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出版者:Scitech Pub Inc

作者:Les Besser

出品人:

页数:205

译者:

出版时间:2003-3-25

价格:USD 595.00

装帧:CD-ROM

isbn号码:9781884932403

丛书系列:

图书标签:

• 射频电路
• 电路分析
• 微波工程
• 射频设计
• 电子工程
• 无线通信
• 阻抗匹配
• 网络分析
• 高频电路
• 滤波器设计

电子系统中的信号完整性与电磁兼容性：从理论到实践 本书导读： 在现代高速电子系统中，信号的有效传输与系统的可靠运行，已不再仅仅依赖于电路本身的放大或滤波能力。随着工作频率的不断攀升，信号的波长已与电路板上的走线长度、元件封装尺寸甚至系统结构相当，使得电磁现象成为决定系统性能的关键因素。《电子系统中的信号完整性与电磁兼容性：从理论到实践》 旨在为工程师、研究人员及高级电子专业学生提供一套全面、深入且高度实用的知识体系，用以理解和解决高速数字与射频系统中最具挑战性的两大难题：信号完整性（Signal Integrity, SI）与电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）。 本书摒弃了单纯停留在理想元件和低频假设的传统分析方法，专注于处理当今电子设备面临的非理想传输线效应、串扰、电源噪声耦合以及辐射发射和抗扰度等复杂问题。我们相信，只有将信号的波形失真与系统级的电磁辐射和接收耦合作为一个统一的物理过程来审视，才能设计出真正可靠、高性能的电子产品。 --- 第一部分：高速信号传输基础与传输线理论的深化 本部分首先为读者建立理解高速信号行为所需的坚实理论基础，重点深化对传输线物理特性的认识，并将其与实际的电路设计挑战联系起来。 第一章：从集总电路到分布式系统：频率域的视角转变 本章探讨了电路分析方法的根本性转变——从传统的集总元件模型（基尔霍夫定律适用范围）过渡到必须考虑空间维度和时间延迟的分布式模型。详细分析了上升时间、传播延迟与信号波长之间的关系，明确了何时必须启动传输线分析。引入了特征阻抗和传输线方程的物理意义，而非仅仅是数学形式。重点讨论了非理想传输线（如介质损耗、导体集肤效应）对信号衰减和色散的影响，并引入了损耗正切（Dissipation Factor）在PCB材料选择中的实际意义。 第二章：史密斯圆图在时域系统分析中的应用 虽然史密斯圆图是射频领域的基础工具，但本书将其提升至分析信号完整性的高度。我们不再仅仅将其用于匹配，而是探讨如何利用史密斯圆图直观地表示输入阻抗随频率的变化特性。通过分析PCB过孔（Via）、连接器等结构在不同频率下的等效电路模型，并将其映射到史密斯圆图上，读者可以直观地理解这些结构如何导致输入阻抗的波动，进而引发信号反射。本章深入探讨了多端口网络理论在理解复杂互连结构（如PCB堆栈中的耦合）中的应用。 第三章：信号失真机制：反射、振铃与抖动（Jitter） 本章系统分析了信号完整性问题的核心——信号波形的恶化。详细解析了阻抗不匹配如何引发后沿反射（Overshoot/Undershoot）和振铃（Ringing）现象。引入了阶跃响应（Step Response）分析，将传输线模型与示波器测得的眼图关联起来。重点阐述了抖动（Jitter）的物理来源，区分了确定性抖动（DJ，如码间串扰）和随机抖动（RJ，如热噪声），并介绍了抖动容限分析（Jitter Tolerance Analysis）在高速SerDes设计中的关键作用。 --- 第二部分：信号完整性：串扰、电源与封装的耦合效应 信号完整性（SI）的挑战主要源于系统内部的相互干扰和能量分配问题。本部分聚焦于耦合噪声与电源完整性（Power Integrity, PI）的深度融合。 第四章：耦合噪声的机制与隔离技术 深入剖析了串扰（Crosstalk）的物理本质，即相邻走线之间的互感（Mutual Inductance）和互容（Mutual Capacitance）。详细推导了耦合噪声的发生机理，并区分了近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）。本章提供了针对性的隔离策略，包括优化线间距、使用地线隔离层（Guard Traces）以及实施源端终结（Source Termination）与接收端终结（Receiver Termination）的优化组合。强调了在多层PCB中，参考平面切换（Reference Plane Shift）对串扰和阻抗连续性的毁灭性影响。 第五章：电源完整性（PI）：去耦网络的精细化设计 电源分配网络（PDN）不再是简单的直流供电路径，而是高速信号的“另一半”。本章将PDN视为一个复杂的分布式网络。分析了去耦电容（Decoupling Capacitors）的选型与布局，阐述了多层电容阵列如何形成一个低阻抗的“阻抗面”，以满足瞬态电流需求。深入探讨了电源噪声（PDN Noise）的产生，特别是开关噪声（Switching Noise）与地弹（Ground Bounce）。引入了平面谐振模式（Planar Resonances）的概念，解释了在高频下电源平面与地平面之间的耦合效应如何导致电压纹波的显著放大。 第六章：封装与PCB互连的高级建模 本章将分析延伸至芯片封装和PCB结构本身。详细讨论了过孔（Via）的寄生电感和电容如何在高频下成为主要的信号通路瓶颈。介绍了S参数（Scattering Parameters）在描述多端口网络频率响应中的强大能力，以及如何利用S参数模型来预测实际PCB走线的损耗和相位特性。对于片上封装，本章探讨了引线键合（Bond Wire）和封装衬垫（Substrate）的电磁特性，并展示了如何将这些寄生参数纳入系统级仿真。 --- 第三部分：电磁兼容性（EMC）：辐射、抗扰度与合规性 本部分聚焦于系统与外部环境的电磁交互，是确保产品在真实世界中可靠运行的关键。 第七章：电磁辐射的根源：不连续性与回路面积 本章将SI问题直接转化为EMC辐射源。核心论点是：所有阻抗不连续性都会产生辐射。详细分析了缝隙电流（Creepage Current）和回流路径（Return Path）的断裂如何形成大的辐射回路，从而成为主要的电磁干扰源。重点剖析了时钟源（Clock Sources）和高速I/O接口的辐射机理。提供了PCB布局层面的缓解措施，如最小化回流路径长度、使用包地线（Stitching Vias）和确保电源/地平面连续性。 第八章：电磁屏蔽与滤波技术 理解了辐射源后，本章转向抑制技术。深入探讨了法拉第笼效应在PCB和机箱层面的应用。详细分析了屏蔽体的设计原则，包括屏蔽体的材料选择（导电性、磁导率）、缝隙尺寸控制（防止泄漏）以及屏蔽层与信号层之间的最佳耦合距离。此外，本章系统介绍了共模与差模噪声的抑制技术，包括共模扼流圈（Chokes）的选择、滤波器的频率特性设计，以及如何通过共模阻抗的差异来抑制辐射。 第九章：抗扰度分析与系统级测试 电磁兼容性不仅关乎辐射（发射EMI），更关乎系统抵抗外部干扰（抗扰度EMS）的能力。本章讲解了传导抗扰度（CS）和辐射抗扰度（RS）的测试标准和物理机制。重点分析了瞬态过电压（如EFT/Burst）如何通过电源和信号线耦合进入敏感电路。提出了瞬态抑制器件（TVS Diode, ESD Protection）的选择和布局原则，强调了保护器件的箝位电压与被保护电路I/O缓冲器的耐压裕度匹配的重要性。 --- 结语：从设计到验证的迭代流程 本书的最终目标是培养工程师的“电磁思维”。在总结部分，我们将介绍一套从原理图输入到PCB布局，再到成品测试的完整设计与验证流程。强调了3D电磁场仿真工具在预测设计缺陷（如封装内的耦合、机箱共振）中的不可替代性，以及如何将仿真结果映射回具体的PCB布局修改中，实现高效、少迭代的优化设计。 本书适合对象： 嵌入式系统设计工程师、高速电路板设计人员、射频前端集成工程师、电子产品可靠性与测试工程师，以及对微波工程和电磁场理论感兴趣的高级学生。本书假定读者已具备基本的电子电路和电磁基础知识。

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作为一名在天线设计领域工作的工程师，我一直在寻找一本能够将射频电路理论与天线系统紧密结合的参考书。《RF Circuit Fundamentals》这本书，在这一点上做得相当出色。它不仅仅局限于射频电路本身的分析，而是巧妙地将天线作为一个典型的射频负载来讨论，比如在讲解阻抗匹配时，就常常会涉及到天线输入阻抗的匹配问题。书中关于传输线理论的深入探讨，对于理解射频信号在天线馈线中的传播特性至关重要，包括驻波比、反射系数等概念，都给出了清晰的解释和计算方法。我还特别喜欢它关于噪声在射频链路中的分析，这对于我们设计低噪声放大器（LNA）以提高接收灵敏度有着直接的指导意义。书中对增益和噪声系数的权衡分析，让我对如何优化整个接收链路有了更深刻的认识。此外，书中对射频系统整体架构的初步介绍，比如超外差接收机的工作原理，也为我理解射频信号的完整处理流程提供了框架。虽然书中没有深入到天线设计的具体细节，但其提供的射频电路基础知识，无疑为我理解天线的电磁辐射、阻抗特性以及与射频电路的接口问题，打下了坚实的基础。

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我是一名刚踏入射频设计领域的研究生，对于这个复杂且充满挑战的学科，我常常感到无从下手，尤其是那些动辄涉及高频效应、电磁耦合的电路，更是让我头疼不已。直到我偶然翻阅了《RF Circuit Fundamentals》这本书，才感觉像是找到了指路的明灯。它以一种极其循序渐进的方式，将原本看似高不可攀的射频知识，拆解成一个个易于理解的模块。作者对基础概念的解释尤为到位，例如对于“集肤效应”和“邻近效应”的阐述，就结合了大量的物理图像和数学模型，让我能够深刻理解这些现象为何会在高频下出现，以及它们对电路性能的实际影响。书中关于传输线理论的讲解，更是我之前学习中的一大难点，但通过这本书，我不仅掌握了其核心概念，还学会了如何运用史密斯圆图进行阻抗匹配的设计，这对于我后续的实验项目至关重要。此外，书中还涉及了各种射频无源和有源器件的选型和基本设计，比如扼流圈、耦合电容在高频下的行为，以及如何根据噪声系数和增益来选择合适的放大器，这些都是实实在在的设计考量。这本书的学习曲线非常平缓，对于初学者来说，它提供了一个坚实的基础，让我能够更有信心地去探索更复杂的射频系统。

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《RF Circuit Fundamentals》这本书，对于那些渴望在射频领域获得扎实理论功底的同行们，绝对是一笔宝贵的财富。我是一名在通信设备制造行业摸索了多年的技术人员，接触过无数关于射频前端的设计和调试工作。这本书最让我欣赏的一点是，它没有回避那些理论上很“硬”的知识，比如微波网络参数（S参数）的推导和应用，以及相关的测量技术。作者对于S参数的讲解，并非简单地给出公式，而是深入剖析了其物理意义，以及如何在实际测量中理解和应用这些参数来表征器件和电路的性能。书中关于滤波器设计的章节，更是让我受益匪浅。从基本的Lumped Element滤波器，到分布参数滤波器，再到各种有源滤波器和开关电容滤波器的设计思路，都有详尽的阐述。特别是其对于滤波器带宽、插入损耗、阻带衰减等关键性能指标的分析，以及如何权衡这些指标来满足实际需求，都给出了非常实用的指导。此外，书中还对射频功率放大器的设计原理进行了初步介绍，包括其线性度和效率的权衡，这对于我们理解和优化射频系统的功耗和信号质量有着重要的意义。总的来说，这本书内容丰富，技术深度适中，既有理论的高度，又有实践的指导性，是一本值得反复研读的参考书。

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在我的职业生涯中，阅读了相当数量的射频工程书籍，而《RF Circuit Fundamentals》绝对是其中一本让我印象深刻的。这本书的独特之处在于，它在讲解射频电路的各个组成部分时，都渗透着一种“系统性”的思维。作者并没有孤立地讲解每一个元器件，而是强调它们在整个射频链路中的作用和相互影响。例如，在讨论放大器时，它会同时关注其增益、噪声系数、稳定性和非线性失真，并解释这些参数如何影响整个系统的性能。书中关于微波测量技术的介绍，也让我耳目一新，它不仅列举了各种测量仪器（如频谱分析仪、矢量网络分析仪）的功能，还解释了如何通过这些仪器来验证电路的设计和评估性能。这一点对于工程师来说至关重要，因为理论设计最终需要通过实际测量来验证。此外，书中还对一些常见的射频应用场景进行了初步的介绍，比如无线通信系统中的接收机和发射机架构，这让我能够将所学的理论知识与实际的工程应用联系起来。它提供了一种“举一反三”的学习方式，让我不仅理解了“是什么”，更能思考“为什么”以及“如何做”。

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这本书简直是我近期最惊喜的发现！作为一个在射频领域摸爬滚打多年的工程师，我一直都在寻找一本既能系统梳理基础知识，又能巧妙连接实际应用的经典之作。《RF Circuit Fundamentals》恰恰满足了我的所有期待。它的内容组织逻辑清晰得令人称道，从最基本的电磁场理论、传输线理论，到无源器件（电阻、电容、电感）在射频频段的行为特性，再到各种射频电路的构建，如匹配网络、滤波器的设计原理，都讲解得鞭辟入里。作者并没有停留在理论的空中楼阁，而是非常注重理论与实践的结合。书中大量的工程实例和计算技巧，让原本抽象的概念变得触手可及。我特别喜欢它在讲解阻抗匹配时，引入的史密斯圆图的应用，这不仅仅是公式的堆砌，更是对理解射频电路和谐振特性的直观工具。而且，它还触及了一些更高级的主题，比如噪声理论在射频系统中的重要性，以及放大器的稳定性分析，这对于我们日常设计中规避潜在问题至关重要。这本书的排版设计也十分考究，图文并茂，公式推导过程详细，即便是一些比较复杂的概念，也能通过其细致的讲解和清晰的插图，让我豁然开朗。总而言之，如果你想深入理解射频电路的精髓，这本书绝对是绕不开的基石。

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