射频集成电路设计基础：无源元件与阻抗匹配

"射频集成电路设计基础讲义主要涵盖了射频与微波技术的基本概念，包括无源元件、传输线、Smith Chart、阻抗变换与匹配、LC网络、传输线阻抗变换以及二端口网络与S参数等内容，旨在帮助学习者理解射频集成电路设计的核心原理。讲义由东南大学射频与光电集成电路研究所的陈志恒于2002年编撰。" 在射频集成电路设计中，无源元件扮演着至关重要的角色。高频电路与低频或数字电路的区别在于广泛使用无源元件，这些元件主要用于阻抗匹配、消除寄生元件影响、提高选择性（如调谐、滤波和谐振）、以及构建移相网络和负载等。无源元件的品质因数（Quality Factor, Q值）是一个关键参数，它定义了元件在特定频率下存储能量与消耗能量的比例。例如，在RL并联电路中，Q值可以通过电感的最大存储能量与每周期消耗的能量之比来计算。 当有一个激励电压源时，电感中的电流可以表示为正弦函数，电感存储的能量在最大值时等于电感值乘以激励电压的平方除以2。而在每个信号周期内，电路消耗的能量等于电压源功率的一半。因此，Q值可以用激励电压源的峰值电压、电感值和电路电阻的关系来表达，即Q = 2π * 最大能量存储 / 每周期能量消耗。Q值越高，表示元件储能与耗能的能力越强，选择性也越好。 传输线是射频系统中的另一个重要组成部分，它们用于信号的传输，并且需要考虑阻抗匹配问题，以避免信号损失和反射。Smith Chart是一种实用工具，用于在反射系数平面上表示阻抗和导纳，有助于进行阻抗匹配设计。此外，LC阻抗变换网络和传输线阻抗变换是解决阻抗不匹配问题的常见方法，通过这些手段可以优化信号的传输效率。 二端口网络和S参数是射频系统分析的重要工具，S参数描述了网络对输入和输出信号的响应，对于理解和设计复杂的射频系统至关重要。这本讲义详细地介绍了射频集成电路设计的基础知识，为深入研究射频系统和集成电路设计提供了坚实的基础。