高频电路设计与制作 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030173690

商品编码：29763264677

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	高频电路设计与制作
作者：	市川裕一 青木胜;卓圣鹏
定价：	45.0
出版社：	科学出版社
出版日期：	2018-05-01
ISBN：	9787030173690
印次：
版次：	31
装帧：	平装
开本：	128开

内容简介

本书是“图解实用电子技术丛书”之一。全书共分9章。本书先对高频的基本知识加以介绍，然后在后续的篇章里，对开关、低噪声放大器、混频器、滤波器、检波电路、振荡电路、PLL的设计与制作等进行详细论述。本书全面地阐述了有关高频电路设计的基础理论及其实际制作，且配有大量的印制电路板图、仿真电路等，图文并茂，大大地提高了本书的参考阅读价值。

《精通微波工程：原理、实践与仿真》 内容概要： 本书是一部面向微波工程领域的研究者、工程师和高级技术人员的深度指南，旨在全面阐述微波电路的设计、分析、制作与测试的关键原理和实用技术。书中不仅涵盖了微波工程的理论基础，更侧重于将这些理论应用于实际设计与制作过程中，通过丰富的案例研究和工程实例，帮助读者掌握从概念到成品的全过程。 第一部分：微波工程基础理论 本部分将从微波频段的特性入手，系统介绍电磁场理论在微波工程中的应用。重点包括： 电磁波传播理论： 详细阐述均匀平面波、导行波（波导、传输线）的传播特性、传播常数、衰减与相速度等。深入分析不同介质环境下电磁波的行为，以及表面波、倏逝波等特殊现象。 微波参数表征： 深入讲解S参数（散射参数）的物理意义、测量方法及其在微波电路分析中的核心作用。详细介绍输入/输出阻抗、增益、回波损耗、驻波比（VSWR）、插入损耗、功率增益、噪声系数等关键性能指标的定义、计算与测量。 集总参数与分布参数电路： 区分并阐述在微波频率下，传统集总参数电路模型失效的原因，以及为何必须采用分布参数模型。深入讲解传输线理论，包括史密斯圆图的应用，用于阻抗匹配、负载拉伸、相移计算等。 高频效应： 详述寄生效应（电感、电容、电阻）在高频下的影响，趋肤效应、邻近效应对导线损耗的增加，以及在高频下电路元件的寄生行为如何影响电路性能。 第二部分：微波传输线与元件设计 本部分将聚焦于微波电路的核心构件——传输线和基本无源元件，详细介绍其设计原理和实现方法： 传输线理论精要： 同轴线： 分析内外导体之间的电场、磁场分布，计算特征阻抗、延迟时间、损耗等。讨论不同介质（空气、聚四氟乙烯等）对传输线特性的影响。 微带线： 深入研究介质基板、导体宽度、厚度对微带线特征阻抗、有效介电常数、损耗的影响。详细介绍微带线的耦合效应、串扰等问题。 带状线： 分析其对称结构，讨论与微带线的异同，以及在特定应用中的优势。 脊波导与槽波导： 阐述其特殊的电磁场传播模式，分析其优势与局限性，适用于特定高功率或低损耗的场合。 微波无源元件设计： 匹配网络： 详细介绍使用史密斯圆图进行阻抗匹配的各种技术，包括单节/多节匹配（L型、π型、T型网络）、阻抗变换器（如四分之一波长变换器）的设计。讨论宽带匹配和窄带匹配的设计策略。 定向耦合器： 深入分析分支线耦合器、90度混合器（分支线、长分支线）、180度混合器（Hybridge）的工作原理，以及幅度平衡、相位平衡的设计考量。 功率分配器/合成器： 讲解 Wilkinson 分配器、T型/π型功率分配器的设计，重点关注功率分配的均匀性和隔离度。 移相器： 介绍基于传输线长度变化、串联/并联电抗元件的移相器设计，以及数字移相器的工作原理。 滤波器： 深入讲解集总参数滤波器（LC滤波器）和分布参数滤波器（微带线滤波器、波导滤波器）的设计。介绍 Butterworth、Chebyshev、Bessel 等响应类型，以及阻带抑制度、插入损耗等性能指标的设计。分析低通、高通、带通、带阻滤波器的设计思路。 电抗器（电感、电容）： 探讨在高频下如何选择和设计电感、电容元件，以及考虑其寄生参数的影响。 第三部分：微波有源电路与系统设计 本部分将转向微波电路的核心——有源器件的应用和微波系统的构建： 微波半导体器件： 场效应晶体管 (FET)： 详细介绍 MOSFET、MESFET、HEMT 的结构、工作原理、I-V 特性曲线。重点分析其高频噪声参数（Fmin, Γmin）和线性参数（gm, gds, Cgs, Cgd, Rd, Rs）的意义，以及在高频下的等效电路模型。 双极晶体管 (BJT)： 介绍高频 BJT 的特性，以及其在高频应用中的局限性。 微波二极管： 讲解 PIN 二极管、肖特基二极管、变容二极管在开关、衰减、倍频、混频等应用中的原理。 低噪声放大器 (LNA) 设计： 噪声理论： 深入理解噪声源、噪声系数、等效噪声温度的概念。 匹配优化： 介绍如何进行输入输出阻抗匹配以实现最小噪声系数和最大增益的折衷。 稳定性分析： 讲解 K 值、Δ 值等稳定性判据，以及如何设计电路以确保放大器在所有工作频率下的稳定性。 实例分析： 给出不同增益和噪声系数指标的 LNA 设计实例。 功率放大器 (PA) 设计： 功率管特性： 分析不同功率半导体器件（LDMOS, GaN FET）的高频功率特性、线性度、效率。 偏置技术： 介绍不同偏置方式（A类、AB类、C类）及其对效率和线性的影响。 输出匹配： 讲解如何设计输出匹配网络以实现最大功率输出和高效率。 线性化技术： 介绍预失真、反馈等线性化技术，以改善 PA 的信号质量。 热设计： 强调功率放大器散热的重要性，以及热设计对器件寿命和性能的影响。 混频器与倍频器设计： 混频器原理： 介绍不同类型的混频器（单平衡、双平衡、上变频、下变频）的工作原理。 LO 驱动与隔离： 分析本振 (LO) 信号的驱动电平、隔离度对混频器性能的影响。 倍频器原理： 讲解二极管倍频器、FET 倍频器的设计，以及谐波的抑制。 振荡器设计： 振荡原理： 阐述 Barkhausen 判据，分析负阻振荡器、反馈式振荡器的工作原理。 稳定性和相位噪声： 讨论影响振荡器稳定性的因素，以及如何降低相位噪声。 压控振荡器 (VCO)： 介绍利用变容二极管实现频率调制的 VCO 设计。 微波开关与衰减器： 介绍 PIN 二极管、FET 在微波开关和衰减器中的应用。 微波滤波器设计（进阶）： 讨论耦合线滤波器、梳状滤波器、腔体滤波器等结构，以及其在高 Q 值、高功率应用中的优势。 第四部分：微波电路仿真与测量 本部分将重点介绍现代微波电路设计中不可或缺的工具——仿真软件和测量仪器： 电磁场仿真软件： 原理介绍： 阐述有限元法 (FEM)、有限差分时域法 (FDTD)、矩量法 (MoM) 等主流电磁场仿真算法的基本原理。 常用软件应用： 以 HFSS, CST, ADS 等软件为例，演示建模、网格划分、边界条件设置、仿真参数配置、结果后处理等全流程。 仿真精度与效率： 讨论影响仿真结果精度的因素，如网格密度、收敛准则，以及如何平衡精度与计算效率。 模型简化与优化： 介绍如何利用等效电路模型、参数扫描等手段进行电路优化。 电路仿真软件： ADS 平台应用： 详细介绍 ADS（Advanced Design System）等电路仿真软件在微波电路设计中的应用，包括原理图设计、S 参数仿真、瞬态仿真、瞬态噪声仿真、谐波平衡仿真等。 S 参数仿真： 重点讲解 S 参数仿真的设置、结果解读，以及如何通过仿真验证元件和电路的性能。 谐波平衡仿真： 介绍谐波平衡仿真在非线性电路（如 PA, 混频器）分析中的作用，如何预测谐波含量、互调失真等。 微波测量仪器： 网络分析仪 (VNA)： 详细介绍 VNA 的工作原理，校准方法，以及如何测量 S 参数、阻抗、增益、回波损耗、插入损耗等。 信号发生器与频谱分析仪： 介绍如何利用信号发生器提供激励信号，以及如何利用频谱分析仪监测信号的频率、幅度、噪声和失真。 功率计： 介绍不同类型的功率计（热敏功率计、二极管功率计）及其应用。 噪声系数测试仪： 介绍如何测量放大器和接收机的噪声系数。 其他测量仪器： 简要介绍信号源分析仪、场强仪等在微波领域的应用。 测量误差分析与校准： 讨论测量过程中可能出现的误差来源，以及如何通过有效的校准来减小测量误差。 第五部分：微波电路制作与集成 本部分将关注微波电路的实际制作过程，以及如何将设计的电路集成到更复杂的系统中： PCB 制作工艺： 基板选择： 介绍各种常用微波 PCB 基板（如 FR-4、Rogers、Duroid、PTFE）的介电常数、介质损耗、厚度等参数对电路性能的影响。 蚀刻工艺： 讲解 PCB 蚀刻过程中的关键参数控制，如线宽、线距精度，以及铜箔厚度对阻抗的影响。 过孔与焊盘： 讨论过孔的寄生电感、焊盘的寄生效应，以及在设计中如何处理。 电磁兼容 (EMC) 设计： 介绍微带线耦合、串扰、接地、屏蔽等 EMC 设计原则。 微波器件封装： 介绍 SMA、N 型、BNC 等标准微波连接器，以及表面贴装器件 (SMD) 在微波电路中的应用。 组装与焊接： 讲解微波电路的精细组装和焊接技术，确保连接的可靠性和低损耗。 微波集成电路 (MIC) 与单片微波集成电路 (MMIC)： 介绍 MIC 和 MMIC 的设计与制造工艺，以及其在小型化、高性能微波系统中的应用。 系统集成与调试： 讨论将各个微波模块集成到整体系统中时可能遇到的问题，以及系统级的调试方法。 附录： 常用微波元件的参数手册 微波电路设计常用公式汇总 史密斯圆图详细指南 常见微波工程缩略语表 本书特点： 理论与实践紧密结合： 摆脱纯理论的枯燥，通过大量实例解析，帮助读者将理论知识转化为实际设计能力。 工程化导向： 重点关注实际工程中的设计挑战、制作工艺和性能优化。 仿真工具应用深入： 详细介绍主流仿真软件的操作流程与技巧，帮助读者掌握高效的设计工具。 测量与验证体系完整： 讲解微波电路的设计、仿真、制作、到最后的测量验证的全过程。 内容循序渐进，体系完整： 从基础理论到复杂系统，逐步深入，为读者构建完整的微波工程知识体系。 面向工程师和研究人员： 语言专业严谨，内容深度足够，满足专业人士的学习和工作需求。 目标读者： 从事射频、微波通信、雷达、导航、电子对抗等领域的研发工程师。 高校相关专业的研究生和高年级本科生。 对微波电路设计感兴趣的技术爱好者和从业人员。 通过本书的学习，读者将能够深入理解微波电路的设计原理，熟练掌握使用仿真软件进行电路设计和优化，掌握微波电路的实际制作和测量方法，最终能够独立完成各种复杂的微波电路和系统设计。

评分☆☆☆☆☆

从作者的叙事风格来看，这本书带着一种老派工程师特有的严谨和一丝不苟，但又绝不枯燥。语句结构非常精炼，没有冗余的修饰词，直击核心。例如，在讲解混频器隔离度时，作者直接指出“隔离度低是由于耦合路径的阻抗不平衡造成，解决之道在于严格控制本振端口与射频端口的耦合电容”，这种直截了当的论述方式，反而让我觉得非常可靠。书中对测量技术的讨论也十分专业，它没有止步于理想的测试条件，而是坦诚地指出了实际测试中可能遇到的漂移、温度变化和探头负载效应对高频测量的影响，并提供了应对策略，比如如何校准探头。我个人特别欣赏它对非理想元件模型的引入，它不像很多教材那样只用理想电容电阻，而是使用了基于实际半导体工艺的等效电路模型（ECM），这使得仿真结果和实际焊接出的电路板的吻合度大大提高。这种对“真实世界”工程挑战的直面态度，让这本书的含金量倍增。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容广度也令人称赞，它并没有局限于单一的电路模块，而是构建了一个完整的高频系统视角。我原以为它会集中在放大器或振荡器，但翻开目录才发现，它对高速数字信号的传输线建模也有独到的见解。特别是关于眼图（Eye Diagram）的分析部分，作者深入浅出地解释了码间串扰（ISI）和时钟抖动（Jitter）对系统误码率（BER）的决定性影响，并给出了在PCB设计层面如何通过控制阻抗匹配和串扰抑制来改善眼图的具体建议。对于那些从事雷达或无线通信设备研发的人来说，书中对噪声分析的严谨态度也值得称道。它不仅计算了系统的总噪声因子，还详细分析了各个模块对整体噪声的贡献度，这种自上而下的分解方法，对于系统级故障排查和性能优化是至关重要的。这本书的知识体系覆盖面之广，表明作者是一位真正经历了从概念到量产全流程的资深专家。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的实用性印象最为深刻，它就像一本高级工程师的“工具箱”速查手册。我过去在处理VHF/UHF频段的滤波器设计时，总是对着一大堆设计手册无从下手，生怕一个参数设置错误就导致整个系统指标报废。然而，这本书提供了一套非常清晰的设计流程图，从确定中心频率、带宽需求开始，到选择合适的拓扑结构（比如切比雪夫还是巴特沃斯），再到最后的元件容差分析，每一步都有明确的指导方针。尤其让我惊喜的是，它详细介绍了如何利用Smith圆图进行阻抗匹配的迭代优化过程，并且特别强调了有源器件的非线性效应在高频下的影响，这部分内容在很多初级或中级教材中常常被一带而过。书中关于功率放大器（PA）的线性化技术，例如负反馈和预失真技术，讲解得非常透彻，理论阐述后紧接着就是实际的电路实现案例和仿真结果对比，这种手把手的教学方式，极大地缩短了我从理论到实践的摸索时间。读完后，我感觉自己手中的万用表和频谱分析仪都变得更加“听话”了。

评分☆☆☆☆☆

这本《高频电路设计与制作》真是让我这个电子发烧友大开眼界，尤其是它对射频前端设计的深入剖析，简直是教科书级别的！我记得有章节专门讲了LNA（低噪声放大器）的设计与优化，从晶体管的噪声系数、跨导到匹配网络的阻抗选择，作者讲解得细致入微。书中没有过多地陷入理论公式的泥潭，而是非常务实地将理论与实际的PCB布局紧密结合起来。比如，讲到传输线效应时，它不是简单地给出公式，而是通过对比不同走线宽度和介质厚度对S参数的影响，配上实际测试数据截图，这对于我们动手实践的人来说，太有价值了。我尝试按照书中的指导，用一块FR4板材实现了书中介绍的一个双极型晶体管混频器，结果发现，只要严格控制好地线和高频信号线的隔离，性能居然能达到预期指标的90%以上，这在以前是不可想象的。书中对于电磁兼容性（EMC）的讨论也相当到位，不是空泛地说要做好屏蔽，而是具体指出了在高频设计中，如何通过地孔的布置、参考平面的切换来有效抑制寄生耦合和辐射，这些都是我在实际工作中遇到的痛点，这本书像是给我打开了一扇新的大门，让我对“精益求精”的电路设计有了更深层次的理解。

评分☆☆☆☆☆

最让我感到振奋的是，这本书在讲解频率合成器（PLL）部分时，展现了非常现代的设计思路。它详细比较了分数N锁相环（Fractional-N PLL）与整数N锁相环在相位噪声和调谐速度上的优劣权衡，并重点阐述了Σ-Δ调制器在高频杂散抑制中的关键作用。书中给出的VCO（压控振荡器）设计实例，不仅考虑了相位噪声指标，还兼顾了调谐范围和输出功率的平衡，这在很多只关注单项指标的书籍中是看不到的。此外，它对ESD（静电放电）保护在高频芯片封装中的特殊要求也进行了专门的分析，指出在高速IC设计中，保护电路本身必须具备极低的寄生电容和电感，否则会严重影响信号完整性。这本书成功地将基础理论、前沿技术和实用的板级设计经验融为一炉，它不仅仅是教你如何搭建一个电路，更是在培养你像一个系统架构师那样去思考和解决问题的能力。