无线秘籍:射频电路设计入门

前 言

恭喜你在茫茫书海中找到这本以培养无线通信产品硬件研发工程师为目标的实战教材，也很荣幸借助本书和你一起探究无线通信射频领域的知识，并见证你的努力和成长！

你将收获什么

如果你是大学生：培养你的工程实践能力，解决你动手能力差的问题，帮助你更好地学习，提高你毕业设计的水平；让你直接参与到目前企业实际技术和项目中，培养你的专业技能、素养、工作的规范性，把从校园到社会和职场的过渡提前进行，帮助你提前适应职场；希望你在毕业时具备有别于其他同学的突出竞争力，有助于你应聘到理想的企业和职位。

如果你是职场新人：快速补齐你工作中所需的基本知识和技能；解决你羞于启齿或无人指导的尴尬；对你的长期自学进行系统的指导，防止你走弯路；希望你早日成为无线江湖中的“英雄”或“佳人”。

如果你是培训机构或大学的老师：为你的教学提供工程实战知识和技能，让你的教学更贴近行业、企业的需求，提高学生就业率。

如果你是其他类型的读者：无论你是培训机构的学生，还是计划转行做无线通信领域的射频工程师，抑或你只是一个无线通信爱好者，都可以在阅读本书的过程中取得意想不到的收获。

本书的内容

本书是无线通信射频电路设计教材。在内容编写上，避免了传统专业书籍重理论讲解轻视工程实战的通病，开创性地以培养一名企业工程师入门所需的知识、技能为大纲，循序渐进地组织全书，力图构建射频电路工程师学习和成长的知识体系。

专业干货，行业前沿。本书提炼了无线通信产品硬件研发工作（射频研发）所需的核心基础知识和技能，内容专业、精练，实属研发技术干货。另外，所讲内容均是目前行业或企业里的先进技术，并结合近两年的一系列热门产品进行剖析讲解，以确保读者所学即工作所用。

第1章 无线通信的起源和发展历程。从认识无线通信界的“祖师爷”开始，回顾无线通信的历史，介绍当今无线通信的发展，并展望未来的发展趋势。

第2章 无线通信的基本概念。结合5G、NB-IoT、LoRa、LTE等一系列无线通信技术标准，普及无线通信技术的基本知识。

第3章 什么是射频和射频系统基本架构。结合对iPhone手机和小米路由器的分析，引入无线产品硬件研发的关键技术（同时也是本书要讲的主要内容）——射频研发技术，并简明扼要地介绍射频系统的架构。

第4章 射频发射机系统架构。系统、全面地介绍2种射频发射机的系统架构。通过剖析iPhone手机、美国网件路由器，详细地讲解射频发射机的系统架构、种类和优缺点。后结合一系列测试案例，全面介绍用于衡量发射机性能的各种指标和常用单位。

第5章 射频接收机系统架构。系统、全面地介绍3种射频接收机的系统架构。通过剖析北斗导航芯片、室外AP、共享单车锁，详细地讲解射频接收机的系统架构、种类和优缺点。后结合一系列测试案例，全面介绍用于衡量接收机性能的各种指标，特别对灵敏度进行了深度讲解。

第6章 射频单元电路。本章是本书非常重要的部分，介绍和学习消费电子产品中常用的12种单元电路。全面地介绍各种单元电路的基本原理、设计应用、主要芯片厂商；每节展示一个热门产品的电路设计，使得所学即所用。

第7章 与阻抗相关的基础知识。本章讲述传统射频教材很少讲解的重要射频基础知识，即与阻抗相关的基础知识。内容包括：什么是阻抗和阻抗匹配，如何进行阻抗匹配，阻抗线及其关键参数，史密斯圆图的原理和应用。

第8章 工程实战基础与技能。本章是本书的创新，以一位射频工程师从基础到专业的修炼过程中需要的知识来讲解，全面梳理工程师学习和成长所需的知识体系。目前市面上的射频专业书籍都侧重于传统理论的讲解，而忽略了职场工程实战背后所需的一系列知识和技能。本章内容包括一些基础理论知识、通信协议、原理图设计、印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）设计、焊接调试、仪器测试、产品认证等，这与一个产品研发的流程基本相符合。

本书的特点

实战化，工程化。在编写风格上，采用实用性的工程化语言，并尽量避免各种让人望而生畏的复杂理论推导。同时，结合大量热门产品剖析，提高读者的学习效率和兴趣。另外，书中不时地在一些章节插入了“动动小手”和“实战小锦囊”的环节，其中“实战小锦囊”是馈赠读者的非常有价值的实战妙招。

读者服务

如前所述，本书是一本创新性的工程实战性教材，因此对于理论方面的研究有限。另外，工程实战中需要的知识和技能非常丰富。由于篇幅所限，本书只是讲解基础和应掌握的内容，如同站在河岸上永远无法学会游泳一样，很多知识和技能需要在实战中学习才能更好地理解和掌握。在你阅读本书的过程中若有疑问，欢迎你通过以下方式联系我们，我们将竭诚为你服务。

QQ ：180302393

邮箱：service@goodcareer.com.cn

致谢

首先，在本书编写过程中，得到了著者家人们的大力支持，没有他们在背后的默默付出，本书也没有这么快呈现给大家，谨以本书献给他们！其次，本书的出版发行，得到了电子工业出版社编辑李树林先生的大力支持，在此表示衷心的感谢！同时，感谢电子工业出版社所有相关人员为本书付出的辛苦努力！后，本书在出版过程中得到了相关行业的一些朋友的支持和帮助，在此一并感谢！

本书是无线通信产品硬件研发（射频研发）的实战入门书，首先介绍无线通信的起源和发展历程，然后讲解无线通信的基本概念，重点说明什么是射频以及射频系统的基本架构，详细介绍2种射频发射机和3种射频接收机的架构和性能指标以及12种射频单元电路。另外，本书还介绍了与阻抗相关的基础知识，以及工程实战基础与技能。

本书适于在无线通信、物联网、智能硬件等相关行业从事射频或硬件研发的职场新人，通信、电子、物联网等相关专业的学生，以及计划转入这些行业的人士、培训机构的学员等阅读和参考。

本书是无线通信产品硬件研发（射频研发）的实战入门书，首先介绍无线通信的起源和发展历程，然后讲解无线通信的基本概念，重点说明什么是射频以及射频系统的基本架构，详细介绍2种射频发射机和3种射频接收机的架构和性能指标以及12种射频单元电路。另外，本书还介绍了与阻抗相关的基础知识，以及工程实战基础与技能。

本书适于在无线通信、物联网、智能硬件等相关行业从事射频或硬件研发的职场新人，通信、电子、物联网等相关专业的学生，以及计划转入这些行业的人士、培训机构的学员等阅读和参考。

李明，拥有丰富的产品研发经验，先后参与研发惠普（HP）掌上电脑（Windows Mobile PDA）、中国联通WCDMA Mi-Fi、智能手机、智能路由器等无线通信产品。现任科大讯飞消费者事业群智能终端部硬件产品总监；成都某高校外聘教师，教授通信工程、电子工程等相关专业的实战课程。

第1章 无线通信的起源和发展历程.............................................................. 1

1.1 无线通信的起源............................................................................. 2

1.2 无线通信当今的发展...................................................................... 6

1.3 无线通信行业蓬勃发展的趋势........................................................ 8

第2章 无线通信的基本概念....................................................................... 10

2.1 工作频段（Operating Band）........................................................ 11

2.2 信道（Channel）.......................................................................... 12

2.3 多址（Multiple Access）方式........................................................ 14

2.4 双工（Duplex）方式.................................................................... 17

2.5 调制（Modulation）方式.............................................................. 18

2.6 分集（Diversity）......................................................................... 21

2.7 多输入多输出（MIMO）.............................................................. 22

第3章 什么是射频和射频系统基本架构..................................................... 25

3.1 什么是射频.................................................................................. 26

3.2 射频系统架构............................................................................... 30

第4章 射频发射机系统架构....................................................................... 40

4.1 两次变频发射机........................................................................... 41

4.2 直接变频发射机........................................................................... 46

4.3 发射机的性能指标........................................................................ 52

4.4 常用单位介绍............................................................................... 69

第5章 射频接收机系统架构....................................................................... 74

5.1 超外差一次变频接收机................................................................. 75

5.2 超外差二次变频接收机................................................................. 77

5.3 直接变频接收机........................................................................... 81

5.4 接收机的射频指标........................................................................ 85

第6章 射频单元电路................................................................................. 99

6.1 射频收发芯片（RF Transceiver）................................................ 101

6.2 功率放大器（PA）..................................................................... 112

6.3 低噪声放大器（LNA）............................................................... 122

6.4 射频前端模块（FEM）............................................................... 128

6.5 有源晶振和无源晶振.................................................................. 132

6.6 射频开关（Switch）................................................................... 138

6.7 双工器（Duplexer）................................................................... 143

6.8 射频滤波器（Filter）.................................................................. 148

6.9 功率耦合器（Coupler）.............................................................. 153

6.10 双讯器（Diplexer）.................................................................. 156

6.11 电阻、电容和电感.................................................................... 159

6.12 天线（Antenna）...................................................................... 163

第7章 与阻抗相关的基础知识.................................................................. 172

7.1 阻抗和阻抗匹配......................................................................... 173

7.2 阻抗线....................................................................................... 178

7.3 史密斯圆图................................................................................ 185

第8章 工程实战基础与技能..................................................................... 196

8.1 无线通信协议............................................................................. 199

8.2 电路原理图................................................................................ 206

8.3 印制电路板（PCB）................................................................... 212

8.4 焊接和调试................................................................................ 218

8.5 射频校准.................................................................................... 222

8.6 射频测试仪器............................................................................. 225

8.7 产品认证.................................................................................... 231

参考文献................................................................................................... 238

后记.......................................................................................................... 239

本书是无线通信产品硬件研发（射频研发）的实战入门书，首先介绍无线通信的起源和发展历程，然后讲解无线通信的基本概念，重点说明什么是射频以及射频系统的基本架构，详细介绍2种射频发射机和3种射频接收机的架构和性能指标以及12种射频单元电路。另外，本书还介绍了与阻抗相关的基础知识，以及工程实战基础与技能。

本书适于在无线通信、物联网、智能硬件等相关行业从事射频或硬件研发的职场新人，通信、电子、物联网等相关专业的学生，以及计划转入这些行业的人士、培训机构的学员等阅读和参考。

李明，拥有丰富的产品研发经验，先后参与研发惠普（HP）掌上电脑（Windows Mobile PDA）、中国联通WCDMA Mi-Fi、智能手机、智能路由器等无线通信产品。现任科大讯飞消费者事业群智能终端部硬件产品总监；成都某高校外聘教师，教授通信工程、电子工程等相关专业的实战课程。