Rf and Microwave Power Amplifiers and Oscillators pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Noble Pub

作者:Andrei Grebennikov

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-05

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9781884932205

丛书系列:

图书标签:

• 射频
• 微波
• 功率放大器
• 振荡器
• 电路设计
• 高频电子
• 无线通信
• 模拟电路
• 微电子
• 射频器件

射频与微波电路设计：基础理论、器件与系统实现 作者： 资深射频/微波工程师团队 出版日期： 2024年春季 页数： 约750页（全彩印刷） --- 概述 本书旨在为电子工程、通信工程及相关领域的学生、研究人员和一线工程师提供一套全面、深入且注重实践的射频（RF）与微波电路设计知识体系。与传统侧重于特定应用或仅关注器件特性的教材不同，本书采用“从原理到实现”的结构，系统阐述了高频电路设计所必需的电磁场基础、传输线理论、无源与有源器件特性，并详细介绍了多种关键系统的架构与优化方法。 本书的重点在于建立设计者对高频现象的直观理解，并熟练掌握现代EDA工具的应用，确保所设计的电路能够在实际物理尺寸和环境限制下高效工作。我们精心挑选了贴近工业界最新标准和挑战的案例，力求使读者不仅掌握理论，更能胜任实际项目中的复杂任务。 --- 第一部分：高频基础与传输线理论 (Foundations and Transmission Line Theory) 本部分为后续所有高频电路设计奠定坚实的理论基础，强调从准静态分析向全波分析的过渡。 第一章：电磁场基础回顾与高频效应 (Review of Electromagnetics and High-Frequency Effects) 麦克斯韦方程组的复数形式与相量分析： 介绍在射频频段，如何使用复数形式的麦克斯韦方程组处理时间谐波电磁场。 集总元件到分布元件的转变： 详细分析电感、电容在高频下的寄生效应，以及何时必须放弃集总元件模型。 趋肤效应与邻近效应： 深入探讨电流密度在导体中的重新分布，以及对损耗和阻抗的影响，特别是对线宽和导体厚度的设计指导。 集肤深度与导体损耗计算： 给出实用公式，用于计算不同频率和材料下的导体损耗。 第二章：传输线理论与阻抗匹配 (Transmission Line Theory and Impedance Matching) 史密斯圆图的几何与代数基础： 不仅展示如何使用圆图，更推导其背后的数学关系，确保读者理解其物理意义。 电压驻波比（VSWR）与回波损耗（Return Loss）： 对这些关键性能指标进行清晰的定义、量纲分析和相互转换。 Lumped Element Matching Networks (L-Networks)： 详细分析使用串联或并联LC网络的四种基本拓扑结构，并结合史密斯圆图进行图形化设计。 单节/多节匹配网络设计： 介绍使用无损或低损耗传输线段（如 $lambda/4$ 匹配器、$lambda/2$ 延迟线）进行阻抗变换的工程方法。 第三章：S参数与网络分析 (S-Parameters and Network Analysis) S参数的定义、物理意义及与Z、Y参数的转换： 重点阐述S参数在微波频段的优越性，特别是它们与可测量端口功率的关系。 二端口网络分析： 系统的介绍输入反射系数 ($ ext{S}_{11}$)、正向传输系数 ($ ext{S}_{21}$) 以及插入损耗和回波损耗的计算。 功率增益的定义与计算： 区分单向增益（如插入增益）和双向增益（如功率增益 $ ext{G}_p$），并引入稳定性因子K和 $mu$ 的概念。 非互易性网络的分析： 介绍隔离器和环形器等关键器件的S参数特性。 --- 第二部分：无源电路与电磁结构 (Passive Circuits and Electromagnetic Structures) 本部分聚焦于在没有晶体管参与的情况下，如何设计和实现高性能的无源组件，这些是所有有源电路的基石。 第四章：微带线、带状线与耦合线 (Microstrip, Stripline, and Coupled Lines) 传输线结构的电磁分析： 详细讨论微带线和带状线的有效介电常数、特性阻抗的精确计算模型（包括Hammerstad和Wheeler公式的适用性）。 边缘效应与封装效应的修正： 讨论实际PCB制造中线宽、介质厚度和铜厚对特征阻抗的影响。 耦合线理论： 深入分析平行耦合线的耦合系数、有效耦合长度，及其在交替式滤波网络中的应用。 地平面设计对性能的影响： 探讨不同地平面处理方式（实地、分割地、跨越地）对高频信号完整性和串扰的影响。 第五章：分布式无源元件设计 (Distributed Passive Component Design) 传输线滤波器设计（Lattice Filters）： 详细介绍切比雪夫（Chebyshev）、椭圆（Elliptic）和巴特沃斯（Butterworth）响应的理论基础，以及如何将这些原型转换为集中的LC滤波器。 分布式滤波器（Coupled Line Filters）： 重点讲解使用耦合线实现的宽带带通滤波器和腔体滤波器的基本结构。 电抗补偿器与端点匹配： 设计用于补偿器件内部寄生电抗的L型或传输线匹配网络。 定向耦合器与功分器/合路器： 详细推导90度和180度混合耦合器的原理，以及它们在平衡放大器和单边带混频器中的应用。 --- 第三部分：射频与微波有源器件特性 (RF and Microwave Active Device Characteristics) 本部分深入探讨半导体器件在高频下的非理想特性及其在电路级建模中的应用。 第六章：晶体管在高频下的建模与噪声 (Transistor Modeling and Noise at High Frequencies) 小信号模型与高频局限性： 阐述BJT和FET（MESFET/HEMT/GaN HEMT）的小信号等效电路模型，重点分析$f_T$和$f_{ ext{max}}$的物理意义。 噪声理论基础： 详细讲解噪声系数（NF）的定义、噪声温度、噪声椭圆，并给出最小噪声匹配（$Z_{ ext{opt}}$）和最小噪声因子（$ ext{NF}_{ ext{min}}$）的计算方法。 器件的偏置与稳定性分析： 讨论在特定工作点（Q点）下，器件的直流偏置电路设计，并引入K因子分析固有稳定性。 第七章：放大器线性度、效率与失真 (Amplifier Linearity, Efficiency, and Distortion) 功率放大器（PA）的设计挑战： 介绍工作模式（A, B, AB, C）对效率和失真的影响。 高效率技术： 详细分析 Doherty 放大器和EER/ABP等现代高效率技术的架构、匹配网络设计及性能优化。 非线性失真分析： 深入探讨三阶交调点（IP3）、饱和输出功率（$P_{ ext{sat}}$）和增益压缩，以及它们对系统互调干扰的影响。 --- 第四部分：系统设计与集成实现 (System Design and Integrated Implementation) 本部分将前述的原理和器件知识应用于实际系统的构建，涵盖从LNA到混频器的关键功能模块。 第八章：低噪声放大器设计 (Low Noise Amplifier Design - LNA) LNA的架构选择： 比较共源/共基（Common Source/Grounded Base）结构与共射/共基（Common Emitter/Grounded Emitter）结构的优劣。 噪声匹配与增益/噪声折中： 运用Smith圆图和噪声椭圆，实现同时满足最小噪声系数和特定增益要求的输入匹配网络。 宽带LNA设计技巧： 使用反馈技术（如源极/发射极反馈）来展宽LNA的工作带宽和改善输入匹配。 第九章：混频器与频率转换 (Mixers and Frequency Conversion) 理想混频器的基本原理： 介绍上变频和下变频过程中的频率关系和隔离度要求。 单端与平衡混频器： 详细分析倍增器和双平衡混频器（Gilbert Cell结构）的工作原理，包括本振泄漏（LO Leakage）和混频器的隔离度优化。 噪声与线性度的影响： 讨论混频器作为非线性器件对系统噪声系数和IP3的影响。 第十章：振荡器、锁相环与频率合成 (Oscillators, PLLs, and Frequency Synthesis) 振荡器基本理论： 详细分析正弦波振荡器（如哈特莱、科勒皮茨）的起振条件（Barkhausen准则）和相位噪声。 LC振荡器与晶体振荡器（XO/VCXO）： 讨论不同谐振器对相位噪声性能的决定性作用。 锁相环（PLL）系统： 深入讲解PLL的结构（PFD/电荷泵、LF、VCO），包括环路带宽、锁定时间、抖动（Jitter）与相位噪声的相互关系。 频率规划与杂散抑制： 针对复杂的通信系统，给出合理的频率合成路径选择和杂散抑制的最佳实践。 --- 附录 A：常用材料的介电常数和损耗角正切值表 B：射频/微波元器件的典型规格参数 C：高频电路的电磁兼容性（EMC）与电磁干扰（EMI）初步考量 本书致力于提供一个严谨、完整且高度实用的知识框架，帮助读者跨越理论与实际产品开发之间的鸿沟。

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坦白说，我最初接触这本书时，心里是有些忐忑的，因为射频微波领域的内容往往伴随着大量的复数运算和高频特性分析，很容易让人望而却步。然而，这本书在概念的引入和例题的设置上，展现出了一种令人惊讶的“用户友好性”。它并非是那种枯燥的理论堆砌，而是巧妙地穿插了大量的实际工程案例和仿真结果的讨论，这使得抽象的理论变得具象化、可触摸。举个例子，在讲解功率放大器的非线性失真时，作者引入了诸如Volterra级数等高级分析工具，但同时又用非常直观的波形图和频谱图来解释这些数学工具背后的物理意义，极大地降低了理解门槛。对于初学者来说，光是能看懂那些复杂的S参数图和噪声系数曲线就已经很吃力了，这本书却能将这些指标与实际的系统性能（比如通信链路的误码率）联系起来，这种跨领域的关联性思维，是很多同类书籍所欠缺的。它成功地将设计者从单纯的“电路搭建者”提升到了“系统性能优化者”的高度。

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读完这本书，我最大的感受是它提供了一种构建完整射频思维框架的路径，而不是零散的知识点集合。作者的语言风格虽然严谨，但充满了对物理现象的深刻洞察力，让人在学习复杂的数学推导时，始终能锚定在具体的电磁波行为上。在分析非互易性器件（如隔离器或环行器）时，它引入了铁磁谐振的背景知识，这种对基础物理学的追根溯源，保证了读者对高频器件的理解不会停留在黑箱操作的层面。此外，关于各种测试和测量方法（如矢量网络分析仪的使用技巧、功率计量等）的章节，也写得非常贴合实际工作环境，对于实验室新手来说，这些操作层面的指导具有极强的指导意义。总而言之，这是一部将理论深度、工程实践与前沿技术发展融为一体的重量级著作，对于任何想在射频和微波领域深耕的人而言，都是一本不可多得的宝藏。

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这本书的封面设计和装帧给人的感觉非常专业，硬壳精装，纸张质量上乘，拿在手里分量十足，一看就是那种可以长期放在书架上、时常翻阅的经典教材。我最欣赏的是它在内容组织上的匠心独运。作者似乎深谙如何将复杂且抽象的射频和微波领域知识，用一种循序渐进、逻辑清晰的方式呈现出来。初读时，你会觉得它像是一部严谨的数学和物理基础的复习指南，对传输线理论、史密斯圆图等核心概念进行了极其详尽的铺垫，为后续的放大器和振荡器设计打下了无比坚实的基础。这种“不急于求成”的叙事节奏，对于那些希望真正掌握底层原理，而非仅仅停留在公式套用的工程师或学生来说，简直是福音。书中对各种基本电路拓扑的介绍，不仅仅是给出电路图，更是深入剖析了其内在的工作机制和设计权衡，比如在不同工作模式下的性能差异、寄生参数的影响等等，这些细节的把控，体现了作者深厚的工程实践经验。尤其是对匹配网络的分析，简直是教科书级别的典范，让人对如何实现宽带匹配和最大功率传输有了全新的理解。

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这本书的章节结构安排极具匠心，体现了作者对射频与微波系统设计流程的深刻洞察。它并不是简单地罗列放大器和振荡器这两大类电路，而是将它们置于一个完整的系统链路中进行考量。在深入到具体的放大器设计之前，作者花了不少篇幅讨论了噪声匹配和稳定性分析，这在实际工程中是决定一个设计能否成功的关键。特别是关于晶体管（如GaAs HEMT或SiGe HBT）的模型选择和参数提取部分，内容详实且深入，远超一般教科书的泛泛而谈。这些技术细节对于想要从事微波集成电路（MMIC）设计的人员来说，是无价之宝。此外，书中对于振荡器部分的设计也颇为独到，它没有局限于传统的负电阻振荡器，而是详细探讨了现代PLL（锁相环）架构中压控振荡器（VCO）的设计挑战，包括相位噪声的来源分析与抑制方法，这明显是瞄准了当代无线通信基站和移动设备的前沿需求。这种与时俱进的内容组织方式，使得这本书在经典之余，又充满了前沿气息。

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我个人非常欣赏这本书在排版和图表使用上的细致打磨。在涉及高频分布参数和电磁效应时，清晰的示意图至关重要，而这本书在这方面做得几乎无可挑剔。无论是电路图的层次感、史密斯圆图上的向量表示，还是PCB布局的建议图示，都采用了高分辨率、高对比度的专业绘图标准。更难得的是，作者在讨论高功率和高频操作时，对热管理和可靠性问题的关注，这往往是理论书籍容易忽略的“现实的妥协”。例如，书中明确指出了在高功率密度下，封装材料的热阻抗如何影响半导体器件的实际输出功率和寿命，并提供了相应的热设计规范作为参考。这种对“从原理到量产”全流程的覆盖，使得这本书的实用价值极高。它不仅仅是一本学习指南，更像是一本可以随时翻阅的“设计规范手册”，里面蕴含了大量经过实践检验的“工程智慧”。

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