射頻電路原理及主要應用

在電子學(xué)理論中，電流流過(guò)導體，導體周?chē)鷷?huì )形成磁場(chǎng)；交變電流通過(guò)導體，導體周?chē)鷷?huì )形成交變的電磁場(chǎng)，稱(chēng)為電磁波。 　

在電磁波頻率低于100khz時(shí)，電磁波會(huì )被地表吸收，不能形成有效的傳輸，但電磁波頻率高于100khz時(shí)，電磁波可以在空氣中傳播，并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成遠距離傳輸能力，我們把具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱(chēng)為射頻，英文縮寫(xiě)：RF。

高頻電路基本上是由無(wú)源元件、有源器件和無(wú)源網(wǎng)絡(luò )組成的。高頻電路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件頻率特性是不同的。高頻電路中無(wú)源線(xiàn)性元件主要是電阻(器)、電容(器)和電感(器)。 　　

在電子技術(shù)領(lǐng)域，射頻電路的特性不同于普通的低頻電路。主要原因是在高頻條件下，電路的特性與低頻條件下不同，因此需要利用射頻電路理論去理解射頻電路的 工作原理。在高頻條件下，雜散電容和雜散電感對電路的影響很大。雜散電感存在于導線(xiàn)連接以及組件本身存在的內部自感。雜散電容存在于電路的導體之間以及組 件和地之間。在低頻電路中，這些雜散參數對電路的性能影響很小，隨著(zhù)頻率的增加，雜散參數的影響越來(lái)越大。在早期的VHF頻段電視接收機中的高頻頭，以及 通信接收機的前端電路中，雜散電容的影響都非常大以至于不再需要另外添加電容。

此外，在射頻條件下電路存在趨膚效應。與直流不同的是，在直流條件下電流在整個(gè)導體中流動(dòng)，而在高頻條件下電流在導體表面流動(dòng)。其結果是，高頻的交流電阻要大于直流電阻。 　　

在高頻電路中的另一個(gè)問(wèn)題是電磁輻射效應。隨著(zhù)頻率的增加，當波長(cháng)可與電路尺寸12比擬時(shí)，電路會(huì )變?yōu)橐粋€(gè)輻射體。這時(shí)，在電路之間、電路和 外部環(huán)境之間會(huì )產(chǎn)生各種耦合效應，因而引出許多干擾問(wèn)題。這些問(wèn)題在低頻條件下往往是無(wú)關(guān)緊要的。

隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，通信設備所用頻率日益提高，射頻（RF）和微波（MW）電路在通信系統中廣泛應用，高頻電路設計領(lǐng)域得到了工業(yè)界的特別關(guān)注，新型半導 體器件更使得高速數字系統和高頻模擬系統不斷擴張。微波射頻識別系統（RFID）的載波頻率在915MHz和2450MHz頻率范圍內；全球定位系統 （GPS）載波頻率在1227.60MHz和1575.42MHz的頻率范圍內；個(gè)人通信系統中的射頻電路工作在1.9GHz，并且可以集成于體積日益變 小的個(gè)人通信終端上；在C波段衛星廣播通信系統中包括4GHz的上行通信鏈路和6GHz的下行通信鏈路。通常這些電路的工作頻率都在1GHz以上，并且隨 著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，這種趨勢會(huì )繼續下去。但是，處理這種頻率很高的電路，不僅需要特別的設備和裝置，而且需要直流和低頻電路中沒(méi)有用到的理論知識和實(shí)際經(jīng)驗。

三．射頻電路的應用

RF(Radio Frequency)技術(shù)被廣泛應用于多種領(lǐng)域，如：電視、廣播、移動(dòng)電話(huà)、雷達、自動(dòng)識別系統等。專(zhuān)用詞RFID(射頻識別)即指應用射頻識別信號對目標物進(jìn)行識別。RFID的應用包括：

●ETC(電子收費)
● 鐵路機車(chē)車(chē)輛識別與跟蹤
● 集裝箱識別
● 貴重物品的識別、認證及跟蹤
● 商業(yè)零售、醫療保健、后勤服務(wù)等的目標物管理
● 出入門(mén)禁管理
● 動(dòng)物識別、跟蹤
● 車(chē)輛自動(dòng)鎖死(防盜)

射頻頻段頻段的主要應用領(lǐng)域有：

1. 衛星通信與衛星電視廣播
* 雙邊帶廣播系統（DBS-Direct Broadcast System）
* C波段 ：4/6GHz，下行4 GHz，上行6 GHz
* Ku波段：12/15GHz，下行12GHz，上行15GHz
* 衛星間通信：36GHz

2. 微波中繼通信
* 干線(xiàn)微波：2.1GHz，8GHz，11GHz
* 支線(xiàn)微波：6GHz，8GHz，11GHz，36GH
* 農村多址(一點(diǎn)多址)：1.5GHz，2.4GHz，2.6GHz

3. 雷達、氣象、測距、定位
* 雷達遠程警戒：P，L，S，C
* 精確制導：X,，Ka
* 氣象：1.7 GHz，0.1375GHz
* 汽車(chē)防撞、自動(dòng)記費：36 GHz，60GHz
* 防盜：9.4 GHz
* 全球定位：1227.60MHz和1575.42MHz

4. 射電天文：36GHz, 94GHz, 125GHz

5. 計算機無(wú)線(xiàn)網(wǎng)：2.5 GHz, 5.8 GHz, 36GHz