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12、射频/✓GSM900系统的频道配置GSM-900系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为45MHz, 频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 890.2 +（n-1）×0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 1 ～ 124在我国的GSM900网络中，1～94号载频分配给中国移动使用，96～124号载频分配给中国联通使用，95号载频作为保护隔离，不用于业务。

✓DCS1800系统的频道配置DCS1800系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一行到的收发频率间隔为95MHz，频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 1710.2 +（n-512）×0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 512 ～ 885在我国的DCS1800网络中，512～561号载频分配给中国移动使用，686～736号载频分配给中国联通使用。

✓WCDMA的频道配置WCDMA的工作频道为20MHz，可在60MHz内任意选择，信道带宽为5MHz。

✓TD-SCDMA的频率配置工作频率●1800～1920 MHz（上/下行共用）2010～2025 MHz（上/下行共用）2300～2400 MHz（上/下行共用）●*1850～1910 MHz（上/下行共用）1930～1990 MHz（上/下行共用）●*1910～1930 MHz（上/下行共用）注：1、*用在ITU定义的区域2，此频段分配属研究频段2、其他频段有相关主管部门确定中国移动TD-SCDMA网的频率范围及信道2010～2025MHz；信道带宽：1.28MHz；信道间隔：1.6MHz载频有效工作带宽计算：（N-1）×1.6MHz + 1.28MHz + (M-1)×5MHz式中：N为频点数，M为组数三、射频/微波工程中的重要参数1、频率、阻抗和功率的表征✓频率1、频率的定义频率是单位时间内重复的次数。

频率和周期在数学上互为倒数，即f=1/T2、有关信号频率的基本电路在射频/微波电路里，直接与信号频率相关的电路及仪器有信号发生器、频率变换器、频率选择器。

✓功率1、功率的定义描述射频/微波信号的能量大小，单位是瓦特，用符号Ｗ表示。

2、有关射频/微波信号功率的基本电路在射频/微波电路里，直接与信号功率相关的电路及仪器有衰减器、功率分配/合路器、定向耦合器、放大器✓阻抗1、阻抗的定义在特定频率下，描述射频/微波电路对微波信号能量传输的影响的一个重要参数。

2、有关射频/微波阻抗的基本电路阻抗变换器、阻抗匹配器、阻抗标准器四、射频/微波工程测量技术1、测量的重要性✓测量是人类认识和改造世界的一种重要的手段。

在人们对客观事物的认识过程中，经常需要进行定性、定量的分析，这时就要进行测量。

测量是通过实验方法对客观事物取得定量数据的过程，通过大量的测量，人们可以逐步准确地认识各种客观事物，建立起各种定理和定律。

所以，杰出的科学家门捷列夫说：“没有测量，就没有科学”。

电子信息科学是现代科学技术的象征，它的三大支柱是：信息获取（测量技术）、信息传输（通信技术）、信息处理（计算机技术），三者中信息的获取是首要的，而电子测量是获取信息的重要手段。

✓ 微量技术包括哪些方面？微波信号特性的测量和微波网络特性的测量2、微波频率的测量✓ 直接影响信号的频率稳定度的因素为如下五方面。

1. 频率源的参数变化2. 外界干扰的影响3. 频率源噪声的影响 （1）附加噪声 （2）干扰噪声 （3）调频闪变噪声4. 信号的杂散（或寄生信号）引起频率不稳定性5. 交流干扰（或称哼扰调制） ✓ 射频/微波工程对频率特性的要求1、时域特性频率误差：指直放站在工作频带内输入频率与输入频率的偏差 调制准确度：可用相位误差来衡量，直放站相位误差是指直放站输出相位轨迹与其回归线之差。

2、频域特性移动通信系统里通信信号的频域特性是对通信设备的重要指标，该指标要求的表征形式较多，最主要的是用噪声、频谱等特性来表示。

✓ 频差倍增技术该技术是将频差通过倍增器，扩大后再进行测量，也可称为“频率倍增技术”被测频率（f x ）、标称频率（f s ）、频率偏差（Δf ）有如下关系频差倍增有三种方式：直接倍增、一级倍增、多级倍增3、微波功率的测量✓ 基本概念：测量微波功率的最常用方法是“热”的方法，即把微 波能量转换成热能，然后用测热的方法进行测量。

常用的测热式功率测量仪器有量热式功率计、热偶式功率计和测辐射热器式功率计等。

✓ 对数单位1、 绝对功率电平（dBm ）以基准量P0 = 1mW 作为零功率电平（0dBm ），则任意功率（被测功率）Px 的功率电平定义为：fs fx = fs ± Δff M = fs ± M Δf x s f f f =±∆0()()10lg 10lg 1X X mW P P mW P dBm P mW ==2、 相对功率（dB ）相对功率即两个功率之比的对数:若P1 = 10×P2，则有 这个无量纲的数为1，称为1贝尔（Bel ）。

在实际应用时，贝尔太大，通常采用分贝，写为dB （deci Bel ），1贝尔等于10dB 。

3、 功率的定义及其信号源反射系数的影响 信号源的资用功率。

信号源传输到无反射负载上的功率（也称为发生器功率）。

信号源入射到任意负载上的功率以及信号源传输到任意负载上的净功率等a1为信号源入射到负载的入射电压波波幅； b1为负载反射的反射电压波波幅；bG 为信号源传输到无反射负载的电压波波幅； ΓG 为信号源的反射系数； ΓL 为负载的反射系数。

当负载的反射系数与信号源的反射系数成复数共轭是，其反射系数满足ΓL = ΓG* 的条件。

此时信号源传输到负载上的功率最大。

4、微波阻抗的测量✓ 分布参数阻抗的基本概念传输线上的电压和电流式中：V 为电压复数； I 为电流复数；A ，B 为由终端负载特性决定的复常数；Z0为传输线的特性阻抗，该参数仅与传输线的结构、尺寸和频率有关；γ = α + j β为是传输线的另一个参数，其中α是衰减常数，j β是相位常数。

传输线上的阻抗关系在分布参数电路中，线上任一点的复数阻抗定义为该点的复数电压与复数电流之比。

，线上任一点P 的阻抗Zp ，式中：l 为由P 点至终端负载的距离在终端负载处，l = 0，可求得终端负载阻抗ZL 为12lg P P 122210lg lg 1P P P P ==z z V Ae Beγγ-=+01()z z I Ae Be Z γγ-=-0l l P llV Ae BeZ Z I Ae Be γγγγ--+==-0011L BA B A Z Z Z B A BA++==--可得：得到线上任一点P 的阻抗ZP 与终端负载阻抗ZL 的关系式对于无耗传输线，α = 0，γ = α + j β，则可以看出，因此分布参数阻抗在沿线的不同位置各不相同，是沿线位置的函数 电压反射系数与回波损耗 电压反射系数：线上任一点的电压反射系数定义为该点反射波电压与该点入射波电压之比值，反射系数Γ = | Γ |e j φ，是一个由模| Γ |和相角φ组成的复数量。

根据定义，线上任一点P 的反射系数Γp ，用数学式表示为： 式中：l 为由P 点至终端负载的距离。

在终端负载处，l = 0，负载的反射系数为 对于无耗线有：或表明，沿无耗线移动参考面位置时，反射系数模不变，都等于终端负载的反射系数模 |ΓL|，而沿线反射系数的相角则随l 成线性关系变化。

驻波比：电压驻波比的定义是电压最大值|V| max 与电压最小值|V| min 之比值（英文缩写为VSWR ），简称驻波比。

一般用符号K:1表示，用数学式表示为：驻波比是无量纲的标量，为了表征电压驻波的相位，通常取从测试参考面往源端移动到第一个电压最小点处的距离l min 作为驻波相位的标志。

取许多电压最小点中的第一个电压最小点，实际是规定了驻波相位的单值变化范围为0 ≤ l min ≤ λ/2。

必要时也可以取半波长任意整数倍的其它最小点位置代替。

驻波比与反射系数的关系：式中：K 为驻波比；|ΓL|为反射系数摸。

二端口网络的S 参数当端口2连接无反射负载时，从端口1看入网络的反射系数当端口2连接无反射负载时，从端口1到端口2的传输系数当端口1连接无反射负载时，从端口2到端口1的传输系数当端口1连接无反射负载时，从端口2看入网络的反射系数000()()LP L Z Z th l Z Z Z Z th l γγ+=+000()()L P L Z jZ tg l Z Z Z jZ tg l ββ+=+2l lr P li V Be B e V A Aeγγγ--Γ===L j L L Be AϕΓ==Γ(2)2L j l l P L L e e ϕββ--Γ=Γ=Γ,,(2)P L P L L l ϕϕβΓ=Γ=Γ-maxminK V V =max min 1K 1LLV V +Γ==-ΓK 1K 1L -Γ=+1211111222211222b S a S ab S a S a=+=+111210bS a a ==22121bS a a ==11212bS a a ==222120b S a a ==六、射频微波的测量仪器1、微波信号发生器✓信号发生器是产生不同频率、不同波形和不同幅度的电压和电流信号，并加载到被测器件或设备上，然后用其他的测量仪器测量其输出响应。