射频电子学基础：射频模拟电路概述

1.1射频模拟电路概述

分布参数——分布电容与引线电感。

分布电容：既看不见也摸不着，存在于两个导体之间、导体与元器件之间、导体与地之间或元件之间。

引线电感：一种元件间连接导线的电感，有时也称为内部构成电感。

分布参数在直流和低频时对电路的影响是不严重的，但是在VHF和UHF频段，分布参数会影响接收机前端调谐电路。因此在这种调谐电路中，需要可调整的电容。

RF频段：介于集中参数频段与分布参数频段之间。集中参数频段可用“路”的概念来分析，分布参数频段则用“场”的概念来分析。

RF频段与电路尺寸有关，电路尺寸只要小于八分之一导波波长，就可用“路”的概念来分析电路。

18GHz是公认的微波频率。

RF电路既可用“路”的概念分析问题，又可用分布参数概念——长线理论来分析。（用“路”分析时，还要考虑分布参数的影响）

趋肤效应：交流电流流经导体时趋向于导体外边部分，而直流电流均匀地流经整个导体的截面积。随着频率的升高，趋肤效应形成一个较小的导流带，结果，形成了大于直流电阻的交流电阻。

导体交流电流密度分布从表面起到导体中心按指数规律迅速减小。

趋肤效应的影响：引起信号传输途径中的损耗增加。

趋肤深度ε：电流密度降到表面电流密度1/e=0.368处的临界深度。

ε=sqrt(1/2πfγμ)

f——频率（Hz）

μ——磁导率（H/m）

γ——电导率（S/m）

随着频率的升高，电流愈趋向表面。

RF电路中发现的另一个问题：信号很容易从电路内向外部和在电路内部之间辐射。这样就造成了电路内部元件之间，电路与其环境之间、其环境与电路之间的互相耦合，这种耦合又叫做寄生耦合。

电路元件之间的耦合造成了RF电路中的寄生反馈，引起电路的不稳定及性能下降。

电路中的信号向外辐射造成了两个后果：1.RF电路中的损耗增加  2.干扰环境中的其他RF电路。

RF电路中产生的干扰及其他效应都是这种互耦造成的，互耦造成RF电路的不稳定，或工作在临界稳定状态——亚稳态，当工作条件或环境温度发生变化时，电路即变为不稳定状态。例如：RF电路中的放大器很容易就成了振荡器，而RF振荡器又不起振，或者振荡不稳定。

互耦效应在直流电路中及低频电路中是见不到的。

RF电路的信号传输常常是用互相分开的双根线传输信号，其中一根线作为公共参考线——地线。地线作为信号电压公共的零电压点，既是信号电流的回线，又是有源器件直流电压的参考点和直流电流的回线。

屏蔽：就是把易引起电磁辐射的元器件用金属盒屏蔽起来，外壳接地。屏蔽是克服RF电路中寄生反馈的有效手段。

公用电源的耦合：公用电源中每一个单元电路的交流、直流分量都要通过电源。电源都是非理想的，具有内阻。通过这个公用内阻，把这些单元电路互相耦合在一起。（交流耦合），这就加剧了RF电路的不稳定性。

RF放大链的总增益不允许超过55-60dB。

解决公用电源的耦合的方法：

图1-4（a）使用射频扼流圈和电容构成的低通型π去耦电路，每个RF单元由单元的电容构成闭合回路，RFC起单元间的隔离作用。

图1-4（b）实际的二级不同电压功率放大器电源供电电路，使用了稳压二极管改变供电电压。

图1-4（c）实际二级同电压功率放大器供电电路，该电路使用电阻代替RFC

电容和电感值的选取：从理论上讲，隔直电容、旁路电容的容量应满足1/ωC。图1-5（a）、（b）给出了隔直电容和旁路电容的使用简化图。图1-5（a）中，输入电压vi在电容C及Ri上分压，电容C上分得的电压必须远小于Ri上分得的电压。

由此，必须满足

1/ωC<1/10Ri

一般情况电容值愈大的电容高频损耗愈大，很多大容量的电容不允许应用于RF频段，而且容量大的电容价格也高。一般在1000pF、0.1uF、1uF、10uF等。

射频扼流圈——RFC，RFC对交流电流呈现无穷大的阻抗，即ωLRFC→∞，对直流电流呈现的直流电阻为零。RFC呈现有限的阻抗值，而且具有直流电阻，对流过的直流电阻的大小有限制。

RFC电感值应满足ωLRFC>(5~10)Ri。

RFC电感线圈的选取要注意两个问题：1.线圈之间的分布电容与LRFC一起形成了谐振回路。（工作频率>谐振频率：电感线圈呈容性；工作频率<谐振频率：电感线圈呈感性；工作频率=谐振频率：电感线圈呈非常小的阻抗。）2.RFC通过的直流电流愈大，绕匝线径愈粗，绕制的RFC电感量愈小。

综上宁可选小的电感量。

如图1-5（d）是公用电源π型去耦合电路，C1、C2的选择标准如下：

1/ωC1<1/10RL和1/ωC2<1/10Rs

如图1-5（d）的RFC电感量的选择原则如下：

ωLRFC>(5~10)1/(ωC1C2/(C1+C2))