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射频基础知识讲座 浙江三维通信 开发部 电信和广播电视的工作频带分配 波长的定义 RF通信系统 反射计算器 传输线电路的输入阻抗 若在特性阻抗为ZTL的理想（无耗）传输线终端接上一个复阻抗ZL，新的输入阻抗并非是ZTL+ZL，真实的输入阻抗应该是 如果ZL=ZTL，那么不管传输线长度如何，理想无耗传输线的输入阻抗总是等于ZL。 电压驻波比VSWR定义 Smith园图—一个多用途图形工具 一位ATT Bell Lab的工程师，Philip Smith,在1933年开发了一个图形工具，目的是为了简化无源传输线电路中阻抗转换的标绘工作。虽然Smith的原创论文未被IRF（IEEE的前身）采纳，但它却成了RF和微波工程师们最普遍使用的设计辅助工具。估计已经有超过5*107份拷贝在过去60年里散播到全世界。 意识到无源传输线阻抗的变化范围很大（0→∞ ），Smith决定标绘反射系数，因为反射系数的大小在有限范围内（0→1）。为了将反射系数“转换”成阻抗，他创造了一种独特的图形—Smith阻抗园图。后来，又创造了第二个图来转换反射系数与导纳，最后将两张图重叠在一起，形成了阻抗—导纳园图。 虽然最初园图只用在无源电路的阻抗变换上，但后来也拓展到了有源电路的应用。等值增益，等值噪声系数，等值输出功率以及RF稳定区图案等，现在按照惯例均表示在Smith园图中。现代RF/MW测试设备和CAE软件也能在园图上显示出其输出结果。因此，涉及RF/MW元件、电路和系统开发、生产或测试工作的任何从业人员，将从透彻了解这一强大的图形工具中获益。 手工计算输入阻抗（在给定的频率上）需要进行复杂的代数运算并要求人们具有良好的电路基础。CAE技术能迅速给出解答，但它并不提供网络内部阻抗变换过程的直观剖析。园图既能方便地提供解答，又能给出电路运算的物理解释。 Smith阻抗园图的推导过程 阻抗园图是一个从直角坐标上的阻抗Z到极坐标上的反射系数Γ的数学变换所得到的结果。这里 这一数学变换将所有实部为正（R≥ 0）的阻抗全部搬入一个园周内，这个圆的圆心相当于Z0，称为特性阻抗。Z0一般是电阻性的，常取50Ω. 无源电路的阻抗可以从零变到无限大，由于它有这么大的分布范围，难以用图表示。将阻抗变换成反射系数可将大小限制在0与1之间。以Z0为参照对阻抗进行归一化处理，并将它们画入一个极坐标系统，于是，一个可以使用的小小园图就诞生了。它里面包含了直角坐标系统里右半面（0≤ R≤∞ ）的全部阻抗。在园图中心，反射系数为零（Γ =0),相应的阻抗为特性阻抗（Z=Z0）。 QEFF和LEFF二者均为频率的函数。 QEFF在大约40～50％Fr时达到最大值，在Fr时降为零。 在谐振频率上有效电感为∞，从而元件的阻抗等于等效总并联损耗电阻。因为Q等于并联电阻与并联电抗之比，所以有效Q值为零。 其余会影响Q值的因素还有：线圈的长度和直径，导线绝缘和内芯损耗，接地板和其他导体构成的屏蔽。 有效电感量和Q值随频率的变化 一个具有欧姆损耗RS和介电损耗RP的电容器可用这种模型模拟 损耗和寄生电感改变了低频时的电容C0,成为有频率依从关系的“有效电容”CEFF，在频率Fx上CEFF的计算公式为 这里Fr为自谐振频率，对Q10的电容器来说近似为 在频率Fm上测得的电容为CEFFm,在更高频率Fx上电容将从Fm 时的CEFFm增加到CEFFx： 或 一个电容器的有效电容在Fx＝Fr时增加到∞，在0.1 Fr频率上，CEFF比其低频时的值高1％。在0.3Fr频率时，CEFF大约比低频时的值大10％。上述电路中 电容模型 QEFF和CEFF二者均为频率的函数。 QEFF在低频时达到最大值，在Fr时降为零。 其余影响Q值的因素还有：与频率有关的介电常数，形状比例和集肤效应。 有效电容值和Q值随频率的变化 在放大器中，基本性能的限制因素有以下两个： 在低信号电平时：由有源元件和无源元件产生的以随机噪声的形式表现出来的固有噪声电平——“Noise Floor”。 在高信号电平时：由有源元件引起的谐波和交叉调制失真。 有源器件中的附加失真，如由削波，交越失真及饱和等引起的失真均属于非线性电路设计课程内容。 放大器性能的限制因素 所有功耗（电阻性）单元都会产生热噪