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出版者:科学

作者:吴建军主编

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:2007-7

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787030190338

丛书系列:

图书标签:

• 模拟电路
• 电子技术
• 模拟电子
• 电路分析
• 电子工程
• 仿真
• 元器件
• 信号处理
• 电路设计
• 高等教育

深入理解现代通信的基石：射频电路与系统设计 图书名称： 射频电路与系统设计 作者： [此处可留空，或根据实际情况填写] ISBN： [此处可留空，或根据实际情况填写] --- 导言：无处不在的无线连接与射频技术的挑战 在当今这个高度互联的数字时代，我们对无线通信的需求达到了前所未有的高度。从智能手机的4G/5G连接，到Wi-Fi网络、蓝牙设备，再到卫星通信和雷达系统，所有这一切都依赖于一个共同的核心技术领域：射频（Radio Frequency, RF）电路与系统设计。 射频技术远非简单的电流或电压信号处理，它工作在极高的频率范围（通常从几百兆赫兹到数百吉赫兹），信号波长与电路元件的物理尺寸相当，这使得传统的电路理论和设计方法遭遇了巨大的挑战。在这样的高频环境下，集肤效应、寄生电感与电容、传输线效应、电磁耦合以及噪声的限制，都成为工程师必须精确掌握和有效控制的关键因素。 本书《射频电路与系统设计》旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的知识体系，聚焦于如何理解、分析和设计高性能的射频前端电路和通信系统模块。我们不探讨低频或中频的模拟电子学基础，而是直接切入高频特性的核心，为致力于无线通信、微波工程、嵌入式射频系统开发及相关领域的专业人士和高年级学生构建坚实的理论与实践桥梁。 --- 第一部分：高频特性的基础与分析工具 本部分为深入理解射频电路打下必备的数学和物理基础，重点在于如何用恰当的工具来描述和量化高频行为。 1. 传输线理论与分布式参数模型： 告别集总元件的简化模型，本书首先详细阐述了电压和电流在高频导线上传播的本质。我们将深入探讨史密斯圆图（Smith Chart）作为射频设计核心工具的应用，包括如何用它进行阻抗匹配、分析反射系数（$Gamma$）和电压驻波比（VSWR）。传输线的特性阻抗、相移、时延以及基于ABCD参数的级联分析，是后续所有电路设计的基础。 2. S参数：高频电路的通用语言： 在射频领域，S参数（散射参数）是描述有源和无源器件性能的黄金标准。本书详尽解释了S参数的物理意义、测量方法，以及如何将其应用于噪声分析、功率增益计算和稳定性评估。理解S参数的矩阵表示及其与Z、Y参数的转换，是进行射频仿真和实际测试的关键。 3. 电磁兼容性（EMC）与寄生效应： 在高频下，PCB走线本身就是天线。我们将探讨耦合、辐射和屏蔽等电磁效应如何影响电路的性能。重点分析封装（Package）效应和片上电感、电容的建模，这是实现高Q值和低损耗设计的先决条件。 --- 第二部分：无源射频器件与关键模块设计 本部分聚焦于构成射频系统的基础积木——各种无源元件及其应用，这些元件的性能直接决定了系统的噪声水平、选择性和功率处理能力。 1. 射频阻抗匹配网络设计： 精确的阻抗匹配是实现最大功率传输、最小信号反射的关键。我们将系统性地介绍串联L-C、并联L-C以及更复杂的L型、T型、$pi$型匹配网络的合成与优化。特别强调在给定Q值约束下，如何选择合适的拓扑结构以最小化插入损耗。 2. 滤波器：频谱纯净的守护者： 滤波器在高频系统中承担着信道选择和抗干扰的关键任务。本书超越了简单的LC滤波器设计，深入探讨了Butterworth、Chebyshev、Elliptic等原型滤波器的选择标准。重点讲解了集总元件滤波器、分布式元件滤波器（如线型振子、发夹线滤波器）的理论推导和实际版图实现技巧，以达到所需的通带特性和带外抑制。 3. 功率分配器、耦合器与均衡器： 用于功率放大器并联、信号分支以及定向耦合测量的无源器件。我们将详细分析基于分支线、Wilkinson结构和Lange耦合器的设计原理，确保在多路系统中实现良好的隔离度和幅度平衡。 --- 第三部分：有源射频电路：放大、振荡与混频 射频系统的核心功能——信号的放大、频率的生成和频谱的转换，依赖于精密的有源电路设计。本部分是本书的实践核心。 1. 射频功率放大器（PA）设计： 功率放大器是影响系统效率和散热的关键模块。本书将详细分析A类、AB类、D类及高效率的RF开关模式放大器。核心内容包括： 线性度与效率的权衡： 引入载波包络跟踪（ET）等技术概念。 匹配技术： 采用负载拉线法（Load-Pull）进行高效率工作点（Load-Pull)的查找与优化。 稳定性分析： 使用K-Factor和B1-Factor评估PA的潜在振荡风险，并设计稳定网络。 2. 低噪声放大器（LNA）设计与噪声分析： LNA通常位于接收机前端，其噪声系数（NF）直接决定了整个接收系统的灵敏度。我们将深入探讨： 噪声理论： 阐述噪声源的等效电路模型及如何计算总噪声系数。 最优噪声匹配： 介绍如何根据晶体管的$NF_{min}$和$R_S$参数，设计出同时满足最小噪声和最佳增益的输入匹配网络。 宽带LNA设计： 讨论使用反馈或有源反馈技术实现宽带低噪声性能的方法。 3. 混频器与频率合成： 混频器是实现收发信号频率转换的核心。本书对比分析了倍频器、下变频器（Downconverter）和上变频器（Upconverter）的结构，重点讲解了无源混频器（如肖特基二极管混频器）和有源混频器（如基于MOSFET的开关混频器）的设计原理，关注寄生效应引起的镜像抑制和非线性问题。 4. 振荡器与频率源： 系统时间基准的精度至关重要。我们将探究基于电感和电容（LC振荡器）以及基于晶体（晶体振荡器）的设计。核心分析包括相位噪声（Phase Noise）的产生机理，以及如何利用锁相环（PLL）技术来产生高纯度、低抖动的本地振荡信号。 --- 第四部分：系统集成与先进技术展望 理解了模块级设计后，本书引导读者将这些模块整合到实际的通信系统中，并展望了前沿技术的发展方向。 1. 接收机与发射机架构回顾： 系统地梳理了超外差（Superheterodyne）架构和零/近零中频（Zero/Low-IF）架构的优缺点。重点分析了它们在高动态范围、本振泄漏和直流偏移（DC Offset）等实际问题上的表现。 2. 射频系统集成电路（RFIC）设计考虑： 在单片集成电路中，隔离、电磁耦合、基板损耗以及工艺限制变得尤为突出。本书将介绍使用CMOS、SiGe BiCMOS等主流工艺平台设计射频模块时必须考虑的特殊挑战，例如片上电感的Q值优化和片间耦合的抑制方法。 3. 未来趋势：毫米波与高带宽挑战： 随着5G和未来6G对更高频谱的探索，毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频段的设计需求日益迫切。本书最后展望了这些超高频段的设计范式转变，包括波导技术、基于天线阵列的波束赋形（Beamforming）技术对电路设计的影响，以及更先进的封装技术（如扇出型封装）的应用。 --- 总结与读者对象 本书《射频电路与系统设计》是一部侧重于工程实现和深度物理理解的教材。它假设读者已具备扎实的电子电路基础，并希望系统性地掌握高频下信号的准确建模、关键模块的性能优化以及系统级集成所需的全部设计工具和方法论。通过本书的学习，读者将能够独立完成从元件级选型到完整射频收发链路关键模块的分析与设计任务。

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这本关于嵌入式系统软件架构的指南，简直就是为我这种有一定硬件基础但对复杂软件设计感到迷茫的人量身定做的。它避开了底层寄存器编程的琐碎细节，而是聚焦于如何构建一个健壮、可扩展的实时操作系统（RTOS）应用。作者花了大量篇幅讨论任务调度策略、中断服务程序的优先级管理以及多线程间的同步与互斥机制，并用实际案例展示了死锁和竞态条件是如何发生的。我尤其喜欢其中关于“状态机驱动设计”的部分，它提供了一种优雅的方式来管理复杂的设备行为，使得原本混乱的逻辑变得层次分明。书中的代码示例并非简单的玩具程序，而是具备实际项目架构影子的小型框架，可以直接从中借鉴设计思路。读完后，我对于如何设计一个既能满足严格时序要求，又能便于后期维护的嵌入式软件，有了一个全新的、系统化的理解，极大地提升了我的软件设计信心。

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拿到这本关于数字信号处理的专著时，我原本以为会是一本枯燥乏味的理论汇编，但阅读体验完全超出了预期。这本书的切入点非常巧妙，它没有一上来就抛出复杂的Z变换和傅里叶分析，而是从实际应用场景出发，比如音频压缩、图像滤波中的实际挑战，然后才循序渐进地引入所需的数学工具。这种“问题驱动”的教学方式极大地增强了学习的兴趣和动力。最让我欣赏的是作者对于算法实现的关注，书中不仅仅停留在理论层面，还穿插了大量的伪代码和对不同算法（如快速傅里叶变换FFT、滤波器设计中的IIR与FIR对比）在计算复杂度和实际精度上的权衡分析。读完之后，我感觉自己不仅理解了“是什么”，更理解了“为什么”要这样设计，以及在实际工程中应该如何选择最合适的工具。对于想从理论走向实践的电子工程师来说，这本书的实用价值是无可替代的。

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我花了很长时间寻找一本能够清晰阐述高级通信原理中信道编码与调制技术的书籍，最终找到了这本。它的叙事结构非常清晰，仿佛作者预料到了读者在学习过程中的每一个困惑点，并提前设置好了解答。书中对卷积码、译码算法（如Viterbi译码）的阐述详略得当，既保证了数学上的严谨性，又用清晰的流程图和状态图辅助理解，使得原本晦涩的概率论和信息论知识变得触手可及。在调制部分，对各种高阶调制格式（如QAM、OFDM）的性能比较和在噪声环境下的误码率分析，处理得非常透彻，图表丰富且对比鲜明。这本书最大的优点在于它的“连贯性”，从信息源的建模到最终的解调输出，整个通信链路被视为一个有机的整体来讲解，让人对端到端的性能优化有了全局的认识，是深入研究无线通信系统的绝佳参考书。

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这本关于固态物理学的经典教材，内容实在详实得令人惊叹。从晶体结构的基本概念讲起，逐步深入到能带理论、半导体物理的精妙之处，再到复杂的超导现象和拓扑材料的最新进展，几乎覆盖了现代凝聚态物理的每一个重要分支。作者在公式推导上的严谨性让人印象深刻，每一个步骤都清晰可见，即便是初次接触这些复杂模型的读者也能跟上思路。尤其赞赏的是，书中大量的插图和图表并非简单的装饰，而是深入解释物理图像的关键工具，比如费米面形状的演变、布里渊区的划分，都通过精美的图示得到了直观的呈现。它不仅仅是一本知识的堆砌，更像是一位经验丰富的导师，引导你如何思考物理问题，如何构建理论框架。对于正在进行相关研究的学者来说，书后附带的大量拓展阅读推荐和思考题，更是能激发进一步探索的欲望，是案头必备的工具书，每当遇到理论瓶颈时翻阅总能带来新的启发。

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这本关于经典机械设计原理的著作，其价值在于它对“工程经验”的系统性总结。市面上很多设计书籍侧重于最新的CAD软件操作或新材料的应用，但这本书却将焦点重新放回到了基础的受力分析、失效模式判断以及公差配合的传统智慧上。书中对各种连接件（螺栓、键、铆接）的疲劳强度计算、润滑理论的深入探讨，无不体现出作者扎实的工程底蕴。行文风格非常务实，不追求花哨的语言，而是用最直接、最精确的工程术语来描述问题。尤其印象深刻的是其中关于材料选择与制造工艺之间相互制约关系的章节，它教会了我不能孤立地看待一个零件的设计，而必须将其置于整个制造链条中去考量。这本书读起来就像是在一位资深总工程师的身边学习，他不会教你如何快速完成任务，而是告诉你如何设计出一个“万无一失”的结构。

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