无线通信中的射频收发系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:顾其诤 (Qizheng Gu)

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2016-7-1

价格:CNY 59.00

装帧:平装

isbn号码:9787302430506

丛书系列:

图书标签:

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《现代无线电频率技术及其工程应用》 本书深入探讨了现代无线电频率（RF）技术的原理、关键技术及在各个领域的工程应用。内容覆盖了从基础概念到前沿发展的广泛主题，旨在为读者提供一个全面而深入的认识，助力其在RF领域的研究、设计与开发中取得突破。 第一部分：RF技术基础与关键器件 本部分将系统性地梳理RF技术的核心基础知识，并详细介绍构成RF收发系统的关键电子元器件。 RF传播原理与电磁场基础： 介绍电磁波的产生、传播特性，包括波长、频率、阻抗匹配、驻波比等基本概念。深入讲解了传输线理论，包括均匀传输线、非均匀传输线、史密斯圆图的应用，以及如何解决阻抗失配问题。同时，探讨了不同传播环境（如自由空间、室内、城市等）对RF信号的影响，以及衰落、多径效应等关键现象。 RF器件详解： 滤波器： 详细阐述各种RF滤波器（如低通、高通、带通、带阻滤波器）的设计原理、分类（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆函数滤波器），以及它们在抑制杂散信号、整形频谱中的作用。重点介绍微带线滤波器、腔体滤波器、介质滤波器等实际应用中的滤波器类型。 放大器： 深入分析RF功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）的设计原则。讲解了匹配网络的设计，包括最大功率匹配、最小噪声匹配等。探讨了不同放大器拓扑结构（如单端、差分、推挽）的优缺点，以及其在高线性度、高效率方面的设计考量，例如AB类、B类、C类放大器以及Doherty、Cartman等高效率放大器技术。 混频器与倍频器： 讲解混频器的工作原理，包括其在频率转换中的作用。介绍不同类型的混频器，如平衡混频器、图像抑制混频器。分析了混频器的性能指标，如转换损耗、本振泄漏、隔离度等。同时，讨论了倍频器的设计与应用。 开关与衰减器： 介绍RF开关（如PIN二极管开关、FET开关）和可变衰减器的设计与选型，它们在信号路由、功率控制等方面的作用。 振荡器与锁相环（PLL）： 深入研究RF振荡器（如LC振荡器、晶体振荡器、压控振荡器）的设计，分析其相位噪声、频率稳定性等关键参数。详细讲解了锁相环（PLL）的组成、工作原理及其在频率合成、时钟同步中的核心作用，包括VCO、鉴相器、电荷泵、低通滤波器等各模块的设计与优化。 第二部分：RF系统设计与优化 本部分将聚焦于RF系统的整体设计思路、关键模块的集成与优化，以及在实际应用中会遇到的挑战。 RF系统架构分析： 详细介绍典型的RF系统架构，如超外差接收机、零中频（Zero-IF）接收机、低中频（Low-IF）接收机等。分析不同架构的优缺点、适用场景以及在功耗、性能、成本等方面的权衡。 射频前端设计： 探讨天线与RF前端的匹配问题，包括天线选型、阻抗匹配网络设计，以及如何减小PCB板寄生参数对RF性能的影响。深入研究RF前端（LNA、混频器、滤波器）的级联设计，优化整体噪声系数、线性度、动态范围等关键指标。 中频（IF）与基带（BB）信号处理： 介绍中频滤波器、中频放大器的设计，以及数字信号处理（DSP）在RF系统中的应用，例如ADC/DAC选型、采样率选择、数字滤波、解调等。 电源完整性与电磁兼容（EMC）： 探讨RF电路的电源完整性设计，包括电源去耦、滤波策略，以及如何减小电源噪声对RF性能的影响。深入讲解RF系统的电磁兼容性（EMC）设计，包括PCB布局布线规则、屏蔽技术、接地设计等，确保系统满足EMC标准。 PCB布局布线与封装技术： 详细阐述RF电路PCB布局布线的关键原则，如阻抗控制、信号完整性、接地策略、隔离设计等。介绍不同RF器件的封装类型及其对性能的影响，以及SMT（表面贴装技术）在RF电路中的应用。 第三部分：RF系统在典型应用中的设计考量 本部分将结合实际应用场景，深入剖析RF系统在不同领域的设计特点与挑战。 无线通信系统设计： 蜂窝通信（2G/3G/4G/5G）： 重点介绍5G NR（New Radio）系统中使用的关键RF技术，如大规模MIMO（Massive MIMO）、波束赋形（Beamforming）、毫米波（mmWave）技术的设计挑战与实现方法。分析其在基站和终端设备中的RF前端、射频收发链设计。 Wi-Fi与蓝牙： 探讨Wi-Fi（802.11系列）和蓝牙（Bluetooth）标准下的RF系统设计，包括频率规划、信道隔离、功耗优化以及多天线技术（如MIMO）的应用。 卫星通信： 介绍卫星通信系统中RF链路的设计，包括上行/下行链路频率、功率预算、天线波束控制等。 雷达系统设计： 探讨脉冲雷达、连续波（CW）雷达、FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）雷达等不同雷达体制下的RF前端设计，包括发射机、接收机、变频器、天线系统的设计考量，以及信号处理与目标检测。 物联网（IoT）设备RF设计： 聚焦于低功耗、低成本的IoT设备RF设计，如LoRa、NB-IoT等通信技术的RF收发器设计，以及在电池寿命、通信距离、传输速率之间的权衡。 其他RF应用： 简要介绍RF技术在医疗电子（如MRI）、工业控制、汽车电子（如ADAS）等领域的应用，以及其独特的RF设计需求。 第四部分：RF设计工具与测试验证 本部分将介绍RF设计中常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，以及RF系统性能的测试与验证方法。 RF EDA工具简介： 介绍主流的RF电路设计与仿真软件，如ADS（Advanced Design System）、Cadence Virtuoso、CST Studio Suite、HFSS等，以及它们在原理图设计、电磁场仿真、系统级仿真中的应用。 RF系统测试与测量： 详细讲解RF系统性能测试的关键指标与方法，包括频谱分析仪、信号发生器、网络分析仪、功率计、噪声系数分析仪等常用测试仪器的使用。介绍S参数测量、噪声系数测量、谐波失真测量、杂散信号测量等基本测试流程。 仿真与实际测量的一致性： 讨论仿真结果与实际测量结果之间可能存在的差异，以及如何通过优化设计和调整测试方法来减小这些差异，确保设计结果的可靠性。 本书力求内容翔实，理论与实践相结合，通过丰富的图示和实例，帮助读者深刻理解RF技术，掌握RF系统设计的方法和技巧，从而在快速发展的无线技术领域中游刃有余。

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读完这本书，我最大的感受就是对射频收发系统的“全局观”有了全新的认识。作者以一种跳出微观电路层面，关注整体系统性能的方式来构建这本书的内容。在讲解“系统级设计与仿真”时，作者非常强调不同模块之间的相互影响，以及如何在系统层面进行权衡和优化。比如，在讨论功率放大器的线性度和效率时，书中不仅仅分析了单个功放的性能，还进一步探讨了如何通过数字预失真（DPD）等技术，在基带进行补偿，从而在整个系统中实现高线性度和高效率的平衡。这一点对于理解现代高性能无线通信系统至关重要。此外，书中对于“电磁兼容性（EMC）”的章节也给了我很大的启发。射频电路的设计往往会涉及到电磁辐射和敏感性问题，本书从系统设计的角度出发，讲解了如何通过合理的布局、屏蔽、滤波以及接地等措施，来提高系统的EMC性能，避免干扰和误码。这种将EMC设计融入到射频系统整体设计流程中的思路，是非常超前的。虽然本书的篇幅不小，内容也相当密集，但每一次阅读都能发现新的亮点，都能在解决实际工程问题时提供新的思路。

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一本非常扎实的学术专著，深入浅出地剖析了无线通信领域的核心——射频收发系统的设计细节。作者以其深厚的理论功底和丰富的实践经验，为读者构建了一个完整且清晰的射频系统设计知识体系。从基本的射频器件选型、噪声分析，到低噪声放大器、混频器、功率放大器等关键模块的设计原理与优化策略，再到系统级的集成与调试，本书都进行了详尽的阐述。尤其值得称赞的是，书中不仅介绍了经典的设计方法，还融入了许多最新的技术进展和实际工程中的挑战与解决方案。例如，在噪声和失真分析部分，作者用严谨的数学推导和直观的图示，让读者深刻理解这些性能指标对整个系统的影响，并提供了多种降低噪声和失真的实用技巧。在讲解功率放大器时，书中对不同类型功放的优缺点、线性度与效率的权衡，以及如何通过预失真技术提高整体性能，都进行了深入的探讨。对于初学者而言，本书可能需要一定的电路和通信基础，但一旦克服了初期的学习门槛，就能体会到其巨大的价值。本书的图表丰富，公式清晰，有助于读者理解抽象的概念。总而言之，这本专著是任何致力于无线通信射频收发系统研发的工程师、研究人员或高年级学生的必备参考书，它为读者提供了一把解锁射频系统设计奥秘的金钥匙。

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这本《无线通信中的射频收发系统设计》对于想要系统性学习射频前端设计的读者来说，无疑是一部里程碑式的著作。它以一种非常结构化的方式，引导读者一步步深入理解射频收发系统的复杂性。我尤其欣赏作者在讲解“杂散信号分析与抑制”部分所付出的努力。在实际的射频设计中，杂散信号的控制往往是工程师们头疼的问题，本书通过清晰的原理阐述和大量的仿真分析，揭示了各种杂散信号的产生机制，并提供了一系列行之有效的抑制方法。从混频器产生的镜像频率，到功率放大器产生的谐波，再到开关电路引入的开关噪声，书中都进行了详尽的分析，并给出了相应的滤波和隔离策略。这种对细节的关注，使得本书的实用性大大增强。同时，书中对“噪声系数”的讲解也让我印象深刻，作者没有简单地给出公式，而是通过对各级电路噪声贡献的分析，让读者理解噪声系数的叠加效应，以及如何通过优化关键器件来降低整体噪声系数。这对于提升接收机的灵敏度至关重要。虽然书中涉及的数学公式较多，但其讲解方式使得这些公式的应用场景和物理意义都非常明确，即使是不太擅长数学的读者，也能从中受益。

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毫无疑问，这是一本为射频工程师量身打造的“工具书”。作者在书中倾注了大量的实际经验，使得理论讲解更加接地气，也更具指导意义。我在阅读“天线与馈线系统”部分时，尤其感受到了这一点。书中不仅仅介绍了各种天线的类型及其基本工作原理，还详细讨论了天线在实际系统中的选型原则，包括增益、方向性、阻抗、极化等参数如何影响系统的整体性能。更重要的是，书中还深入讲解了如何进行馈线的阻抗匹配、损耗计算，以及如何处理同轴电缆的驻波比等问题，这些都是在实际工程中不可避免会遇到的技术难点。此外，在“射频测试与测量”章节，作者分享了大量关于如何正确使用各种射频测量仪器，如频谱分析仪、矢量网络分析仪、信号源等，来评估射频收发系统性能的宝贵经验。书中给出了具体的测量步骤、参数设置以及对测量结果的解读方法，这对于新手来说是极其重要的入门指南，对于有经验的工程师来说，也能起到温故知新、查漏补缺的作用。总之，这本书的价值远不止于理论知识的传授，更在于其为读者提供了解决实际问题的“方法论”。

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坦白说，我一开始对这本书的期待并没有那么高，以为又是市面上那种泛泛而谈的科普读物。然而，当我翻开第一页，就被它严谨的逻辑和深厚的专业性所震撼。作者并没有满足于浅尝辄止的介绍，而是将射频收发系统的每一个重要环节都进行了细致入微的剖析。特别是关于阻抗匹配和S参数的应用，这本书给出了远超我预期的讲解深度，让我这个对阻抗匹配一直有些模糊概念的读者，仿佛一下子茅塞顿开。书中对于不同匹配网络的设计方法，以及如何在实际电路中实现和验证，都给出了非常具体的指导。此外，在滤波器设计的部分，作者不仅介绍了各种滤波器类型（如巴特沃斯、切比雪夫等）的理论基础，还详细讲解了如何根据具体的性能指标（如带宽、插入损耗、阻带衰减等）来选择和设计滤波器，甚至还涉及了一些电感和电容的寄生效应对滤波器性能的影响。这对于需要精确控制信号频谱的射频工程师来说，简直是福音。书中的许多实例都来源于真实的工程项目，使得理论知识与实践应用紧密结合，非常具有指导意义。对于希望在射频领域深入发展的读者，这本书绝对是不可多得的宝藏。

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跟简单。

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