频率
阻抗 测量 仪、 网络 分析 仪
频 率 计 数 器 /功 率 计 、 频 谱 分析 仪
阻抗
标 量 /矢 量 网络 分析 仪
功率
阻抗 变换 、 阻抗 匹配 、天线 等
衰减 器、功分 器、耦合 器、 放 大器 、开关 等
图 1-2 频率、 阻抗和功率的铁三角关系
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1.5 射频/微波电路的应用
(1) 无线通信系统:
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以上这些波段的划分并不是惟一的,还有其 他许多不同的划分方法,它们分别由不同的学术 组织和政府机构提出,甚至还在相同的名称代号 下有不同的范围,因此波段代号只是大致的频谱 范围。
其次,以上这些波段的分界也并不严格,工 作于分界线两边临近频率的系统并没有质和量 上的跃变,这些划分完全是人为的,仅是一种助 记符号。
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1.3 射频/微波的基本特性
1． 似光性
射频/微波能像光线一样在空气或其他媒体中沿直线 以光速传播,在不同的媒体界面上存在入射和反射现象。 这是因为射频/微波的波长很短,比地球上的一般物体 （如舰船、 飞机、 火箭、 导弹、 汽车、 房屋等）的 几何尺寸小的多或在同一个数量级。
因此,可以制成尺寸、体积合适的天线,用来传输信 息,实现通信；可接收物体所引起的回波或其他物体发射 的微弱信号,用来确定物体的方向、距离和特征,实现雷 达探测。
1960
1980
2000
雷达
卫星通信 中继通信 卫 星 遥感 蜂 窝 移动 通 信 直播卫星 全球定位 自动驾驶 个人信系统 图像传输 数据网络
图 1-1 无线电技术的发展历史
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射频/微波处于普通无线电波与 红外线之间,是频率最高的无线 电波,它的频带宽度比所有普通 无线电波波段总和大1000倍以 上。一般情况下,射频/微波频 段又可划分为米波（波长10～1 m）、 分米波（波长10～1 dm）、 厘米波（波长10～1 cm） 和毫米波（波长10～1 mm）四 个波段。其后是亚毫米波、 远 红外线、 红外线、 可见光。
另一种是“路”的分析方法,即将传输线作为分布 参数电路处理,用基尔霍夫定律建立传输线方程,求得传 输线上电压和电流的时空变化规律,分析电压和电流的 各种传输特性。
对于射频/微波工程中的大量问题,采用网络方法 和分布参数概念可以得到满意的工程结果,而不是拘泥 于严谨的麦克斯韦方程组及其数值解法。
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在射频/微波频率范围内,模块的几何尺寸与 信号的工作波长可以比拟,分布参数概念始终贯 穿于工程技术的各个方面。而且,同一功能的模 块,在不同的工作频段的结构和实现方式大不相 同。“结构就是电路”是射频/微波电路的显著 特征。射频/微波电路的设计目标就是处理好材 料、 结构与电路功能的关系。
第1章 射频/微波工程介绍
1.1 常用无线电频段 1.2 射频/微波问题的分析方法 1.3 射频/微波的基本特性 1.4 射频/微波工程中的核心问题 1.5 射频/微波电路的应用 1.6 射频/微波电路的分类 1.7 射频/微波电路的发展
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1.1 常用无线电频段
1900 年
电报
1920 广播
1940
4
表1-2 各无线电频段的基本用途
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对不同频段无线电信号的使用不能随意确定。也 就是说,频谱作为一种资源,各国各级政府都有相应的 机构对无线电设备的工作频率和发射功率进行严格管 理。国际范围内更有详细的频谱用途规定,即CCIR建议 文件,在这个文件中,规定了雷达、 通信、 导航、 工 业应用等军用或民用无线电设备所允许的工作频段。
具体地,这些技术包括信号的产生、调制、 功率放大、辐射、接收、低噪声放大、混频、 解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个 模块单元的设计和生产。
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1.2 射频/微波问题的分析方法
它的基本理论是经典的电磁场理论。研究电磁波 沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法,即从麦克斯韦方程出发, 在特定边界条件下解电磁波动方程,求得场量的时空变 化规律,分析电磁波沿线的各种传输特性；
段。
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3. 非电离性 一般情况下,射频/微波的量子能量还不够大,不
足以改变物质分子的内部结构或破坏物质分子的键结 构。由物理学可知,在外加电磁场周期力的作用下,物 质内分子、 原子和原子核会产生多种共振现象,其中, 许多共振频率就处于射频/微波频段。这就为研究物 质内部结构提供了强有力的实验手段,从而形成了一 门独立的分支学科——微波波谱学。
从另一方面考虑,利用物质的射频/微波共振特性, 可以用某些特定的物质研制射频/微波元器件,完成许 多射频/微波系统的建立。
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4. 信息性 射频/微波频带比普通的中波、 短波和超短波
的频带要宽几千倍以上,这就意味着射频/微波可以 携带的信息量要比普通无线电波可能携带的信息量 大的多。因此,现代生活中的移动通信、 多路通信、 图像传输、 卫星通信等设备全都使用射频/微波作 为传送手段。
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2. 穿透性 射频/微波照射某些物体时,能够深入物体的内部。 微波（特别是厘米波段）信号能穿透电离层,成为
人们探测外层空间的宇宙窗口； 能够穿透云雾、植被、积雪和地表层,具有全天候
的工作能力,是遥感技术的重要手段； 能够穿透生物组织,是医学透热疗法的重要方法； 能穿透等离子体,是等离子体诊断、研究的重要手
表1-2是各无线电频段的基本用途。各个用途在相 应频段内只占有很小的一段频谱或点频工作
和平年代,在某个地区,要避免用途不同的无线电 设备使用相同的频率。
相反地,在电子对抗或电子战系统中,就是要设法 掌握敌方所使用的无线电频率,给对方实施毁灭性打击。
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一般地,射频/微波技术所涉及的无线电频 谱是表 1-1 中甚高频(VHF)到毫米波段或者P波 段到毫米波段很宽范围内的无线电信号的发射 与接收设备的工作频率。
射频/微波信号还可提供相位信息、 极化信息、 多普勒频移等领域。
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1.4 射频/微波工程中的核心问题
振荡 器、压控 振荡 器、频率 合 成器 、分频 器、变频 器、倍频 器、混频 器、滤波 器等
✓信号产生 ✓频率变换 ✓频率选择
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。