射频电路与天线11_基本元件20101021

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1、Research Institute of Antennas & RF & Techniques射频电路与天线（一）射频电路与天线（一）RF Circuits and Antennas第第1111讲讲 基本元件基本元件王世伟华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院天线与射频技术研究所天线与射频技术研究所TEL: 22236201-604Email:Research Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technology第第1111讲内容讲内容教材教材pp152-162

2、v引言引言v波导元件波导元件v同轴元件同轴元件v微带元件微带元件v集总元件集总元件v高低阻抗线高低阻抗线Research Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technologyv在射频电路中，除了传输线以外，根据电路在射频电路中，除了传输线以外，根据电路的设计或实际电路实现的需要，总是要引入的设计或实际电路实现的需要，总是要引入各种不连续性。各种不连续性。v有些不连续性是我们所不需要的，例如传输有些不连续性是我们所不需要的，例如传输线的弯曲、不同传输线的连接等。线的弯曲、不同传输线的连接等。v有

3、些不连续性是作为实现某种功能的电路元有些不连续性是作为实现某种功能的电路元件，人为引入的，是电路设计所必须的，例件，人为引入的，是电路设计所必须的，例如电抗元件等。如电抗元件等。v无论怎样，为了精确设计电路，必须给出这无论怎样，为了精确设计电路，必须给出这些不连续性的分析模型些不连续性的分析模型等效电路。等效电路。 11.1 引言引言 Research Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technology高频电阻高频电阻v由于高频效应，在高频时电阻由于高频效应，在高频时电阻R R将会出现引线将

4、会出现引线电感，引线电阻，极间电容，引线间电容等。电感，引线电阻，极间电容，引线间电容等。Research Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technologyv平板电容是最常用的电容，对于面积为平板电容是最常用的电容，对于面积为A，间，间距为距为d，填充介电常数为，填充介电常数为 的电介质的平板电容的电介质的平板电容在低频时为在低频时为 v高频时，除了引线电感和引线电容外，电介质高频时，除了引线电感和引线电容外，电介质变得有耗，产生高频介质电导率，损耗电导为变得有耗，产生高频介质电导率，损耗

5、电导为高频电容高频电容ACddeAGdResearch Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technology高频电感高频电感v电感通常是由导体线圈构成，在高频，线圈除电感通常是由导体线圈构成，在高频，线圈除了具有电感外，还有高频电阻和线圈导体间的了具有电感外，还有高频电阻和线圈导体间的寄生电容。因此寄生电容。因此, , 电感已变为电感已变为RLCRLC谐振器。谐振器。Research Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China Un

6、iversity of Technologyv低频电路基本元件：电感，电容，电阻以及低频电路基本元件：电感，电容，电阻以及理想变压器。理想变压器。v低频元件都是集总元件，元件参数与频率几低频元件都是集总元件，元件参数与频率几乎无关。但在射频电路中，元件成为分布参乎无关。但在射频电路中，元件成为分布参数元件，参数是频率的函数。数元件，参数是频率的函数。v射频元件的基本结构一般都是利用传输线中射频元件的基本结构一般都是利用传输线中的不连续性实现的。的不连续性实现的。 v按传输线结构划分，基本元件通常分为波导按传输线结构划分，基本元件通常分为波导元件、同轴元件、带状线元件、微带元件、元件、同轴元件、

7、带状线元件、微带元件、共面波导元件和集总元件等共面波导元件和集总元件等 。 Research Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technology11.2 波导元件波导元件 v电容膜片电容膜片电力线xyzTTY0Y0jBTbaTxyzb04ln csc2gbbBYbResearch Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technology力线分析力线分析 当矩形波导中传输的主模当矩形波导中传输的主

8、模TETE10 10 模遇到电容模遇到电容膜片时，由于它的场分量不满足膜片的边膜片时，由于它的场分量不满足膜片的边界条件，所以必然产生出新的场分量，或界条件，所以必然产生出新的场分量，或者说感应出新的场分布。者说感应出新的场分布。 电容膜片只在电容膜片只在y y方向引入不连续性，而方向引入不连续性，而x x方方向是连续的。而向是连续的。而TETE1010模只有模只有E Ey y、H Hx x 和和H Hz z分分量，所以在电容膜片处只有电力线发生弯量，所以在电容膜片处只有电力线发生弯曲、压缩，而磁力线形状不变。曲、压缩，而磁力线形状不变。 于是，在电容膜片处，电场能量相对集中，于是，在电容膜片

9、处，电场能量相对集中，可以等效为一个并联电容。可以等效为一个并联电容。Research Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technology 模式展开理论告诉我们，膜片处的场可以模式展开理论告诉我们，膜片处的场可以展开为矩形波导所有展开为矩形波导所有TETE和和TMTM模的组合。模的组合。 当入射波当入射波TETE1010模遇到膜片后，一部分入射模遇到膜片后，一部分入射波被反射，另一部分穿透膜片进入另一段波被反射，另一部分穿透膜片进入另一段波导，同时在膜片上产生了许多高次模。波导，同时在膜片上

10、产生了许多高次模。 这些高次模的场同这些高次模的场同TETE1010模的场叠加满足膜模的场叠加满足膜片的边界条件。片的边界条件。 高次模在满足单模传输条件的矩形波导中高次模在满足单模传输条件的矩形波导中是截止的，所以，离开膜片不远就会很快是截止的，所以，离开膜片不远就会很快衰减掉，于是在膜片附近形成了一个电磁衰减掉，于是在膜片附近形成了一个电磁储能区。储能区。模式分析模式分析Research Institute of Antennas & RF TechniquesSouth China University of Technology 由于电容膜片的不连续性只在由于电容膜片的不连续性

11、只在y y方向，而方向，而TETE1010模在模在y y方向只有电场分量，所以产生方向只有电场分量，所以产生的高次模只有的高次模只有TMTM模，而没有模，而没有TETE模。模。 截止的截止的TMTM模中，电场能量占优势。模中，电场能量占优势。 因此，如果电容膜片极薄且无损耗的话，因此，如果电容膜片极薄且无损耗的话，就可以等效为一个并联电容。就可以等效为一个并联电容。 电容膜片的口径附近电场比较集中，容易电容膜片的口径附近电场比较集中，容易发生击穿，所以功率容量低。而且电容膜发生击穿，所以功率容量低。而且电容膜片不易得到较大的等效电纳，所以在实际片不易得到较大的等效电纳，所以在实际应用中很少采用