示。当用手动搜索网络的方式搜索网络时,如能搜索到网络,说明射频接收部分是正常的；如果不能搜索到网络,首先可以确定射频接收部分有故障。 而射频电路则包含接收机射频处理、发射机射频处理和频率合成单元。 第一节接收机的电路结构 移动通信设备常采用超外差变频接收机，这是因为天线感应接收到的信号十分微弱,而鉴频器要求的输人信号电平较高,且需稳定。放大器的总增益一般需在120dB以上,这么大的放大量,要用多级调谐放大器且要稳定,实际上是很难办得到的，另外高频选频放大器的通带宽度太宽,当频率改变时,多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐,
RFID原理及应用6个实验
实验1实训与实践 1.5.1实训目的及要求 RFID已涉及人们日常生活的各个方面，并被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输管理等众多领域，如火车的交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品管理、流水线生产自动化、门禁系统、金融交易、仓储管理、畜牧管理、车辆防盗等。 1.实训目的 观察日常生活中的RFID 技术，思考和了解其系统构成与类型。 2.实训要求 观察日常生活中的RFID技术应用，并记录他们的使用具体情况，撰写观察实践分析报告。 1.5.2实训任务
实验2 实训项目 2.3.1实训目的及要求 1.实训目的 通过实训，掌握RFID读写器的接口类型及主要参数，能准确的进行RFID读写器与控制器或计算机进行互连，掌握RFID天线的基础知识，在安装部署RFID天线时能使RFID标签的读取率最高。 2.实训要求 能正确进行RFID读写器与控制器或计算机连接，能正确进行RFID天线连接与配置，提交实训报告。 2.3.4实训任务表 上网查询列举同功能设备相关参数公司名称及报价，完成下表。
实验3 实训与实践 3.8.1实训目的及要求 1.实训目的：通过实训，比较日常生活中应用的RFID技术，掌握RFID的标准。 2.实训要求：比较日常生活中应用的技术，如校园一卡通、公交卡、门禁卡、酒类仿伪卡、物流货品卡等。 3.所需仪器设备：高频RFID读写器4套，超高频RFID读写器4套，有源标签10张，无源标签10张，抗金属标签10张。 3.8.2实训任务 实训任务如表3-7所示。 填写表3-8的实训任务分析报告表。 表3-8 实训任务分析报告表
实验4 无源RFID读写实验（写标签实验） 实验目的 掌握读卡器与网关的连接，熟悉无源标签（也称无源卡片、无源卡）的写操作。 实验设备 感知教学/开发平台SensorRF107H2.0平台内的HF读卡器1 台，ISO1443A标签1个，网关主板1块，电源1个，连接线1个。 关键介绍 注意HF读卡器与网关主板连接，HF读卡器跳线设置。 实验过程 1）通过连接线把网关主板左上角RFID 接口与HF读卡器连接起来，并为网关主板接上电源。2）短接HF读卡器J3。 3）打开网关主板电源开关，进入实验菜单选择界面，选择RFID。 4）进入实验界面。 5）选择实验操作。 6）把ISO1443A标准标签放至HF 读卡器上。 7）通过网关主板键盘输入相应32 位ID，如12345678901234567890123456789012： 8)按下键盘“OK”键，如果写入标签失败，显示如下图所示，此时注意检查，标签与读卡 器距离，读卡器设置是否正确。如果成功把ID 写入标签，则显示。 实验结论
射频与微波技术原理及应用汇总
射频与微波技术原理及应用培训教材 华东师范大学微波研究所 一、Maxwell(麦克斯韦)方程 Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 0 B E t D H J t D B ρ???=- ????=+??=?= (1.1) 对于各向同性介质，有 D E B H J E εμσ=== (1.2) 其中D 为电位移矢量、B 为磁感应强度、J 为电流密度矢量。 电磁场的问题就是通过边界条件求解Maxwell 方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对于规则边界条件，Maxwell 方程有严格的解析解。但对于任意形状的边界条件，Maxwell 方程只有近似解，此时应采用数值分析方法求解，如矩量法、有限元法、时域有限差分法等等。目前对应这些数值方法，有很多商业的电磁场仿真软件，如Ansoft 公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum 和ADS 、CST 公司的Microwave Studio 以及Remcom 公司的XFDTD 等。 由矢量亥姆霍兹方程联立Maxwell 方程就得到矢量波动方程。当0,0J ρ==时，有 222200E k E H k H ?+=?+= (1.3) 其中k 为传播波数，22k ωμε=。 二、传输线理论 传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基
础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法 低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L、C、R。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。 射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U、电流I转化为频率f、功率P、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。 由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”。具体内容包括： (1)、将均匀导波系统等效为具有分布参数的均匀传输线； (2)、将不均匀性等效为集总参数微波网络； (3)、确定均匀导波系统与不均匀区的参考面。 2、传输线方程及其解 传输线方程是传输线理论的基本方程，是描述传输线上的电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。电路理论和传输线之间的关键不同处在于电尺寸。集总参数电路和分布参数电路的分界线可认为是l/λ≥0.05。 以传输TEM模的均匀传输线作为模型，如图1所示。在线上任取线元dz来分析(dz<<λ)，其等效电路如图2所示。终端负载处为坐标起点，向波源方向为正方向。 图1. 均匀传输线模型图2、线元及其等效电路根据等效电路，有
射频PCB注意
PCB设计流程 元器件的布局 PCB布线注意事项 随着通信技术的发展，手持无线射频电路技术运用越来越广，如：无线寻呼机、手机、无线PDA等，其中的射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量。这些掌上产品的一个最大特点就是小型化，而小型化意味着元器件的密度很大，这使得元器件（包括SMD、SMC、裸片等）的相互干扰十分突出。 电磁干扰信号如果处理不当，可能造成整个电路系统的无法正常工作，因此，如何防止和抑制电磁干扰，提高电磁兼容性，就成为设计射频电路PCB时的一个非常重要的课题。同一电路，不同的PCB设计结构，其性能指标会相差很大。本讨论采用Protel99SE软件进行掌上产品的射频电路PCB设计时，如果最大限度地实现电路的性能指标，以达到电磁兼容要求。 板材的选择 印刷电路板的基材包括有机类与无机类两大类。基材中最重要的性能是介电常数εr、耗散因子（或称介质损耗）tanδ、热膨胀系数CET和吸湿率。其中εr影响电路阻抗及信号传输速率。对于高频电路，介电常数公差是首要考虑的更关键因素，应选择介电常数公差小的基材。 PCB设计流程 由于Protel99SE软件的使用与Protel98等软件不同，因此，首先简要讨论采用Protel99SE 软件进行PCB设计的流程。 ①由于Protel99SE采用的是工程（PROJECT）数据库模式管理，在Windows99下是隐含的，所以应先键立1个数据库文件用于管理所设计的电路原理图与PCB版图。 ②原理图的设计。为了可以实现网络连接，在进行原理设计之间，所用到的元器件都必须在元器件库中存在，否则，应在SCHLIB中做出所需的元器件并存入库文件中。然后，只需从元器件库中调用所需的元器件，并根据所设计的电路图进行连接即可。 ③原理图设计完成后，可形成一个网络表以备进行PCB设计时使用。 ④PCB的设计。
射频微波(知识点)
一、射频/微波技术及其基础 1、射频/微波技术的基础 ? 什么是微波技术 研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术，利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。 ? 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论 2、射频/微波的基本特性 ? 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性 射频频段为30 ～ 300MHz ，微波频段为300MHz ～ 3000GHz ，相对应波长为1m ～0.1mm ，照射于介质物体时能深入到该物质的内部。根据量子理论，电磁辐射能量不是连续的，而是由一个个的“光量子”组成，单个量子的能量与其频率的关系为e = h ·f 式中,h = 4×10-15电子伏·秒 (eV ·S) 成为普朗克常数 3、射频/微波技术在工程里的应用 ? 无线通信的工作方式 1、单向通信方式 通信双方中的一方只能接收信号，另一方只能发送信号，不能互逆，收信方不能对 发信方直接进行信息反馈 2、双向单工通信方式 3、双向半双工通信方式 通信双方中的一方使用双频双工方式，可同时收发；另一方则使用双频单工方式， 发信时要按下“送话”开关。 4、双向全双工通信方式 通信双方可以通信进行发信和收信，这时收信与发信一般采用不同的工作频率，通 -讲 开关按-讲 按-讲 受话器受话器
二、电磁波频谱1 2、射频/
射频电路结构和工作原理
射频电路结构和工作原理 一、射频电路组成和特点： 普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成在中频内部。 RXI-P RXQ-P RXQ-N （射频电路方框图） 1、接收电路的结构和工作原理： 接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，
高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。 1、该电路掌握重点: （1）、接收电路结构。 （2）、各元件的功能与作用。 (3)、接收信号流程。 电路分析: （1）、电路结构。 接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。 （接收电路方框图） （2）、各元件的功能与作用。 1)、手机天线： 结构：（如下图）
由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。 塑料封套螺线管 （外置天线）（内置天线） 作用： a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。 b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。 2)、天线开关： 结构：（如下图） 手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。 900M收收GSM 900M收控收控 900M发控GSM 900M发入GSM （图一）（图二） 作用：其主要作用有两个： a）、完成接收和发射切换； b）、完成900M/1800M信号接收切换。
手机射频接收功能电路分析
一、接收电路的基本组成 移动通信设备常采用超外差变频接收机。这是因为天线感应接收到的信号十分微弱，而鉴频器要求的输入信号电平较高而且稳定。放大器的总增益一般需在120dB以上。这么大的放大量，要用多级调谐放大器且要稳定，实际上是很难办得到的。另外高频选频放大器的通带宽度太宽，当频率改变时，多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐，这也是难以做到的。超外差接收机则没有这种问题，它将接收到的射频信号转换成固定的中频，其主要增益来自于稳定的中频放大器。 手机接收机有三种基本的框架结构：一种是超外差一次变频接收机，一种是超外差二次变频接收机，第三种是直接变频线性接收机。 超外差变频接收机的核心电路就是混频器，可以根据手机接收机电路中混频器的数量来确定该接收机的电路结构。 1.超外差一次变频接收机 接收机射频电路中只有一个混频电路的称作超外差一次变频接收机。超外差一次变频接收机的原理方框图如图4-1所示。它包括天线电路(ANT)、低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、中频放大器(IF Amplifier)和解调电路(Demodula tor)等。摩托罗拉手机接收电路基本上都采用以上电路。 超外差一次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935,--960MHz或DCSl800频段1805---1880MHz)不断变频，经天线电路和射频滤波器进入接收电路。接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大，放大后的信号再经射频滤波器后，被送到混频器。在混频器中，射频信号与接收VCO信号进行混频，得到接收中频信号。中频信号经中频放大后，在中频处理模块内进行RXI／Q解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO。该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz的RXI／Q信号。2.超外差二次变频接收机 若接收机射频电路中有两个混频电路，则该机是超外差二次变频接收机。超外差二次变频接收机的方框图：如图4-2所示。 与一次变频接收机相比，二次变频接收机多了一个混频器和一个VCO，这个V CO在一些电路中被叫作IFVCO或VHFVCO。诺基亚手机、爱立信手机、三星、松下和西门子等手机的接收电路大多数属于这种电路结构。 在图4—1和图4-2中，解调电路部分也有VCO，应注意的是，该处的VCO 信号是用于解调，作参考信号而且该VCO信号通常来自两种方式：一是来自基准频率信号13MHz，另一种是来自专门的中频VCO。 超外差二次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935~960MHz或DCSl800频段1805—1880MHz)经天线电路和射频滤波器进入接收电路。接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大放大后的信号再经射频滤波后被送到第一混频器。在第一混频器中，射频信号接收VCO信号进行混频，得到接收第一中频信号。第一中频信号与接收第二本机振荡信号混频，得到接收第二中频。接收第二本机振荡来自VHFVCO电路。接收第二中频信号经二中频放大后，在中频处理模块内进行RXI／Q解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO。该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67. 707kHz的RXI／Q信号。 3.直接变频线性接收机
24_微波与射频技术课程大纲
《微波与射频技术》课程教学大纲 课程编号： 课程名称：微波与射频技术/ Radio Frequency and Microwave Technology 课程总学时/学分：40/2.5（其中理论32学时，实验8学时） 适用专业：电子信息工程专业 一、教学目的和任务 “微波与射频技术”是电子与信息工程本科专业的一门必修专业核心课程。 “微波与射频技术”讲述电磁场与电磁波及传输线理论，在此基础上分析微波与射频谐振电路，微波与射频网络，并对阻抗匹配与阻抗变换、功率衰减器与放大器和振荡器与放大器电路进行了有机整合，并将之应用与射频识别技术中。根据电子信息工程专业的特点和应用需要，使学生对微波与射频技术的系统理论和最新发展有一个全面而系统的认识，并培养学生在工程实践中的应用能力，提高学生的创新能力。 二、教学基本要求 通过对计算机控制技术课程的学习，要求学生： （1）了解微波技术的研究方法，电磁场和电磁波的基本理论传输线理论。 （2）熟悉传输线谐振电路及各种谐振腔的理论和应用，微波与射频网络分析，阻抗匹配与阻抗变换、功率衰减与功率分配器电路原理。 （3）掌握射频识别读写器的设计方法，会使用ADS仿真软件模拟射频电路，并能够把ADS和HFSS真正应用到实际工程设计工作中。 三、教学内容与学时分配 第一章（知识领域1）：概论（2学时）。 （1）知识点：微波与射频；微波通信系统；微波在生活与生产中的应用。 （2）重点与难点： 第二章（知识领域2）：电磁场与电磁波的基本理论（2学时）。 （1）知识点：麦克斯韦方程；坡印廷定理；波动方程；介质中的平面波；波的极化。 （2）重点与难点：重点是麦克斯韦方程和坡印廷定理。难点是波动方程； 第三章（知识领域3）：传输线理论（2学时）。 （1）知识点：传输线方程及其解；无耗传输线的状态分析；同轴线；有耗传输线；传输线的阻抗匹配。
手机各电路原理_射频电路_内容详细,不看后悔
本次培训内容：
手机各级电路原理及故障检修
1，基带电路
发话电路、受话电路、蜂鸣电路、耳机电路、 背光电路、马达电路、按键电路、充电电路、开 关机电路、摄像电路、蓝牙电路、FM电路、显示 电路、SIM卡电路、TF卡电路
2，射频电路
接收电路、发射电路
一、手机通用的接收与发射流程
天线：ANT 声表面滤波器：SAWfilter 低噪声放大器：LNA 功放：PA
手机通用的接收与发射流程
1、信号接收流程： 天线接收——天线匹配电路——双工器——滤波（声 表面滤波器SAWfilter）——放大（低噪声放大器 LNA）——RX_VCO混频（混频器Mixer）——放大 （可编程增益放大器PGA）——滤波——IQ解调（IQ 调制器）——（进入基带部分）GMSK解调——信道均 衡——解密——去交织——语音解码——滤波—— DAC——放大——话音输出。
手机通用的接收与发射流程
2、信号发射流程： 话音采集——放大——ADC——滤波——语音编
码——交织——加密——信道均衡——GMSK调制—— （进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波—— 鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频 （混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器—— 天线匹配电路——天线发射。
手机通用的接收与发射流程
3、射频电路原理框图：
二、射频电路的主要元件及工作原理
天线：ANT 声表面滤波器：SAWfilter 低噪声放大器：LNA 功放：PA
影像引导射频消融治疗肺部 肿瘤专家共识节选 (2018年版)
影像引导射频消融治疗肺部肿瘤专家共识节选（2018年版） 射频消融的原理应用频率<30 mHz（通常在460kHz -480 kHz之间）的交变高频电流使肿瘤组织内离子发生高速震荡，互相摩擦，将射频能转化为热能，局部温度达到60 oC-100 oC时，肿瘤细胞发生凝固性坏死。凝固性坏死程度有赖于达到的温度和持续时间，影响因素包括热量传导与循环血液及细胞外液间的热对流。 肺部肿瘤射频消融的特点由于肺存在自主呼吸运动；肺属于含气器官、同时肺组织血运丰富，存在热沉降效应和阻抗高等特点；含气肺组织包绕肿瘤，存在烤箱效应；消融后肿瘤周围存在磨玻璃样阴影改变，与肿瘤实际凝固性坏死区不一致。导致了肺部肿瘤射频消融具有穿刺定位困难、局部进展率高、疗效评价特殊和操作并发症多等特点。 射频消融的适应症治愈性消融：1 原发性肺癌： I期周围型早期非小细胞肺癌（肿瘤最大径≤3 cm，无淋巴结转移及远处转移），合并心肺功能差、高龄或拒绝手术的患者。包括多原发肺癌（MPLC）。2 肺转移瘤：原发灶得到有效控制者，同时单侧肺部转移瘤总数≤3个，双侧肺转移瘤总数≤5个，肿瘤最大径≤3 cm。 姑息性消融： 1 原发性肺癌：肿瘤最大径>3 cm，进行多点或多次治疗，或联合其他治疗方法。（1）原发性肺癌术后肺内孤立性复发。（2）周围型NSCLC放化疗或分子靶向药物治疗后肺部肿瘤进展或者复发。（3）周围型小细胞肺癌经过放化疗以后肿瘤进展或者复发。（4）合并恶性胸腔积液的周围型肺癌在胸膜活检固定术后。肿瘤侵犯肋骨或胸椎椎体引起的难治性疼痛，对肿瘤局部骨侵犯处进行消融，可达到止痛效果。 2 肺转移瘤：数量和大小超过治愈性消融标准者。 射频消融禁忌证绝对禁忌证有严重出血倾向、血小板<50×109/L和不能纠正的凝血功能障碍者（凝血酶原时间>18 s，凝血酶原活动度 <40%）。抗凝治疗和/或抗血小板药物在消融前停用未超过5 d-7 d。相对禁忌证有广泛肺外转移者，预期生存<3个月。有严重合并症、感染期、免疫功能低下、肾功能不全者。心脏起搏器植入、金属物植入者。美国东部肿瘤协作组（ECOG）体力状态评分>3分。术前准备制定计划：确定体位和穿刺通路。仪器设备： CT、射频消融治疗仪、射频电极、胸穿或胸腔闭式引流包、心电监护仪、吸氧装置、抢救车等相关设备。药品准备：准备用于麻醉、镇痛、镇咳、止血、扩冠、降压等药物。患者准备①患者及家属（被委托人）签署知情同意书； ②术前4 h禁食水；③必要时备皮；④常规建立静脉通道；⑤必要时术前口服镇咳剂；⑥术前教育。