射频通信电路设计(第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘长军，黄卡玛，朱铧丞 著

图书标签:

• 射频电路
• 射频通信
• 电路设计
• 微波技术
• 无线通信
• 模拟电路
• 通信工程
• 电子工程
• 射频器件
• 高频电路

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030512512

版次：01

商品编码：12134608

包装：平装

丛书名： 普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材

开本：16开

出版时间：2017-02-01

页数：448

正文语种：中文

内容简介

　　本书分为射频电路设计的基础知识和基本方法两部分。第一部分主要介绍射频电路设计的基础知识，首先介绍射频的定义和频谱划分，讨论射频电路设计的特点，建立射频电路的概念。再介绍射频电路设计经常涉及的一些概念，简介射频有源器件的电路模型和基本应用。在此基础上介绍传输线的基本理论和Smith圆图的使用方法。再介绍两端口网络的矩阵分析方法，讨论信号流图简化分析的方法。第二部分主要介绍射频通信单元电路的基本原理和设计方法。首先介绍滤波电路的概念、集总参数和分布参数滤波电路的设计方法，主要讨论了如何使用微带传输线实现分布参数滤波电路。紧接着介绍使用集总参数和分布参数元件设计匹配电路的方法，有源和无源偏置电路的构成和功能。再介绍了综合应用实现电路的分析和设计，分别介绍放大电路、振荡电路和变频电路等射频通信单元电路的相关概念和工作原理。最后分析了射频系统参数，讨论多级单元电路的功率增益、噪声系数和动态范围。

目录

前言

第1章 绪论
1.1 射频概念
1.2 射频通信电路应用简介
1.3 射频电路设计的特点
1.3.1 分布参数
1.3.2 λ／8设计准则
1.3.3 趋肤效应
习题

第2章 射频电路基础
2.1 频带宽度表示法
2.1.1 优势地位带宽
2.1.2 相对带宽
2.1.3 窄带和宽带
2.2 分贝表示法
2.3 LC谐振电路的特性
2.3.1 串联谐振电路
2.3.2 并联谐振电路
2.4 品质因数
2.4.1 品质因数与带宽的关系
2.4.2 有载品质因数
2.4.3 电抗器件的品质因数
2.5 射频二极管
2.5.1 二极管模型
2.5.2 射频二极管分类
2.6 射频晶体管
2.6.1 射频晶体管的结构
2.6.2 射频晶体管的模型
习题

第3章 传输线理论及Smith圆图
3.1 传输线基础
3.1.1 常用传输线种类
3.1.2 传输线等效电路
3.1.3 传输线方程
3.1.4 特征阻抗的定义
3.2 无耗传输线的基本特性
3.2.1 传输特性
3.2.2 阻抗特性
3.2.3 反射特性
3.3 终端接不同负载的传输线
3.3.1 终端接匹配负载
3.3.2 纯驻波工作状态
3.4 信号源和有载传输线
3.5 Smith圆图
3.5.1 Smith圆图的构成
3.5.2 Smith圆图的应用
3.6 小结
习题

第4章 射频网络
4.1 基本概念
4.1.1 线性网络
4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵
4.1.3 混合矩阵和转移矩阵
4.2 网络的连接
4.2.1 网络的串联
4.2.2 网络的并联
4.2.3 网络的级联
4.3 网络的特性
4.3.1 网络的转换
4.3.2 网络分析的应用
4.4 散射参数
4.4.1 散射参数概念
4.4.2 散射参数推广
4.4.3 散射参数测量
4.5 信号流图
4.5.1 信号流图基础
4.5.2 信号流图基本规则
4.5.3 信号流图的应用
习题

第5章 滤波电路设计
5.1 谐振电路和滤波电路的基本结构
5.1.1 谐振电路的类型和基本参数
5.1.2 一阶滤波电路
5.2 集总参数滤波电路
5.2.1 巴特沃斯滤波电路
5.2.2 切比雪夫滤波电路
5.2.3 归一化滤波电路的变换
5.3 分布参数滤波电路
5.3.1 基本方法
5.3.2 低通滤波电路的设计
5.3.3 带阻滤波电路
5.3.4 带通滤波电路
习题

第6章 匹配电路和偏置电路
6.1 匹配电路的概念
6.2 集总参数匹配电路
6.2.1 变压器阻抗变换电路
6.2.2 L形匹配电路
6.2.3 集总参数L形匹配电路
6.2.4 匹配禁区和频率响应
6.2.5 T形和π形匹配电路
6.3 分布式匹配电路
6.3.1 混合型匹配电路
6.3.2 单分支匹配电路
6.3.3 双分支匹配电路
6.4 阻抗匹配电路综合设计
6.5 偏置电路
6.5.1 偏置电路基本概念
6.5.2 无源偏置电路
6.5.3 有源偏置电路
习题

第7章 射频放大电路
7.1 小信号射频放大电路
7.1.1 放大电路稳定性分析
7.1.2 优势地位稳定的充要条件
7.1.3 潜在不稳定情况
7.1.4 放大电路的增益
7.2 射频放大电路的噪声
7.2.1 噪声信号的特性和分类
7.2.2 等效噪声温度和噪声系数
7.2.3 等噪声系数圆
7.3 宽带放大电路
7.4 功率放大电路
7.4.1 A类功率放大电路
7.4.2 B类和C类功率放大电路
7.4.3 功率合成放大电路
7.4.4 功率放大的交调失真
7.5 射频放大电路综合分析设计
习题

第8章 振荡电路
8.1 反馈型振荡电路
8.1.1 振荡电路的工作条件
8.1.2 LC型振荡电路
8.1.3 石英晶体振荡电路
8.2 负阻型振荡电路
8.2.1 负阻振荡电路的原理
8.2.2 负阻振荡电路设计
8.3 振荡电路的分析和应用
8.3.1 频率稳定度
8.3.2 可调谐振荡电路
8.3.3 混合参数型振荡电路
8.3.4 寄生振荡和间歇振荡
习题

第9章 频率变换和调制电路
9.1 整流和检波电路
9.1.1 二极管的小信号分析
9.1.2 二极管在检波电路中的应用
9.2 混频电路类型和参数
9.2.1 混频电路的类型
9.2.2 混频电路的参数
9.3 混频电路的设计
9.3.1 无源混频电路
9.3.2 有源混频电路
9.4 调制和解调电路
9.4.1 调制电路
9.4.2 解调电路
习题

第10章 锁相环电路设计
10.1 锁相环的基本组成与工作原理
10.2 锁相环的结构和模型
10.3 锁相环的特性
10.3.1 锁相环的带宽
10.3.2 锁相环的非线性特性
10.3.3 锁相环的基本传递函数
10.3.4 锁相环的阶数
10.4 锁相环的稳定性
10.5 鉴相器电路
10.6 频率合成器中锁相环的应用
习题

第11章 射频系统参数
11.1 功率增益
11.2 噪声系数
11.3 三阶交调截点
11.4 动态范围
习题
参考文献
附录
附录A 物理常数
附录B 数量级表示
附录C IEEE和商用波段划分
附录D 声波频率划分表
附录E 常用广播系统的工作频段
附录F 传输线特征阻抗的初等方法推导
附录G 两端口网络参数的换算

射频通信系统中的关键设计考量与方法论 本书旨在深入探讨现代射频（RF）通信系统中至关重要的设计理念、技术挑战与创新解决方案。不同于侧重于特定电路模块的详尽解析，本书将以系统化、方法论的视角，引导读者全面理解射频通信链路的整体性能是如何由一系列相互影响的因素所塑造的。我们将聚焦于驱动射频系统实现高效、可靠和低功耗通信的核心要素，并提供一套系统的工程化思考框架。 一、 射频链路性能的量化与优化 在射频通信设计中，准确量化链路性能是优化设计的基础。本书将首先深入剖析定义射频链路优劣的关键指标，包括但不限于： 灵敏度 (Sensitivity): 衡量接收机能够检测到的最小信号强度。我们将详细解析灵敏度受噪声系数（Noise Figure, NF）、带宽、解调算法等因素的影响，并探讨如何在低功耗设计中权衡灵敏度与功耗。 选择性 (Selectivity): 接收机区分目标信号与干扰信号的能力。本書將重點闡述帶寬、濾波器設計、以及對鄰道干擾（Adjacent Channel Interference, ACI）的抑制策略，包括濾波器類型選擇（如 SAW 濾波器、BAW 濾波器、腔體濾波器）、濾波器調諧技術、以及數字信號處理（DSP）在抑制干擾中的作用。 动态范围 (Dynamic Range): 接收机在不发生失真或过载的前提下，能够处理的最大和最小信号强度范围。我们将分析增益控制（Automatic Gain Control, AGC）在实现宽动态范围中的重要性，以及其不同控制算法的优劣，并探讨如何通过射频前端设计（如低噪声放大器 LNA 的线性度）来扩展动态范围。 线性度 (Linearity): 放大器等非线性器件对信号产生的失真程度。本书将深入研究互调失真（Intermodulation Distortion, IMD）和三阶截断点（Third-order Intercept Point, IP3）等指标，并提出抑制非线性效应的设计方法，例如采用高线性度的器件、优化偏置点、以及利用前馈（feedforward）和反馈（feedback）技术。 功耗 (Power Consumption): 在移动通信和物联网设备中，功耗是决定产品续航能力的关键。我们将从器件选择、电路拓扑、以及工作模式管理等多个层面，探讨如何实现低功耗射频设计，包括对不同器件（LNA、PA、Mixer 等）的功耗特性进行分析，以及介绍时钟门控、睡眠模式等电源管理策略。 二、 核心射频模块设计中的系统考量 虽然本书不局限于单一模块的详尽电路图，但对关键射频模块的系统性设计考量将是不可或缺的。我们将从系统整体性能的角度，审视以下核心模块的设计哲学： 低噪声放大器 (Low Noise Amplifier, LNA): LNA 是射频接收链路中的第一级放大器，其噪声系数（NF）直接决定了整个接收机的灵敏度。本书将着重讨论 LNA 设计中的晶体管选择（如 MOSFETs, BJTs, HEMTs）、匹配网络设计（保证输入阻抗匹配以最大化信号传输，同时最小化反射）、以及寄生参数的影响。我们还将探讨如何在不同工艺（CMOS, BiCMOS, GaAs）下实现高增益、低噪声和良好线性度的 LNA。 混频器 (Mixer): 混频器用于将接收到的射频信号下变频到中频（IF）或基带（BB）。我们将分析不同类型的混频器（如 Gilbert 混频器、单平衡混频器、双平衡混频器）的工作原理、优缺点，并重点关注其注入损耗（Conversion Loss）、本振泄漏（LO Leakage）、以及产生镜像抑制（Image Rejection）的能力。线性度是混频器设计的另一个关键挑战，我们将探讨如何通过优化结构和偏置来提高 IP3。 压控振荡器 (Voltage-Controlled Oscillator, VCO) / 锁相环 (Phase-Locked Loop, PLL): 振荡器是产生载波信号的源头，其相位噪声（Phase Noise）直接影响信号的频谱纯度和解调性能。本书将深入探讨 VCO 的设计，包括谐振器选择（LC 振荡器、晶体振荡器、微机电谐振器）、噪声抑制技术（如降噪电路、电感优化）、以及调谐范围和功耗的权衡。同时，我们将介绍 PLL 在频率合成、抖动抑制（Jitter Reduction）方面的作用，以及环路滤波器设计对 PLL 稳定性和动态性能的影响。 功率放大器 (Power Amplifier, PA): PA 负责将信号放大到足够强的功率以便传输。PA 设计的挑战在于如何在保证高输出功率、高效率（Power Added Efficiency, PAE）的同时，维持良好的线性度和低功耗。本书将探讨不同 PA 架构（如 A 类、AB 类、C 类、D 类、E 类、F 类）、线性化技术（如预失真 DPD、反馈）、以及宽带匹配和热管理设计。 滤波器 (Filter): 滤波器在射频链路中用于选择特定频率的信号，抑制带外干扰。我们将讨论不同类型的滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）的特性，以及其在射频前端（如带通滤波器、低通滤波器）和中频链路中的应用。本书还将涉及数字滤波器的设计，以及数字信号处理（DSP）在射频通信中的日益重要性。 三、 射频系统集成与版图设计考量 将独立的射频模块集成到完整的系统中，以及在芯片（IC）或印刷电路板（PCB）上实现物理布局，是射频设计不可分割的一部分。本书将重点关注： 系统级性能的协同优化: 不同模块之间的互耦（Coupling）、寄生效应、以及相互影响将严重影响整体性能。我们将强调在设计早期就考虑模块间的协同优化，例如 LNA 和混频器之间的阻抗匹配、PA 和滤波器之间的隔离度等。 版图布局的影响: 在 IC 或 PCB 版图设计中，器件的布局、走线、以及接地等细节对射频性能有着至关重要的影响。我们将深入探讨如何进行合理的版图布局，以最小化寄生电容和电感，抑制串扰（Crosstalk），提高信号完整性，并优化散热。 电磁干扰（EMI）与电磁兼容性（EMC）: 射频系统在高频工作时容易产生电磁干扰，并可能受到外部电磁场的干扰。本书将介绍 EMI/EMC 的基本原理，以及在设计中如何采取屏蔽、滤波、接地等措施来保证系统的电磁兼容性。 四、 新兴射频技术与未来发展趋势 随着通信技术的飞速发展，射频领域也在不断涌现新的技术和挑战。本书将对一些关键的新兴技术进行前瞻性的探讨，包括： 更高的工作频率: 从 sub-6GHz 到毫米波（mmWave）乃至太赫兹（THz）频段，更高的频率带来了新的挑战，如信号衰减、传播损耗、器件性能限制等。我们将讨论应对这些挑战的设计方法。 大规模 MIMO (Massive MIMO) 与波束成形 (Beamforming): 在 5G 及未来通信系统中，大规模天线阵列和波束成形技术是实现高容量和高效率的关键。本书将探讨这些技术对射频前端和信号处理提出的新需求。 软件定义射频 (Software-Defined Radio, SDR): SDR 允许在软件中实现大部分射频功能，提供极大的灵活性和可重构性。我们将分析 SDR 系统中软硬件接口的设计考量。 低功耗和物联网 (IoT) 应用: 随着物联网设备的普及，低功耗射频设计变得越来越重要。本书将探讨如何为各种传感器和物联网节点设计高效的射频链路。 五、 结论与工程实践建议 本书的最终目标是为读者提供一套系统的射频通信系统设计方法论。我们将通过对上述各方面的深入分析，帮助读者建立起“全局观”，理解不同设计选择之间的权衡取舍，并掌握解决实际工程问题的能力。本书鼓励读者在学习理论知识的同时，积极动手实践，通过仿真和实测来验证设计，不断提升射频工程设计水平。 总而言之，本书将成为射频通信领域工程师、研究人员以及相关专业学生的宝贵参考资源，帮助他们在复杂多变的射频世界中，设计出高性能、高可靠性的通信系统。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有几年射频开发经验的工程师，我一直在寻找一本能够提升我设计水平的参考书。这本书的出现，恰好满足了我的需求。它不仅仅停留在理论层面，更重要的是，在大量的案例分析中，展现了如何将理论知识转化为实际的设计方案。我尤其赞赏书中对“滤波器设计”部分的阐述，作者不仅介绍了不同类型滤波器的设计原则，还详细讲解了如何在实际电路中实现它们，包括元器件的选择、版图布局的考虑以及相关的仿真验证方法。书中关于“阻抗匹配网络设计”的章节，也提供了非常实用的指导，很多经验性的技巧和需要注意的陷阱都被一一指出，避免了我走很多弯路。我发现书中的很多设计思路和方法，都与我最近遇到的实际项目非常契合，阅读过程中，我不断地在思考如何将书中的知识应用到我的工作当中。总而言之，这是一本兼具理论深度和实践指导意义的书籍，对于希望在射频电路设计领域深入发展的工程师来说，绝对是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，迫不及待地翻阅起来。虽然我并非射频领域的科班出身，但这本书的语言风格异常亲切，就像一位经验丰富的老师在耳边娓娓道来。它没有一开始就抛出复杂的数学公式和晦涩的理论，而是从一些非常基础的概念入手，比如电磁波的传播、阻抗匹配的重要性等等。我特别喜欢作者在讲解这些基本概念时，总是能联系到实际的应用场景，让我这种门外汉也能大概理解这些理论是如何服务于我们日常的通信设备的。书中的插图也十分精美，很多电路图和原理图都画得清晰明了，甚至还配有一些生动的示意图，这对于理解抽象的电路原理非常有帮助。我印象最深刻的是关于“信号衰减”的部分，作者用了一个非常形象的比喻，将信号比作水流，而衰减则像是水管中的阻力和泄漏，一下子就让我明白了信号在传输过程中遇到的各种挑战。整体感觉这本书非常适合作为入门读物，能够在一个相对轻松愉快的氛围中，逐步建立起对射频通信电路设计的基本认知。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编写风格非常有特色，它在很多章节都穿插了作者在实际项目中遇到的挑战以及他是如何克服的。这种“故事化”的叙述方式，让原本枯燥的技术讲解变得生动有趣。我记得在讲解“放大器设计”时，作者用了一个非常生动的例子，描述了他在设计一款低噪声放大器时，如何为了平衡增益、噪声系数和线性度这三个关键指标而进行的反复权衡和优化。这种分享经验的模式，让我感觉像是和一位资深前辈在进行一对一的交流，从中不仅学到了技术知识，还获得了宝贵的工程实践经验。书中的一些“小贴士”和“注意事项”，更是作者多年实战的总结，这些细节性的指导，往往是教科书中难以获得的。我发现，这本书并没有刻意去追求内容的全面覆盖，而是将重点放在了一些射频电路设计中最核心、最关键的方面，并进行深入的剖析。这种“少即是多”的策略，反而让这本书的价值更加凸显。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度着实令我感到惊喜。我原本以为一本以“设计”为名的书籍，应该会侧重于各种具体的实现方法和调优技巧，但它却在理论根基的挖掘上花费了相当大的篇幅。作者并没有回避那些可能让初学者望而却步的复杂数学推导，而是以一种循序渐进的方式，将傅里叶变换、拉普拉斯变换等工具在射频电路分析中的应用一一展现。更难得的是，他在推导过程中，始终不忘强调这些数学工具背后的物理意义，让我不至于陷入纯粹的计算迷宫。我特别欣赏他在讲解“噪声”问题时，从源头开始分析，讲解了热噪声、散粒噪声等不同类型的噪声是如何产生的，以及它们对信号质量的影响。书中提供的分析方法和计算模型，虽然看起来严谨，但经过作者的解释，都变得清晰可辨。我感觉这本书不仅仅是教会我“怎么做”，更重要的是让我理解“为什么这样做”，这对于培养独立分析和解决问题的能力至关重要。

评分☆☆☆☆☆

我一直对射频信号的完整性和可靠性在传输过程中如何保持感到好奇。这本书在这一方面给予了我深刻的启示。它不仅仅是讲解如何构建电路，更是深入剖析了信号在电路中传播的“物理过程”。例如，在讨论“微带线设计”时，作者详细解释了传输线效应的原理，包括阻抗、延迟和反射等概念，并提供了详细的计算公式和设计指南，帮助我们理解如何在PCB上合理地布局射频电路。我特别喜欢书中关于“电磁干扰（EMI）和电磁兼容（EMC）”的章节，它不仅仅是列举了各种干扰的来源，更是提供了系统性的分析方法和解决策略，让我对如何设计出低辐射、高抗干扰能力的射频产品有了更深刻的认识。通过阅读这本书，我仿佛打开了一扇新的大门，不仅能够理解射频电路的“外观”，更能洞察其“内在”的运行机制，这对于我未来在信号完整性分析和射频系统设计方面都将有极大的帮助。