什么是射频电路？

射频简称RF，是射频电流，是高频交流电磁波的简称。每秒钟变化小于1000次的交流电叫低频电流，而变化大于1000次的交流电叫高频电流，射频就是这样的高频电流。

射频电路是指处理信号的电磁波长与电路或器件的大小在同一数量级的电路。此时，由于器件尺寸与导线尺寸的关系，电路需要用分布参数的相关理论来处理。这种电路可以认为是射频电路，对其频率没有严格要求。例如，长距离传输的交流传输线(50或60Hz)有时需要用射频的相关理论来处理。

射频电路的原理与发展

射频电路最重要的应用领域是无线通信。图1.1是典型无线通信系统的框图。这里以该系统为例，分析射频电路在整个无线通信系统中的作用。

图1.1典型射频系统框图

这是一个无线通信收发机的系统模型，包括发射机电路、接收机电路和通信天线。该收发器可用于个人通信和无线局域网。在该系统中，数字处理部分主要处理数字信号，包括采样、压缩、编码等。然后由模数转换器转换成模拟形式，进入模拟信号电路单元。

模拟信号电路分为发射部分和接收部分。

发射部分的主要功能是:数模转换输出的低频模拟信号和本振提供的高频载波通过混频器上变频为射频调制信号，射频信号通过天线辐射到空。接收部分的主要功能是空之间的辐射信号通过天线耦合到接收电路，接收到的微弱信号由低噪声放大器放大，然后通过混频器与本振信号下变频为含有中频信号分量的信号。滤波器的作用是将有用的中频信号从中过滤出来，然后输入模数转换器转换成数字信号，再进入数字处理部分进行处理。

接下来，将在图1.1的框图中讨论低噪声放大器(LNA)的一般射频电路的组成和特性。

1.2以TriQuint公司的TGA4506-SM为例，给出了该放大器的电路板图，注意输入信号通过匹配滤波网络输入到放大器模块。放大器模块一般采用晶体管共发射极结构，其输入阻抗必须与低噪声放大器前滤波器的输出阻抗相匹配，以保证最佳的传输功率和最小的反射系数，这是射频电路设计所必需的。此外，低噪声放大器的输出阻抗必须与其后端混频器的输入阻抗相匹配，这也可以保证放大器输出的信号能够完整、无反射地输入混频器。这些匹配网络由微带线组成，有时可能由独立的无源器件组成。然而，是它们在高频时的电特性与低频时完全不同。从图中还可以看出，微带线实际上是一个具有一定长度和宽度的镀铜带，微带线连接有片式电阻、电容和电感。

1.2 TGA4506-SM电路布局

图1.3个人通信终端低噪声放大器电路图

在电子学理论中，当电流流过导体时，导体周围会形成磁场。当交流电通过导体时，导体周围会形成交变电磁场，称为电磁波。

当电磁波频率低于100khz时，电磁波会被表面吸收，无法形成有效传输。但当电磁波频率高于100khz时，电磁波可在空气体中传播，被大气外缘电离层反射，形成远距离传输能力。我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频，英文缩写:RF。高频电路基本上由无源元件、有源器件和无源网络组成。高频电路中使用的元件的频率特性与低频电路中使用的不同。高频电路中的无源线性元件主要是电阻、电容和电感。

在电子技术领域，射频电路的特性不同于普通的低频电路。主要原因是在高频条件下，电路的特性不同于低频条件下的特性，因此有必要利用射频电路的理论来了解射频电路的工作原理。在高频条件下，杂散电容和杂散电感对电路的影响很大。杂散电感存在于导线连接和元件本身的内部自感中。杂散电容存在于电路导体之间以及元件和地之间。在低频电路中，这些杂散参数对电路性能的影响很小，并且随着频率的增加，杂散参数的影响也越来越大。在早期的VHF电视接收机调谐器和通信接收机前端电路中，杂散电容的影响非常大，不需要增加额外的电容。

此外，射频条件下电路中存在趋肤效应。与DC不同，在DC条件下，电流在整个导体中流动，而在高频条件下，电流在导体表面流动。因此，高频交流电阻大于DC电阻。

高频电路的另一个问题是电磁辐射效应。随着频率的增加，当波长可以与电路尺寸12比较时，电路变成辐射器。此时电路之间、电路与外部环境之间会存在各种耦合效应，导致很多干扰问题。这些问题在低频时往往无关紧要。

随着通信技术的发展，通信设备使用的频率日益增加，射频(RF)和微波(MW)电路在通信系统中得到广泛应用，高频电路设计领域引起了工业界的特别关注。新型半导体器件使高速数字系统和高频模拟系统不断扩展。微波射频识别系统的载波频率在915兆赫和2450兆赫之间；全球定位系统载波频率在1227.60兆赫兹和1575.42兆赫兹的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，可以集成到体积较小的个人通信终端中。C波段卫星广播通信系统包括4GHz上行链路和6GHz下行链路。通常这些电路的工作频率在1GHz以上，随着通信技术的发展，这种趋势还会继续。然而，处理这种高频电路，不仅需要特殊的设备和装置，也需要DC和低频电路所没有的理论知识和实践经验。

射频电路的应用

射频技术广泛应用于电视、广播、手机、雷达、自动识别系统等领域。专用术语“射频识别”是指应用射频识别信号来识别目标。

射频识别技术的应用包括:

电子收费

●铁路车辆的识别和跟踪

●集装箱识别

●贵重物品的识别、认证和跟踪

●商业零售、医疗、物流服务等的目标管理。

●访问控制管理

●动物识别和跟踪

●自动锁车(防盗)

射频频段的主要应用领域有:

1.卫星通信和卫星电视广播

*双边带广播系统(直播系统)

* C波段:4/6GHz，下行4 GHz，上行6GHz

* Ku频段:12/15千兆赫，下行12千兆赫，上行15千兆赫

*卫星间通信:36千兆赫

2.微波中继通信

*干线微波:2.1千兆赫、8千兆赫、11千兆赫

*分支微波:6千兆赫、8千兆赫、11千兆赫、36千兆赫

*农村多址(一点多址):1.5千兆赫、2.4千兆赫、2.6千兆赫

3.雷达、气象、测距和定位

*雷达远程警告:P、L、S、C

*精确制导:X，，Ka

*气象:1.7千兆赫，0.1375千兆赫

*汽车防撞和自动充电:36 GHz、60GHz

*防盗:9.4千兆赫

*全球定位:1227.60兆赫兹和1575.42兆赫兹

4.射电天文学:36千兆赫、94千兆赫、125千兆赫

5.计算机无线网络:2.5千兆赫、5.8千兆赫、36千兆赫