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市川裕一，青木胜，卓圣鹏 著

图书标签:

• 高频电路
• 电路设计
• 射频电路
• 微波电路
• PCB设计
• 电子工程
• DIY
• 制作
• 高频技术
• 电路分析

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030173690

版次：31

商品编码：12297836

包装：平装

丛书名： 图解实用电子技术丛书

开本：32开

出版时间：2018-01-01

页数：292

正文语种：中文

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。本书首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。

目录

第1章 欢迎进入高频世界——成为高频工程师为目标
1.1 频带和电路
1.2 高频电路设计环境的变化
1.3 现在高频电路设计中广泛存在的弊端

第2章 高频的基础知识——为了更好地理解高频信号
2.1 信号的波长
2.2 高频电路看作分布常数的电路
2.3 高频中最重要的工作是传输线的设计
2.3.1 表示传输线电气特性的“特性阻抗”
2.3.2 高频使用的传输线
2.4 用分布常数与集中常数制作的高频电路
2.5 高频中功率比电压与电流更容易处理
2.5.1 S参数的概要
2.5.2 实际高频元件数据表中记载的S参数
2.6 用史密斯图求阻抗
2.6.1 史密斯图
2.6.2 在史密斯图上描绘阻抗
2.6.3 元件与传输线路的增加以及史密斯图上的阻抗轨迹
2.7 高效率地传输高频信号的技术——匹配
2.7.1 禁止使用电阻取得匹配
2.7.2 阻抗匹配实例1
2.7.3 阻抗匹配实例2
2.7.4 匹配电路构成的不同造成输入阻抗特性的差异
2.7.5 使用实际元件的匹配电路
2.8 实际无源元件的高频阻抗
2.9 能发挥高频电路性能的印制基板的设计
2.9.1 高频电路用印制基板的基础知识
2.9.2 印制图案的精度与特性阻抗的偏差
2.9.3 印制图案“弯曲”对特性阻抗的影响
2.9.4 邻近接地图案对信号图案的影响
2.9.5 邻近信号图案的耦合会彼此影响

第3章 开关的设计与制作——控制信号流的技术
3.1 高频开关的作用与性能
3.1.1 开关的作用
3.1.2 开关要求的性能
3.2 开关的种类与选择
3.3 高频开关所使用的半导体元件
3.3.1 PIN二极管
3.3.2 MESFET
3.4 PIN二极管作为开关元件的特性实验
3.5 开关基本型——SPST开关的种类与特性
3.5.1 两种SPST开关
3.5.2 SPST开关的接入损耗与隔离特性
3.6 SPDT开关的种类与动作
3.6.1 串联型与并联型的组合开关
3.6.2 两种串联型的组合开关
3.7 试作的SPDT开关特性的仿真分析
3.7.1 SPDT开关的规格
3.7.2 试作SPDT开关的高频特性
3.7.3 隔离特性的改善
3.8 SPDT开关的试作
3.9 试作SPDT开关基板的初始特性与调整
3.10 试作前仿真预测与评价结果不同的原因

第4章 低噪声放大器的设计与制作——放大微弱信号的技术
4.1 LNA的作用
4.2 噪声越小而增益越大越好
4.2.1 表示噪声大小的参数——噪声指数
4.2.2 LAN的噪声指数对系统总体噪声特性有很大影响
4.2.3 两个LNA串联时电路的总体噪声指数
4.3 LNA设计时其他重要参数
4.3.1 输入电平范围
4.3.2 输入输出VSWR与噪声特性及稳定度之间的关系
4.2.3 振荡的稳定性
4.4 LNA使用的半导体元件
4.4.1 MMIC MGA-87563
4.4.2 EMT ATF-35143
4.5 LNA的仿真进行特性分析
4.5.1 使用MGA-875635构成LNA的仿真
4.5.2 使用ATF-35143构成LNA的仿真
4.6 使用MMIC MGA一87563的LNA制作
4.6.1 规格与电路的说明
4.6.2 评价时的检测点
4.6.3 初始性能
4.6.4 特性的改善
4.6.5 试作前仿真预测与评价结果的比较
4.7 使用HEMT ATF-35143制作的LNA
4.7.1 规格与电路的说明
4.7.2 评价时的检测点
4.7.3 初始性能
4.7.4 特性的改善
4.7.5 试作前仿真预测与评价结果的比较

第5章 混频器的设计与制作——升降频技术
5.1 混频器的作用
5.1.1 发射信号电路中混频器的作用
5.1.2 接收信号电路中混频器的作用
5.1.3 转换频率的必要性
5.2 频率转换的原理与实际方法
5.2.1 频率不同的信号相乘就会产生其他频率成分
5.2.2 收发信号电路的工作情况
5.3 混频器的种类与特征
5.3.1 只用无源元件构成的无源混频器
5.3.2 用放大元件构成的有源混频器
5.4 DBM的工作原理
5.5 由DBM进行降频转换的实验
5.5.1 将L0信号频率设定为2200MHz的场合
5.5.2 将LO信号频率设定为2600MHz的场合
5.5.3 实验观察
5.6 DBM的升频转换实验
5.6.1 将L0信号频率设定为2200MHz的场合
5.6.2 将LO信号频率设定为2600MHz的场合
5.7 观察实际的有源混频器
5.8 放大器非线性工作进行频率转换
5.8.1 在输出失真的非线性区进行频率转换
5.8.2 放大器输出高次谐波的实验
5.9 有源混频器的实验
5.9.1 实验系统的概要
5.9.2 降频转换的实验
5.9.3 升频转换实验

第6章 滤波器的设计与制作——取出所期望频率成分的技术
6.1 高频滤波器的种类与作用
6.1.1 接收电路中滤波器的作用
6.1.2 发射电路中滤波器的作用
6.1.3 滤波器的种类
6.2 BPF基本上是谐振电路
6.3 用介质谐振器制作的BPF
6.4 用微带线制作的BPF
6.4.1 可用音叉的共鸣动作进行示意
6.4.2 印制图案的形状与传输特性
6.5 用介质谐振器制作的BPF
6.5.1 介质BPF的设计
6.5.2 试作的步骤
6.5.3 特性评价与调整
6.6 LC谐振电路制作的BPF
6.6.1 使用软件工具进行简单设计
6.6.2 试作的步骤
6.6.3 特性评价与调整

第7章 检波电路的设计与制作——将调制信号进行解调的技术
7.1 检波电路的主要元件一肖特基二极管
7.2 检波电路的种类
7.3 用SBD制作的检波电路
7.3.1 电路的说明
7.3.2 试作与特性评价

第8章 振荡电路的设计与制作——从振荡原理到VCO的制作
8.1 振荡电路的基础
8.1.1 产生振荡的原因
8.1.2 各种反馈电路
8.1.3 谐振电路的Q值越大，越能得到高稳定度与纯正度
8.2 各种LC振荡电路
8.2.1 科耳皮兹振荡电路与哈特莱振荡电路
8.2.2 克拉普振荡电路
8.3 VCO的基础知识
8.3.1 VCO要求的特性
8.3.2 VCO中主要元件——变容二极管
8.4 用LC谐振电路制作的VCO
8.4.1 用空芯线圈制作的VCO
8.4.2 作为终端微带线制作的VCO
8.4.3 用耄?4阻抗反转电路制作的VCO
8.4.4 用介质谐振器制作的VCO
8.5 用SAW器件制作的VCO

第9章 PLL的设计与制作——得到稳定振荡信号的控制技术
9.1 PLL为稳定度高的振荡器
9.2 PLL核心部分环路滤波器的设计
9.2.1 开环传输特性
9.2.2 环路滤波器的增加与振荡稳定度
9.2.3 环路滤波器的常数设计
9.2.4 Wn、嬗牖仿诽匦缘墓叵?
9.2.5 环路滤波器的两种电路方式
9.2.6 环路滤波器设计时三个要点
9.3 用LMX2326TM制作2.1 ～2.3 GHz的PLL
9.3.1 PLL IC LMX2326TM内部等效电路
9.3.2 环路滤波器能用厂家免费提供的软件工具进行简单设计
9.3.3 LMX2326TM参数的设定
9.3.4 相位噪声与基准信号泄漏的实测
9.3.5 改善特性与防止误动作的技术
9.4 环路滤波器的常数与PLL基本性能
9.4.1 用PLL仿真软件——“Genesis PLL设计工具”进行验证
9.4.2 仿真时导出需要的参数
9.4.3 频率收敛时间、相位噪声、相位裕量的分析结果
9.4.4 环路滤波器的改进减小基准信号泄漏
参考文献

《高频电路设计与制作》：精要概览 本书并非一本涵盖所有高频电路设计与制作细节的百科全书，而是致力于梳理高频领域的核心概念、关键技术和实用方法，为读者构建一个清晰、易于理解的学习框架。我们的目标是让您在掌握基本原理的基础上，能够独立分析和解决实际高频电路设计中遇到的问题，并具备将理论付诸实践的能力。 引言：高频世界的魅力与挑战 随着信息技术的飞速发展，通信、雷达、医疗影像、工业控制等众多领域对高速、高带宽信号的需求日益增长。这使得高频电路设计成为一门极具挑战性和吸引力的学科。与低频电路相比，高频电路的设计需要考虑寄生效应、阻抗匹配、信号完整性、电磁兼容性等诸多复杂因素。这些因素在高频下不再是微不足道的干扰，而是直接影响电路性能的关键所在。 本书将带领您走进这个充满挑战但也蕴含无限可能的高频世界。我们将从最基础的概念入手，逐步深入到复杂的理论分析和实践应用。我们相信，通过系统性的学习和深入的思考，高频电路设计将不再是遥不可及的难题，而是您手中能够驾驭的强大工具。 第一篇：高频电路设计的基础理论 本篇是理解高频电路设计的基石。我们不会淹没在过于抽象的数学公式中，而是力求用直观、易懂的方式阐述高频现象的本质。 什么是高频？频率与波长的关系 我们将首先明确“高频”的定义，以及频率与信号在传输介质中传播的波长之间的关系。这将帮助您理解为何在低频下可以忽略的许多物理效应，在高频下却变得至关重要。例如，一个信号的波长与电路元件的尺寸相当时，我们就必须将其视为一个分布参数电路，而不是集总参数电路。 集总参数与分布参数电路的界限 理解集总参数和分布参数电路是掌握高频电路设计的关键一步。集总参数电路模型适用于信号波长远大于电路尺寸的情况，这时可以将电路元件视为理想的电阻、电感、电容。然而，在高频下，信号波长可能与传输线、电感线圈、电容引脚等尺寸相近，此时元件的物理尺寸和形状将显著影响其电气特性，电路必须被视为分布参数系统。我们将探讨判断这一界限的实用准则，并介绍如何从集总参数模型过渡到分布参数模型。 寄生参数：无处不在的“敌人” 任何实际的电子元件都存在寄生电感、寄生电容和寄生电阻。在高频下，这些寄生参数的影响会被极大地放大。例如，一个看似简单的电阻，其引脚的电感在高频下可能使其呈现出电感特性，影响其滤波性能；一个电容器，其等效串联电感（ESL）可能在高频下导致其表现出感性，甚至与电路中的其他元件形成谐振。本书将深入分析不同类型元件的寄生参数来源，以及它们如何影响电路的功能和性能。我们将学习如何量化这些寄生参数，并探讨在设计中如何尽量减小其不利影响，甚至巧妙地利用它们。 史密斯圆图：高频阻抗匹配的利器 史密斯圆图是高频电路设计中最具代表性、也最实用的工具之一。它将复杂的复数阻抗映射到一个归一化的圆形图上，使得阻抗的计算、变换和匹配可视化。我们将从史密斯圆图的构造原理出发，详细介绍如何使用它来分析传输线阻抗、计算匹配网络、确定谐振点等。通过掌握史密斯圆图，您将能够高效地解决高频电路中至关重要的阻抗匹配问题。 S参数：描述高频网络的语言 S参数（Scattering Parameters）是描述高频电路网络（如放大器、滤波器、连接器）输入输出端口之间散射特性的矩阵。它提供了一种便捷、准确的方式来表征电路在高频下的损耗、增益、反射等性能。本书将介绍S参数的定义、计算方法，以及如何通过S参数来评估和设计高频电路。我们将学习如何读取和理解S参数数据，以及如何利用S参数进行电路的仿真和分析。 第二篇：高频电路的关键设计技术 在掌握了基础理论之后，本篇将聚焦于高频电路设计中的核心技术和具体方法。 传输线理论：信号的“高速公路” 在高频下，导线不再仅仅是连接元件的导线，它们变成了具有特定电气特性的传输线。信号在传输线上的传播速度、损耗、反射等都会显著影响电路的性能。我们将详细介绍传输线的基本概念，包括特性阻抗、传播延迟、反射系数、驻波比（VSWR）等。同时，我们将探讨不同类型的传输线（如微带线、带状线、同轴线）的结构和特性，以及在PCB设计中如何正确地布设和处理它们，以确保信号的完整传输。 阻抗匹配：能量传输的“关键钥匙” 阻抗匹配是高频电路设计中的核心问题之一，其目标是实现最大功率传输和最小反射。我们将深入探讨阻抗失配带来的危害，如信号反射、功率损耗、引起振荡等。本书将介绍各种阻抗匹配技术，包括匹配网络的设计（如L型匹配、π型匹配、T型匹配）、使用集总元件（电感、电容）和分布式元件（传输线段）进行匹配，以及宽带匹配的策略。我们将通过实际案例展示如何根据具体需求设计高效的匹配电路。 信号完整性（SI）：守护信号的“纯净” 信号完整性是指信号在传输过程中保持其原始形状和特性的能力。在高频下，信号的边沿斜率加快，容易受到各种干扰而产生失真，如过冲（Overshoot）、下冲（Undershoot）、振铃（Ringing）、串扰（Crosstalk）等。本节将系统性地分析这些信号完整性问题产生的原因，并提供相应的解决方案，包括： PCB布局与布线规则： 如何合理规划电源、地平面，如何避免信号线之间的串扰，如何正确处理信号的回流路径。 端接技术： 在传输线的末端或始端加入合适的电阻，以吸收反射，保证信号完整性。 去耦和旁路： 如何通过电容设计来抑制电源噪声，为高频电路提供稳定干净的电源。 电磁兼容性（EMC）：和谐共存的艺术 电磁兼容性是指设备或系统在电磁环境中正常工作而不对其产生或受到不可接受的干扰的能力。在高频电路设计中，EMC问题尤为突出，电路产生的电磁辐射（EMI）可能干扰其他设备，而外部电磁干扰也可能影响电路自身的性能。我们将探讨高频电路的EMI辐射源（如开关电源、高速信号线），以及如何通过设计来抑制EMI。同时，也将介绍提高电路抗干扰能力（EMS）的方法，包括屏蔽、滤波、接地设计等。 噪声分析与抑制：提升信噪比的关键 在高频电路中，噪声是影响性能的重要因素。本节将介绍不同类型的噪声源，如热噪声、散弹噪声、闪烁噪声等，并探讨它们在高频电路中的表现。我们将学习如何进行噪声分析，计算噪声系数（Noise Figure），并介绍各种降低噪声的方法，包括选择低噪声器件、优化电路拓扑、采用滤波技术等。 第三篇：高频电路的实践与制作 理论的掌握最终需要通过实践来检验和巩固。本篇将侧重于高频电路的实际制作和调试过程。 PCB设计与制作要点 PCB（Printed Circuit Board）是高频电路的重要载体。本节将聚焦于高频PCB设计的特殊要求。我们将讨论： 层叠设计： 如何根据信号频率和类型，合理规划PCB的层数和介质材料，以满足阻抗控制和信号完整性要求。 阻抗控制布线： 如何精确控制走线的宽度、间距和介质厚度，以获得所需的传输线阻抗。 电源和地平面设计： 良好的电源和地平面设计对于抑制噪声、提供稳定电源、减少EMI至关重要。 过孔设计： 过孔在高频下会引入寄生电感和电容，影响信号传输，我们将讨论如何优化过孔的使用。 屏蔽和接地： 如何在高频PCB设计中集成屏蔽结构和接地策略，以提高EMC性能。 元器件的选择与布局： 如何选择适合高频应用的元器件，以及合理的元器件布局原则。 高频测试仪器与方法 要准确评估和调试高频电路，必须熟悉各种高频测试仪器。本节将介绍： 频谱分析仪（Spectrum Analyzer）： 用于测量和分析信号的频率成分、功率谱密度，是检测谐波、杂散信号、噪声的利器。 网络分析仪（Network Analyzer）： 用于测量电路的S参数，是进行阻抗匹配、增益分析、滤波器设计等的核心工具。 示波器（Oscilloscope）： 即使是高频示波器，也可以用于观察信号的时域波形，检测瞬态现象，但其带宽是限制。 信号发生器（Signal Generator）： 提供各种频率和调制方式的激励信号，用于测试电路的响应。 功率计（Power Meter）： 用于测量信号的功率。 我们将结合实际操作，介绍这些仪器的基本工作原理、使用方法以及在具体设计中的应用场景。 常见高频电路模块的制作经验 本书将通过一些典型的应用实例，展示高频电路的设计和制作过程。例如，简单的射频放大器、滤波器、开关电路等。我们将详细讲解这些模块的设计思路、元器件选型、PCB布局、焊接技巧以及调试过程中的常见问题和解决办法。这些实践经验将帮助您将理论知识转化为实际动手能力。 故障排除与调试策略 高频电路调试往往比低频电路更加困难。本节将分享一套系统性的故障排除思路和策略。我们将从最可能出现的问题入手，如阻抗失配、信号衰减、噪声过大、寄生振荡等，并提供相应的诊断方法和调试步骤。通过掌握这些经验，您可以更高效地定位和解决实际电路中遇到的问题。 结语：迈向高频设计的无限可能 本书提供的并非一套僵化的设计规范，而是一种思考问题、解决问题的方法论。高频电路设计是一个不断发展和创新的领域，掌握了核心原理和基本方法，您就能更好地适应新的技术挑战，设计出性能卓越的高频电路。 我们希望通过本书，您能够建立起对高频电路设计的信心，并激发您进一步探索和学习的兴趣。未来的高频技术将更加精彩，愿本书成为您在高频电路设计之路上的可靠伙伴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，无疑是给无数在高频电路设计领域摸索的工程师和学生带来了一股清流。《高频电路设计与制作》在内容编排上，循序渐进，逻辑清晰，从最简单的原理阐述，到复杂的应用实例，每一个环节都做得非常到位。我曾遇到过一个棘手的高频振荡问题，查阅了许多资料都未能找到满意的解决方案，但在书中我找到了关于寄生振荡的详细分析和抑制方法，这让我茅塞顿开。书中关于PCB布局布线的指导，更是将理论知识与实际操作紧密结合，书中列举的各种“雷区”和“避坑指南”，对于保证电路的稳定性和可靠性具有极高的参考价值。我甚至觉得，这本书不仅仅是一本技术书籍，更像一本“高频电路实战宝典”。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！我一直对高频电路充满了好奇，但又觉得它深不可测，每次看到相关的资料都望而却步。直到我发现了《高频电路设计与制作》，我的看法彻底改变了。作者以一种非常易于理解的方式，从最基础的概念讲起，逐步深入。即使是对我这种初学者来说，书中的讲解也显得格外清晰，没有太多晦涩难懂的术语。书中大量的实例，更是让我看到了理论是如何转化为实际应用的。我最喜欢的部分是关于阻抗匹配的章节，之前我一直对这个概念感到困惑，但书中的图示和详细的推导过程，让我豁然开朗。而且，书中还提供了很多制作上的建议，包括元器件的选择、PCB布线技巧等等，这些都是我在其他书籍中很难找到的宝贵信息。我迫不及待地想把我学到的知识应用到实际项目中，我相信这本书能帮助我迈出成功的第一步。

评分☆☆☆☆☆

对于我这个经验丰富的射频工程师来说，《高频电路设计与制作》提供了一种令人耳目一新的视角。虽然我接触高频电路多年，但书中对于一些看似基础的概念，却有着更深刻的剖析和更广阔的联想。例如，在探讨电磁场传播的章节，作者不仅仅停留在理论公式的推导，而是深入分析了不同介质对信号的影响，以及如何通过结构设计来优化传播特性，这对于我理解一些复杂的高频问题非常有启发。另外，书中关于滤波器设计的部分，提供了多种不同类型滤波器的设计思路和实际制作的注意事项，这些细节对于我们这种追求极致性能的工程师来说至关重要。我尤其欣赏作者在介绍某些技术时，并没有回避其局限性和适用范围，而是客观地进行了分析，这使得读者能够更全面地认识和选择合适的技术方案。这本书的深度和广度，确实超出了我的预期。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我都觉得高频电路的设计是一门艺术，需要大量的实践经验才能掌握。《高频电路设计与制作》这本书，就像一位循循善诱的导师，用生动的语言和丰富的案例，将这门艺术的精髓展现在我面前。它不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的引导。书中在讲解电感和电容在高频下的寄生效应时，并没有简单地给出公式，而是通过类比和形象的比喻，让我直观地理解了这些效应是如何产生的，以及它们对电路性能的影响。我特别喜欢关于射频开关和放大器的设计部分，作者详细地阐述了不同类型元器件的选择原则，以及在实际电路中需要注意的关键参数。读完这本书，我感觉自己对高频电路的理解更加系统和深入了，不再是零散的知识点堆砌，而是形成了一个完整的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在通信行业工作多年的技术人员，《高频电路设计与制作》这本书带给我最深的感受是其极高的实用性和前瞻性。书中对于新材料、新工艺在高频电路中的应用进行了深入的探讨，这对于我们这种需要不断跟进技术发展的从业者来说，无疑是一份宝贵的资料。例如，作者在分析PCB介质损耗时，不仅给出了理论计算方法，还列举了不同介质材料在高频下的实际性能表现，并提供了选择建议，这对于我们设计高性能的射频产品至关重要。另外，书中在介绍宽带匹配网络的设计时，提供了多种巧妙的设计思路和优化方法，这些对于提升电路的整体性能具有决定性作用。这本书的内容涵盖面广，讲解透彻，无论是初学者还是资深工程师，都能从中获益匪浅。