具体描述
微波射频测量技术是验证微波射频器件性能和检验理论设计的必需技术，是微波电路计算机辅助设计技术的基础，随着通信电子技术的高速发展，国内外对微波射频测量技术和人才的需求也日益迫切，微波射频测量逐渐显示了在整个系统级及器件级设计过程中的重要地位。本书总结了作者多年来在微波射频测量方面的科研成果及在微波技术与电磁场领域的研究和教学成果，本书主要内容包括基于测量的微波网络理论、微波s参数测量技术（包括同轴测量技术和在片测量技术）、微波射频电路噪声和功率测量技术等。本书基本概括了当前所需的微波射频测量技术，可作为高等院校教学用书及相关科研人员和工程人员的参考书。
《高频电路设计与仿真实践》 内容概要： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践性的高频电路设计与仿真学习平台。从基础的寄生效应分析，到复杂的射频链路设计，再到先进的电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI）问题，本书将循序渐进地引导读者掌握在高频环境下进行电路设计与优化的关键技术与方法。全书围绕“理论理解、仿真验证、实践应用”的逻辑链条展开，力求使读者不仅能理解高频电路工作的本质，更能熟练运用现代EDA工具解决实际工程难题。 第一部分：高频电路基础与寄生效应分析 高频电路的独特性质： 详细阐述了与低频电路相比，高频电路在电磁场传播、阻抗匹配、传输线效应等方面的根本差异。分析了电感、电容在印刷电路板（PCB）走线、元器件封装以及互连结构中产生的寄生效应，如走线电感、过孔电容、焊盘电容等。深入探讨了这些寄生效应如何影响电路的性能，例如引起信号失真、产生不必要的振荡、降低增益等。 传输线理论： 系统性地介绍了传输线的基本概念，包括特性阻抗、传播常数、反射系数、驻波比（VSWR）等。通过对不同长度和终端阻抗的传输线进行分析，解释了信号在传输线上的传播行为，以及反射如何影响信号的完整性。提供了计算和理解传输线参数的实用方法。 阻抗匹配： 深入讲解了阻抗匹配在高频电路中的重要性，阐述了其目标是实现最大功率传输和最小信号反射。介绍了多种阻抗匹配技术，包括集总参数匹配网络（如L型、Pi型、T型网络）、分布式参数匹配网络（如λ/4变换器、阻抗变换线）以及史密斯圆图的应用。通过具体的算例，演示了如何设计和实现有效的阻抗匹配。 S参数基础： 详细介绍了S参数（散射参数）的概念、定义、测量方法及其在表征高频器件和电路性能方面的优势。阐述了S参数如何描述线性、时不变（LTI）网络在不同端口的电压和电流关系，以及如何利用S参数进行级联、仿真和故障诊断。 第二部分：射频（RF）链路设计与仿真 低噪声放大器（LNA）设计： 探讨了LNA在高频系统中的关键作用，即在信号传输过程中以最小噪声系数（NF）放大微弱信号。详细介绍了LNA的噪声理论，包括噪声系数、等效噪声电压/电流源等。分析了不同晶体管（如MOSFET、BJT、HEMT）在高频下的噪声特性。指导读者如何根据系统需求选择合适的晶体管，并设计偏置电路、输入/输出匹配电路，以获得最优的噪声性能和增益。 功率放大器（PA）设计： 深入分析了PA的设计挑战，包括线性度、效率、输出功率和稳定性。介绍了不同类型的PA拓扑结构，如A类、AB类、B类、C类、D类、E类、F类等，并分析了它们在效率和线性度方面的权衡。讲解了如何进行功率匹配，如何利用载波注入（CI）或包络跟踪（ET）等技术改善PA的线性度。 混频器（Mixer）设计： 阐述了混频器在频率变换中的核心地位。详细介绍了不同类型的混频器，如二极管混频器、FET混频器、 Gilbert单元混频器等，并分析了它们的转换损耗、隔离度、噪声和线性度指标。指导读者如何进行LO（本振）驱动设计和RF/IF（中频）端口匹配。 振荡器（Oscillator）设计： 讲解了振荡器在高频系统中的作用，以及设计振荡器时需要考虑的关键因素，如频率稳定性、相位噪声、启动条件和功率输出。介绍了多种振荡器拓扑，如LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器、压控振荡器（VCO）和环形振荡器，并讨论了如何在设计中优化这些性能指标。 滤波器（Filter）设计： 详细介绍了射频滤波器在信号选择和干扰抑制中的重要性。讲解了不同类型的滤波器，如低通、高通、带通、带阻滤波器，以及它们的响应类型（Butterworth、Chebyshev、Elliptic等）。介绍了集中式和分布式滤波器的设计方法，包括集总参数滤波器和微带线滤波器。 射频系统仿真： 引入并详细讲解了主流的射频EDA仿真软件（如ADS, Genesys, Cadence Virtuoso等）的应用。通过大量的实例，演示了如何使用这些工具建立电路模型，进行S参数分析、噪声分析、谐波平衡分析、瞬态分析等，并如何从仿真结果中提取关键性能参数，如增益、噪声系数、IP3、P1dB、VSWR等，以及如何根据仿真结果优化电路设计。 第三部分：电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI） 高频下的电磁干扰（EMI）： 深入分析了高频电路产生电磁干扰的机理，包括辐射、传导和耦合。讲解了EMI的常见来源，如时钟信号、开关电源、高速数据总线等。介绍了EMI的预测、测量和抑制技术，包括滤波、屏蔽、接地、布局布线优化等。 信号完整性（SI）问题： 详细探讨了在高频传输中，由于阻抗不匹配、串扰、反射、损耗等因素引起的信号失真问题。分析了眼图、抖动（Jitter）等关键SI指标，并介绍了如何通过仿真和测量来评估信号的完整性。 PCB布局布线优化： 强调了PCB布局布线在高频设计中的决定性作用。指导读者如何进行合理的元器件摆放，如何设计差分对、时钟线、电源/地线等，如何处理过孔、连接器等，以最小化寄生效应和串扰。 EMC/SI协同设计： 倡导在设计初期就将EMC和SI的考虑融入到电路设计和PCB布局布线中，实现协同优化。介绍了差分信号、滤波技术、屏蔽技术、去耦电容的选择与布局等在EMC/SI设计中的具体应用。 实践案例与项目指导 本书包含多个精心设计的实践案例，涵盖了从简单的射频收发前端到更复杂的无线通信模块。每个案例都从需求分析、原理图设计、仿真验证到PCB布局布线，提供了详细的步骤和说明。读者可以通过跟随这些案例，将理论知识转化为实际的工程能力。例如，将指导读者完成一个简单的VHF/UHF低噪声接收前端的设计，或者一个包含PA、LNA、Mixer和振荡器的基本射频链路仿真。 学习目标： 通过学习本书，读者将能够： 深刻理解高频电路工作的基本原理和独特性质。 掌握分析和量化寄生效应对电路性能影响的方法。 熟练运用传输线理论和史密斯圆图解决阻抗匹配问题。 理解并能够设计多种基本的射频功能模块，如LNA、PA、混频器、振荡器和滤波器。 熟练掌握主流射频EDA仿真工具的使用，并能利用仿真结果优化电路设计。 识别和分析高频电路中的EMC和SI问题。 掌握PCB布局布线优化技巧，以满足高频电路的性能要求。 能够独立进行简单的射频电路设计与仿真项目。 本书适合于电子工程、通信工程、微电子学等相关专业的本科生、研究生，以及从事射频、微波、通信设备开发、产品设计等领域的工程师。阅读本书需要具备一定的模拟电路和数字电路基础知识。
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