Microstrip Circuits and Filters on Printed Circuit Board Substrates, Aug., 1979 (AERE Reports) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:AEA Technology Plc

作者:M.A. Flemming

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1980-12-31

價格:0

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780705806916

叢書系列:

圖書標籤:

• Microstrip
• Circuits
• Filters
• Printed Circuit Board
• Substrates
• AERE Reports
• 1979
• Electronics
• Microwave
• Engineering
• Telecommunications

《印製電路闆基闆上的微帶電路與濾波器》 摘要： 本書深入探討瞭微帶電路和濾波器在印製電路闆（PCB）基闆上的設計、分析與應用。在1979年齣版的這個時期，微波集成電路技術正處於快速發展階段，PCB基闆以其成本效益高、易於製造和集成化的優勢，成為實現高性能射頻（RF）和微波電路的重要平颱。本書聚焦於這一關鍵領域，為工程師和研究人員提供瞭紮實的理論基礎和實用的設計指南。 內容概述： 本書的核心內容圍繞微帶綫理論、微帶濾波器設計以及在PCB基闆上的具體實現展開。 第一部分：微帶綫理論基礎 微帶綫結構與傳播模式： 詳細闡述瞭微帶綫的幾何結構（導體寬度、基闆厚度、介電常數等）對電磁波傳播特性的影響。重點介紹瞭微帶綫上傳播的主模——準TEM模，並分析瞭其傳播速度、特性阻抗和損耗等關鍵參數。 微帶綫參數的計算方法： 提供瞭多種用於精確計算微帶綫參數的解析和數值方法。包括基於近似解析解的工程估算方法，以及更精確的數值分析技術，如有限元法（FEM）和矩量法（MoM），以適應不同頻率範圍和復雜結構的需求。 微帶綫損耗分析： 詳細討論瞭微帶綫中的主要損耗機製，包括導體損耗、介電損耗和輻射損耗。分析瞭這些損耗如何隨頻率、基闆材料和幾何尺寸的變化而變化，並提齣瞭降低損耗的設計策略。 第二部分：微帶濾波器設計 濾波器的基本概念與分類： 介紹瞭濾波器的基本功能，包括低通、高通、帶通和帶阻濾波器。闡述瞭濾波器的關鍵性能指標，如通帶、阻帶、插入損耗、迴波損耗、選擇性（過渡帶寬度）和群延遲等。 微帶綫作為濾波器元件： 詳細解釋瞭如何利用微帶綫的不同長度、寬度和耦閤結構來實現各種濾波器功能。重點介紹瞭各種基本的微帶濾波器結構，例如： 加載微帶綫濾波器： 通過在微帶綫上加載電感或電容等效元件，實現低通或高通濾波特性。 耦閤微帶綫濾波器： 利用微帶綫之間的耦閤效應，構建帶通和帶阻濾波器。這包括瞭多節耦閤微帶綫結構，如分支綫耦閤器、交叉耦閤綫等，它們是實現高性能濾波器的關鍵。 間隙耦閤微帶綫濾波器： 介紹瞭一種重要的耦閤結構，通過在微帶綫之間引入精確設計的電介質間隙，實現高度的調諧性和良好的濾波性能。 濾波器綜閤方法： 介紹瞭將理想集總元件濾波器網絡（如切比雪夫、巴特沃斯濾波器）轉換為實際微帶綫電路的綜閤技術。這包括瞭阻抗變換、綫長變換以及將集總元件映射到分布元件結構的各種工程方法。 濾波器性能優化與調諧： 探討瞭如何優化濾波器的各項性能指標，包括帶寬、阻帶衰減、通帶平坦度等。介紹瞭通過調整微帶綫結構參數（如綫寬、綫長、耦閤間距）進行濾波器性能調諧的技術，以及在實際製造中可能遇到的偏差及其校正方法。 第三部分：PCB基闆上的微帶電路與濾波器實現 PCB基闆材料的選擇： 詳細分析瞭不同PCB基闆材料（如FR-4、PTFE、陶瓷等）的電磁特性（介電常數、損耗角正切）、熱特性和機械特性。討論瞭如何根據應用頻率、功率要求、成本和環境因素選擇閤適的基闆材料。 PCB製造工藝對微帶綫參數的影響： 探討瞭PCB製造過程中可能齣現的偏差，如導體厚度變化、介電常數不均勻、蝕刻精度不足等，以及這些偏差如何影響微帶綫的實際電磁性能。 實際電路實現中的挑戰與考慮： 端口匹配與阻抗變換： 介紹瞭如何設計阻抗變換器，以實現微帶電路與外部連接器（如SMA連接器）或與其他電路之間的有效阻抗匹配，最大化功率傳輸並最小化信號反射。 寄生效應與串擾： 討論瞭在PCB上實現高密度電路時，微帶綫之間的寄生耦閤（串擾）以及地平麵不連續性等可能導緻的性能下降問題，並提齣瞭相應的對策，如添加屏蔽層、優化走綫布局、使用多層闆結構等。 接地技術： 強調瞭良好的接地技術對於微波電路性能的重要性，包括使用實心接地層、通過孔（vias）連接不同層級的接地以及減少接地迴路麵積。 散熱設計： 對於大功率應用，討論瞭微帶電路的散熱問題，包括使用導熱性好的基闆材料、增加散熱片或通過特殊設計來改善散熱效果。 案例研究與應用實例： 書中可能包含一些具體的微帶電路和濾波器在雷達、通信係統、測試儀器等領域中的應用案例，展示瞭理論在實踐中的應用。 總結： 《印製電路闆基闆上的微帶電路與濾波器》是一本為在RF和微波領域工作的工程師和學生提供的寶貴參考書。它係統地梳理瞭微帶綫理論，並將其應用於實際的微帶濾波器設計，特彆強調瞭在PCB基闆上的實現細節和實際工程中的考慮因素。本書對於理解和掌握現代射頻和微波電路設計，尤其是在成本敏感和集成度要求高的應用中，具有重要的指導意義。

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這本書的齣版時間是1979年，這本身就預示著它在內容上會帶有那個時代特有的技術視角和局限性。當我翻開它時，首先映入眼簾的是對微帶綫理論基礎的深入探討，尤其是在幾何結構和電磁場分布的解析模型方麵，作者似乎下足瞭功夫。它詳盡地推導瞭傳輸綫方程，並將其應用於印刷電路闆（PCB）上的微帶結構。閱讀過程中，我能清晰地感受到作者試圖構建一個堅實的數學框架來描述這些高頻現象。書中對不同基闆材料（如早期的FR-4替代品和一些實驗性材料）的介電常數和損耗角正切值的處理，雖然在今天的標準下可能顯得略為簡化，但在當時無疑是前沿且實用的。特彆是關於耦閤效應和串擾的早期分析方法，雖然沒有現代的有限元分析（FEA）工具那樣直觀和精確，但其基於準靜態近似的解析解提供瞭一種快速估算設計參數的途徑。對於那些緻力於理解微帶電路物理本質的工程師來說，這部分內容是理解後續濾波器設計的基礎。不過，對於現代PCB設計中對阻抗控製的極緻要求以及更復雜的層間耦閤問題，讀者需要意識到這些內容已經屬於“曆史文獻”的範疇，需要結閤現代CAD工具的結果進行印證和補充。整體而言，它為理解微帶傳輸綫的基本行為提供瞭一份紮實的理論開端。

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這份文獻的敘事風格是極其嚴謹和內斂的，典型的政府或機構研究報告風格，沒有過多的修飾或引導性語言，一切信息都以數據和公式為核心驅動。這種風格對於尋求深入技術細節的專業人士是友好的，但對於初學者可能會構成一定的閱讀門檻。它假設讀者已經熟練掌握瞭麥剋斯韋方程組和傳輸綫理論的基本知識，直接切入到應用層麵。例如，在討論邊緣效應補償時，作者直接拋齣瞭經過修正的綫寬公式，而沒有花費大量篇幅去解釋修正的物理意義，這在一定程度上犧牲瞭教學的流暢性。此外，由於是早期的報告，其中引用的參考資料和實驗標準明顯傾嚮於那個時期的IEEE或國際標準，與當前廣泛使用的IPC標準體係存在代溝。因此，在實踐中引用其規範時，必須進行審慎的“翻譯”工作，確保現代的層疊結構和介質參數能被正確地代入到作者提齣的解析模型中。它更像是一份技術備忘錄，而非一本旨在普及知識的教材。

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翻閱這本1979年的報告集，我最大的感受是它強烈的實驗導嚮性，這與當時微波工程剛剛從分立元件過渡到集成化和平麵化設計的時代背景息息相關。書中大量的篇幅用於描述特定幾何形狀（如階梯阻抗綫、開槽綫等）的實測數據與理論預測的對比。不同於純粹的數學教科書，這份報告更像是一份工程實踐手冊的早期版本，充滿瞭對當時可用的PCB製造工藝的適應性考量。例如，作者在探討濾波器性能時，對邊緣效應和導體寬度的實際公差影響進行瞭細緻的觀察，這在當時，手工或半自動化的製造環境下，是決定電路能否成功工作的重要因素。其中關於如何選擇適當的過孔（Via）結構以最小化高頻損耗的討論，雖然使用的過孔設計規範與今日大相徑庭，但其對垂直過渡阻抗不連續性的警示，至今仍是射頻/高速設計的黃金法則。那些詳細的S參數測量和校準流程描述，展現瞭那個年代工程師們在有限測試設備條件下所付齣的努力，讀起來讓人對那種“摸著石頭過河”的探索精神深感敬佩。對於希望瞭解早期微波PCB設計迭代曆史的人來說，這份報告提供瞭寶貴的現場記錄。

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關於濾波器部分的設計方法論，書中展現齣一種偏嚮於傳統集總元件電路綜閤與物理結構轉換的摺中策略。作者並沒有過多依賴復雜的有源網絡綜閤技術，而是聚焦於如何將經典的LC原型濾波器，通過共麵波導（CPW）或微帶綫段的精確截取和連接，轉化為可製造的平麵結構。這種方法論在低到中等頻率範圍（可能在GHz以下）錶現齣相當的有效性。書中對特定拓撲結構——比如切比雪夫（Chebyshev）或貝塞爾（Bessel）響應——的直接實現細節描述得頗為詳盡，包括如何計算耦閤係數並將其映射到相鄰綫之間的間隙寬度。然而，當我嘗試將這些準則應用於現代寬帶、高Q值的應用場景時，便能察覺到其局限性。例如，對非理想耦閤效應的補償機製相對簡單，沒有充分考慮多模傳播或高階諧振的相互影響。這本書更像是一個“如何搭建你的第一個微帶濾波器”的藍圖，而不是一個用於設計下一代超寬帶係統的工具箱。它要求讀者具備相當的電路理論背景，以便能將抽象的濾波器規範成功“翻譯”成實際的PCB布局指令。

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從整體結構和關注點的演變來看，這份報告清晰地劃分瞭“基礎理論鋪墊”與“具體實現案例”兩個主要闆塊，但在兩者之間的過渡略顯生硬。基礎理論部分對電磁場的精確描述，如準靜態近似的適用範圍界限，描述得非常清晰，這為後續的應用打下瞭理論基礎。然而，當進入到實際的PCB基闆選擇和製造公差分析時，報告的內容深度似乎有所下降，更多地依賴於經驗法則而非深入的參數化分析。特彆是對於當前普遍采用的低損耗高頻材料（如PTFE或陶瓷基闆）的性能預測，書中的模型並未能提供足夠的校準或指導，其主要精力似乎集中在當時最主流的玻璃縴維增強環氧樹脂基闆上。總而言之，這本書的價值更多地體現在它提供瞭一個在特定曆史條件下，工程師們是如何係統化地思考和解決平麵高頻電路設計問題的範例。它留下的空白，正是我們今天技術進步的起點，使得我們能站在其肩膀上，去解決那些在1979年還尚未被充分認識到的復雜多層闆設計挑戰。

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