Design and Realizations of Miniaturized Fractal Microwave and RF Filters pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Pierre Jarry

出品人:

页数:194

译者:

出版时间:2009-11-09

价格:USD 95.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470487815

丛书系列:

图书标签:

• 微波技术
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射频与微波电路设计前沿：小型化与高性能滤波器的实现 书籍简介 本书汇集了当前射频（RF）与微波工程领域最为前沿的研究成果与实践经验，聚焦于如何突破传统滤波元件的物理尺寸限制，设计与实现具有卓越性能的小型化滤波器。在 5G 通信、物联网（IoT）、卫星导航以及便携式电子设备等对空间和功耗要求日益严苛的应用场景中，对小型化、宽带化、高选择性滤波器的需求达到了前所未有的高度。本书旨在为读者提供一套系统、深入且具有高度工程实用价值的理论框架与设计方法论。 第一部分：小型化滤波器的理论基础与挑战 本部分首先对微波滤波器理论进行了系统回顾，重点阐述了传统滤波器设计中的局限性，尤其是在追求尺寸缩减时，如何平衡插入损耗（Insertion Loss）、阻带衰减（Stopband Attenuation）和带宽之间的矛盾。 1.1 现代滤波理论的演进 详细探讨了切比雪夫（Chebyshev）、椭圆函数（Elliptic Function）以及贝塞尔（Bessel）等经典滤波器综合方法，并引入了最新的广义滤波器综合技术，如广义阻抗变换器理论在小型化设计中的应用。特别剖析了传统腔体滤波器和集总元件滤波器在微型化过程中所面临的电磁耦合退化、品质因数（Q-factor）下降等核心难题。 1.2 电磁谐振理论的微观视角 深入讲解了高品质因数谐振器的物理基础，包括电容和电感分布对谐振频率和线宽的影响。本书引入了先进的拓扑结构分析，如螺旋谐振器、螺旋线结构（Spiral Inductors）在片上集成电路（MMIC）中的应用极限。同时，详细分析了介质材料的介电常数、损耗角正切（$ andelta$）对滤波器整体性能的决定性作用，并对比了多层陶瓷基板（LTCC/HTCC）与半导体工艺（如SiGe、GaAs）中谐振器性能的差异。 1.3 耦合机理与寄生效应 小型化结构必然导致元件间距的缩小，使得寄生耦合效应变得不可忽略。本章对近场耦合（Near-field Coupling）的数学模型进行了严谨推导，包括电容耦合和电感耦合的量化分析。书中提供了先进的寄生参数提取技术，帮助工程师在设计初期就预估并补偿由于封装、过孔（Via）和走线引起的非理想响应。 第二部分：先进小型化技术与结构实现 本书的核心价值在于展示一系列突破性的物理结构设计，这些结构有效地减小了滤波器的物理尺寸，同时保持或提升了电性能。 2.1 耦合线与传输线结构优化 本书详细介绍了一系列基于耦合传输线的紧凑型滤波器设计。重点阐述了基于腔体的交指耦合（Interdigital Coupling）滤波器的优化方法，如何通过调整指间距和指长，实现高阶响应。此外，对耦合环（Coupled-Ring）和耦合槽（Coupled-Slot）滤波器在微带和带状线（Stripline）结构上的实现进行了深入探讨，并给出了精确的耦合系数（$k$ 值）提取和尺寸转换公式。 2.2 引入超材料与人工结构 为实现极端的尺寸压缩，本书将超材料（Metamaterials）的概念引入射频滤波设计。详细介绍了慢波结构（Slow-Wave Structures），如螺旋线和折叠线（Meandered Line），如何通过增加电气长度而不增加物理长度，从而降低谐振频率。更进一步，书中探讨了人工磁导体（AMC）和电磁带隙（EBG）结构在构建频率选择性表面（FSS）和抑制表面波方面的应用，这些结构有助于在紧凑空间内实现更陡峭的阻带过渡。 2.3 高性能集成化滤波器的实现路径 针对大规模集成电路的趋势，本部分详细分析了薄膜技术滤波器（Thin-Film Filters）的设计与制造工艺。这包括了利用高Q值的铌酸锂（LN）或钽酸锂（LT）薄膜谐振器实现高频段（如 Ka 波段）的滤波器。书中还对比了 MEMS（微机电系统）技术在可调谐滤波器中的潜力与挑战，特别是基于可动结构的电容或电感实现动态频率调谐的原理。 第三部分：面向应用的性能优化与制造考量 设计不仅仅是理论的实现，更需要考虑实际应用中的鲁棒性和可制造性。 3.1 宽带与多模滤波器设计 传统窄带滤波器在跳频或宽带通信系统中的应用受限。本书提供了一套系统性的多模耦合（Multi-Mode Coupling）设计方法，例如利用同一谐振结构中的多个TM或TE模式来构建宽带响应，这显著减小了单个滤波器单元所需的物理尺寸。书中还涵盖了域扩展模式（Dominant-Mode Extension）的技术，以提升滤波器的带宽。 3.2 滤波器阵列与集成 在多输入多输出（MIMO）系统中，需要紧密排列多个高性能滤波器。本章重点讨论了阵列化滤波器（Arrayed Filters）中的交叉耦合问题，并提出了利用地平面设计和边缘处理技术来隔离相邻单元，确保阵列性能与独立单元一致的工程手段。书中还提供了关于如何将滤波器与放大器、混频器等其他射频前端模块进行无缝集成的案例分析，以最小化寄生损耗。 3.3 制造公差与后处理 最终的性能高度依赖于制造精度。本书提供了基于蒙特卡洛分析的敏感度评估方法，用于预测制造公差对滤波响应（如中心频率偏移、插入损耗劣化）的影响。对于不同制造工艺（如PCB、LTCC、硅基芯片），书中给出了具体的工艺窗口和后处理（如焊接、键合）对高频性能影响的评估指南，确保设计能够从仿真顺利过渡到实际产品。 本书内容深度融合了电磁场理论、电路综合技术与先进制造工艺，为射频工程师、器件物理学家以及相关专业的研究生提供了一份全面、严谨且极具前瞻性的参考手册。

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这本书的叙述方式非常独特，它不是那种一本正经地按照技术手册来讲解的风格，而是更像一位经验丰富的工程师在娓娓道来。作者在介绍分形概念时，并没有一开始就引入深奥的数学模型，而是通过一些生活中的例子，例如海岸线的曲折、树枝的生长等，来阐释分形的特性。这让我更容易理解分形结构为何能够产生如此精妙的电磁特性。随后，书中将这些分形原理巧妙地应用于微波和射频滤波器的设计，通过丰富的图示和详细的计算过程，清晰地展示了如何利用分形结构来实现高性能的小型化滤波器。 我尤其欣赏书中关于“实现”的篇幅。它不只是停留在理论分析，而是深入探讨了如何在实际中制造出这些分形滤波器，包括材料选择、加工工艺、以及如何解决在实际制作中可能出现的各种挑战。书中提供了一些具体的实例，展示了如何根据不同的应用需求，设计出具有特定滤波特性的分形滤波器，并且还讨论了如何在有限的面积内实现高性能的滤波功能。这种从概念到应用，再到实际实现的完整流程，让我感觉这本书的内容非常充实且具有指导意义，无论是初学者还是有经验的设计师，都能从中获得不少启发。

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我一直对微波和射频领域中的新颖设计方法感到好奇，而这本关于分形滤波器的书正好满足了我的求知欲。它提供了一个全新的视角来看待滤波器设计，不再局限于传统的电感、电容组合。作者从分形几何的“自相似”和“空间填充”等特性出发，解释了为何分形结构能够在有限的空间内实现复杂的电磁响应，从而达到滤波器所需要的功能。这种跨学科的融合，让我觉得非常耳目一新。书中对于分形结构在微波和射频领域的应用，给出了大量的案例研究，从不同频段的滤波器设计，到集成电路的实现，都进行了深入的探讨。 书中对于“微型化”的强调，也是其一大亮点。在当前电子设备越来越追求小巧便携的时代，如何设计出高性能的微小器件至关重要。分形结构在这方面展现出了巨大的潜力，而本书就详细地展示了如何利用分形特的优势，设计出尺寸远小于传统滤波器的高性能产品。我特别喜欢书中关于仿真和实现的部分，作者不仅展示了如何使用常见的仿真软件来模拟分形滤波器的性能，还分享了一些在实际加工和测试中可能遇到的问题以及解决方案。这种从理论到实践的完整链条，让读者能够更全面地理解分形滤波器的设计与实现过程，也为我日后的设计工作提供了重要的参考。

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我最近刚读完一本关于微波和射频滤波器设计的书，虽然书名听起来技术性很强，但它以一种非常直观和易于理解的方式，深入浅出地介绍了微波和射频领域中一种特别迷人的设计理念——分形结构。一开始，我有点担心自己对高频电路的了解不够深入，会不会看不懂。但让我惊喜的是，作者并没有一开始就丢出一堆复杂的公式和理论，而是从分形几何的基本概念入手，用生动形象的例子解释了分形结构在自然界和工程领域的普遍存在。这让我对分形产生了一种全新的认识，也为后续理解它如何在微波滤波器设计中发挥作用打下了坚实的基础。 书中对于“微型化”和“实现”这两个关键词的处理也让我印象深刻。作者并没有仅仅停留在理论层面，而是花了大量的篇幅去探讨如何将这些分形结构实际地应用到滤波器设计中，并且如何有效地减小滤波器的尺寸。这对于许多追求小型化、集成化电子设备的设计师来说，无疑是极其宝贵的。书中列举了许多实际的案例，从具体的结构设计到仿真和制版过程中可能遇到的问题，都做了详细的分析和解答。我尤其欣赏作者在介绍每种分形滤波器设计时，都会从其独特的结构优势讲起，然后逐步深入到具体的电路参数调整，以及最终在实际器件上的验证过程。这种循序渐进的讲解方式，使得整个学习过程既有理论深度，又不失实践指导意义，让我觉得学到的知识非常“落地”。

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这本关于微型化分形微波和射频滤波器的著作，在内容编排上展现了一种独特的思考方式。它并没有将理论与实践完全割裂开来，而是巧妙地将两者融合在一起。在介绍完分形结构的基本原理后，书中立刻就探讨了这些原理如何能够转化为实际的滤波器设计。我特别喜欢其中一个章节，它详细地分析了不同类型分形结构（例如科赫曲线、谢尔宾斯基三角形等）在微波滤波器中的具体应用，以及每种结构在带宽、阻带衰减、插入损耗等方面的性能特点。书中的插图质量很高，清晰地展示了各种分形滤波器的几何形状和内部结构，配合简洁明了的文字说明，使得复杂的概念变得易于理解。 更令我赞赏的是，作者并没有回避在实际设计和制作过程中可能遇到的困难。书中讨论了诸如阻抗匹配、加工精度、寄生效应等在微型化滤波器设计中常见的挑战，并提供了许多实用的解决策略。作者在分析这些问题时，总是能够结合具体的工程经验，给出一些非常具有参考价值的建议。例如，在讨论如何优化分形结构的参数以达到特定的滤波性能时，书中提供了一些基于仿真和实验的优化流程，这对于想要将书本知识应用于实际项目的设计者来说，无疑是极大的帮助。我感觉作者是在用一种“过来人”的经验，引导读者避开那些常见的“坑”。

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从这本书中，我学到了许多关于微波和射频滤波器设计的全新思路。作者巧妙地将分形几何的奇妙之处与滤波器的功能需求结合在一起，为微型化设计开辟了新的道路。书中关于分形结构的介绍，不仅仅是停留在其数学定义，而是侧重于其在电磁场中的表现，以及如何利用这些特性来构建高性能的滤波器。例如，书中详细阐述了分形结构如何能够有效地增加电路的等效长度，从而在较小的物理尺寸内实现所需的电感或电容，达到滤波器的设计目标。 我特别喜欢书中对实际实现过程的深入剖析。作者并没有回避在微型化设计中遇到的技术难点，而是提出了许多切实可行的解决方案。从电路布局的优化，到加工精度的控制，再到寄生效应的减小，书中都给出了详细的指导。书中大量的实际案例分析，让我能够更直观地理解分形滤波器在不同应用场景下的性能表现，并且为我提供了一个很好的参考框架。总而言之，这是一本内容丰富、视角独特，并且极具实践指导意义的书籍，对于任何对微波和射频滤波器设计感兴趣的人来说，都绝对值得一读。

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