Design of Rf and Microwave Amplifiers and Oscillators (Artech House Microwave Library) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Artech House

作者:Pieter L. D. Abrie

出品人:

页数:600

译者:

出版时间:2009-03-31

价格:USD 139.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781596930988

丛书系列:

图书标签:

• 射频
• 微波
• 放大器
• 振荡器
• 电路设计
• 电子工程
• 通信工程
• Artech House
• 微波技术
• 高频电路

无线射频与微波放大器及振荡器设计 引言 在现代电子技术飞速发展的浪潮中，无线通信、雷达系统、卫星导航以及各种高频电子设备的应用日益广泛，对高性能的射频（RF）与微波（Microwave）电路的需求也愈发迫切。而放大器和振荡器作为射频与微波系统中不可或缺的核心组成部分，其设计水平直接决定了整个系统的性能上限。它们是信号链路中的“心脏”与“引擎”，负责增强微弱信号的幅度，以及产生特定频率的载波信号。 本书旨在深入探讨无线射频与微波放大器及振荡器的设计原理、电路实现、关键技术以及性能优化。我们将从基础的半导体器件模型出发，逐步深入到复杂的电路结构和系统集成。本书并非对现有技术的简单罗列，而是致力于为读者构建一个扎实的设计框架，使其能够理解并掌握不同应用场景下最优设计策略的选择与权衡。 第一部分：射频与微波放大器设计 放大器是将输入信号幅度进行增强的电路，在射频与微波系统中，其性能的优劣直接影响到信号的传输距离、信噪比以及整体系统的效率。本书将从放大器设计的基础理论入手，涵盖从单级放大器到多级级联放大器的各种经典与现代设计方法。 第一章：放大器基本概念与分类 我们将首先介绍放大器的基本功能和工作原理，包括增益、带宽、噪声系数、线性度、效率等关键性能指标的定义及其重要性。随后，我们将对不同类型的放大器进行详细分类，例如： 按工作频率范围分类： 低频放大器、高频放大器、射频放大器、微波放大器、毫米波放大器。 按放大器类型分类： 线性放大器（如甲类、乙类、甲乙类放大器）与非线性放大器（如开关类放大器，用于高效率场合）。 按应用功能分类： 低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）、驱动放大器、中间频率（IF）放大器等。 第二章：晶体管器件模型与参数 放大器的核心在于其有源器件，如双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。本章将深入研究这些器件在射频与微波频率下的行为模型。我们将讨论： BJT 的射频模型： 包括混合-π模型、S参数模型，以及不同偏置条件下的参数提取。 FET 的射频模型： 包括结型场效应管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）的等效电路模型、S参数以及跨导（gm）和输出电导（gds）的频率特性。 参数提取与测量： 介绍如何利用矢量网络分析仪（VNA）等仪器测量器件的S参数，以及如何根据测量数据提取模型参数。 噪声参数： 深入探讨器件的噪声源，如散粒噪声、热噪声等，以及如何描述和最小化放大器的噪声系数（NF）。 第三章：单级放大器设计 单级放大器是构建复杂放大器系统的基本单元。本章将详细介绍单级放大器的各种电路结构和设计方法，重点关注匹配网络的实现。 输入与输出匹配： 介绍匹配网络的原理，包括阻抗变换、最大功率传输以及最小反射的匹配。我们将讨论使用史密斯圆图（Smith Chart）进行匹配的设计流程，以及各种匹配电路的实现，如L型匹配、π型匹配、T型匹配等。 增益与稳定性设计： 分析影响放大器增益和稳定性的因素，如器件的内禀增益、匹配网络的损耗以及反馈。我们将介绍稳定性判据，如Bode图、Nyquist图以及K因子和△因子，并探讨如何通过选择合适的匹配网络和反馈技术来确保放大器的稳定性。 噪声匹配与功率匹配： 讲解低噪声放大器（LNA）的设计原则，如何通过噪声匹配来最小化噪声系数。同时，介绍功率放大器（PA）的设计原则，如何实现最大输出功率和效率。 第四章：多级放大器设计 在实际应用中，通常需要多级放大器来实现高增益和宽带宽。本章将重点探讨多级放大器的设计挑战与解决方案。 级联与级间匹配： 分析多级放大器中各级之间的信号传输与匹配问题。我们将讨论级联对整体增益、带宽、噪声系数和稳定性的影响。 最优增益和带宽的权衡： 介绍巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等响应类型，以及如何根据应用需求选择合适的滤波器特性来实现最优的增益-带宽权衡。 反馈在多级放大器中的应用： 探讨局部反馈和全局反馈对放大器性能的影响，如提高稳定性、展宽带宽、降低失真等。 级联放大器的稳定性分析： 扩展单级放大器的稳定性概念到多级结构，分析潜在的振荡模式，并提出相应的稳定化措施。 第五章：功率放大器设计 功率放大器（PA）是无线通信系统中实现信号发射的关键器件。本章将聚焦于功率放大器的设计，包括效率、线性度和输出功率的优化。 AB类、B类、C类功率放大器： 深入分析不同类别的功率放大器的工作原理、优缺点以及适用场景。 效率优化技术： 介绍各种提高功率放大器效率的技术，如预失真（Predistortion）、包络跟踪（Envelope Tracking）、动态偏置（Dynamic Biasing）等。 线性度与失真分析： 探讨功率放大器的非线性现象，如谐波失真、互调失真，以及如何通过器件选择、偏置调整和线性化技术来改善线性度。 阻抗变换与匹配： 详细介绍功率放大器输出端的阻抗匹配，如何实现最大输出功率和最佳效率。 新型功率放大器架构： 简要介绍 Doherty 放大器、Class E/F 放大器等高效功率放大器技术。 第二部分：射频与微波振荡器设计 振荡器是产生特定频率稳定电信号的电路，在通信系统中作为载波信号的产生源，其频率稳定度和相位噪声是衡量其性能的关键指标。本书将从振荡器产生信号的基本原理出发，深入探讨各类振荡器电路的设计与优化。 第六章：振荡器基本原理 本章将奠定振荡器设计的基础理论。 振荡条件： 详细阐述巴克豪森（Barkhausen）稳定判据，即环路增益大于等于1且环路相位偏移为360度（或2π弧度）的整数倍。 反馈振荡器： 介绍正反馈机制在振荡器工作中的作用。 谐振电路： 分析LC谐振电路、RC谐振电路以及晶体谐振电路的特性，它们决定了振荡器的输出频率。 增益与损耗的权衡： 解释有源器件提供的增益如何补偿无源谐振电路的损耗，从而维持振荡的持续进行。 第七章：单晶体管振荡器设计 单晶体管振荡器是最基本和常见的振荡器类型。本章将详细介绍几种经典的单晶体管振荡器电路。 Colpitts 振荡器： 分析其电容分压反馈结构，以及如何设计电容值来决定输出频率。 Hartley 振荡器： 分析其电感分压反馈结构，以及如何设计电感值来决定输出频率。 Clapp 振荡器： 介绍其在Colpitts振荡器基础上加入串联电容以提高频率稳定性。 RC 相移振荡器和 Wien 桥振荡器（低频部分）： 简要介绍这些低频振荡器的原理，为理解高频振荡器打下基础。 晶体振荡器（Crystal Oscillator）： 重点介绍晶体管与晶体谐振器结合形成的晶体振荡器，分析其高频率稳定性的原因。 第八章：微波振荡器设计 微波振荡器的设计面临更高频率、更复杂寄生效应以及更严格的性能要求。本章将介绍微波频段常用的振荡器结构。 负阻型振荡器： 介绍利用器件的负阻特性（如隧道二极管、 Gunn 二极管）来构建振荡器。 环形振荡器（Ring Oscillator）： 探讨利用延迟单元构建的数字环形振荡器，及其在集成电路中的应用。 微带线振荡器： 分析在微带线等传输线上构建谐振腔的振荡器，如微带振荡器。 锁相环（PLL）振荡器： 介绍PLL作为一种实现高精度频率合成和锁定的振荡器系统。 第九章：振荡器的性能参数与优化 振荡器的性能直接影响到接收机灵敏度、发射机信号质量等。本章将深入探讨振荡器的关键性能指标及其优化方法。 频率稳定性： 分析影响频率稳定性的因素，如温度漂移、电源电压变化、负载变化等。介绍提高频率稳定性的技术，如使用晶体谐振器、温补电路、恒温槽等。 相位噪声： 详细阐述相位噪声的产生机制，包括器件噪声、闪烁噪声等。介绍相位噪声的测量方法和分析工具。 相位噪声优化： 探讨如何通过选择低噪声器件、优化谐振电路、采用反馈技术等方法来降低相位噪声。 频谱纯度： 分析振荡器输出频谱中的杂散信号和谐波，以及如何通过滤波和优化电路设计来提高频谱纯度。 启动条件与退出机制： 分析振荡器如何启动，以及如何避免非期望的振荡模式。 第三部分：高级设计主题与应用 除了基础的放大器和振荡器设计，本书还将触及一些更高级的主题，以帮助读者应对更复杂的实际设计挑战。 第十章：噪声理论与应用 本章将深入探讨射频与微波电路中的噪声问题。 噪声源与噪声模型： 详细介绍各种噪声源，如散粒噪声、热噪声、闪烁噪声等，以及它们在半导体器件中的表现。 噪声系数（NF）的计算与优化： 深入讲解多级电路的噪声系数计算方法，并提供优化LNA噪声系数的设计策略。 信噪比（SNR）与动态范围（DR）： 分析噪声对信号质量的影响，以及如何提高系统的动态范围。 第十一章：非线性理论与失真分析 本章将聚焦于射频与微波电路中的非线性现象。 功率系列展开： 利用泰勒级数等方法对器件的非线性特性进行建模。 互调失真（IMD）与交调失真（ACPR）： 深入分析不同阶次的互调产物，以及它们对信号的影响。 非线性系统的分析工具： 介绍多音分析、频谱分析仪等工具在非线性分析中的应用。 线性化技术： 介绍反馈、前馈、预失真等技术在提高电路线性度方面的应用。 第十二章：射频集成电路（RFIC）设计基础 随着技术的进步，射频与微波电路越来越多的集成到芯片中。 CMOS RFIC 设计： 探讨在CMOS工艺中实现RFIC的设计挑战，包括器件模型、寄生效应、版图设计等。 BiCMOS RFIC 设计： 介绍BiCMOS工艺在RFIC设计中的优势。 GaAs/GaN RFIC 设计： 介绍这些高性能半导体材料在微波和毫米波RFIC设计中的应用。 第十三章：电磁兼容性（EMC）与射频安全 在设计射频与微波电路时，电磁兼容性（EMC）和射频安全同样重要。 EMC 原理： 探讨电磁干扰（EMI）的产生、传播和耦合机制。 EMC 设计指南： 提供在电路和系统设计中考虑EMC的原则和方法，如接地、滤波、屏蔽等。 射频安全标准： 介绍相关的射频辐射安全标准和评估方法。 结论 本书旨在为读者提供一个全面、深入的射频与微波放大器及振荡器设计学习平台。通过对基本原理、电路结构、关键性能指标以及高级设计主题的系统性阐述，我们期望读者能够掌握独立进行射频与微波电路设计的能力，并在实际工程中创造出更优秀、更可靠的电子系统。设计 RF 和微波放大器和振荡器是一个融合了理论、实践和创造力的领域，本书正是为了激发您的设计热情，引导您在这条道路上不断探索与进步。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆