RF and Microwave Passive and Active Technologies pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Golio, Mike (EDT)/ Golio, Janet (EDT)/ Dorf, Richard C. (EDT)

出品人:

页数:736

译者:

出版时间:2007-6

价格:$ 142.32

装帧:

isbn号码:9780849372209

丛书系列:

图书标签:

• 射频
• 微波
• 无源器件
• 有源器件
• 电路设计
• 天线
• 滤波器
• 放大器
• 微波技术
• 无线通信

《射频与微波无源与有源器件技术》 内容概述 本书深入探讨了射频（RF）和微波工程领域中，对无线通信、雷达、卫星系统、电子战以及众多前沿科技至关重要的无源和有源器件技术。本书旨在为工程师、研究人员和高年级本科生及研究生提供一个全面、系统且深入的知识体系，帮助他们理解这些器件的设计原理、工作机制、性能参数以及在实际系统中的应用。 第一部分：射频与微波电路基础 本部分将奠定读者对射频与微波领域必要的基础知识。我们将从电磁场的基本理论出发，逐步引入传输线理论，包括其特性阻抗、传播常数、反射系数和驻波比等关键概念。通过对史密斯圆图的详细讲解，读者将掌握阻抗匹配的原理与方法，这是射频电路设计中不可或缺的一项技能。此外，本部分还将介绍S参数（散射参数）的概念及其在表征射频与微波器件和电路中的重要作用，为后续深入分析有源和无源器件打下坚实基础。 第二部分：射频与微波无源器件技术 无源器件是射频与微波电路的基本构建模块，其主要功能是在不引入能量增益的情况下，对信号进行滤波、衰减、匹配、分离和合路。本部分将详细阐述各种关键的无源器件： 电阻器与电容器： 尽管在直流和低频电路中司空见惯，但在射频与微波频率下，寄生参数（如电感和电阻）的影响变得至关重要。本书将分析高频下电阻和电容的实际模型，以及选择适合射频应用的陶瓷电容、钽电容和薄膜电阻等。 电感器： 同样，高频下的电感器会表现出显著的电阻和寄生电容。我们将探讨各种高频电感器的结构，如空心电感、磁芯电感以及片式电感，并重点分析其Q值（品质因数）对电路性能的影响。 滤波器： 滤波器在射频系统中用于选择所需的频率信号，同时抑制不需要的信号。本书将深入研究各种滤波器类型，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。我们将详细介绍集总参数滤波器（如Lumped Element Filter）和分布式参数滤波器（如微带线滤波器、同轴线滤波器）的设计原理，重点讲解Butterworth、Chebyshev、Elliptic等逼近函数的设计方法，并讨论其插入损耗、阻带衰减、带内平坦度等关键性能指标。 耦合器与功率分配器/合路器： 这些器件用于将信号功率分配到多个输出端口，或将多个信号源的功率合并到一个端口。本书将详细介绍定向耦合器（如Wilkinson功率分配器、Branch-line耦合器）的工作原理、耦合度、隔离度和功率容量等参数。 隔离器与环形器： 它们是利用铁氧体材料的磁场效应实现单向传输的器件，用于防止信号反射对前端器件造成损坏，以及实现信号的分离。本书将分析其工作原理、插入损耗、隔离度等核心指标。 匹配网络： 匹配网络的设计对于实现最大功率传输和最小信号反射至关重要。我们将深入探讨使用集总元件（电阻、电感、电容）和分布式元件（传输线）构建匹配网络的技术，并结合史密斯圆图进行设计与优化。 第三部分：射频与微波有源器件技术 有源器件是能够提供信号增益的器件，是射频与微波系统中实现信号放大、振荡、混频等功能的核心。本部分将系统介绍各类关键的有源器件： 二极管： PN结二极管： 尽管在低频应用广泛，但高频下的PN结二极管的结电容和开关速度会影响其性能。我们将讨论其在高频下的行为。 肖特基二极管： 以其低正向压降和快速开关速度而著称，在混频器、检波器和开关应用中尤为重要。本书将深入分析其结构、工作原理及在高频下的性能限制。 变容二极管（Varactor Diode）： 其电容随反向电压变化的特性，使其成为电压控制振荡器（VCO）、锁相环（PLL）以及调谐电路中的关键元件。我们将详述其电容-电压关系、调谐范围和品质因数。 PIN二极管： 在射频与微波频率下，PIN二极管可以作为低损耗的电压控制电阻，广泛应用于衰减器、开关和限幅器。本书将分析其导通和截止状态下的等效电路模型，以及其线性度和切换速度。 双极型晶体管（BJT）： 本书将深入分析BJT在射频与微波频率下的工作特性，包括其增益-频率特性（如fT和fmax）、噪声系数、功率特性以及寄生参数的影响。我们将介绍共射、共基和共集电极等基本放大电路在高频下的设计与分析，以及如何利用S参数进行稳定性分析和设计匹配网络。 场效应晶体管（FET）： 结型场效应晶体管（JFET）： 尽管在射频领域应用相对较少，但JFET以其高输入阻抗和低噪声特性在特定应用中有优势。 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）： 尤其是在CMOS工艺下，MOSFET在集成电路中扮演着越来越重要的角色。我们将重点分析其在高频下的工作原理、寄生效应（如栅漏电容Cgd、栅源电容Cgs）以及噪声特性。 砷化镓场效应晶体管（GaAs FET）： 包括MESFET（金属-半导体场效应晶体管）和HEMT（高电子迁移率晶体管）。GaAs基FET因其高迁移率和低寄生参数，在高频和低噪声应用中占据主导地位。本书将详细介绍MESFET和HEMT的结构、工作原理、表面陷阱效应，以及它们在高噪声放大器（LNA）和功率放大器（PA）中的应用。 功率晶体管： LDMOS（横向双扩散MOSFET）： 在蜂窝基站等领域得到广泛应用，因其高击穿电压和良好的线性度。 GaN（氮化镓）晶体管： GaN材料以其高击穿电场、高电子饱和迁移率和优异的热导率，在高功率、高频率应用（如雷达、5G基站）中表现出色。本书将深入研究GaN HEMT的结构、工作原理、热管理以及其在功率放大器中的优势。 集成电路（IC）： 低噪声放大器（LNA）： 放大器设计在射频前端起着至关重要的作用，直接影响系统的灵敏度和动态范围。本书将详细介绍LNA的设计原则，包括增益、噪声系数、线性度（IP3）、匹配以及稳定性等关键指标的优化。 功率放大器（PA）： 负责将信号幅度放大到足以进行有效传输。本书将分析不同类型的PA（如A类、AB类、C类、D类、E类、F类）的工作原理、效率、线性度、功率输出和热设计。 振荡器： 产生稳定的射频或微波信号。我们将探讨各种振荡器结构，如LC振荡器、晶体振荡器、压控振荡器（VCO）以及锁相环（PLL）振荡器，分析其频率稳定性、相位噪声和调谐范围。 混频器： 将两个不同频率的信号混合，产生新的频率信号，是许多通信系统中实现变频的关键。本书将介绍各种混频器类型（如二极管混频器、平衡混频器、 Gilbert单元混频器），分析其转换损耗、镜像抑制比和IMD（互调失真）等性能参数。 倍频器/分频器： 用于信号频率的转换。 开关与衰减器： 控制信号的通断或信号功率的大小。 第四部分：器件建模、设计与测试 本部分将聚焦于射频与微波器件的实际设计、仿真和测试过程。 器件建模： 介绍各种射频与微波器件的等效电路模型，包括寄生参数的提取和建模技术。我们将讨论如何使用SPICE等电路仿真软件进行直流和交流分析，以及如何利用S参数模型在专业射频仿真软件（如ADS、Cadence）中进行电路仿真。 微带线与带状线技术： 详细介绍这些平面传输线结构的设计与应用，包括其特性阻抗、传播损耗、色散效应以及在PCB（印刷电路板）上的布局布线准则。 PCB工艺与设计： 讲解高频PCB的设计注意事项，包括基材选择、层叠设计、过孔效应、信号完整性等问题。 射频与微波测试仪器： 介绍网络分析仪（VNA）、频谱分析仪、信号发生器、功率计等常用测试设备的工作原理和使用方法，以及如何进行S参数测量、噪声系数测量、功率测量等。 稳定性分析： 针对有源器件，我们将深入分析在射频频率下可能出现的振荡问题，并介绍各种稳定性判据（如Bode稳定性判据、Nyquist稳定性判据、Rollett稳定性判据）及相应的稳定化设计方法。 噪声理论与设计： 探讨射频电路中的噪声源，分析噪声系数（NF）的概念和计算方法，以及如何设计低噪声放大器（LNA）以获得最佳的信噪比。 线性度与失真分析： 讨论互调失真（IMD）、三阶截断点（IP3）等线性度指标，以及如何设计低失真的放大器和混频器。 结论 《射频与微波无源与有源器件技术》致力于为读者提供一个扎实的理论基础和丰富的实践指导。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解射频与微波无源和有源器件的工作原理、设计方法和性能特点，并能够将其应用于实际的无线通信、雷达、导航、卫星通信等领域的设计与开发中。本书的内容涵盖了从基础理论到前沿技术的广泛范围，旨在培养具有独立解决复杂射频与微波工程问题能力的专业人才。

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