前言

近年来 ，无线技术 ，特别是通信 (例如数据网络、移动电话)、射频识别 (FID)、导航 (GPS)、遥感遥测以及探测

(雷达)等技术的飞速发展与不断进步引起了全球范围内的普遍关注。因此 ，对于无线电应用所需的高频载波而言 ，这将有利于

更好地规划和使用电磁频谱 ，并允许设计更多有效的天线。可以预见 ，基于低成本制造工艺和现代计算机辅助设计工具 ，未来的

新型无线系统将使用更高频率以及更宽频带的频谱。因此 ，射频前端及其电路在现代无线系统中占据着重要地位。

纵观当今电路技术 ，不难发现射频概念已经深入到高速数字电路中了 ，因而数字电路设计者将面临新的设计挑战 ，即必须以

分布式传输线理论来重新考虑以前的集总元件与相邻元件之间的寄生耦合等问题和现象。然而 ，从学习和掌握的角度来讲 ，射频

微波电路的分析与设计始终是一个难点 ，这不仅是因为严格的射频微波电路分析与综合绕不开难以理解和掌握的电磁场理论与麦

克斯韦方程 ，而且更重要的原因是射频微波电路很难准确设计与调试 ，尤其是以功率放大器为代表的有源电路更是如此。虽然现

代电路与电磁仿真软件能够在一定程度上减轻设计者繁琐的分析与计算负担 ，但是这很大程度上取决于电路模型的准确性。

尽管射频微波领域包括了很宽的主题 ，但本书重点关注的是基本电路设计技术 ，其主要包括射频微波电路概述、传输线理论

与散射参数、射频电路的计算机辅助设计 (CAD)技术、滤波器、放大器、功率分配与合成 ，以及天线等 内容。本书在 内容和

写法上有以下突出特点 ：一是 ，在 内容安排上本书重点介绍以射频微波滤波器为代表的无源电路以及以放大器为代表的有源电

路 ；二是 ，在写法上以大量设计实例阐述射频电路和器件的设计方法与步骤 ；三是 ，注重新型实用电路技术的引入与讨论 ，以拓

展读者的学术视野。

在每章之后有习题以便加深读者对于该章内容的基本理解。关于习题答案以及教学课件 ，感兴趣的读者可以

在上获得。

本书由电子科技大学的陈会副教授与张玉兴教授合作完成 ，其中张玉兴教授撰写了第 1章和第2章 ，其余章节由陈会副教授

完成。另外 ，张玉兴教授负责全书的统稿与审校。

本书最终完成于编者 出国访学期间，因此 ，特别感谢电子科技大学与国家留学基金委的支持。限于成书时间以及作者的水

平 ，书中不妥之处敬请广大同行批评与斧正。

编者

2014 年11 月于 电子科技 大学

第 1章　射频微波电路概论

在现代无线通信和雷达等电子系统中， “电路与系统”的关系犹如 “树木与森林”的关系 ：相互包含、相互渗透以及相互作

用和影响 ，谁也离不开谁。系统需要电路来支撑 ，而电路则需要系统来体现。因此 ，我们在讨论射频微波电路设计的时候 ，切不

可将两者完全割裂开来。但限于篇幅和侧重点 ，我们对无线系统的知识只做简单介绍 ，感兴趣的读者可以进一步参阅书末的相关

文献。因此 ，本章首先介绍以通信和雷达为主体的现代无线电系统的基本组成、工作原理与体系结构 ；然后在此基础上简单介绍

射频微波的概念与实际应用 ；最后 ，阐述实现上述无线系统的关键部件——射频与微波电路及其物理现象。

1.1　现代无线电的系统原理

射频通信接收机的前端 由许多子系统级联以实现若干 目的。滤波器和匹配网络提供了频率选择性以消除干扰信号 ，放大器通

过提高接收信号幅度和需要发射的信号功率来 “管理”噪声电平 ，混频器和振荡器将调制信息从一个频率变换到另一个频率。使

用接收机的主要 目的是把叠加到射频或载波上的信号转换到较低频率上 ，以便将其直接送到扬声器或进一步数字化处理。在蜂窝

通信系统中，该低频信号通常被称为基带信号 ，其带宽从30kHz到5MHz的范围内变化 ，而载波频率可以在500MHz到2GHz的

范围内选择。发射机则将基带信号叠加或调制到一个 F载波上 ，以便更容易地将其辐射到 自由空间，并使其易于从一个天线

(发射)传播到另一个天线 (接收)。

1.1.1　基本组成原理

尽管实际的无线系统可能存在许多差异 ，但大多数系统的射频级