Electromagnetics, Microwave Circuit, and Antenna Design for Communications Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Artech House

作者:Russer, Peter

出品人:

页数:668

译者:

出版时间:2006-3

价格:$ 168.37

装帧:HRD

isbn号码:9781580539074

丛书系列:

图书标签:

• Electromagnetics
• Microwave Engineering
• Antenna Design
• Communication Engineering
• RF Circuits
• Wireless Communication
• Electromagnetic Field Theory
• Microwave Circuits
• Antennas
• Signal Processing

射频电路与系统设计：从理论基础到实际应用 本书聚焦于现代通信工程领域中至关重要的射频（RF）与微波电路设计、电磁场理论应用，以及天线系统集成。它旨在为读者提供一个从基础物理原理到复杂系统实现的全面、深入的学习路径。 本书结构清晰，共分为六个核心部分，旨在系统地构建读者在射频与微波工程方面的知识体系。 --- 第一部分：电磁场与传输线理论基础 本部分是理解所有后续高频电路和天线设计的基础。我们首先回顾麦克斯韦方程组在频域和时域中的应用，重点阐述了电磁波在不同介质中传播的特性，包括波的反射、折射和吸收。 内容细述： 麦克斯韦方程与边界条件： 详细推导了适用于非均匀、各向异性介质中的亥姆霍兹方程，并讨论了在理想导体、介质界面上的电磁场边界条件。 传输线理论的复兴： 深入探讨了集总元件模型在何时失效，以及如何使用分布参数模型描述信号在导线上的传播。我们详细分析了史密斯圆图（Smith Chart）的构建原理、使用方法，以及其在阻抗匹配网络分析中的核心地位。 高频特性分析： 引入了电压驻波比（VSWR）、回波损耗（Return Loss）、插入损耗（Insertion Loss）和相位延迟等关键性能指标，并给出它们与反射系数之间的数学关系。 --- 第二部分：无源射频与微波元件设计 本部分将理论知识转化为可实际操作的电路元件设计。重点关注在PCB和微波集成电路（MIC）中实现的基础无源元件。 内容细述： 集总元件的高频等效： 分析了电阻、电容和电感在高频下由于寄生效应（如导线电感、封装电容）引起的性能劣化，并提供了修正模型。 微带线与带状线设计： 详细介绍了微带线（Microstrip）和带状线（Stripline）的几何结构对特征阻抗、有效介电常数和传输损耗的影响。提供了精确的公式和软件辅助设计流程，用于精确控制这些传输线的特性阻抗。 谐振器与滤波器结构： 探讨了串联和并联谐振器的设计，以及如何利用它们构建切比雪夫（Chebyshev）、巴特沃斯（Butterworth）和椭圆（Elliptic）滤波器。重点讲解了利用耦合谐振器实现特定带宽和阻带衰减的技巧，包括集总式和分布式结构（如腔体谐振器和螺旋电感）。 耦合结构： 深入分析了定向耦合器（Directional Coupler）的设计原理，包括Lange耦合器和分支线耦合器，用于功率分配和信号监测。 --- 第三部分：有源射频电路分析与放大器设计 本部分转向有源器件（如BJT和FET）在射频电路中的应用，特别是放大器的设计与稳定性分析。 内容细述： 晶体管模型与参数： 详细分析了S参数在描述高频晶体管性能方面的优势。讨论了晶体管的噪声模型（噪声系数NF的计算）和功率性能指标（P1dB和IP3）。 单级放大器设计策略： 分别介绍了最大平坦度（MFP）匹配、最大增益（MAG/MIG）匹配以及噪声最优匹配（MNR）的设计流程。重点讲解了如何使用史密斯圆图在这些目标之间进行权衡。 稳定性分析与补偿： 深入探讨了晶体管的不稳定因素（如振荡倾向），并讲解了使用K/B1因子进行稳定性判据的评估。提供了实用的反馈和去耦技术来确保放大器在宽带范围内的稳定性。 功率放大器（PA）设计基础： 概述了A、AB、C类放大器的基本工作原理及其在效率和线性度上的取舍。简要介绍了匹配网络在最大功率输出实现中的关键作用。 --- 第四部分：混频器与振荡器 此部分关注于频率转换电路（混频器）和自激振荡电路（振荡器）的设计，这些是实现频率合成和信号调制的关键模块。 内容细述： 混频器原理： 详细阐述了上变频和下变频的原理，重点分析了双平衡混频器（如Gilbert Cell结构）的优势，包括高线性度和抑制本振泄漏的能力。讨论了混频损耗和本振抑制的优化方法。 低相位噪声振荡器设计： 深入探讨了LC振荡器和晶体振荡器的设计，特别是Leeson公式在预测相位噪声中的应用。讲解了如何通过选择合适的有源元件和反馈网络来最小化振荡器的噪声。 锁相环（PLL）基础： 介绍了PLL的基本结构（压控振荡器VCO、鉴相器PD、环路滤波器LF），以及如何设计环路滤波器以控制锁相环的锁定时间和相位噪声性能。 --- 第五部分：电磁兼容性（EMC）与电磁干扰（EMI）缓解 本部分将视角从电路扩展到系统层面，关注射频系统在实际工作环境中必须满足的电磁兼容性要求。 内容细述： 辐射与耦合机制： 分析了近场和远场辐射的物理机制，重点讨论了串扰（Crosstalk）和地弹（Ground Bounce）在高密度PCB中的表现。 屏蔽与滤波技术： 讲解了不同类型的屏蔽材料和结构的选择，以及如何计算屏蔽效能（SE）。详细介绍了高频滤波器的选择和在电源线、信号线上的应用，以抑制传导和辐射干扰。 PCB设计中的关键实践： 强调了电源完整性（PI）和信号完整性（SI）对高频系统性能的决定性影响。包括参考平面设计、过孔建模和去耦电容布局的最佳实践。 --- 第六部分：天线基础与系统集成 本部分是本书的收尾，将射频电路与辐射结构连接起来，涵盖了基本的天线理论和现代通信系统中的天线应用。 内容细述： 天线基本参数： 详细定义和推导了天线的辐射方向图、增益、有效辐射功率（ERP）、输入阻抗、带宽和极化特性。 经典天线结构分析： 对半波偶极子、单极子、环形天线和磁环天线进行了详细的电磁分析，并介绍了这些天线在不同频率范围内的适用性。 微带天线设计： 重点探讨了微带贴片天线的结构（矩形、圆形），以及如何通过改变尺寸和介质层实现期望的谐振频率和带宽。讨论了厚度对效率的影响。 天线阵列与波束赋形： 介绍了均匀线阵（ULA）和平面阵列的基本概念，包括阵因子（Array Factor）和光束扫描原理，为读者理解更复杂的MIMO和相控阵系统打下基础。 --- 适用读者对象： 本书内容深度适中，覆盖了从理论推导到工程应用的完整链条，非常适合通信工程、电子工程、微电子学等专业的高年级本科生、研究生，以及在射频、微波、PCB设计和无线通信领域工作的工程师进行系统性学习和参考。本书强调对物理过程的直观理解，而非仅仅停留在公式的套用上。

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