射频与微波功率放大器工程设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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黄智伟，王明华，黄国玉 著

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• 射频功率放大器
• 微波功率放大器
• 功率放大器设计
• 射频工程
• 微波工程
• 高频电路
• 无线通信
• 射频器件
• 微波器件
• 电路设计

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121259258

版次：1

商品编码：11691827

包装：平装

丛书名： 电子工程技术丛书

开本：16开

出版时间：2015-05-01

用纸：胶版纸

页数：528

正文语种：中文

内容简介

　　功率放大器是线通信系统发射机的重要组成部分。《射频与微波功率放大器工程设计》从工程设计要求出发，以不同公司的射频与微波功率放大器器件为基础，通过大量的示例，图文并茂地介绍了射频与微波功率放大器器件和参数，射频与微波晶体管功率放大器电路，单片射频与微波功率放大器电路，射频与微波功率检测/控制电路和电源电路，射频与微波电路PCB设计和散热设计，以及电路设计和制作中的一些方法、技巧和应该注意的问题，具有很强的工程性和实用性。

作者简介

　　黄智伟，男，南华理工大学教授，出版了《LED驱动电路设计》《电子系统的电源电路设计》《印制电路板（PCB）设计技术与实践》等多本图书。

目录

第1章 射频与微波功率放大器器件基础 1
1．1 可选择的射频与微波功率放大器器件 1
1．1．1 ADI公司的射频与微波功率放大器器件 1
1．1．2 ANADIGICS公司的射频与微波功率放大器器件 2
1．1．3 Avago Technologies公司的射频与微波功率放大器器件 3
1．1．4 飞思卡尔半导体公司的射频与微波功率放大器器件 4
1．1．5 Infineon Technologies公司的射频与微波功率放大器器件 5
1．1．6 Linear Technology公司的射频与微波功率放大器器件 6
1．1．7 Maxim公司的射频与微波功率放大器器件 8
1．1．8 Microchip公司的射频与微波功率放大器器件 8
1．1．9 Microsemi公司的射频与微波功率放大器器件 10
1．1．10 New Japan Radio公司的射频与微波功率放大器器件 11
1．1．11 NXP Semiconductors公司的射频与微波功率放大器器件 11
1．1．12 Renesas Electronics公司的射频与微波功率放大器器件 12
1．1．13 RF Micro Devices公司的射频与微波功率放大器器件 13
1．1．14 意法半导体（ST）公司的射频与微波功率放大器器件 14
1．1．15 Skywork公司的射频与微波功率放大器器件 14
1．1．16 TI（德州仪器）公司的射频与微波功率放大器器件 15
1．1．17 TriQuint Semiconductor公司的射频与微波功率放大器器件 17
1．1．18 三菱电机机电（上海）有限公司的射频与微波功率放大器器件 18
1．2 数据表中的射频与微波功率放大器参数 19
1．2．1 绝对最大值 19
1．2．2 推荐工作条件 20
1．2．3 电特性 21
1．2．4 温度范围 24
1．2．5 热特性 24
第2章 射频电路设计基础 26
2．1 频谱 26
2．2 电阻（器）的射频特性 27
2．2．1 电阻器的射频等效电路 27
2．2．2 片状电阻的外形和尺寸 28
2．3 电容（器）的射频特性 28
2．3．1 电容器的阻抗频率特性 28
2．3．2 电容器的衰减频率特性 30
2．3．3 电容器的ESR和ESL特性 30
2．4 电感（器）的射频特性 32
2．4．1 电感器的阻抗频率特性 32
2．4．2 电感器的Q值频率特性 33
2．4．3 电感器的电感值频率特性 34
2．5 铁氧体元件 35
2．5．1 铁氧体元件的基本特性 35
2．5．2 铁氧体磁珠的基本特性 36
2．5．3 片式铁氧体磁珠 38
2．5．4 铁氧体磁珠的安装位置 47
2．5．5 EMC（电磁兼容）用铁氧体 48
2．6 传输线 50
2．6．1 传输线的定义 50
2．6．2 传输线的类型与特性 51
2．7 Smith圆图 53
2．7．1 等反射圆 54
2．7．2 等电阻圆图和等电抗圆图 54
2．7．3 Smith圆图（阻抗圆图） 56
2．7．4 Smith圆图的应用 56
2．8 网络与网络参数 69
2．9 天线 73
2．9．1 天线种类 73
2．9．2 天线的基本参数 76
2．9．3 天线分离滤波器 80
第3章 射频功率放大器电路基础 85
3．1 射频功率放大器的主要技术指标 85
3．1．1 输出功率 85
3．1．2 效率 87
3．1．3 线性 88
3．1．4 杂散输出与噪声 89
3．2 射频功率放大器电路结构 89
3．2．1 射频功率放大器的分类 89
3．2．2 A类射频功率放大器电路 90
3．2．3 B类射频功率放大器电路 93
3．2．4 C类射频功率放大器电路 97
3．2．5 D类射频功率放大器电路 99
3．2．6 E类射频功率放大器电路 103
3．2．7 F类射频功率放大器电路 106
3．3 功率放大器电路的阻抗匹配网络 110
3．3．1 阻抗匹配网络的基本要求 110
3．3．2 集总参数的匹配网络 110
3．3．3 传输线变压器匹配网络 112
3．4 功率合成与分配 115
3．4．1 功率合成器 115
3．4．2 功率分配器 119
3．5 功率放大器的线性化技术 123
3．5．1 前馈线性化技术 123
3．5．2 反馈技术 124
3．5．3 包络消除及恢复技术 126
3．5．4 预失真线性化技术 126
3．5．5 采用非线性元件的线性放大（LINC） 128
3．6 功率晶体管的二次击穿与散热 129
第4章　射频与微波晶体管功率放大器应用电路 132
4．1 射频与微波功率晶体管的主要参数 132
4．1．1 常用的射频与微波功率晶体管类型 132
4．1．2 射频与微波功率晶体管的绝对最大值 136
4．1．3 射频与微波功率晶体管推荐的工作条件 138
4．1．4 射频与微波功率晶体管的电特性（数据表） 140
4．1．5 射频与微波功率晶体管的特性曲线图 147
4．1．6 射频与微波晶体管的温度范围 150
4．1．7 射频与微波晶体管的热特性 150
4．1．8 射频与微波晶体管的测试（评估板）电路 152
4．2 射频与微波双极性晶体管功率放大器应用电路实例 154
4．2．1 ISM 433MHz功率放大器应用电路 154
4．2．2 ISM 866MHz功率放大器应用电路 155
4．2．3 1W 900MHz 3．6V功率放大器应用电路 156
4．2．4 40～3600MHz 20dB功率放大器应用电路 156
4．2．5 400～2200MHz 15dB功率放大器应用电路 159
4．2．6 0～6GHz 14～20．5dB功率放大器应用电路 160
4．3 射频与微波场效应管功率放大器应用电路实例 162
4．3．1 630mW VHF/UHF功率放大器应用电路 162
4．3．2 7．5W VHF/UHF功率放大器应用电路 162
4．3．3 12W VHF/UHF功率放大器应用电路 163
4．3．4 300W 50V FM（调频）广播功率放大器应用电路 163
4．3．5 135～175MHz 8W 7．5V功率放大器应用电路 164
4．3．6 450～520MHz 3W 12．5V功率放大器应用电路 165
4．3．7 520MHz 8W 7．5V功率放大器应用电路 167
4．3．8 155～950MHz 40．2dBm功率放大器应用电路 168
4．3．9 1GHz 30W 28V功率放大器应用电路 170
4．3．10 1GHz 120W 28V功率放大器应用电路 171
4．3．11 200～2100MHz 100W功率放大器应用电路 173
4．3．12 1．8～2．2GHz 180W功率放大器应用电路 174
4．3．13 2．110～2．170MHz 300W功率放大器应用电路 175
4．3．14 1．7～2．7GHz 28V 23W WiMAX功率放大器应用电路 176
4．3．15 3．3～3．8GHz 28V 15W WiMAX功率放大器应用电路 177
4．3．16 0～4000MHz 25W 28V功率放大器应用电路 178
4．4 射频与微波LDMOS晶体管功率放大器应用电路实例 179
4．4．1 45W 28V FM（调频）广播用功率放大器应用电路 179
4．4．2 400～470MHz 4W 7．2V功率放大器应用电路 180
4．4．3 400～500MHz 8W 12．5V功率放大器应用电路 181
4．4．4 340～520MHz 10W 15V功率放大器应用电路 182
4．4．5 460～540MHz 20W 13．6V功率放大器应用电路 183
4．4．6 10～512MHz 120W功率放大器应用电路 184
4．4．7 470～860MHz 110W DVB-T UHF功率放大器应用电路 186
4．4．8 860～960MHz 1W 7．2V功率放大器应用电路 187
4．4．9 860～960MHz 4W 13．6V功率放大器应用电路 188
4．4．10 740～950MHz 5W 7．2V功率放大器应用电路 189
4．4．11 1GHz 6W 28V功率放大器应用电路 190
4．4．12 1GHz 18W/30W/45W/60W/70W 28V功率放大器应用电路 191
第5章　单片射频与微波功率放大器应用电路 193
5．1 单片射频与微波功率放大器的主要参数 193
5．1．1 常用的单片射频与微波功率放大器类型 193
5．1．2 单片射频与微波功率放大器的绝对最大值 195
5．1．3 单片射频与微波功率放大器推荐的工作条件 198
5．1．4 单片射频与微波功率放大器的电特性（数据表） 199
5．1．5 单片射频与微波功率放大器的特性曲线图 202
5．1．6 单片射频与微波功率放大器的温度范围 204
5．1．7 单片射频与微波功率放大器的热特性 204
5．1．8 单片射频与微波功率放大器的测试（评估板）电路 205
5．2 通用型单片射频与微波功率放大器应用电路实例 206
5．2．1 150～960MHz 32dBm功率放大器应用电路 206
5．2．2 380～960MHz 1W功率放大器应用电路 208
5．2．3 728～756MHz 27dBm线性功率放大器应用电路 209
5．2．4 851～894MHz 27．2dBm线性功率放大器应用电路 210
5．2．5 800～960MHz 29dBm线性功率放大器应用电路 211
5．2．6 810～960MHz 29．5dBm功率放大器应用电路 212
5．2．7 800～1000MHz 250mW增益可控功率放大器应用电路 213
5．2．8 800～1000MHz 1W功率放大器应用电路 215
5．2．9 1200～1400MHz 90W功率放大器应用电路 217
5．2．10 20～1500MHz 5W MMIC功率放大器应用电路 218
5．2．11 1．2～1．85GHz 150W功率放大器应用电路 218
5．2．12 1．7～2．2GHz 1W功率放大器应用电路 219
5．2．13 1．8～2．5GHz 30dBm线性功率放大器应用电路 220
5．2．14 1．8～2．5GHz 33dBm线性功率放大器应用电路 220
5．2．15 2．4～2．5GHz 22．5dBm线性功率放大器应用电路 223
5．2．16 2．4～2．5GHz 21dBm线性功率放大器应用电路 225
5．2．17 400～2700MHz 1 W MMIC 线性功率放大器应用电路 225
5．2．18 2．1～2．7GHz 1W功率放大器应用电路 227
5．2．19 3．3～3．8GHz 1W功率放大器应用电路 227
5．2．20 6～20GHz 15dBm线性功率放大器应用电路 228
5．2．21 18～27GHz 29dBm功率放大器应用电路 229
5．2．22 28～31GHz 33/36dBm功率放大器应用电路 229
5．2．23 27～32GHz 28．5dBm MMIC功率放大器应用电路 229
5．2．24 25～33GHz 0．7W MMIC功率放大器应用电路 231
5．2．25 25～35GHz Ka波段25dBm功率放大器应用电路 231
5．2．26 36～40GHz 26dBm MMIC功率放大器应用电路 232
5．2．27 36～40GHz 29dBm MMIC功率放大器应用电路 233
5．2．28 37～40GHz 1W MMIC功率放大器应用电路 234
5．2．29 40．5～43．5GHz 27．5dBm线性功率放大器应用电路 234
5．3 线局域网（WLAN）功率放大器应用电路实例 235
5．3．1 2．45GHz 24．5dBm 802．11g WLAN功率放大器应用电路 235
5．3．2 2．4GHz 25dBm 802．11g/b WLAN功率放大器应用电路 236
5．3．3 2．4GHz 20dBm 802．11b/g WLAN功率放大器应用电路 237
5．3．4 2．4/5GHz 20dBm 802．11a/b/g WLAN功率放大器应用电路 238
5．3．5 2．4GHz 30dBm IEEE802．11b/g功率放大器应用电路 239
5．3．6 2．4GHz 21dBm IEEE802．11b/g/n功率放大器应用电路 240
5．3．7 2．4GHz 27dBm IEEE802．11b/g/n功率放大器应用电路 242
5．3．8 5GHz 802．11a/n 18dBm功率放大器应用电路 242
5．3．9 4．90～5．85GHz 802．11a/n WLAN功率放大器应用电路 243
5．3．10 2．4/5GHz 802．11a/b/g WLAN功率放大器应用电路 244
5．3．11 2．4/5GHz 802．11a/b/g/n WLAN功率放大器应用电路 245
5．4 WiMAX和WiFi功率放大器应用电路 246
5．4．1 2．3～2．4GHz 25dBm WiMAX功率放大器应用电路 246
5．4．2 2．4～2．5GHz 29dBm WiFi功率放大器应用电路 247
5．4．3 2．4～2．5GHz 28dBm WiFi功率放大器应用电路 247
5．4．4 2．2～2．7GHz 2W WiMAX和WiFi功率放大器应用电路 248
5．4．5 2．3～2．7GHz 25dBm WiMAX和WiFi功率放大器应用电路 248
5．4．6 3．3～3．8GHz 25dBm WiMAX功率放大器应用电路 250
5．4．7 4．9～5．9GHz 25dBm WiFi功率放大器应用电路 250
5．5 射频前端应用电路实例 251
5．5．1 2．4GHz高线性度WLAN前端模块应用电路 251
5．5．2 2．4～2．5GHz 802．11b/g/n WiFi前端模块应用电路 252
5．5．3 2．4～2．5GHz 高功率前端模块应用电路 252
5．5．4 2．4GHz 22dBm射频前端模块应用电路 253
5．5．5 802．11a/b/g/n WLAN/蓝牙射频前端模块应用电路 255
5．5．6 802．11a/b/g/n WLAN射频前端模块应用电路 255
5．6 驱动放大器应用电路实例 256
5．6．1 700～1000MHz 27dBm驱动放大器应用电路 256
5．6．2 700MHz～1GHz 1W驱动放大器应用电路 257
5．6．3 700MHz～1GHz 2W线性驱动放大器应用电路 258
5．6．4 0～1800MHz 21．0dBm驱动放大器应用电路 258
5．6．5 5～2000MHz 24．0dBm驱动放大器应用电路 258
5．6．6 250～2500MHz 24dBm驱动放大器应用电路 260
5．6．7 100MHz～2．7GHz 9dBm 50驱动放大器应用电路 260
5．6．8 700～2700MHz 24dBm驱动放大器应用电路 262
5．6．9 1800～2700MHz 30．7dBm驱动放大器应用电路 263
5．6．10 0～3500MHz 28．6dBm驱动放大器应用电路 264
5．6．11 40MHz～4GHz 19．5dBm驱动放大器应用电路 265
5．6．12 400～4000MHz 29．1dBm驱动放大器应用电路 265
5．6．13 0～5．5GHz 11．6dBm驱动放大器应用电路 268
5．6．14 0．5～6GHz 22dBm 50驱动放大器应用电路 269
5．6．15 6～20GHz 19．5dBm驱动放大器应用电路 274
5．6．16 32～45GHz 24dBm Ka频带驱动放大器应用电路 275
5．6．17 41～45GHz 18dBm Q频带驱动放大器应用电路 276
第6章 射频与微波功率检测/控制应用电路 277
6．1 射频与微波功率检测/控制电路的主要类型和特性 277
6．2 射频信号功率检测/控制应用电路实例 280
6．2．1 100kHz～1GHz射频功率检测器应用电路 280
6．2．2 10～1000MHz 83dB射频功率检测器应用电路 281
6．2．3 0．8～2GHz射频功率检测器应用电路 282
6．2．4 低频～2．5GHz的功率、增益和VSWR检测器/控制器应用电路 283
6．2．5 0．1GHz～2．5GHz 75dB对数检测器/控制器应用电路 287
6．2．6 100MHz～2．7GHz 45dB射频功率检测器/控制器应用电路 289
6．2．7 50Hz～2．7GHz 60dB TruPwr功率检测器应用电路 290
6．2．8 800MHz～2．7GHz 80dB射频功率检测器应用电路 293
6．2．9 50MHz～3GHz 60dB射频功率检测器应用电路 294
6．2．10 50MHz～3．5GHz射频功率检测器应用电路 295
6．2．11 50MHz～4GHz 40dB对数功率检测器应用电路 296
6．2．12 100MHz～6GHz TruPwr功率检测器应用电路 297
6．2．13 450MHz～6GHz 45dB峰值和RMS功率测量应用电路 297
6．2．14 600MHz～7GHz 26～12dB射频功率检测器应用电路 300
6．2．15 1MHz～8GHz 70dB对数检测器/控制器应用电路 301
6．2．16 1MHz～10GHz 50dB对数检测器/控制器应用电路 303
6．2．17 10MHz～10GHz 67dB TruPwr检波器应用电路 305
6．2．18 40MHz～10GHz 57dB RMS射频功率检波器应用电路 309
6．2．19 7ns响应时间15GHz射频功率检波器应用电路 310
第7章 射频与微波功率放大器的电源电路 311
7．1 射频系统的电源要求 311
7．1．1 射频系统的电源管理 311
7．1．2 射频系统的电源噪声控制 314
7．1．3 手持设备射频功率放大器的供电电路 319
7．2 LDO线性稳压器电源电路 323
7．2．1 LDO线性稳压器与DC-DC转换器的差异 323
7．2．2 LDO线性稳压器简介 325
7．2．3 选择LDO线性稳压器的基本原则 328
7．2．4 LDO线性稳压器的参数 329
7．2．5 LDO线性稳压器的PSRR 337
7．2．6 LDO线性稳压器电容选型 343
7．3 超低噪声高PSRR射频LDO线性稳压器电路实例 352
7．3．1 500mA超低噪声、高PSRR射频LDO线性稳压器电路 352
7．3．2 200mA超低噪声、高PSRR射频LDO线性稳压器电路 353
7．3．3 36V/1A/4．17V（RMS值）射频LDO线性稳压器电路 354
7．3．4 2A输出电流RMS值6V噪声RF LDO线性稳压器 356
7．4 射频功率放大器电源电路实例 359
7．4．1 基带和RFPA电源管理单元（PMU） 359
7．4．2 用于RFPA的可调节降压DC-DC转换器 360
7．4．3 具有MIPI＆reg; RFFE接口的RFPA降压DC-DC转换器 370
7．4．4 用于3G和4G的RFPA降压-升压转换电路 380
7．4．5 具有MIPI＆reg; RFFE接口的3G/4G RFPA降压-升压转换器 384
7．4．6 300mA 3．6V RFPA电源电路 387
第8章 射频与微波电路PCB设计 389
8．1 PCB的RLC 389
8．1．1 PCB的导线电阻 389
8．1．2 PCB导线的电感 389
8．1．3 PCB导线的阻抗 391
8．1．4 PCB导线的互感 392
8．1．5 PCB电源和接地平面电感 393
8．1．6 PCB的导线电容 394
8．1．7 PCB的平行板电容 395
8．1．8 PCB的过孔电容 395
8．1．9 PCB的过孔电感 396
8．1．10 典型过孔的R、L、C参数 396
8．1．11 过孔的电流模型 397
8．2 PCB电源/地平面 397
8．2．1 PCB电源/地平面的功能 397
8．2．2 PCB电源/地平面设计的一般原则 398
8．2．3 PCB电源/地平面叠层和层序 400
8．2．4 PCB电源/地平面的负作用 404
8．3 PCB传输线 405
8．3．1 微带线 405
8．3．2 埋入式微带线 406
8．3．3 单带状线 407
8．3．4 双带状线或非对称带状线 408
8．3．5 差分微带线和差分带状线 408
8．3．6 传输延时与介电常数r的关系 409
8．3．7 PCB传输线设计与制作中应注意的一些问题 409
8．4 射频与微波电路PCB设计的一些技巧 415
8．4．1 利用电容的“零阻抗”特性实现射频接地 415
8．4．2 利用电感的“穷大阻抗”特性辅助实现射频接地 417
8．4．3 利用“零阻抗”电容实现复杂射频系统的射频接地 417
8．4．4 利用半波长PCB连接线实现复杂射频系统的射频接地 418
8．4．5 利用1/4波长PCB连接线实现复杂射频系统的射频接地 419
8．4．6 利用1/4波长PCB微带线实现电路的隔离 419
8．4．7 PCB连线上的过孔数量与尺寸 420
8．4．8 端口的PCB连线设计 420
8．4．9 谐振回路接地点的选择 421
8．4．10 PCB保护环 422
8．4．11 利用接地平面开缝减小电流回流耦合 422
8．4．12 隔离 425
8．4．13 PCB走线形式 427
8．4．14 寄生振荡的产生与消除 429
8．5 PCB天线设计实例 431
8．5．1 300～450MHz发射器PCB环形天线设计实例 431
8．5．2 868MHz和915MHz PCB天线设计实例 436
8．5．3 915MHz PCB环形天线设计实例 437
8．5．4 紧凑型868/915 MHz天线设计实例 440
8．5．5 868MHz/915MHz/955MHz倒F PCB天线设计实例 440
8．5．6 868MHz/915MHz/920MHz微型螺旋PCB天线设计实例 441
8．5．7 2．4GHz F型PCB天线设计实例 442
8．5．8 2．4GHz 倒F PCB天线设计实例 444
8．5．9 2．4GHz小尺寸PCB天线设计实例 444
8．5．10 2．4GHz 蜿蜒式PCB天线设计实例 446
8．5．11 2．4GHz折叠偶极子PCB天线设计实例 447
8．5．12 868MHz/2．4GHz可选择单/双频段的单极子PCB天线设计实例 448
8．5．13 2．4 GHz YAGI PCB天线设计实例 448
8．5．14 2．4GHz全波PCB环形天线设计实例 450
8．5．15 2．4GHz PCB槽（slot）天线设计实例 450
8．5．16 2．4GHz PCB片式天线设计实例 451
8．5．17 2．4GHz蓝牙、802．11b/g WLAN片式天线设计实例 452
第9章 射频与微波功率放大器的散热设计 453
9．1 散热设计基础 453
9．1．1 热传递的三种方式 453
9．1．2 温度（高温）对元器件及电子产品的影响 454
9．1．3 温度减额设计 454
9．2 射频与微波功率放大器器件的封装与热特性 458
9．2．1 射频与微波功率放大器器件的封装 458
9．2．2 与器件封装热特性有关的一些参数 460
9．2．3 器件封装的基本热关系 462
9．2．4 常用IC封装的热特性 463
9．2．5 器件的最大功耗声明 468
9．2．6 最大功耗与器件封装和温度的关系 469
9．3 PCB的散热设计 473
9．3．1 PCB的热性能分析 473
9．3．2 PCB基材的选择 474
9．3．3 PCB元器件的布局 475
9．3．4 PCB的布线 477
9．3．5 均匀分布热源的稳态传导PCB的散热设计 479
9．3．6 铝质散热芯PCB的散热设计 481
9．3．7 PCB之间的合理间距设计 482
9．4 裸露焊盘的PCB设计 483
9．4．1 裸露焊盘简介 483
9．4．2 裸露焊盘连接的基本要求 487
9．4．3 裸露焊盘散热通孔的设计 489
9．4．4 裸露焊盘的PCB设计示例 491
9．5 散热器的安装与接地 495
9．5．1 散热器的安装 495
9．5．2 散热器的接地 500
参考文献 503

前言/序言

《电子系统中的信号完整性》 引言 在现代电子系统设计领域，信号完整性（Signal Integrity, SI）已成为至关重要的考量因素。随着集成电路（IC）工作频率的不断攀升、封装密度的急剧增加以及互连长度的延伸，信号在传输过程中面临的失真、串扰、反射、损耗等问题日益严峻，直接影响到系统的可靠性和性能。一本深入剖析信号完整性原理、分析方法和设计实践的著作，对于工程师而言，无疑是不可或缺的参考。 本书并非聚焦于特定器件或模块的内部工作原理，而是将目光投向了电子系统整体层面，着重探讨信号在物理传输路径中遇到的各种挑战以及如何克服它们。我们将从信号在传输线上的传播特性入手，逐步深入到复杂PCB设计中信号完整性问题的成因和解决方案，涵盖从理论分析到仿真验证，再到实际布局布线指导的完整流程。 第一章：信号传播基础与传输线理论 本章将为读者建立起对信号在电子系统中传播的直观认识。我们将从基本的电磁场理论出发，解释为什么在高速数字电路中，普通的导线会表现出传输线的特性。 1.1 电磁场与电磁波：简要回顾电场和磁场的概念，以及它们如何相互作用产生电磁波。我们将强调，在高速电路中，信号的传播速度不再是无限的，而是接近光速，且受到传播介质和几何结构的影响。 1.2 传输线模型：介绍最基本的传输线模型，包括分布参数模型（电感L'、电容C'、电阻R'、电导G' per unit length）。我们将详细解析这些参数对信号传播的影响，例如电阻和电导引起的损耗，电感和电容引起的延迟和波形畸变。 1.3 特性阻抗（Characteristic Impedance）：深入探讨特性阻抗的概念，它是传输线对行进波的阻碍程度，与传输线的几何尺寸和介电常数有关。理解特性阻抗的匹配对于防止信号反射至关重要。我们将推导特性阻抗的计算公式，并分析不同类型的传输线（如微带线、带状线）的特性阻抗特点。 1.4 信号反射与驻波：当信号在传输线末端遇到阻抗不匹配时，会发生反射。本节将详细分析反射的发生机制，以及反射如何导致信号失真，形成驻波，甚至引起过压或欠压，影响器件的正常工作。我们将引入反射系数的概念，并演示如何计算反射。 1.5 延迟与传播速度：介绍信号在传输线上传播的速度，即传播速度（propagation velocity），它受到介电常数和传输线结构的影响。我们将解释信号延迟（delay）的概念，以及它如何累积并影响时序。 1.6 损耗（Losses）：分析信号在传输过程中遇到的各种损耗，包括导体损耗（因电阻引起）和介质损耗（因介电材料的电导和频率相关的介电损耗引起）。我们将阐述损耗对信号幅值和波形的影响，特别是在高频下。 第二章：信号完整性问题的根源与表现 在理解了信号的基本传播特性后，本章将聚焦于在实际电子系统中，信号完整性问题是如何产生以及表现出来的。 2.1 串扰（Crosstalk）：分析相邻信号线之间通过电容和电感耦合产生的串扰。我们将区分电容耦合和电感耦合，并解释它们如何导致“桥式串扰”和“端部串扰”。研究串扰的发生机理，例如“回声串扰”（echo crosstalk）和“费尔卡串扰”（Far-end crosstalk, FEXT）以及“近端串扰”（Near-end crosstalk, NEXT）。 2.2 阻抗不匹配与反射：重申阻抗不匹配是信号反射的主要原因。我们将分析信号路径中可能出现的阻抗不匹配点，包括连接器、焊盘、过孔、元件引脚等。 2.3 信号衰减（Attenuation）：讨论信号在高频传输中由于导体和介质损耗引起的幅度下降。我们将分析介质损耗随频率增加而增加的特性，以及趋肤效应（skin effect）对导体损耗的影响。 2.4 抖动（Jitter）：介绍抖动是信号时序上的不确定性。我们将区分随机抖动（Random Jitter, RJ）和确定性抖动（Deterministic Jitter, DJ），并分析引起抖动的原因，如串扰、电源噪声、时钟抖动等。 2.5 信号畸变（Signal Distortion）：总结上述各种因素共同作用下，导致信号波形发生的变化，如上升/下降沿变缓、过冲（overshoot）、下冲（undershoot）、振铃（ringing）等。 2.6 瞬态和电源分配网络（PDN）噪声：高速开关器件会从电源系统中汲取瞬时大电流，引起电源轨的电压跌落（ground bounce）和电源反弹（power bounce），这些噪声会耦合到信号线，影响信号完整性。 第三章：信号完整性问题的分析方法 本章将介绍工程师用于评估和诊断信号完整性问题的各种分析技术。 3.1 建模与参数提取：介绍如何对PCB走线、过孔、连接器等结构进行电磁建模，以提取其电气参数（如阻抗、延迟、S参数）。我们将讨论TLM（Transmission Line Matrix）方法、有限元方法（FEM）、有限差分时域方法（FDTD）等数值分析方法。 3.2 仿真工具的应用：介绍当前广泛使用的信号完整性仿真软件，如HyperLynx, ADS, Sigrity等。我们将演示如何构建仿真模型，设置仿真参数，并解读仿真结果。 3.3 S参数（Scattering Parameters）：深入讲解S参数在信号完整性分析中的作用。S参数能够准确描述多端口网络在高频下的传输特性，包括插入损耗（S21）、回波损耗（S11）、串扰（S12, S21）等。 3.4 时域反射计（TDR）：介绍TDR作为一种强大的物理测量工具，可以用来测量传输线的阻抗、检测阻抗不匹配点以及评估损耗。 3.5 眼图（Eye Diagram）：讲解眼图的生成原理以及如何通过眼图评估信号的质量。眼图能够直观地展示信号的噪声裕度、抖动、上升/下降沿等关键指标。 3.6 串扰分析与边界扫描：介绍专门用于分析串扰的仿真方法，以及如何通过设置不同的激励和响应端口来评估串扰的严重程度。 第四章：PCB布局布线中的信号完整性设计 本章将把理论分析转化为实际的PCB设计规则和实践。 4.1 PCB叠层设计：讲解PCB叠层设计对信号完整性的影响，包括介电常数、介质厚度、铜箔厚度等。我们将介绍各种PCB叠层结构（如微带线、带状线）的特性，以及如何选择合适的叠层来满足高频信号传输的要求。 4.2 差分信号设计：介绍差分信号的工作原理以及它在提高信号完整性方面的优势。我们将讨论差分对的布线规则，如保持差分对的紧耦合、长度匹配、阻抗控制等。 4.3 阻抗匹配技术：详细介绍各种实现阻抗匹配的手段，包括使用终端匹配电阻（串联、并联）、端接网络、控制走线宽度和间距等。 4.4 过孔（Vias）的信号完整性考量：分析过孔在信号路径中引起的寄生参数，如寄生电感和电容，以及它们对信号完整性的影响。我们将提出减小过孔寄生效应的设计方法，例如使用盲/埋孔、优化过孔的接地连接等。 4.5 地弹和电源反弹的抑制：介绍如何设计低阻抗的电源分配网络（PDN）来抑制地弹和电源反弹。我们将讨论使用去耦电容（decoupling capacitors）、增加电源和地平面、减小电源回路面积等方法。 4.6 时钟信号的布线：专门探讨时钟信号的特殊性，以及如何对其进行优化布线以减小抖动和串扰。 4.7 连接器和线缆的选择与使用：分析连接器和线缆对信号完整性的影响，并提供选择和使用时应注意的原则。 4.8 EMI/EMC与SI的协同设计：讨论信号完整性设计与电磁干扰/电磁兼容（EMI/EMC）设计之间的密切联系，以及如何在设计初期就考虑到两者的协同优化。 第五章：案例研究与实践经验 本章通过具体的实际案例，将前面章节的理论知识和设计方法落地，帮助读者加深理解并掌握实际应用。 5.1 高速数字接口设计案例：分析DDR内存接口、PCIe接口等高速数字接口的信号完整性设计要点，包括阻抗控制、长度匹配、眼图分析等。 5.2 RF连接器和PCB走线阻抗匹配：讨论在射频应用中，如何精确控制PCB走线阻抗与射频连接器的匹配，以实现最小的插入损耗和回波损耗。 5.3 串扰问题的分析与解决：通过具体的设计案例，展示如何诊断串扰问题，并采取相应的布线策略（如增加间距、屏蔽、差分走线）进行解决。 5.4 高速时钟信号的抖动分析与优化：针对时钟信号，展示如何通过仿真和测量手段分析抖动，并进行优化布线和时钟源选择。 5.5 电源完整性（PI）与信号完整性（SI）的综合分析：展示一个复杂系统设计中，信号完整性和电源完整性如何相互影响，以及如何进行综合分析和优化。 结论 信号完整性设计并非一蹴而就，而是需要系统性的思考和实践。本书旨在为工程师提供一个扎实的理论基础和实用的设计指导，帮助他们在复杂的高速电子系统设计中，有效识别、分析和解决信号完整性问题，最终确保产品的稳定性和高性能。掌握信号完整性设计，是迈向高级电子系统工程师的关键一步。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，一本好的技术书籍，除了内容的深度和广度，其“可读性”也至关重要。这本书在这方面做得非常出色。作者的叙述风格非常流畅，文字表达精准而不失生动。即使是讨论一些枯燥的数学公式，他也能巧妙地将其与实际工程应用联系起来，让读者在理解公式的同时，也能体会到其背后的价值。我特别喜欢书中那些“作者提示”或“工程经验”这样的栏目，这些小小的点缀，往往能揭示出一些非常宝贵的实践经验，是其他书籍难以见到的。这本书让我觉得，学习技术不应该是枯燥乏味的，也可以是有趣且充满启发的。我很高兴能拥有这样一本值得反复阅读和借鉴的优秀著作。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样在行业内已经有一定经验的工程师来说，找到一本既能巩固基础知识又能提供新视角的书籍并不容易。这本书恰好满足了我的需求。它没有停留在教科书式的理论讲解，而是花了很大篇幅来讨论实际工程中会遇到的各种问题，比如器件的选择、电路的优化、调试过程中的注意事项等等。我尤其欣赏作者在“案例分析”部分所提供的细节，他会深入剖析具体的项目，解释遇到的挑战以及是如何克服的。这对我来说非常有启发，让我能够跳出自己固有的思维模式，从更广阔的视角去理解设计。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种经验的分享，读起来仿佛与一位资深的工程师在面对面交流，受益匪浅。

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

书很好，比较系统地介绍了专业知识

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

不错，好好学习

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质量不错，很快送达，满意

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内容多，像是图册，作者自己的思考而得不多

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挺好的啦，不错的书啊啊啊

评分☆☆☆☆☆

很好，案例很多，值得学习！