國外電子與通信教材係列·射頻電路設計：理論與應用（第2版） [RF Circuit Design Theory and Applications, Second Edition] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

　　《國外電子與通信教材係列·射頻電路設計：理論與應用（第2版）》自成體係，僅需很少模擬電路設計及電磁場理論知識。每章包含“應用講座”單元，給齣許多電路應用實例，其詳細設計過程引導讀者順利應用書中介紹的理論原則。
　　《國外電子與通信教材係列·射頻電路設計：理論與應用（第2版）》重點關注高頻領域的如下重要問題：
　　無源電路元件的特性和電路闆材料；
　　傳輸綫和微帶綫的基礎知識；
　　圓圖、網絡模型、散射參量等分析工具；
　　諧振器、巴特沃思和切比雪夫濾波器、微帶綫的設計和實現；
　　二極管、三極管的半導體物理基礎和等效電路；
　　匹配網絡和偏置網絡；
　　放大器及其增益、穩定性和噪聲特性；
　　振蕩器的基本概念、諧波分析和噪聲特性；
　　有源、無源混頻器的基本概念。

內容簡介

　　《國外電子與通信教材係列·射頻電路設計：理論與應用（第2版）》從低頻電路理論到射頻、微波電路理論的演化過程齣發，討論以低頻電路理論為基礎結閤高頻電壓、電流的波動特徵來分析和設計射頻、微波係統的方法——微波等效電路法，使不具備電磁場理論和微波技術背景的讀者也能瞭解和掌握射頻、微波電路的基本設計原則和方法。全書共10章，涵蓋傳輸綫、匹配網絡、濾波器、混頻器、放大器和振蕩器等主要射頻微波係統單元的理論分析和設計問題及電路分析工具（圓圖、網絡參量和信號流圖）。書中例題非常有實用價值。全書大多數電路都經過ADS仿真，並提供標準MATLAB計算程序。

作者簡介

　　路德維格（Reinhold Ludwig），美國伍斯特技術學院電氣與計算機工程係教授。教學和科研領域包括高頻電路、核磁共振成像和傳感器。
　　
　　波格丹諾夫（Gene Bogdanov），美國伍斯特技術學院副教授。講授微處理器設計課程，並研究用於核磁共振成像的射頻綫圈。

內頁插圖

目錄

第1章 引言
1.1 射頻電路設計的重要性
1.2 量綱和單位
1.3 頻譜
1.4 無源元件的射頻特性
1.5 貼片元件及電路闆
1.6 射頻電路製作方法
應用講座：綫圈電感的測量
1.7 小結
閱讀文獻
習題

第2章 傳輸綫理論
2.1 傳輸綫理論的實質
2.2 傳輸綫實例
2.3 等效電路模型
2.4 理論基礎
2.5 平行闆傳輸綫的電路參數
2.6 傳輸綫結構小結
2.7 傳輸綫方程
2.8 微帶傳輸綫
2.9 終端加載的無損耗傳輸綫
2.1 0典型的終端條件
2.1 1連接波源、負載的傳輸綫
應用講座：有載同軸電纜阻抗的測量
2.1 2小結
閱讀文獻
習題

第3章 史密斯圓圖
3.1 反射係數與負載阻抗
3.2 阻抗變換
3.3 導納變換
3.4 並聯和串聯電路
應用講座：史密斯圓圖的應用
3.5 小結
閱讀文獻
習題

第4章 單端口網絡和多端口網絡
4.1 基本定義
4.2 互聯網絡
4.3 網絡特性及其應用
4.4 散射參量
應用講座：電阻網絡衰減器
4.5 小結
閱讀文獻
習題

第5章 射頻濾波器設計
5.1 諧振器和濾波器的基本結構
5.2 特定濾波器的設計
5.3 濾波器的實現
5.4 耦閤微帶綫濾波器
應用講座：低通微帶綫濾波器的實現
5.5 小結
閱讀文獻
習題

第6章 射頻有源器件
6.1 半導體物理基礎
6.2 射頻二極管
6.3 雙極晶體管
6.4 射頻場效應晶體管
6.5 金屬氧化物半導體晶體管
6.6 高電子遷移率晶體管
6.7 半導體技術的發展趨勢
應用講座：射頻功率晶體管的內部結構
6.8 小結
閱讀文獻
習題

第7章 射頻有源器件模型
7.1 二極管模型
7.2 晶體管模型
7.3 有源器件的測量
7.4 器件特性的散射參量
應用講座：采用電路仿真軟件為射頻晶體管建模
7.5 小結
閱讀文獻
習題

第8章 匹配網絡和偏置網絡
8.1 采用分立元件的匹配網絡
8.2 微帶綫匹配網絡
8.3 放大器的工作狀態和偏置網絡
應用講座：設計7GHz高電子遷移率晶體管放大器的匹配網絡和偏置網絡
8.4 小結
閱讀文獻
習題

第9章 射頻晶體管放大器設計
9.1 放大器的特性指標
9.2 放大器的功率關係
9.3 穩定性判彆
9.4 增益恒定
9.5 噪聲係數圓
9.6 等駐波係數圓
9.7 寬帶放大器、大功率放大器和多級放大器
應用講座：中功率放大器模型性能參數的測量
9.8 小結
閱讀文獻
習題

第10章 振蕩器和混頻器
10.1 振蕩器的基本模型
10.2 高頻振蕩器電路
10.3 混頻器的基本特徵
應用講座：采用諧波平衡分析法仿真實際的振蕩器
10.4 小結
閱讀文獻
習題

附錄A 常用物理量和單位
附錄B 圓柱導體的趨膚公式
附錄C 復數
附錄D 矩陣變換
附錄E 半導體材料的物理參量
附錄F 二極管的無限長模型和有限長模型
附錄G 耦閤器
附錄H 噪聲分析
附錄I MATLAB簡介

精彩書摘

　　注意到，對於50Ω的傳輸綫阻抗，Zin不僅在500MHz是匹配的，在1.5GHz也是匹配的。對於特定的傳輸綫長度ι，由於此1／4波長阻抗變換器被設計為隻在500MHz達到匹配，所以不能期望匹配會發生在遠離500MHz的頻率點。事實上，對於需要工作在寬頻帶的電路，這種方法似乎不是閤適的策略。
　　作為容易加工的窄帶匹配電路，1／4波長阻抗變換器在許多應用中都扮演著重要的角色。
　　2.11 連接波源、負載的傳輸綫
　　到目前為止的討論隻限於傳輸綫及由負載阻抗錶示的傳輸綫終端情況。為瞭完善我們的研究，必須要在傳輸綫上增加波源。增加波源的結果是，不僅必須研究傳輸綫和負載之間的阻抗失配，還必須考慮傳輸綫與波源之間的失配隋況。
　　2.11.1 信號源的復數錶示法
　　傳輸綫電路的一般形式如圖2.34所示，包含一個源電壓為Vc、源阻抗為Zc的電壓源。
　　傳輸綫輸入端的電壓，可寫成以下一般形式：
　　Vin=V+in+V—in=V+in（1+1-in）=VG（Zin/Zin+ZG）（2.83）
　　其中，最後的錶達式是根據分壓定律得齣的。輸入反射係數Tin是由波源嚮長度d=1的傳輸綫方嚮觀察得到的。
　　……

前言/序言

　　譯者序
　　近年來，由於科學技術特彆是通信技術（包括移動通信、衛星通信、光通信）和計算機技術的迅猛發展，電子係統的工作頻率日益提高，射頻和微波電路得到瞭空前廣泛的應用。目前，國內外都嚴重缺乏從事射頻和微波電路設計的專業人纔，而且國內大專院校采用的微波教材多是從電磁場理論齣發的，討論波導係統的基本原理，極少涉及麵嚮應用的各種射頻和微波電路。電子工業齣版社於2002年引進齣版瞭本書第一版的中文版，受到瞭讀者的熱烈歡迎。鑒於上述原因，我們決定翻譯齣版《射頻電路設計——理論與應用（第二版）》，並希望它能早日與讀者見麵。
　　本書第二版是ReinholdLudwig教授和GeneBogdanov根據其第一版修訂齣版的，是美國伍斯特技術學院（WPI）電氣和計算機工程係的本科生和研究生教科書。
　　本書的主要特點是避開瞭經典電磁場理論方法，而采用微波等效電路方法討論射頻和微波電路的設計問題。這種方式的好處在於：隻要讀者具備基本的電路知識，就可以理解本書的內容，並掌握射頻和微波電路的基本設計原則和方法。然而，必須說明的是：這種方法不涉及電磁場的空間分布特徵——模式，因此隻能分析並討論工作在單模狀態下的射頻與微波電路及係統。
　　本書的另一個重要特點是麵嚮實際應用，書中講述的主要概念和方法都盡量通過具有實際應用價值的設計實例加以解釋和說明，並以較大篇幅詳細介紹瞭它們的求解方法，使讀者能夠舉一反三，獨立解決射頻和微波電路設計中的實際問題。這也是我們希望將此書翻譯齣來介紹給國內讀者的主要原因之一。
　　譯者盡量使書中主要概念的名稱與國內習慣相符，以免給讀者造成不便。例如原文中的ABCD矩陣就譯為在國內通常所說的A參量矩陣。
　　全書共分10章，由北京大學王子宇教授、王心悅講師、李小寒研究員翻譯和校對；JennyWang博士、MarcThomas博士參與瞭譯文的討論和修改工作。本書使用或參考瞭北京大學張肇儀教授、徐承和教授等人在本書第一版中的相關譯文。
　　由於譯者水平所限，譯文不妥之處在所難免，希望廣大讀者給予批評指正。
　　前言
　　由於對射頻及微波産品的大量需求，高頻電路設計一直受到製造業的特彆關注。新型的半導體器件，新型的闆材及先進的製造技術，使大量生産高速數字係統和模擬係統成為可能，這對於無綫通信、全球定位、雷達、遙感及相關的電氣和計算機工程領域都産生瞭深遠影響，也導緻瞭對訓練有素的、具備高頻電路設計理論知識的工程師和專傢的市場需求。自從本書第一版於2000年1月齣版以來，由於對訓練有素的射頻專傢的需求急劇增加，目前齣版關於高頻電路基礎的教科書仍是非常必要的。
　　本書第二版的目標仍然是：在盡量少涉及電磁場理論的情況下，介紹射頻電路設計方麵的基本概念及分布電路的基本理論。本書的寫作風格是，讀者不必掌握大學一年級物理課程中關於場和波之外的電磁場理論知識。掌握瞭基本電路理論和/或微電子學知識的學生與應用工程師，就能夠閱讀本書，並能夠通過本書全麵掌握高頻電路原理，其中包括無源和有源分立器件、傳輸綫、濾波器、放大器、混頻器、振蕩器及其設計步驟。煩瑣的數學推導安排在附錄或例題中，從而將枯燥的理論細節與正文分開。雖然忽略理論細節會在一定程度上影響分析的精確性，但卻增加瞭本書的可讀性，並突齣瞭電路的基本原理。
　　本書第二版與第一版的區彆何在？除瞭力圖減少排版錯誤及不妥的內容之外，第二版在幾個重要方麵都有改進。首先，每章最後增加瞭應用講座單元。在這些單元中，詳細討論瞭設計方法的關鍵點和測試步驟。介紹瞭諸如衰減器的構造，微帶濾波器，以及對具有偏置網絡和匹配網絡的低噪聲射頻放大器的仿真方法等，就像在授課的同時附帶做瞭實驗。配備瞭相關儀器和仿真軟件的讀者，可根據應用講座輕鬆地製作這些器件。其次，重要的內容、有用的定義，以及值得注意的現象，都作為旁注與正文區彆開。除瞭要突齣它們的重要性之外，這種方式使我們能強調並更好地解釋那些不宜直接放入正文描述的問題。例如，鎖相環係統的全麵知識就超齣瞭本書的討論範圍。然而，對鎖相環的簡要介紹使讀者有瞭掌握高頻電路理論內涵的綫索和欲望。這將進一步激勵讀者自發探索有關問題。第三，更加注重非綫性設計原理，特彆是振蕩器及其相關的諧振器。
　　為瞭嚮讀者提供豐富的綫性、非綫性電路設計經驗，我們在書中安排瞭大量的例題，這些例題相當詳細地分析瞭各種設計方法的基本原理和難點，許多例題的篇幅甚至多達好幾頁。雖然綫性散射參量的仿真方法在特定條件下是閤理的，但更加完善的電路設計則需要非綫性仿真方法，例如諧波平衡分析法。非綫性電路仿真特彆適閤振蕩器、混頻器及放大器的設計。當然，仿真工具的功能、精度、計算速度甚至成本，都可能成為閤理運用仿真工具必須考慮的問題。多年來，電路仿真軟件和射頻工具軟件的功能一直在不斷擴展。確實經常有人嚮本書作者谘詢在特殊條件下具有獨特性能的電路仿真軟件。我們無意評估或推薦某個特定的電路仿真軟件（對於所有電路仿真軟件的供應商，本書作者與之既無商業的，也無技術方麵的關係）。通常，專業的高頻仿真軟件非常昂貴，而且必須熟悉它們纔能有效地利用。幾年前，經過充分的評估，美國伍斯特技術學院的電氣與計算機工程係決定采用安捷倫公司的先進設計係統（AdvancedDesignSystems，ADS）作為其研究生和本科生的首選高頻電路仿真軟件。正是這個原因，以及ADS在工業界的廣泛應用，書中大多數電路都是采用ADS仿真的。然而，對於無法得到專業仿真軟件的讀者，我們編寫瞭大量的標準MATLABm文件，可以從附錄I所列齣的網址下載。MATLAB是非常流行而且價格相對低廉的數學工具，它可以分析本書中討論的許多例題，並能迅速將結果用圖形顯示。特彆是，在史密斯圓圖上進行的阻抗變換計算一定能吸引讀者。
　　由於本書的主要目標是通常的電路，所以有意略去瞭高頻數字電路及編碼與調製方麵的內容。雖然這些內容都很重要，但需增加很多篇幅，這與本書計劃在一到兩個學期內講完射頻電路設計基礎知識的初衷差距較大。在伍斯特技術學院的電氣與計算機工程係，這樣做並未産生不利影響，因為上述內容中的大多數都已在通信係統工程的專業課中講授過瞭。
　　本書編排方式如下：第1章概要解釋瞭為什麼隨著工作頻率的提高，當波長可與電路尺度相比擬時，基本電路理論必須進行修正。
　　第2章提齣瞭分立電路理論的基本概念。
　　第3章引入作為通用工具的史密斯圓圖，用於處理以反射係數為基礎的周期性阻抗現象。
　　第4章介紹瞭網絡和信號流圖錶示方法，以及如何利用所謂散射參量描述終端條件。
　　第5章將上述這些網絡模型及其散射參量錶達方式用於研究無源射頻濾波器電路。
　　第6章為瞭討論有源器件，迴顧瞭一些與半導體器件有關的重要基礎知識。
　　第7章給齣瞭有源器件的電路模型。
　　第8章討論瞭阻抗匹配，以及雙極晶體管和場效應晶體管的偏置網絡。
　　第9章的重點是一些重要的高頻放大器電路及其在低噪聲和高功率應用中的設計難點。
　　第10章介紹瞭非綫性係統及其設計方法，包括振蕩器和混頻器電路。本書是伍斯特技術學院電氣與計算機工程係的標準課時為7周（每周5課時）的射頻電路設計（電氣與計算機工程係3113，射頻電路設計基礎）課程的指定教科書。該課程的主要對象是具有微電子學基礎的本科三四年級學生。本課程不包括附加的實驗，但總共嚮學生介紹瞭6個實用電路（所有應用講座），引導學生自己利用網絡分析儀進行測試。另外，ADS仿真並不作為正規授課內容的一部分。教材配套網站為http：//ece.wpi.edu/RF_Circuit_Design。本書的各章都是相對獨立的，目的是為瞭能靈活地安排課程的內容。在伍斯特技術學院，大約3學期課時的內容被壓縮在7周內講授（共28～29次課）。電氣與計算機工程係的講授內容如下錶所示。EE3113射頻電路設計基礎
　　第1章引言1.1節～1.6節
　　第2章傳輸綫理論2.1節～2.12節
　　第3章史密斯圓圖3.1節～3.5節
　　第4章單端口網絡和多端口網絡4.1節～4.5節
　　第7章射頻有源器件模型7.1節～7.2節
　　第8章匹配網絡和偏置網絡8.1節～8.4節
　　第9章射頻晶體管放大器設計9.1節～9.4節
　　其餘內容則在第2學期（7周）講授，其中包括更深入的內容，諸如微波濾波器、等效電路模型、振蕩器和混頻器。授課內容安排見下錶。高級射頻電路設計方法
　　第5章射頻濾波器設計5.1節～5.5節第6章射頻有源器件6.1節～6.6節
　　第7章射頻有源器件模型7.3節～7.5節
　　第9章射頻晶體管放大器設計9.5節～9.8節
　　第10章振蕩器和混頻器10.1節～10.4節
　　顯然，整個課程的安排仍需根據總課時、學生的基礎及其他相關課程的進度來安排。撰寫本書時，學校正在規劃一個新的研究生課程，該課程將包括本書第5章至第10章的射頻電路內容，以及研究生傳統的電磁場理論課程。
　　緻謝
　　作者感謝一起工作的各位同事、學生和實驗操作工程師。感謝電氣和計算機工程係主任FredLooft教授為網絡版ADS仿真資源和最新配備的網絡分析儀提供的係主任基金。我們感謝NXP公司（前飛利浦半導體）的Korn�駸ennema和ScottBlum提供的射頻專業技術支持，給予的學生課題資助，以及在測量儀器方麵提供的幫助。感謝SergeyN.Makarov教授通過學術討論給予的技術支持。BrianFoley，PeterSerano，ShaileshkumarRaval，RostislavLemdiasov博士，AghoghoObi，SouheilBenzerrouk和FunanShi博士是在讀的或已畢業的研究生，他們非常贊賞伍斯特技術學院圖像與遙感中心（CenterforImagingandSensing，CIS）的學術環境和給予的支持，並提齣瞭一些有見解的嶄新觀點。特彆要感謝伍斯特技術學院金屬處理研究院院長DiranApelian教授和通用汽車公司（GM）的ScottBiederman為作者介紹瞭微波成像的重要意義，以及用射頻進行材料處理的機理。ReinholdLudwig感謝本書第一版的閤作者PavelBretchko博士，他的傑齣貢獻和辛勤工作促成瞭本書的第一版，並奠定瞭第二版的基礎。感謝本書第一版的策劃齣版人TomRobbins在過去7年中給予的一貫支持和文字編輯方麵的建議。學術齣版業正是依靠像Robbins先生這樣的專傢纔得以延續發展。
　　感謝PrenticeHall的工作人員，特彆是AliceDworkin，RoseKernan及印度欽奈Laserwords私人有限公司的資深項目經理G.Muthukumar為本書的齣版所給予的支持。
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