Microwave Multi-media Module for Rf/microwave Engineering Education pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Daryoush, Afshin S.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:0.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471473343

丛书系列:

图书标签:

• 微波技术
• 射频工程
• 多媒体教学
• 电子工程
• 教育
• 微波模块
• 教学资源
• 工程教育
• 无线通信
• 电路设计

《射频与微波电路设计：原理、仿真与实践》 本书导论 在当今高速发展的电子信息时代，射频（RF）与微波技术已成为支撑现代通信、雷达、导航、医疗成像乃至物联网等领域的核心基石。从智能手机的无线连接到卫星通信系统，无不依赖于对高频电磁波的精确控制与处理。然而，设计和实现高性能的射频与微波电路绝非易事。高频效应（如集肤效应、趋肤深度、寄生电感与电容）的显著性，对传统低频电路理论的适用性提出了严峻挑战。 《射频与微波电路设计：原理、仿真与实践》正是为弥合理论知识与工程实践之间的鸿沟而编写的权威性著作。本书旨在为电子工程、通信工程、物理学等相关专业的学生、初级射频工程师以及寻求系统性知识提升的资深技术人员，提供一个全面、深入且极其注重实践操作的知识体系。 本书核心内容结构与深度解析 本书共分为七个逻辑清晰、递进性强的部分，每部分均紧密围绕射频/微波电路设计的关键环节展开： 第一部分：基础理论与电磁场回顾 (Foundational Theory and Electromagnetics Review) 本部分是构建射频/微波思维的基石。我们不会将时间浪费在重复性的直流/低频理论上，而是直接聚焦于高频环境下电磁场的特性。 传输线理论的深化： 详细探讨了集总参数模型失效的原因，引入了分布参数模型。重点分析了史密斯圆图（Smith Chart）的几何意义、阻抗变换的应用、反射系数（$Gamma$）与电压驻波比（VSWR）的物理含义。超越基础，本书深入讲解了电压/电流波在非理想传输线上的传播衰减与相位延迟的精确计算。 横电磁波（TEM）、横磁波（TM）与横电波（TE）： 对不同模式在波导中的截止频率、色散关系进行了严格的数学推导。特别关注了微带线（Microstrip）、带状线（Stripline）的有效介电常数（$ epsilon_{eff} $）的精确建模，这是实现平面集成电路（MMIC）的关键所在。 S参数的本质： S参数被视为射频/微波电路的“语言”。本书不仅展示了如何从散射参数中提取增益、输入/输出阻抗匹配信息，更详细阐述了如何利用S参数矩阵进行级联电路的整体性能预测，以及如何校准测量系统以获得准确的S参数数据。 第二部分：无源器件与电路设计 (Passive Components and Circuit Design) 本部分专注于构成所有射频系统的基础单元——无源网络。 L-C电路的高频表现： 分析了电感和电容在高频下的品质因数（Q值）随频率的变化，以及如何通过Q值来评估实际元件的性能损耗。 匹配网络设计： 采用史密斯圆图进行单频点和宽带匹配网络的设计（L型、T型、$pi$型网络），并引入了基于优化算法的宽带匹配（如Butterworth和Chebyshev响应）的设计思路。 滤波器理论与应用： 详尽介绍了集总元件滤波器（LC滤波器）的设计，包括原型滤波器（Butterworth, Chebyshev）的归一化元件值计算。在此基础上，本书深入到微波频率下分布式元件滤波器（如切比雪夫腔体、耦合线滤波器）的结构、耦合系数的确定及其在实际基板上的物理布局方法。 第三部分：有源器件的射频特性与建模 (RF Characteristics and Modeling of Active Devices) 理解晶体管在高频下的行为是设计放大器和振荡器的前提。 晶体管在高频下的模型： 重点分析了双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET，特别是HEMT和pHEMT）的等效电路模型，包括米勒效应、寄生电容和电感的具体影响。 噪声理论与建模： 深入探讨了噪声源的统计学特性，推导了噪声系数（NF）的定义与计算公式。重点讲解了哈维特（Haverty）曲线和噪声阻抗的确定方法，这是设计低噪声放大器（LNA）的核心。 功率晶体管的偏置与热管理： 针对功率放大器（PA），分析了热阻的计算及其对晶体管性能（如跨导、击穿电压）的影响，并介绍了Class A, AB, C, D, F的效率与线性度权衡。 第四部分：放大器设计与稳定性分析 (Amplifier Design and Stability Analysis) 本部分是射频电路设计的核心应用之一。 小信号放大器设计： 详细介绍了基于S参数的增益实现（如最大平坦增益MAG、最大增益（MSG）的计算）。重点在于单极点、双极点放大器的设计流程，确保满足目标带宽和增益要求。 稳定性理论与实现： 引入了关键的稳定性判据，如伯德（Bode）图分析、$mu$因子分析。讲解了如何通过引入反馈电阻或改变晶体管偏置点来消除潜在的振荡。 宽带与多级放大器： 探讨了跨导线性化技术（例如使用肖特基二极管的反馈）以及多级放大器的级联增益优化与阻抗匹配策略。 第五部分：混频器与频率转换 (Mixers and Frequency Conversion) 频率转换是无线收发机中不可或缺的一环。 混频器原理： 深入剖析了理想混频器、双平衡混频器和单平衡混频器的结构与工作原理。重点分析了上变频（Up-conversion）和下变频（Down-conversion）中的本振泄漏、隔离度（Isolation）和噪声系数（Conversion Gain/Loss）。 非线性效应的分析： 讨论了三阶交调点（IP3）在混频器和放大器中的意义，以及如何通过选择合适的晶体管和优化偏置点来改善线性度。 第六部分：振荡器、锁相环与频率合成 (Oscillators, PLLs, and Frequency Synthesis) 频率源的质量直接决定了整个系统的相位噪声和频谱纯度。 振荡器设计： 详细介绍了Colpitts、Clapp、Hartley等经典拓扑结构，并重点讲解了基于负阻抗原理的LC振荡器设计。 相位噪声的理论与抑制： 建立了相位噪声与晶体管的$1/f$噪声、Q值之间的关系（Leeson公式的工程应用）。 锁相环（PLL）基础： 完整讲解了压控振荡器（VCO）、鉴相器（PD）和电荷泵（CP）的工作原理。本书提供了PLL环路滤波器（Type I/II）的设计指南，确保系统具备良好的锁定速度和噪声抑制性能。 第七部分：电磁仿真与版图实践 (EM Simulation and Layout Practices) 理论必须通过仿真验证和精确的版图实现才能转化为实际产品。 电磁场仿真工具的应用： 详细介绍了时域（TD）和频域（FD）求解器的基本原理（如FDTD、MoM）。重点讲解了如何为微带线、耦合器、螺旋电感设置准确的边界条件和激励源。 后仿真与寄生效应提取（Parasitic Extraction）： 讲解了S参数提取流程，如何将电磁仿真结果与电路级仿真结果（如SPICE）进行准确的嵌套，以应对PCB或MMIC层面的寄生参数影响。 版图规则与良率考量： 提供了射频/微波电路设计的版图“禁忌”清单，包括电磁耦合的最小化、接地过孔（Via）的设计、电源与地平面的去耦策略，以及如何为高功率电路设计热耗散结构。 本书特色 本书的最大特色在于其高度的工程实用性。每一章节后均附有详细的设计案例分析（如设计一个2.4 GHz的功率放大器匹配网络，或设计一个LNA以达到特定噪声系数），并明确指出使用ADS、AWR或Keysight SystemVue等主流软件进行具体步骤的仿真验证。我们提供清晰的公式推导，但更侧重于将这些数学模型转化为工程师可操作的设计参数和流程。本书力求让读者在掌握“为什么”的同时，也能熟练掌握“如何做”。

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