微波电路及设计的基础知识1.docx

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微波电路及设计的基础知识1

微波电路及设计的基础知识

1.微波电路的基本常识

2.微波网络及网络参数

3.Smith圆图

4.简单的匹配电路设计

5.微波电路的计算机辅助设计技术及常用的CAD软件

6.常用的微波部件及其主要技术指标

7.微波信道分系统的设计、计算和指标分配

8.测试及测试仪器

9.应用电路举例

微波电路及其设计

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/duroid5880

2.2

Rogers公司

RO4003

3.38

Rogers公司

TMM10I

9.8

Rogers公司

RT/duroid®SeriesRO4000®SeriesTMM®Series

图27Rogers公司生产的几种微波介质基片