高頻電路設計與製作 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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市川裕一，青木勝，卓聖鵬 著

圖書標籤:

• 高頻電路
• 電路設計
• 射頻電路
• 微波電路
• PCB設計
• 電子工程
• DIY
• 製作
• 高頻技術
• 電路分析

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030173690

版次：31

商品編碼：12297836

包裝：平裝

叢書名： 圖解實用電子技術叢書

開本：32開

齣版時間：2018-01-01

頁數：292

正文語種：中文

內容簡介

　　本書是“圖解實用電子技術叢書”之一。全書共分9章。本書首先對高頻的基本知識加以介紹，然後在後續的篇章裏，對開關、低噪聲放大器、混頻器、濾波器、檢波電路、振蕩電路、PLL的設計與製作等進行詳細論述。本書全麵地闡述瞭有關高頻電路設計的基礎理論及其實際製作，且配有大量的印製電路闆圖、仿真電路等，圖文並茂，大大地提高瞭本書的參考閱讀價值。

目錄

第1章 歡迎進入高頻世界——成為高頻工程師為目標
1.1 頻帶和電路
1.2 高頻電路設計環境的變化
1.3 現在高頻電路設計中廣泛存在的弊端

第2章 高頻的基礎知識——為瞭更好地理解高頻信號
2.1 信號的波長
2.2 高頻電路看作分布常數的電路
2.3 高頻中最重要的工作是傳輸綫的設計
2.3.1 錶示傳輸綫電氣特性的“特性阻抗”
2.3.2 高頻使用的傳輸綫
2.4 用分布常數與集中常數製作的高頻電路
2.5 高頻中功率比電壓與電流更容易處理
2.5.1 S參數的概要
2.5.2 實際高頻元件數據錶中記載的S參數
2.6 用史密斯圖求阻抗
2.6.1 史密斯圖
2.6.2 在史密斯圖上描繪阻抗
2.6.3 元件與傳輸綫路的增加以及史密斯圖上的阻抗軌跡
2.7 高效率地傳輸高頻信號的技術——匹配
2.7.1 禁止使用電阻取得匹配
2.7.2 阻抗匹配實例1
2.7.3 阻抗匹配實例2
2.7.4 匹配電路構成的不同造成輸入阻抗特性的差異
2.7.5 使用實際元件的匹配電路
2.8 實際無源元件的高頻阻抗
2.9 能發揮高頻電路性能的印製基闆的設計
2.9.1 高頻電路用印製基闆的基礎知識
2.9.2 印製圖案的精度與特性阻抗的偏差
2.9.3 印製圖案“彎麯”對特性阻抗的影響
2.9.4 鄰近接地圖案對信號圖案的影響
2.9.5 鄰近信號圖案的耦閤會彼此影響

第3章 開關的設計與製作——控製信號流的技術
3.1 高頻開關的作用與性能
3.1.1 開關的作用
3.1.2 開關要求的性能
3.2 開關的種類與選擇
3.3 高頻開關所使用的半導體元件
3.3.1 PIN二極管
3.3.2 MESFET
3.4 PIN二極管作為開關元件的特性實驗
3.5 開關基本型——SPST開關的種類與特性
3.5.1 兩種SPST開關
3.5.2 SPST開關的接入損耗與隔離特性
3.6 SPDT開關的種類與動作
3.6.1 串聯型與並聯型的組閤開關
3.6.2 兩種串聯型的組閤開關
3.7 試作的SPDT開關特性的仿真分析
3.7.1 SPDT開關的規格
3.7.2 試作SPDT開關的高頻特性
3.7.3 隔離特性的改善
3.8 SPDT開關的試作
3.9 試作SPDT開關基闆的初始特性與調整
3.10 試作前仿真預測與評價結果不同的原因

第4章 低噪聲放大器的設計與製作——放大微弱信號的技術
4.1 LNA的作用
4.2 噪聲越小而增益越大越好
4.2.1 錶示噪聲大小的參數——噪聲指數
4.2.2 LAN的噪聲指數對係統總體噪聲特性有很大影響
4.2.3 兩個LNA串聯時電路的總體噪聲指數
4.3 LNA設計時其他重要參數
4.3.1 輸入電平範圍
4.3.2 輸入輸齣VSWR與噪聲特性及穩定度之間的關係
4.2.3 振蕩的穩定性
4.4 LNA使用的半導體元件
4.4.1 MMIC MGA-87563
4.4.2 EMT ATF-35143
4.5 LNA的仿真進行特性分析
4.5.1 使用MGA-875635構成LNA的仿真
4.5.2 使用ATF-35143構成LNA的仿真
4.6 使用MMIC MGA一87563的LNA製作
4.6.1 規格與電路的說明
4.6.2 評價時的檢測點
4.6.3 初始性能
4.6.4 特性的改善
4.6.5 試作前仿真預測與評價結果的比較
4.7 使用HEMT ATF-35143製作的LNA
4.7.1 規格與電路的說明
4.7.2 評價時的檢測點
4.7.3 初始性能
4.7.4 特性的改善
4.7.5 試作前仿真預測與評價結果的比較

第5章 混頻器的設計與製作——升降頻技術
5.1 混頻器的作用
5.1.1 發射信號電路中混頻器的作用
5.1.2 接收信號電路中混頻器的作用
5.1.3 轉換頻率的必要性
5.2 頻率轉換的原理與實際方法
5.2.1 頻率不同的信號相乘就會産生其他頻率成分
5.2.2 收發信號電路的工作情況
5.3 混頻器的種類與特徵
5.3.1 隻用無源元件構成的無源混頻器
5.3.2 用放大元件構成的有源混頻器
5.4 DBM的工作原理
5.5 由DBM進行降頻轉換的實驗
5.5.1 將L0信號頻率設定為2200MHz的場閤
5.5.2 將LO信號頻率設定為2600MHz的場閤
5.5.3 實驗觀察
5.6 DBM的升頻轉換實驗
5.6.1 將L0信號頻率設定為2200MHz的場閤
5.6.2 將LO信號頻率設定為2600MHz的場閤
5.7 觀察實際的有源混頻器
5.8 放大器非綫性工作進行頻率轉換
5.8.1 在輸齣失真的非綫性區進行頻率轉換
5.8.2 放大器輸齣高次諧波的實驗
5.9 有源混頻器的實驗
5.9.1 實驗係統的概要
5.9.2 降頻轉換的實驗
5.9.3 升頻轉換實驗

第6章 濾波器的設計與製作——取齣所期望頻率成分的技術
6.1 高頻濾波器的種類與作用
6.1.1 接收電路中濾波器的作用
6.1.2 發射電路中濾波器的作用
6.1.3 濾波器的種類
6.2 BPF基本上是諧振電路
6.3 用介質諧振器製作的BPF
6.4 用微帶綫製作的BPF
6.4.1 可用音叉的共鳴動作進行示意
6.4.2 印製圖案的形狀與傳輸特性
6.5 用介質諧振器製作的BPF
6.5.1 介質BPF的設計
6.5.2 試作的步驟
6.5.3 特性評價與調整
6.6 LC諧振電路製作的BPF
6.6.1 使用軟件工具進行簡單設計
6.6.2 試作的步驟
6.6.3 特性評價與調整

第7章 檢波電路的設計與製作——將調製信號進行解調的技術
7.1 檢波電路的主要元件一肖特基二極管
7.2 檢波電路的種類
7.3 用SBD製作的檢波電路
7.3.1 電路的說明
7.3.2 試作與特性評價

第8章 振蕩電路的設計與製作——從振蕩原理到VCO的製作
8.1 振蕩電路的基礎
8.1.1 産生振蕩的原因
8.1.2 各種反饋電路
8.1.3 諧振電路的Q值越大，越能得到高穩定度與純正度
8.2 各種LC振蕩電路
8.2.1 科耳皮茲振蕩電路與哈特萊振蕩電路
8.2.2 剋拉普振蕩電路
8.3 VCO的基礎知識
8.3.1 VCO要求的特性
8.3.2 VCO中主要元件——變容二極管
8.4 用LC諧振電路製作的VCO
8.4.1 用空芯綫圈製作的VCO
8.4.2 作為終端微帶綫製作的VCO
8.4.3 用耄?4阻抗反轉電路製作的VCO
8.4.4 用介質諧振器製作的VCO
8.5 用SAW器件製作的VCO

第9章 PLL的設計與製作——得到穩定振蕩信號的控製技術
9.1 PLL為穩定度高的振蕩器
9.2 PLL核心部分環路濾波器的設計
9.2.1 開環傳輸特性
9.2.2 環路濾波器的增加與振蕩穩定度
9.2.3 環路濾波器的常數設計
9.2.4 Wn、嬗牖仿誹匭緣墓叵?
9.2.5 環路濾波器的兩種電路方式
9.2.6 環路濾波器設計時三個要點
9.3 用LMX2326TM製作2.1 ～2.3 GHz的PLL
9.3.1 PLL IC LMX2326TM內部等效電路
9.3.2 環路濾波器能用廠傢免費提供的軟件工具進行簡單設計
9.3.3 LMX2326TM參數的設定
9.3.4 相位噪聲與基準信號泄漏的實測
9.3.5 改善特性與防止誤動作的技術
9.4 環路濾波器的常數與PLL基本性能
9.4.1 用PLL仿真軟件——“Genesis PLL設計工具”進行驗證
9.4.2 仿真時導齣需要的參數
9.4.3 頻率收斂時間、相位噪聲、相位裕量的分析結果
9.4.4 環路濾波器的改進減小基準信號泄漏
參考文獻

《高頻電路設計與製作》：精要概覽 本書並非一本涵蓋所有高頻電路設計與製作細節的百科全書，而是緻力於梳理高頻領域的核心概念、關鍵技術和實用方法，為讀者構建一個清晰、易於理解的學習框架。我們的目標是讓您在掌握基本原理的基礎上，能夠獨立分析和解決實際高頻電路設計中遇到的問題，並具備將理論付諸實踐的能力。 引言：高頻世界的魅力與挑戰 隨著信息技術的飛速發展，通信、雷達、醫療影像、工業控製等眾多領域對高速、高帶寬信號的需求日益增長。這使得高頻電路設計成為一門極具挑戰性和吸引力的學科。與低頻電路相比，高頻電路的設計需要考慮寄生效應、阻抗匹配、信號完整性、電磁兼容性等諸多復雜因素。這些因素在高頻下不再是微不足道的乾擾，而是直接影響電路性能的關鍵所在。 本書將帶領您走進這個充滿挑戰但也蘊含無限可能的高頻世界。我們將從最基礎的概念入手，逐步深入到復雜的理論分析和實踐應用。我們相信，通過係統性的學習和深入的思考，高頻電路設計將不再是遙不可及的難題，而是您手中能夠駕馭的強大工具。 第一篇：高頻電路設計的基礎理論 本篇是理解高頻電路設計的基石。我們不會淹沒在過於抽象的數學公式中，而是力求用直觀、易懂的方式闡述高頻現象的本質。 什麼是高頻？頻率與波長的關係 我們將首先明確“高頻”的定義，以及頻率與信號在傳輸介質中傳播的波長之間的關係。這將幫助您理解為何在低頻下可以忽略的許多物理效應，在高頻下卻變得至關重要。例如，一個信號的波長與電路元件的尺寸相當時，我們就必須將其視為一個分布參數電路，而不是集總參數電路。 集總參數與分布參數電路的界限 理解集總參數和分布參數電路是掌握高頻電路設計的關鍵一步。集總參數電路模型適用於信號波長遠大於電路尺寸的情況，這時可以將電路元件視為理想的電阻、電感、電容。然而，在高頻下，信號波長可能與傳輸綫、電感綫圈、電容引腳等尺寸相近，此時元件的物理尺寸和形狀將顯著影響其電氣特性，電路必須被視為分布參數係統。我們將探討判斷這一界限的實用準則，並介紹如何從集總參數模型過渡到分布參數模型。 寄生參數：無處不在的“敵人” 任何實際的電子元件都存在寄生電感、寄生電容和寄生電阻。在高頻下，這些寄生參數的影響會被極大地放大。例如，一個看似簡單的電阻，其引腳的電感在高頻下可能使其呈現齣電感特性，影響其濾波性能；一個電容器，其等效串聯電感（ESL）可能在高頻下導緻其錶現齣感性，甚至與電路中的其他元件形成諧振。本書將深入分析不同類型元件的寄生參數來源，以及它們如何影響電路的功能和性能。我們將學習如何量化這些寄生參數，並探討在設計中如何盡量減小其不利影響，甚至巧妙地利用它們。 史密斯圓圖：高頻阻抗匹配的利器 史密斯圓圖是高頻電路設計中最具代錶性、也最實用的工具之一。它將復雜的復數阻抗映射到一個歸一化的圓形圖上，使得阻抗的計算、變換和匹配可視化。我們將從史密斯圓圖的構造原理齣發，詳細介紹如何使用它來分析傳輸綫阻抗、計算匹配網絡、確定諧振點等。通過掌握史密斯圓圖，您將能夠高效地解決高頻電路中至關重要的阻抗匹配問題。 S參數：描述高頻網絡的語言 S參數（Scattering Parameters）是描述高頻電路網絡（如放大器、濾波器、連接器）輸入輸齣端口之間散射特性的矩陣。它提供瞭一種便捷、準確的方式來錶徵電路在高頻下的損耗、增益、反射等性能。本書將介紹S參數的定義、計算方法，以及如何通過S參數來評估和設計高頻電路。我們將學習如何讀取和理解S參數數據，以及如何利用S參數進行電路的仿真和分析。 第二篇：高頻電路的關鍵設計技術 在掌握瞭基礎理論之後，本篇將聚焦於高頻電路設計中的核心技術和具體方法。 傳輸綫理論：信號的“高速公路” 在高頻下，導綫不再僅僅是連接元件的導綫，它們變成瞭具有特定電氣特性的傳輸綫。信號在傳輸綫上的傳播速度、損耗、反射等都會顯著影響電路的性能。我們將詳細介紹傳輸綫的基本概念，包括特性阻抗、傳播延遲、反射係數、駐波比（VSWR）等。同時，我們將探討不同類型的傳輸綫（如微帶綫、帶狀綫、同軸綫）的結構和特性，以及在PCB設計中如何正確地布設和處理它們，以確保信號的完整傳輸。 阻抗匹配：能量傳輸的“關鍵鑰匙” 阻抗匹配是高頻電路設計中的核心問題之一，其目標是實現最大功率傳輸和最小反射。我們將深入探討阻抗失配帶來的危害，如信號反射、功率損耗、引起振蕩等。本書將介紹各種阻抗匹配技術，包括匹配網絡的設計（如L型匹配、π型匹配、T型匹配）、使用集總元件（電感、電容）和分布式元件（傳輸綫段）進行匹配，以及寬帶匹配的策略。我們將通過實際案例展示如何根據具體需求設計高效的匹配電路。 信號完整性（SI）：守護信號的“純淨” 信號完整性是指信號在傳輸過程中保持其原始形狀和特性的能力。在高頻下，信號的邊沿斜率加快，容易受到各種乾擾而産生失真，如過衝（Overshoot）、下衝（Undershoot）、振鈴（Ringing）、串擾（Crosstalk）等。本節將係統性地分析這些信號完整性問題産生的原因，並提供相應的解決方案，包括： PCB布局與布綫規則： 如何閤理規劃電源、地平麵，如何避免信號綫之間的串擾，如何正確處理信號的迴流路徑。 端接技術： 在傳輸綫的末端或始端加入閤適的電阻，以吸收反射，保證信號完整性。 去耦和旁路： 如何通過電容設計來抑製電源噪聲，為高頻電路提供穩定乾淨的電源。 電磁兼容性（EMC）：和諧共存的藝術 電磁兼容性是指設備或係統在電磁環境中正常工作而不對其産生或受到不可接受的乾擾的能力。在高頻電路設計中，EMC問題尤為突齣，電路産生的電磁輻射（EMI）可能乾擾其他設備，而外部電磁乾擾也可能影響電路自身的性能。我們將探討高頻電路的EMI輻射源（如開關電源、高速信號綫），以及如何通過設計來抑製EMI。同時，也將介紹提高電路抗乾擾能力（EMS）的方法，包括屏蔽、濾波、接地設計等。 噪聲分析與抑製：提升信噪比的關鍵 在高頻電路中，噪聲是影響性能的重要因素。本節將介紹不同類型的噪聲源，如熱噪聲、散彈噪聲、閃爍噪聲等，並探討它們在高頻電路中的錶現。我們將學習如何進行噪聲分析，計算噪聲係數（Noise Figure），並介紹各種降低噪聲的方法，包括選擇低噪聲器件、優化電路拓撲、采用濾波技術等。 第三篇：高頻電路的實踐與製作 理論的掌握最終需要通過實踐來檢驗和鞏固。本篇將側重於高頻電路的實際製作和調試過程。 PCB設計與製作要點 PCB（Printed Circuit Board）是高頻電路的重要載體。本節將聚焦於高頻PCB設計的特殊要求。我們將討論： 層疊設計： 如何根據信號頻率和類型，閤理規劃PCB的層數和介質材料，以滿足阻抗控製和信號完整性要求。 阻抗控製布綫： 如何精確控製走綫的寬度、間距和介質厚度，以獲得所需的傳輸綫阻抗。 電源和地平麵設計： 良好的電源和地平麵設計對於抑製噪聲、提供穩定電源、減少EMI至關重要。 過孔設計： 過孔在高頻下會引入寄生電感和電容，影響信號傳輸，我們將討論如何優化過孔的使用。 屏蔽和接地： 如何在高頻PCB設計中集成屏蔽結構和接地策略，以提高EMC性能。 元器件的選擇與布局： 如何選擇適閤高頻應用的元器件，以及閤理的元器件布局原則。 高頻測試儀器與方法 要準確評估和調試高頻電路，必須熟悉各種高頻測試儀器。本節將介紹： 頻譜分析儀（Spectrum Analyzer）： 用於測量和分析信號的頻率成分、功率譜密度，是檢測諧波、雜散信號、噪聲的利器。 網絡分析儀（Network Analyzer）： 用於測量電路的S參數，是進行阻抗匹配、增益分析、濾波器設計等的核心工具。 示波器（Oscilloscope）： 即使是高頻示波器，也可以用於觀察信號的時域波形，檢測瞬態現象，但其帶寬是限製。 信號發生器（Signal Generator）： 提供各種頻率和調製方式的激勵信號，用於測試電路的響應。 功率計（Power Meter）： 用於測量信號的功率。 我們將結閤實際操作，介紹這些儀器的基本工作原理、使用方法以及在具體設計中的應用場景。 常見高頻電路模塊的製作經驗 本書將通過一些典型的應用實例，展示高頻電路的設計和製作過程。例如，簡單的射頻放大器、濾波器、開關電路等。我們將詳細講解這些模塊的設計思路、元器件選型、PCB布局、焊接技巧以及調試過程中的常見問題和解決辦法。這些實踐經驗將幫助您將理論知識轉化為實際動手能力。 故障排除與調試策略 高頻電路調試往往比低頻電路更加睏難。本節將分享一套係統性的故障排除思路和策略。我們將從最可能齣現的問題入手，如阻抗失配、信號衰減、噪聲過大、寄生振蕩等，並提供相應的診斷方法和調試步驟。通過掌握這些經驗，您可以更高效地定位和解決實際電路中遇到的問題。 結語：邁嚮高頻設計的無限可能 本書提供的並非一套僵化的設計規範，而是一種思考問題、解決問題的方法論。高頻電路設計是一個不斷發展和創新的領域，掌握瞭核心原理和基本方法，您就能更好地適應新的技術挑戰，設計齣性能卓越的高頻電路。 我們希望通過本書，您能夠建立起對高頻電路設計的信心，並激發您進一步探索和學習的興趣。未來的高頻技術將更加精彩，願本書成為您在高頻電路設計之路上的可靠夥伴。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！我一直對高頻電路充滿瞭好奇，但又覺得它深不可測，每次看到相關的資料都望而卻步。直到我發現瞭《高頻電路設計與製作》，我的看法徹底改變瞭。作者以一種非常易於理解的方式，從最基礎的概念講起，逐步深入。即使是對我這種初學者來說，書中的講解也顯得格外清晰，沒有太多晦澀難懂的術語。書中大量的實例，更是讓我看到瞭理論是如何轉化為實際應用的。我最喜歡的部分是關於阻抗匹配的章節，之前我一直對這個概念感到睏惑，但書中的圖示和詳細的推導過程，讓我豁然開朗。而且，書中還提供瞭很多製作上的建議，包括元器件的選擇、PCB布綫技巧等等，這些都是我在其他書籍中很難找到的寶貴信息。我迫不及待地想把我學到的知識應用到實際項目中，我相信這本書能幫助我邁齣成功的第一步。

評分☆☆☆☆☆

對於我這個經驗豐富的射頻工程師來說，《高頻電路設計與製作》提供瞭一種令人耳目一新的視角。雖然我接觸高頻電路多年，但書中對於一些看似基礎的概念，卻有著更深刻的剖析和更廣闊的聯想。例如，在探討電磁場傳播的章節，作者不僅僅停留在理論公式的推導，而是深入分析瞭不同介質對信號的影響，以及如何通過結構設計來優化傳播特性，這對於我理解一些復雜的高頻問題非常有啓發。另外，書中關於濾波器設計的部分，提供瞭多種不同類型濾波器的設計思路和實際製作的注意事項，這些細節對於我們這種追求極緻性能的工程師來說至關重要。我尤其欣賞作者在介紹某些技術時，並沒有迴避其局限性和適用範圍，而是客觀地進行瞭分析，這使得讀者能夠更全麵地認識和選擇閤適的技術方案。這本書的深度和廣度，確實超齣瞭我的預期。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我都覺得高頻電路的設計是一門藝術，需要大量的實踐經驗纔能掌握。《高頻電路設計與製作》這本書，就像一位循循善誘的導師，用生動的語言和豐富的案例，將這門藝術的精髓展現在我麵前。它不僅僅是知識的傳授，更是一種思維方式的引導。書中在講解電感和電容在高頻下的寄生效應時，並沒有簡單地給齣公式，而是通過類比和形象的比喻，讓我直觀地理解瞭這些效應是如何産生的，以及它們對電路性能的影響。我特彆喜歡關於射頻開關和放大器的設計部分，作者詳細地闡述瞭不同類型元器件的選擇原則，以及在實際電路中需要注意的關鍵參數。讀完這本書，我感覺自己對高頻電路的理解更加係統和深入瞭，不再是零散的知識點堆砌，而是形成瞭一個完整的知識體係。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，無疑是給無數在高頻電路設計領域摸索的工程師和學生帶來瞭一股清流。《高頻電路設計與製作》在內容編排上，循序漸進，邏輯清晰，從最簡單的原理闡述，到復雜的應用實例，每一個環節都做得非常到位。我曾遇到過一個棘手的高頻振蕩問題，查閱瞭許多資料都未能找到滿意的解決方案，但在書中我找到瞭關於寄生振蕩的詳細分析和抑製方法，這讓我茅塞頓開。書中關於PCB布局布綫的指導，更是將理論知識與實際操作緊密結閤，書中列舉的各種“雷區”和“避坑指南”，對於保證電路的穩定性和可靠性具有極高的參考價值。我甚至覺得，這本書不僅僅是一本技術書籍，更像一本“高頻電路實戰寶典”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在通信行業工作多年的技術人員，《高頻電路設計與製作》這本書帶給我最深的感受是其極高的實用性和前瞻性。書中對於新材料、新工藝在高頻電路中的應用進行瞭深入的探討，這對於我們這種需要不斷跟進技術發展的從業者來說，無疑是一份寶貴的資料。例如，作者在分析PCB介質損耗時，不僅給齣瞭理論計算方法，還列舉瞭不同介質材料在高頻下的實際性能錶現，並提供瞭選擇建議，這對於我們設計高性能的射頻産品至關重要。另外，書中在介紹寬帶匹配網絡的設計時，提供瞭多種巧妙的設計思路和優化方法，這些對於提升電路的整體性能具有決定性作用。這本書的內容涵蓋麵廣，講解透徹，無論是初學者還是資深工程師，都能從中獲益匪淺。