Microstrip Circuits and Filters on Printed Circuit Board Substrates, Aug., 1979 (AERE Reports) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:AEA Technology Plc

作者:M.A. Flemming

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1980-12-31

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780705806916

丛书系列:

图书标签:

• Microstrip
• Circuits
• Filters
• Printed Circuit Board
• Substrates
• AERE Reports
• 1979
• Electronics
• Microwave
• Engineering
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《印制电路板基板上的微带电路与滤波器》 摘要： 本书深入探讨了微带电路和滤波器在印制电路板（PCB）基板上的设计、分析与应用。在1979年出版的这个时期，微波集成电路技术正处于快速发展阶段，PCB基板以其成本效益高、易于制造和集成化的优势，成为实现高性能射频（RF）和微波电路的重要平台。本书聚焦于这一关键领域，为工程师和研究人员提供了扎实的理论基础和实用的设计指南。 内容概述： 本书的核心内容围绕微带线理论、微带滤波器设计以及在PCB基板上的具体实现展开。 第一部分：微带线理论基础 微带线结构与传播模式： 详细阐述了微带线的几何结构（导体宽度、基板厚度、介电常数等）对电磁波传播特性的影响。重点介绍了微带线上传播的主模——准TEM模，并分析了其传播速度、特性阻抗和损耗等关键参数。 微带线参数的计算方法： 提供了多种用于精确计算微带线参数的解析和数值方法。包括基于近似解析解的工程估算方法，以及更精确的数值分析技术，如有限元法（FEM）和矩量法（MoM），以适应不同频率范围和复杂结构的需求。 微带线损耗分析： 详细讨论了微带线中的主要损耗机制，包括导体损耗、介电损耗和辐射损耗。分析了这些损耗如何随频率、基板材料和几何尺寸的变化而变化，并提出了降低损耗的设计策略。 第二部分：微带滤波器设计 滤波器的基本概念与分类： 介绍了滤波器的基本功能，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。阐述了滤波器的关键性能指标，如通带、阻带、插入损耗、回波损耗、选择性（过渡带宽度）和群延迟等。 微带线作为滤波器元件： 详细解释了如何利用微带线的不同长度、宽度和耦合结构来实现各种滤波器功能。重点介绍了各种基本的微带滤波器结构，例如： 加载微带线滤波器： 通过在微带线上加载电感或电容等效元件，实现低通或高通滤波特性。 耦合微带线滤波器： 利用微带线之间的耦合效应，构建带通和带阻滤波器。这包括了多节耦合微带线结构，如分支线耦合器、交叉耦合线等，它们是实现高性能滤波器的关键。 间隙耦合微带线滤波器： 介绍了一种重要的耦合结构，通过在微带线之间引入精确设计的电介质间隙，实现高度的调谐性和良好的滤波性能。 滤波器综合方法： 介绍了将理想集总元件滤波器网络（如切比雪夫、巴特沃斯滤波器）转换为实际微带线电路的综合技术。这包括了阻抗变换、线长变换以及将集总元件映射到分布元件结构的各种工程方法。 滤波器性能优化与调谐： 探讨了如何优化滤波器的各项性能指标，包括带宽、阻带衰减、通带平坦度等。介绍了通过调整微带线结构参数（如线宽、线长、耦合间距）进行滤波器性能调谐的技术，以及在实际制造中可能遇到的偏差及其校正方法。 第三部分：PCB基板上的微带电路与滤波器实现 PCB基板材料的选择： 详细分析了不同PCB基板材料（如FR-4、PTFE、陶瓷等）的电磁特性（介电常数、损耗角正切）、热特性和机械特性。讨论了如何根据应用频率、功率要求、成本和环境因素选择合适的基板材料。 PCB制造工艺对微带线参数的影响： 探讨了PCB制造过程中可能出现的偏差，如导体厚度变化、介电常数不均匀、蚀刻精度不足等，以及这些偏差如何影响微带线的实际电磁性能。 实际电路实现中的挑战与考虑： 端口匹配与阻抗变换： 介绍了如何设计阻抗变换器，以实现微带电路与外部连接器（如SMA连接器）或与其他电路之间的有效阻抗匹配，最大化功率传输并最小化信号反射。 寄生效应与串扰： 讨论了在PCB上实现高密度电路时，微带线之间的寄生耦合（串扰）以及地平面不连续性等可能导致的性能下降问题，并提出了相应的对策，如添加屏蔽层、优化走线布局、使用多层板结构等。 接地技术： 强调了良好的接地技术对于微波电路性能的重要性，包括使用实心接地层、通过孔（vias）连接不同层级的接地以及减少接地回路面积。 散热设计： 对于大功率应用，讨论了微带电路的散热问题，包括使用导热性好的基板材料、增加散热片或通过特殊设计来改善散热效果。 案例研究与应用实例： 书中可能包含一些具体的微带电路和滤波器在雷达、通信系统、测试仪器等领域中的应用案例，展示了理论在实践中的应用。 总结： 《印制电路板基板上的微带电路与滤波器》是一本为在RF和微波领域工作的工程师和学生提供的宝贵参考书。它系统地梳理了微带线理论，并将其应用于实际的微带滤波器设计，特别强调了在PCB基板上的实现细节和实际工程中的考虑因素。本书对于理解和掌握现代射频和微波电路设计，尤其是在成本敏感和集成度要求高的应用中，具有重要的指导意义。

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从整体结构和关注点的演变来看，这份报告清晰地划分了“基础理论铺垫”与“具体实现案例”两个主要板块，但在两者之间的过渡略显生硬。基础理论部分对电磁场的精确描述，如准静态近似的适用范围界限，描述得非常清晰，这为后续的应用打下了理论基础。然而，当进入到实际的PCB基板选择和制造公差分析时，报告的内容深度似乎有所下降，更多地依赖于经验法则而非深入的参数化分析。特别是对于当前普遍采用的低损耗高频材料（如PTFE或陶瓷基板）的性能预测，书中的模型并未能提供足够的校准或指导，其主要精力似乎集中在当时最主流的玻璃纤维增强环氧树脂基板上。总而言之，这本书的价值更多地体现在它提供了一个在特定历史条件下，工程师们是如何系统化地思考和解决平面高频电路设计问题的范例。它留下的空白，正是我们今天技术进步的起点，使得我们能站在其肩膀上，去解决那些在1979年还尚未被充分认识到的复杂多层板设计挑战。

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这份文献的叙事风格是极其严谨和内敛的，典型的政府或机构研究报告风格，没有过多的修饰或引导性语言，一切信息都以数据和公式为核心驱动。这种风格对于寻求深入技术细节的专业人士是友好的，但对于初学者可能会构成一定的阅读门槛。它假设读者已经熟练掌握了麦克斯韦方程组和传输线理论的基本知识，直接切入到应用层面。例如，在讨论边缘效应补偿时，作者直接抛出了经过修正的线宽公式，而没有花费大量篇幅去解释修正的物理意义，这在一定程度上牺牲了教学的流畅性。此外，由于是早期的报告，其中引用的参考资料和实验标准明显倾向于那个时期的IEEE或国际标准，与当前广泛使用的IPC标准体系存在代沟。因此，在实践中引用其规范时，必须进行审慎的“翻译”工作，确保现代的层叠结构和介质参数能被正确地代入到作者提出的解析模型中。它更像是一份技术备忘录，而非一本旨在普及知识的教材。

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这本书的出版时间是1979年，这本身就预示着它在内容上会带有那个时代特有的技术视角和局限性。当我翻开它时，首先映入眼帘的是对微带线理论基础的深入探讨，尤其是在几何结构和电磁场分布的解析模型方面，作者似乎下足了功夫。它详尽地推导了传输线方程，并将其应用于印刷电路板（PCB）上的微带结构。阅读过程中，我能清晰地感受到作者试图构建一个坚实的数学框架来描述这些高频现象。书中对不同基板材料（如早期的FR-4替代品和一些实验性材料）的介电常数和损耗角正切值的处理，虽然在今天的标准下可能显得略为简化，但在当时无疑是前沿且实用的。特别是关于耦合效应和串扰的早期分析方法，虽然没有现代的有限元分析（FEA）工具那样直观和精确，但其基于准静态近似的解析解提供了一种快速估算设计参数的途径。对于那些致力于理解微带电路物理本质的工程师来说，这部分内容是理解后续滤波器设计的基础。不过，对于现代PCB设计中对阻抗控制的极致要求以及更复杂的层间耦合问题，读者需要意识到这些内容已经属于“历史文献”的范畴，需要结合现代CAD工具的结果进行印证和补充。整体而言，它为理解微带传输线的基本行为提供了一份扎实的理论开端。

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翻阅这本1979年的报告集，我最大的感受是它强烈的实验导向性，这与当时微波工程刚刚从分立元件过渡到集成化和平面化设计的时代背景息息相关。书中大量的篇幅用于描述特定几何形状（如阶梯阻抗线、开槽线等）的实测数据与理论预测的对比。不同于纯粹的数学教科书，这份报告更像是一份工程实践手册的早期版本，充满了对当时可用的PCB制造工艺的适应性考量。例如，作者在探讨滤波器性能时，对边缘效应和导体宽度的实际公差影响进行了细致的观察，这在当时，手工或半自动化的制造环境下，是决定电路能否成功工作的重要因素。其中关于如何选择适当的过孔（Via）结构以最小化高频损耗的讨论，虽然使用的过孔设计规范与今日大相径庭，但其对垂直过渡阻抗不连续性的警示，至今仍是射频/高速设计的黄金法则。那些详细的S参数测量和校准流程描述，展现了那个年代工程师们在有限测试设备条件下所付出的努力，读起来让人对那种“摸着石头过河”的探索精神深感敬佩。对于希望了解早期微波PCB设计迭代历史的人来说，这份报告提供了宝贵的现场记录。

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关于滤波器部分的设计方法论，书中展现出一种偏向于传统集总元件电路综合与物理结构转换的折中策略。作者并没有过多依赖复杂的有源网络综合技术，而是聚焦于如何将经典的LC原型滤波器，通过共面波导（CPW）或微带线段的精确截取和连接，转化为可制造的平面结构。这种方法论在低到中等频率范围（可能在GHz以下）表现出相当的有效性。书中对特定拓扑结构——比如切比雪夫（Chebyshev）或贝塞尔（Bessel）响应——的直接实现细节描述得颇为详尽，包括如何计算耦合系数并将其映射到相邻线之间的间隙宽度。然而，当我尝试将这些准则应用于现代宽带、高Q值的应用场景时，便能察觉到其局限性。例如，对非理想耦合效应的补偿机制相对简单，没有充分考虑多模传播或高阶谐振的相互影响。这本书更像是一个“如何搭建你的第一个微带滤波器”的蓝图，而不是一个用于设计下一代超宽带系统的工具箱。它要求读者具备相当的电路理论背景，以便能将抽象的滤波器规范成功“翻译”成实际的PCB布局指令。

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