【正文】 切的美好生活都來自于射頻收發(fā)技術(shù)的不斷演進(jìn)，而且射頻技術(shù)還將繼續(xù)快速發(fā)展下去，畢竟現(xiàn)在只有 12%的便攜電子產(chǎn)品帶有射頻模塊，而據(jù)估計(jì)到 2030 年超過 50%的便攜產(chǎn)品將擁有射頻功能，這其中將包括你的手表也許還有你的皮鞋！ 射頻技術(shù)的發(fā)展首先要滿足市場(chǎng)對(duì)其提出的主要要求，即實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化、集成化，并在提高集成度的同時(shí)降低射頻電路的尺寸并降低功耗。近代人類發(fā)明了廉價(jià)的高頻傳輸線纜（射頻線），為了追求 完美的信息傳輸質(zhì)量，兼顧原有的無線設(shè)備，無線方式有線傳輸開始流行。比如安全防護(hù)領(lǐng)域中的汽車防盜、電子物品監(jiān)視系統(tǒng)等，已經(jīng)融入人們的生活而且逐漸不可代替。目前，美國(guó)處于領(lǐng)先地位，日韓的發(fā)展也在日益精進(jìn)。無線通信技 術(shù)升級(jí)到 3G 時(shí)代后，雙模、多模手機(jī)、高頻基站、無縫切換等技術(shù)逐步成熟。所以，通過 Matlab的仿真來掌握 Smith圓圖的應(yīng)用是一項(xiàng)很有意義的工作。 Smith 圓圖雖然 發(fā)展于十九世紀(jì)三十年代，但是直至今日，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的程序中，圓圖依然是電路阻抗分析、匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、噪聲系數(shù)計(jì)算、增益計(jì)算的基礎(chǔ)。 在微波射頻電路的設(shè)計(jì)過程中，常常會(huì)碰到電路匹配問題，離不開阻抗和反射系數(shù)等參量的計(jì)算，因此會(huì)碰到大量繁瑣的復(fù)數(shù)運(yùn)算，所以常常采用史密斯圓圖來進(jìn)行分析。 而射頻功率放大器是發(fā)射機(jī)的末級(jí) ,它將已調(diào)制的頻帶信號(hào)放大到所需要的功率 ,保證 在覆蓋區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以收到滿意的信號(hào)電平 ,但不能過于干擾相鄰信道的通信 ,同時(shí)又要盡量地保持放大后的大功率信號(hào)不失真畸變。同時(shí)射頻系統(tǒng)還具有不局限于視線，識(shí)別距離比光學(xué)系統(tǒng)遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。每秒變化小于 1000 次的交流電稱為低頻電流，大于 10000 次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。射頻技術(shù)（ Radio Frequency），簡(jiǎn)稱 RF。迄今，我國(guó)移動(dòng)用戶已超過 5 億，并 高于 固話普及率。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 引言 課題的研究意義 近幾年來，無線通信系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展，并 不斷有新技術(shù)出現(xiàn)，主要在于射頻硬件處理技術(shù)的不斷發(fā)展。其中， 采用 Matlab 作為主要仿真 工具，將所設(shè)計(jì)的RF 功率放大電路進(jìn)行性能分析，并完成 RF 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 并得出結(jié)論， MATLAB 可以有效的應(yīng)用在 RF 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其對(duì)微波電路的圓圖仿真實(shí)現(xiàn)，可以為廣大 RF 電路設(shè)計(jì)者提供很大幫助。重點(diǎn)介紹了利用 MATLAB 對(duì) RF 系統(tǒng)中放大器模塊設(shè)計(jì)的圓圖仿真，并通過實(shí)例，得到了符合設(shè)計(jì)的圓圖。北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的 RF 電路設(shè)計(jì)與仿真 學(xué) 院： 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 信息工程 姚菲菲 學(xué) 號(hào)： 職 稱： 0501311039 孫魯 副教授 中國(guó)珠海 二○○ 九 年 五 月 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) II 基于 Matlab 的 RF 電路設(shè)計(jì)與仿真 摘 要 該文 首先介紹了一般射頻系統(tǒng)， 介 紹 了在射頻（ RF）電路設(shè)計(jì)中史密斯圓圖的發(fā)展機(jī)器重要作用，接著介紹了史密斯圓圖的基本構(gòu)成原理，還介紹了晶體管的 S參數(shù)。 而且該文對(duì) RF 晶體管放大器設(shè)計(jì)的基本理論知識(shí)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)放大器的性能指標(biāo)提出定義，同時(shí)還用圓方程描述了穩(wěn)定性、增益、噪聲和電壓駐波比指標(biāo)。 關(guān)鍵字 ： 射頻系統(tǒng) MATLAB RF 放大器 圓圖仿真 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III Matlab based on the RF circuit design and simulation ABSTRACT This paper introduces the general RF systems, introduced in the radio frequency (RF) circuit design Smith chart an important role in the development of the machine, and then Smith introduced the basic principles of map, also introduced the Sparameters of transistors. Focuses on the use of MATLAB to the RF amplifier module system design simulation of a round Figure, and through examples, have been designed in line with the circle diagram. And the text of the RF transistor amplifier design of the basic theory of knowledge expounded in detail on the amplifier to the definition of performance indicators, but also describes the use of circle equation stability, gain, noise and VSWR indicators. And concluded, MATLAB can be effectively used in the RF system design, the microwave circuit simulation to achieve the circular map, we can provide the majority of RF circuit designers of great help. Keyword: RF system MATLAB RF amplifier Smith chart’s simulation北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 目 錄 摘 要 .................................................. II ABSTRACT ............................................... III 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目要求 ......................................... 1 1 引言 .................................................. 2 課題的研究意義 .............................................. 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................. 3 射頻技術(shù)現(xiàn)狀 .............................................. 3 射頻技術(shù)發(fā)展方向 .......................................... 3 本文研究的目標(biāo) .............................................. 4 論文結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 ................................................ 4 2 射頻電路設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 ................................ 6 一般射頻系統(tǒng) ............................................... 6 SMITH圓圖的構(gòu)成和工作原理 ................................... 7 等反射系數(shù)圓 .............................................. 7 阻抗圓圖 .................................................. 7 標(biāo)定電壓駐波比 ? .......................................... 9 散射參數(shù)（ S 參數(shù)） ......................................... 10 3 RF 晶體管放大器設(shè)計(jì) .................................. 12 放大器的性能指標(biāo) .......................................... 12 放大器的功率關(guān)系 .......................................... 13 射頻源 ................................................... 13 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) V 轉(zhuǎn)換功率增益 ............................................ 14 其他功率關(guān) 系 ............................................. 14 穩(wěn)定性判定 ................................................ 15 穩(wěn)定性判定圓 ............................................. 15 絕對(duì)穩(wěn)定 ................................................. 16 放大器的穩(wěn)定措施 ......................................... 17 增益恒定 .................................................. 19 單向化設(shè)計(jì)法 ............................................ 19 單向化設(shè)計(jì)誤差因子 ...................................... 20 雙共軛匹配設(shè)計(jì)法 ........................................ 20 功率增益和資用功率增益圓 ................................. 21 噪聲系數(shù)圓 ................................................ 22 等駐波比圓 ................................................ 23 寬帶放大器 ................................................ 24 4 Matlab 的計(jì)算和仿真 .................................. 26 設(shè)計(jì)一個(gè)具有最佳噪聲系數(shù)和預(yù)定增益的小信號(hào)放大器 ............ 26 原理分析 ...................................................... 26 穩(wěn)定性及最大增益分析 .......................................... 27 等功率增益圓設(shè)計(jì) .............................................. 28 噪聲系數(shù)分析 .................................................. 29 用等駐波比設(shè)計(jì)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功率增益和噪聲系數(shù) ................ 30 設(shè)計(jì)原理及步驟： .............................................. 30 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) VI 試驗(yàn)結(jié)果分析 ............................................... 33 5 結(jié)論 ................................................. 34 參考文獻(xiàn) ................................................ 35 附 錄 A ................................................. 36 MATLAB 基本知識(shí) ................................................ 36 附 錄 B ................................................. 38 穩(wěn)定性判定圓 M 程序 ......................................... 38 等功率增益圓圖設(shè)計(jì)程序 ..................................... 38 等噪聲系數(shù)圓圖設(shè)計(jì)程