射频功率放大器(第2版) (美)Marian K. Kazimierczuk 孙玲 程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美Marian K. Kazimierczuk 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302425946

商品编码：29333566778

包装：平装

出版时间：2016-05-01

基本信息

书名：射频功率放大器(第2版)

定价：99.00元

作者：(美)Marian K. Kazimierczuk 孙玲 程加力

出版社：清华大学出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787302425946

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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射频功率放大器是各种无线发射机的关键单元电路，在无线通信、导航、卫星通讯、雷达、电子对抗设备等系统中有着广泛的应用。无线通信市场的快速发展一方面不断推动着射频功率放大器向高集成度、低功耗及价格低廉的方向发展；另一方面不断对射频功率放大器的线性度、效率及输出功率等性能指标提高越来越高的要求。因此，射频功率放大器已然成为无线发射机设计中*挑战的单元之一。《射频功率放大器（第2版）》在*版的基础上，经过修订和部分内容的更新和扩展而成，主要介绍各种用于无线通信和其他射频应用领域的射频功率放大器： 介绍射频功率放大器设计、效率提高和线性化技术的基础知识。 给出了A类、B类、C类、D类、E类、DE类以及F类射频功率放大器的分析和设计流程，包括阻抗转换。 探讨了预失真、前馈和负反馈等多种线性化技术；讨论了动态供电、包络消除和恢复、包络跟踪、Doherty放大器和异相等提高效率的方法。 此外，还介绍了单片集成电感和射频LC振荡器。它可以作为电子工程专业的研究生和高年级本科生的入门教材，也可以作为射频功率电子领域应用工程师的参考书。

内容提要

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《射频功率放大器（第2版）》在版的基础上，经过修订和部分内容的更新和扩展而成，主要介绍各种用于无线通信和其他射频应用领域的射频功率放大器：ü 介绍射频功率放大器设计、效率提高和线性化技术的基础知识。ü 给出了A类、B类、C类、D类、E类、DE类以及F类射频功率放大器的分析和设计流程，包括阻抗转换。ü 探讨了预失真、前馈和负反馈等多种线性化技术；讨论了动态供电、包络消除和恢复、包络跟踪、Doherty放大器和异相等提高效率的方法。ü 此外，还介绍了单片集成电感和射频LC振荡器。它可以作为电子工程专业的研究生和高年级本科生的入门教材，也可以作为射频功率电子领域应用工程师的参考书。

目录

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目录

译者序1

前言3

作者简介5

符号列表7

缩略语列表11

章绪论

1.1射频发射机

1.2便携式电子产品的电池

1.3射频功率放大器原理框图

1.4射频功率放大器的分类

1.5射频功率放大器的信号波形

1.6射频功率放大器的参数

1.6.1射频功率放大器的漏极效率

1.6.2发射机平均效率的统计特性

1.6.3栅极驱动功率

1.6.4功率附加效率

1.6.5输出功率能力

1.7发射机的噪声

1.8功率放大器效率为100%的条件

1.9功率放大器100%效率时输出功率非零的条件

1.10E类ZVS放大器的输出功率

1.11E类ZCS放大器

1.12天线

1.13电磁波的传播

1.14频谱

1.15双工器

1.16多址技术

1.17发射机的非线性失真

1.18载波信号的谐波

1.19互调失真

1.20AM/AM压缩和AM/PM转换

1.21功率放大器的动态范围

1.22模拟调制

1.22.1幅度调制

1.22.2相位调制

1.22.3频率调制

1.23数字调制

1.23.1幅移键控

1.23.2相移键控

1.23.3频移键控

1.24雷达

1.25射频识别

1.26本章小结

1.27复习思考题

1.28习题

参考文献

第2章A类RF功率放大器

2.1引言

2.2功率MOSFET器件的特性

2.2.1MOSFET器件漏极电流的平方律

2.2.2沟道长度调制

2.2.3MOSFET的低中频小信号模型

2.2.4MOSFET高频小信号模型

2.2.5单位增益频率

2.3短沟道效应

2.3.1电场对电荷载流子迁移率的影响

2.3.2欧姆区

2.3.3沟道夹断区

2.3.4宽禁带半导体器件

2.4A类射频功率放大电路

2.5A类射频放大器中的信号波形

2.5.1假设

2.5.2电流和电压波形

2.5.3输出功率波形

2.5.4晶体管功率损耗波形

2.6A类射频功率放大器的能量参数

2.6.1A类射频功率放大器的漏极效率

2.6.2A类射频功率放大器的统计特性

2.6.3小漏极�苍醇�电压非零时的漏极效率

2.6.4A类射频功率放大器的输出功率能力

2.6.5栅极驱动功率

2.7并联谐振电路

2.7.1并联谐振电路的品质因数

2.7.2并联谐振电路的阻抗

2.7.3并联谐振电路的带宽

2.8并联谐振电路的功率损耗和效率

2.9带有电流镜的A类射频功率放大器

2.10阻抗匹配电路

2.11A类射频线性放大器

2.11.1用于变包络信号的放大器

2.11.2用于恒包络信号的放大器

2.12本章小结

2.13复习思考题

2.14习题

参考文献

第3章AB类、B类和C类射频功率放大器

3.1引言

3.2B类射频功率放大器

3.2.1B类射频功率放大器的电路

3.2.2B类射频功率放大器的波形

3.2.3B类射频功率放大器的功率关系

3.2.4B类射频功率放大器的漏极效率

3.2.5B类射频功率放大器漏极效率的统计特征

3.2.6A类与B类射频功率放大器的漏极效率比较

3.2.7B类射频功率放大器的输出功率能力

3.3AB类和C类射频功率放大器

3.3.1AB类和C类射频功率放大器的波形

3.3.2AB类、B类和C类射频功率放大器的功率

3.3.3AB类、B类和C类射频功率放大器的漏极效率

3.3.4AB类、B类和C类射频功率放大器的输出功率能力

3.3.5θ=120°时AB类射频功率放大器的参数

3.3.6θ=60°时C类射频功率放大器的参数

3.3.7θ=45°时C类射频功率放大器的参数

3.4推挽互补式AB类、B类和C类射频功率放大器

3.4.1推挽式射频功率放大电路

3.4.2推挽式放大器消除偶次谐波

3.4.3推挽式射频功率放大器的功率关系

3.4.4器件应力

3.5变压器耦合的B类推挽式射频功率放大器

3.5.1波形

3.5.2功率关系

3.5.3器件应力

3.6变包络信号的AB类、B类和C类射频功率放大器

3.7本章小结

3.8复习思考题

3.9习题

参考文献

第4章D类射频功率放大器

4.1引言

4.2MOSFET开关

4.3D类射频功率放大器的电路描述

4.4D类射频功率放大器的工作原理

4.4.1工作频率小于谐振频率

4.4.2工作频率大于谐振频率

4.5电压型D类射频功率放大器的拓扑结构

4.6分析

4.6.1假设

4.6.2谐振电路的输入

作者介绍

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文摘

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序言

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高频通信的关键：深入理解射频功率放大器 在信息时代飞速发展的今天，无线通信已经渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的便捷通讯，到卫星导航的精准定位，再到物联网的万物互联，这些背后都离不开高效、可靠的射频（RF）信号传输。而射频功率放大器（RF Power Amplifier，PA）作为无线通信系统中至关重要的组成部分，其性能直接决定了信号的覆盖范围、传输速率以及整体系统的效率。它们将微弱的射频信号放大到足以驱动天线进行远距离传输的功率水平，是实现无线通信的关键环节。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的射频功率放大器设计与分析视角，涵盖了从基础理论到实际应用的各个层面。我们将循序渐进地引导读者理解射频功率放大器的基本原理，掌握各种典型电路的结构与特点，并学习如何进行有效的性能优化与设计。本书将侧重于理论与实践相结合，通过详实的公式推导、电路分析以及案例解析，帮助读者建立扎实的理论基础，并具备独立解决实际设计问题的能力。 第一部分：射频功率放大器的基础理论与建模 在深入探讨具体电路之前，我们首先需要建立对射频功率放大器核心概念的清晰认识。本部分将从射频功率放大器的基本功能出发，阐述其在通信系统中的地位和作用。我们将详细介绍功率放大器的关键性能指标，包括增益（Gain）、输出功率（Output Power）、效率（Efficiency）、线性度（Linearity）以及噪声系数（Noise Figure）等。理解这些指标的物理含义以及它们之间的相互制约关系，是进行有效功率放大器设计的前提。 接下来，我们将深入探讨不同类型的功率放大器拓扑结构，例如甲类（Class A）、乙类（Class B）、甲乙类（Class AB）、丙类（Class C）、丁类（Class D）、E类（Class E）以及F类（Class F）等。每种类别都有其独特的偏置方式、工作特性和效率表现。我们将分析它们的原理，探讨它们的优缺点，以及在不同应用场景下的适用性。例如，甲类放大器以其优异的线性度著称，但效率较低，常用于对信号保真度要求极高的场合；而D类、E类和F类放大器则通过开关模式工作，能够实现极高的效率，但对信号线性度可能带来挑战，适用于对功耗敏感的移动通信设备。 此外，对功率放大器进行精确的建模是进行仿真分析和设计优化的基础。本部分将介绍各种常用的器件模型，包括双极结型晶体管（BJT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）以及高电子迁移率晶体管（HEMT）等，重点关注它们在高频下的寄生效应和非线性特性。我们还将学习如何利用这些模型构建功率放大器的电路模型，并探讨S参数、Y参数等网络参数在功率放大器分析中的应用。 第二部分：单级功率放大器的设计与实现 在掌握了基础理论之后，我们将开始关注具体的功率放大器电路设计。本部分将聚焦于单级功率放大器的设计，这是理解多级放大器以及复杂功率放大器结构的基础。我们将从最基本的阻抗匹配网络设计入手，这是实现最大功率传输和最小信号反射的关键。读者将学习如何根据负载阻抗和源阻抗，设计出最大功率传输匹配网络（如L型、π型匹配网络）和最小反射匹配网络。 我们将详细介绍不同工作类别的单级功率放大器电路的实现方法。例如，对于甲类放大器，我们将探讨其偏置电路的设计，以及如何通过选择合适的负载来优化输出功率和失真。对于丙类放大器，我们将重点关注其瞬态特性和非线性特性，以及如何通过调整偏置点来控制其工作状态。 在高频功率放大器设计中，稳定性是一个至关重要的问题。本部分将深入分析功率放大器的稳定性问题，介绍K因子和B1因子等稳定性判据，并探讨如何通过选择合适的器件、优化电路布局以及引入负反馈等方法来提高放大器的稳定性。 第三部分：多级功率放大器的设计与级联优化 在许多实际应用中，单个放大级可能无法满足对输出功率、增益或效率的苛刻要求，此时就需要采用多级功率放大器。本部分将探讨多级功率放大器的设计策略。我们将分析级联不同类别放大器（如驱动级使用高线性度放大器，输出级使用高效率放大器）的优势，并讨论如何优化各级之间的匹配，以实现整体性能的最大化。 我们将深入研究不同类型的多级功率放大器架构，包括前馈（Feedforward）、反馈（Feedback）以及后级补偿（Post-distortion）等技术。这些技术旨在解决单级放大器在高输出功率下的线性度下降问题，提高整体系统的失真性能。我们将分析这些补偿技术的原理，并讨论其在实际电路设计中的实现细节。 第四部分：新兴功率放大器技术与应用 随着通信技术的不断发展，对射频功率放大器的要求也日益提高，新的技术不断涌现。本部分将介绍一些前沿的功率放大器技术，为读者提供更广阔的视野。我们将探讨数字预失真（Digital Pre-distortion，DPD）技术，这是一种通过数字信号处理来补偿功率放大器非线性失真的有效方法，在现代通信系统中得到了广泛应用。 此外，我们还将介绍宽带功率放大器的设计挑战和解决方案。随着通信带宽的不断增加，实现宽带内的平坦增益和线性度成为新的难题。本部分将介绍一些用于实现宽带功率放大器的技术，如分布式放大器（Distributed Amplifier）、多核放大器（Multi-core Amplifier）以及基于新型匹配网络的宽带匹配技术。 本书还将探讨一些特殊的功率放大器应用，例如用于雷达系统、微波通信系统以及射频识别（RFID）系统中的功率放大器设计。通过这些案例分析，读者可以更直观地理解射频功率放大器在不同领域的实际应用。 第五部分：功率放大器的测试与测量 理论设计固然重要，但最终的性能评估还需要依赖于精确的测试与测量。本部分将介绍射频功率放大器的测试流程和常用的测量仪器，包括信号发生器、功率计、频谱分析仪、矢量网络分析仪（VNA）以及噪声系数分析仪等。读者将学习如何利用这些仪器来测量功率放大器的增益、输出功率、效率、线性度、稳定性以及噪声系数等关键参数。 我们将重点介绍功率扫描（Power Sweep）和失真测量（Distortion Measurement）等常用测试方法，并讨论如何解读测量结果，找出设计中的不足之处，并进行相应的优化。 结论 射频功率放大器是现代无线通信系统的核心，其设计与性能直接影响着通信系统的整体表现。本书通过系统性的理论讲解、深入的电路分析以及丰富的实践指导，旨在帮助读者全面掌握射频功率放大器的设计精髓。无论您是即将步入通信工程领域的学生，还是正在从事射频集成电路设计的研究人员，或是希望深入了解无线通信技术的工程师，本书都将是您不可或缺的参考。通过学习本书，您将能够更自信地设计出高效、高性能的射频功率放大器，为无线通信技术的进步贡献力量。

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说实话，我拿到这本书的时候，内心是有些忐忑的。射频功率放大器这个领域，对我来说一直是一个充满神秘色彩的学科，复杂的公式和抽象的概念常常让我感到无从下手。然而，当我开始阅读这本书时，我的顾虑很快就打消了。作者的写作风格非常独特，他仿佛是一位经验丰富的老者，在耐心地讲述一个精彩的故事，而不是简单地传递信息。他善于用类比和生动形象的比喻来解释复杂的概念，比如将功率放大器的不同工作模式比作不同类型的“劳动者”，各有其长处和局限。书中关于功率分解、功率合成以及非线性效应的讲解，都给我留下了深刻的印象。我之前一直困扰于如何理解这些效应的本质，而这本书通过清晰的图示和循序渐进的推导，让我茅塞顿开。特别是书中关于功率放大器失真特性和线性化技术的内容，让我明白了为什么很多高频通信系统需要复杂的线性化预失真技术，以及这些技术是如何工作的。此外，书中还涉及了一些关于电磁兼容性和热管理的内容，这些都是在实际设计中常常被忽略但又非常重要的方面。总的来说，这本书以一种非常人性化的方式，将一个看似高冷的学科，变得易于理解和亲近。

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