电子线路PPT课件.ppt

第1章　绪　　论 1.1　微波电子线路的特点　　微波电子线路是微波无源元件和微波有源器件的有机结合。微波无源元件包括阻抗变换器、滤波器、隔离器、定向耦合器、环行桥、功率分配器、衰减器、移相器、谐振腔和负载等，在前修课程内我们已经学习了这些元件的原理和设计。微波有源器件主要包括各类微波半导体器件和微波电真空器件，这些器件往往需要直流偏置。 本课程的主要目标就是掌握有源器件的外特性及其功能，合理设计微波无源元件，从而充分发挥有源器件的电气功能。 　　微波技术的核心任务是构成发射机和接收机，实现功率的传输或信息的交换。电磁场理论是微波技术的基础和解决问题的基本方法之一，但这并不是说所有的微波问题都要建立严格的电磁场方程。事实上，工程中能够精确求解或能进行数值计算的问题是极为有限的。在微波网络中，我们已经学到利用网络思想解决无源元件问题。对于有源电路，微波网络概念依然是行之有效的方法。此外，还要用到半导体知识、信号分析，这些都是模拟电路或高频电路的知识向微波领域的扩展，只是由于频率的提高，相应的半导体器件的结构和原理有很大不同而已。清楚了这些，微波电子线路的学习就比较容易了。 　　微波电子线路涉及到的半导体器件有二极管(包括肖特基势垒二极管、变容二极管、阶跃恢复二极管(SRD)、雪崩渡越时间二极管(IMPATT)、体效应二极管(TED)、PIN二极管等)、三极管(包括双极结管(BJT)、场效应管(FET)、异质结管(HBT)、 高电子迁移率器件(HEMT)等)、多功能器件(包括单片微波集成电路(MMIC)、 数字射频器件(RFCMOS)等)。各类器件都是当今先进的科学技术在各个领域进展的集中表现。材料科学和工艺科学、微电子技术的不断进步，使得微波半导体器件的集成化程度越来越高。 在射频与微波频段，热门的器件有三种：双极结(Si或SiGe)、场效应(GaAs)和CMOS器件，就成本、性能、功率等方面考虑，各有特长，它们共同构成了千变万化的微波电子系统。其中让人们感受最深的是手机的外型轻巧和功能强大，RFCMOS技术使得射频T/R电路和信号处理电路合为一体，无论是可靠性还是节电效果都大为改观; 而基站的功放要用GaAsFET或LDMOS 器件。可以想象，微波半导体还将继续不断进步，而不会停滞在一个水平上，这必将是微波技术工作者和微电子工作者共同努力的发展过程。 　　微波电子线路的基本功能模块包括微波振荡器(包括点频振荡器、频率合成器等)、微波放大器(包括用于接收机高放的低噪声放大器，用于发射机的功率放大器，用于对抗的宽频带放大器等)、微波频率变换电路(包括用于接收机的混频器、检波器，用于发射机的上变频器、倍频器)、微波信号控制电路(包括微波开关、电调衰减器、微波限幅器、微波移相器)等。这些电路模块可以单独使用，也可以集成为专门用途的微波组件。有了这些电路模块，就可以构成各类微波电子系统。 　　现已有许多商业软件应用于微波电子线路设计。成熟的计算公式、世界著名公司器件的参数模型、世界著名品牌的微带介质基板参数都作为软件的组成部分，方便实用，效率高。ANSOFT公司的DESIGNER和SERENADE、Agilent公司的ADS、AWR公司的MICROWAVE OFFICE、AGLEWARE公司的GENESYS等软件是世界公认的优秀微波电路设计软件。MATLAB和MATHCAD等数学计算工具也可用作微波电子线路的设计工具，并有相关配套软件包供选购使用。 　　可以看出，微波电子线路就是接收机和发射机组成部件，是决定各类无线电系统性能的关键。软件更新和器件换代要求我们必须不断学习，才能跟随时代的脚步。建议大家经常阅读以下英文杂志，了解微波电路的必威体育精装版动向：《Microwave Journal》、《Microwave RF》、《Microwave Product Digest(MPD)》、《Applied Microwave Wireless》。 这些杂志都可以在网上免费订阅电子版，十分方便。 　　下面给出常见的微波系统：　　(1) 无线通信系统：空间通信，远距离通信，无线对讲，蜂窝移动，个人通信系统，无线局域网，卫星通信，航空通信，航海通信，机车通信，业余无线电等。　　(2) 雷达系统：航空雷达，航海雷达，飞行器雷达，防撞雷达，气象雷达，成像雷达，警戒雷达，武器制导雷达，防盗雷达，警用雷达，高度表，距离表等。　　(3) 导航系统：微波着陆系统(MLS)，GPS，无线信标，防撞系统，航空、航海自动驾驶等。  　　(4) 遥感：地球监测，污染监测，森林、农田、鱼汛监测，矿藏、沙漠、海洋、水资源监测，风、雪、冰监测，城市发展和规划等。　　(5) 射频识别：保安，防盗，入口控制，产品检查，身份识别，自动验票等