射頻通信電路設計(第二版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉長軍，黃卡瑪，硃鏵丞 著

圖書標籤:

• 射頻電路
• 射頻通信
• 電路設計
• 微波技術
• 無綫通信
• 模擬電路
• 通信工程
• 電子工程
• 射頻器件
• 高頻電路

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030512512

版次：01

商品編碼：12134608

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-02-01

頁數：448

正文語種：中文

內容簡介

　　本書分為射頻電路設計的基礎知識和基本方法兩部分。第一部分主要介紹射頻電路設計的基礎知識，首先介紹射頻的定義和頻譜劃分，討論射頻電路設計的特點，建立射頻電路的概念。再介紹射頻電路設計經常涉及的一些概念，簡介射頻有源器件的電路模型和基本應用。在此基礎上介紹傳輸綫的基本理論和Smith圓圖的使用方法。再介紹兩端口網絡的矩陣分析方法，討論信號流圖簡化分析的方法。第二部分主要介紹射頻通信單元電路的基本原理和設計方法。首先介紹濾波電路的概念、集總參數和分布參數濾波電路的設計方法，主要討論瞭如何使用微帶傳輸綫實現分布參數濾波電路。緊接著介紹使用集總參數和分布參數元件設計匹配電路的方法，有源和無源偏置電路的構成和功能。再介紹瞭綜閤應用實現電路的分析和設計，分彆介紹放大電路、振蕩電路和變頻電路等射頻通信單元電路的相關概念和工作原理。最後分析瞭射頻係統參數，討論多級單元電路的功率增益、噪聲係數和動態範圍。

目錄

前言

第1章 緒論
1.1 射頻概念
1.2 射頻通信電路應用簡介
1.3 射頻電路設計的特點
1.3.1 分布參數
1.3.2 λ／8設計準則
1.3.3 趨膚效應
習題

第2章 射頻電路基礎
2.1 頻帶寬度錶示法
2.1.1 優勢地位帶寬
2.1.2 相對帶寬
2.1.3 窄帶和寬帶
2.2 分貝錶示法
2.3 LC諧振電路的特性
2.3.1 串聯諧振電路
2.3.2 並聯諧振電路
2.4 品質因數
2.4.1 品質因數與帶寬的關係
2.4.2 有載品質因數
2.4.3 電抗器件的品質因數
2.5 射頻二極管
2.5.1 二極管模型
2.5.2 射頻二極管分類
2.6 射頻晶體管
2.6.1 射頻晶體管的結構
2.6.2 射頻晶體管的模型
習題

第3章 傳輸綫理論及Smith圓圖
3.1 傳輸綫基礎
3.1.1 常用傳輸綫種類
3.1.2 傳輸綫等效電路
3.1.3 傳輸綫方程
3.1.4 特徵阻抗的定義
3.2 無耗傳輸綫的基本特性
3.2.1 傳輸特性
3.2.2 阻抗特性
3.2.3 反射特性
3.3 終端接不同負載的傳輸綫
3.3.1 終端接匹配負載
3.3.2 純駐波工作狀態
3.4 信號源和有載傳輸綫
3.5 Smith圓圖
3.5.1 Smith圓圖的構成
3.5.2 Smith圓圖的應用
3.6 小結
習題

第4章 射頻網絡
4.1 基本概念
4.1.1 綫性網絡
4.1.2 阻抗矩陣和導納矩陣
4.1.3 混閤矩陣和轉移矩陣
4.2 網絡的連接
4.2.1 網絡的串聯
4.2.2 網絡的並聯
4.2.3 網絡的級聯
4.3 網絡的特性
4.3.1 網絡的轉換
4.3.2 網絡分析的應用
4.4 散射參數
4.4.1 散射參數概念
4.4.2 散射參數推廣
4.4.3 散射參數測量
4.5 信號流圖
4.5.1 信號流圖基礎
4.5.2 信號流圖基本規則
4.5.3 信號流圖的應用
習題

第5章 濾波電路設計
5.1 諧振電路和濾波電路的基本結構
5.1.1 諧振電路的類型和基本參數
5.1.2 一階濾波電路
5.2 集總參數濾波電路
5.2.1 巴特沃斯濾波電路
5.2.2 切比雪夫濾波電路
5.2.3 歸一化濾波電路的變換
5.3 分布參數濾波電路
5.3.1 基本方法
5.3.2 低通濾波電路的設計
5.3.3 帶阻濾波電路
5.3.4 帶通濾波電路
習題

第6章 匹配電路和偏置電路
6.1 匹配電路的概念
6.2 集總參數匹配電路
6.2.1 變壓器阻抗變換電路
6.2.2 L形匹配電路
6.2.3 集總參數L形匹配電路
6.2.4 匹配禁區和頻率響應
6.2.5 T形和π形匹配電路
6.3 分布式匹配電路
6.3.1 混閤型匹配電路
6.3.2 單分支匹配電路
6.3.3 雙分支匹配電路
6.4 阻抗匹配電路綜閤設計
6.5 偏置電路
6.5.1 偏置電路基本概念
6.5.2 無源偏置電路
6.5.3 有源偏置電路
習題

第7章 射頻放大電路
7.1 小信號射頻放大電路
7.1.1 放大電路穩定性分析
7.1.2 優勢地位穩定的充要條件
7.1.3 潛在不穩定情況
7.1.4 放大電路的增益
7.2 射頻放大電路的噪聲
7.2.1 噪聲信號的特性和分類
7.2.2 等效噪聲溫度和噪聲係數
7.2.3 等噪聲係數圓
7.3 寬帶放大電路
7.4 功率放大電路
7.4.1 A類功率放大電路
7.4.2 B類和C類功率放大電路
7.4.3 功率閤成放大電路
7.4.4 功率放大的交調失真
7.5 射頻放大電路綜閤分析設計
習題

第8章 振蕩電路
8.1 反饋型振蕩電路
8.1.1 振蕩電路的工作條件
8.1.2 LC型振蕩電路
8.1.3 石英晶體振蕩電路
8.2 負阻型振蕩電路
8.2.1 負阻振蕩電路的原理
8.2.2 負阻振蕩電路設計
8.3 振蕩電路的分析和應用
8.3.1 頻率穩定度
8.3.2 可調諧振蕩電路
8.3.3 混閤參數型振蕩電路
8.3.4 寄生振蕩和間歇振蕩
習題

第9章 頻率變換和調製電路
9.1 整流和檢波電路
9.1.1 二極管的小信號分析
9.1.2 二極管在檢波電路中的應用
9.2 混頻電路類型和參數
9.2.1 混頻電路的類型
9.2.2 混頻電路的參數
9.3 混頻電路的設計
9.3.1 無源混頻電路
9.3.2 有源混頻電路
9.4 調製和解調電路
9.4.1 調製電路
9.4.2 解調電路
習題

第10章 鎖相環電路設計
10.1 鎖相環的基本組成與工作原理
10.2 鎖相環的結構和模型
10.3 鎖相環的特性
10.3.1 鎖相環的帶寬
10.3.2 鎖相環的非綫性特性
10.3.3 鎖相環的基本傳遞函數
10.3.4 鎖相環的階數
10.4 鎖相環的穩定性
10.5 鑒相器電路
10.6 頻率閤成器中鎖相環的應用
習題

第11章 射頻係統參數
11.1 功率增益
11.2 噪聲係數
11.3 三階交調截點
11.4 動態範圍
習題
參考文獻
附錄
附錄A 物理常數
附錄B 數量級錶示
附錄C IEEE和商用波段劃分
附錄D 聲波頻率劃分錶
附錄E 常用廣播係統的工作頻段
附錄F 傳輸綫特徵阻抗的初等方法推導
附錄G 兩端口網絡參數的換算

射頻通信係統中的關鍵設計考量與方法論 本書旨在深入探討現代射頻（RF）通信係統中至關重要的設計理念、技術挑戰與創新解決方案。不同於側重於特定電路模塊的詳盡解析，本書將以係統化、方法論的視角，引導讀者全麵理解射頻通信鏈路的整體性能是如何由一係列相互影響的因素所塑造的。我們將聚焦於驅動射頻係統實現高效、可靠和低功耗通信的核心要素，並提供一套係統的工程化思考框架。 一、 射頻鏈路性能的量化與優化 在射頻通信設計中，準確量化鏈路性能是優化設計的基礎。本書將首先深入剖析定義射頻鏈路優劣的關鍵指標，包括但不限於： 靈敏度 (Sensitivity): 衡量接收機能夠檢測到的最小信號強度。我們將詳細解析靈敏度受噪聲係數（Noise Figure, NF）、帶寬、解調算法等因素的影響，並探討如何在低功耗設計中權衡靈敏度與功耗。 選擇性 (Selectivity): 接收機區分目標信號與乾擾信號的能力。本書將重點闡述帶寬、濾波器設計、以及對鄰道乾擾（Adjacent Channel Interference, ACI）的抑製策略，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）在抑製乾擾中的作用。 動態範圍 (Dynamic Range): 接收機在不發生失真或過載的前提下，能夠處理的最大和最小信號強度範圍。我們將分析增益控製（Automatic Gain Control, AGC）在實現寬動態範圍中的重要性，以及其不同控製算法的優劣，並探討如何通過射頻前端設計（如低噪聲放大器 LNA 的綫性度）來擴展動態範圍。 綫性度 (Linearity): 放大器等非綫性器件對信號産生的失真程度。本書將深入研究互調失真（Intermodulation Distortion, IMD）和三階截斷點（Third-order Intercept Point, IP3）等指標，並提齣抑製非綫性效應的設計方法，例如采用高綫性度的器件、優化偏置點、以及利用前饋（feedforward）和反饋（feedback）技術。 功耗 (Power Consumption): 在移動通信和物聯網設備中，功耗是決定産品續航能力的關鍵。我們將從器件選擇、電路拓撲、以及工作模式管理等多個層麵，探討如何實現低功耗射頻設計，包括對不同器件（LNA、PA、Mixer 等）的功耗特性進行分析，以及介紹時鍾門控、睡眠模式等電源管理策略。 二、 核心射頻模塊設計中的係統考量 雖然本書不局限於單一模塊的詳盡電路圖，但對關鍵射頻模塊的係統性設計考量將是不可或缺的。我們將從係統整體性能的角度，審視以下核心模塊的設計哲學： 低噪聲放大器 (Low Noise Amplifier, LNA): LNA 是射頻接收鏈路中的第一級放大器，其噪聲係數（NF）直接決定瞭整個接收機的靈敏度。本書將著重討論 LNA 設計中的晶體管選擇（如 MOSFETs, BJTs, HEMTs）、匹配網絡設計（保證輸入阻抗匹配以最大化信號傳輸，同時最小化反射）、以及寄生參數的影響。我們還將探討如何在不同工藝（CMOS, BiCMOS, GaAs）下實現高增益、低噪聲和良好綫性度的 LNA。 混頻器 (Mixer): 混頻器用於將接收到的射頻信號下變頻到中頻（IF）或基帶（BB）。我們將分析不同類型的混頻器（如 Gilbert 混頻器、單平衡混頻器、雙平衡混頻器）的工作原理、優缺點，並重點關注其注入損耗（Conversion Loss）、本振泄漏（LO Leakage）、以及産生鏡像抑製（Image Rejection）的能力。綫性度是混頻器設計的另一個關鍵挑戰，我們將探討如何通過優化結構和偏置來提高 IP3。 壓控振蕩器 (Voltage-Controlled Oscillator, VCO) / 鎖相環 (Phase-Locked Loop, PLL): 振蕩器是産生載波信號的源頭，其相位噪聲（Phase Noise）直接影響信號的頻譜純度和解調性能。本書將深入探討 VCO 的設計，包括諧振器選擇（LC 振蕩器、晶體振蕩器、微機電諧振器）、噪聲抑製技術（如降噪電路、電感優化）、以及調諧範圍和功耗的權衡。同時，我們將介紹 PLL 在頻率閤成、抖動抑製（Jitter Reduction）方麵的作用，以及環路濾波器設計對 PLL 穩定性和動態性能的影響。 功率放大器 (Power Amplifier, PA): PA 負責將信號放大到足夠強的功率以便傳輸。PA 設計的挑戰在於如何在保證高輸齣功率、高效率（Power Added Efficiency, PAE）的同時，維持良好的綫性度和低功耗。本書將探討不同 PA 架構（如 A 類、AB 類、C 類、D 類、E 類、F 類）、綫性化技術（如預失真 DPD、反饋）、以及寬帶匹配和熱管理設計。 濾波器 (Filter): 濾波器在射頻鏈路中用於選擇特定頻率的信號，抑製帶外乾擾。我們將討論不同類型的濾波器（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）的特性，以及其在射頻前端（如帶通濾波器、低通濾波器）和中頻鏈路中的應用。本書還將涉及數字濾波器的設計，以及數字信號處理（DSP）在射頻通信中的日益重要性。 三、 射頻係統集成與版圖設計考量 將獨立的射頻模塊集成到完整的係統中，以及在芯片（IC）或印刷電路闆（PCB）上實現物理布局，是射頻設計不可分割的一部分。本書將重點關注： 係統級性能的協同優化: 不同模塊之間的互耦（Coupling）、寄生效應、以及相互影響將嚴重影響整體性能。我們將強調在設計早期就考慮模塊間的協同優化，例如 LNA 和混頻器之間的阻抗匹配、PA 和濾波器之間的隔離度等。 版圖布局的影響: 在 IC 或 PCB 版圖設計中，器件的布局、走綫、以及接地等細節對射頻性能有著至關重要的影響。我們將深入探討如何進行閤理的版圖布局，以最小化寄生電容和電感，抑製串擾（Crosstalk），提高信號完整性，並優化散熱。 電磁乾擾（EMI）與電磁兼容性（EMC）: 射頻係統在高頻工作時容易産生電磁乾擾，並可能受到外部電磁場的乾擾。本書將介紹 EMI/EMC 的基本原理，以及在設計中如何采取屏蔽、濾波、接地等措施來保證係統的電磁兼容性。 四、 新興射頻技術與未來發展趨勢 隨著通信技術的飛速發展，射頻領域也在不斷湧現新的技術和挑戰。本書將對一些關鍵的新興技術進行前瞻性的探討，包括： 更高的工作頻率: 從 sub-6GHz 到毫米波（mmWave）乃至太赫茲（THz）頻段，更高的頻率帶來瞭新的挑戰，如信號衰減、傳播損耗、器件性能限製等。我們將討論應對這些挑戰的設計方法。 大規模 MIMO (Massive MIMO) 與波束成形 (Beamforming): 在 5G 及未來通信係統中，大規模天綫陣列和波束成形技術是實現高容量和高效率的關鍵。本書將探討這些技術對射頻前端和信號處理提齣的新需求。 軟件定義射頻 (Software-Defined Radio, SDR): SDR 允許在軟件中實現大部分射頻功能，提供極大的靈活性和可重構性。我們將分析 SDR 係統中軟硬件接口的設計考量。 低功耗和物聯網 (IoT) 應用: 隨著物聯網設備的普及，低功耗射頻設計變得越來越重要。本書將探討如何為各種傳感器和物聯網節點設計高效的射頻鏈路。 五、 結論與工程實踐建議 本書的最終目標是為讀者提供一套係統的射頻通信係統設計方法論。我們將通過對上述各方麵的深入分析，幫助讀者建立起“全局觀”，理解不同設計選擇之間的權衡取捨，並掌握解決實際工程問題的能力。本書鼓勵讀者在學習理論知識的同時，積極動手實踐，通過仿真和實測來驗證設計，不斷提升射頻工程設計水平。 總而言之，本書將成為射頻通信領域工程師、研究人員以及相關專業學生的寶貴參考資源，幫助他們在復雜多變的射頻世界中，設計齣高性能、高可靠性的通信係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編寫風格非常有特色，它在很多章節都穿插瞭作者在實際項目中遇到的挑戰以及他是如何剋服的。這種“故事化”的敘述方式，讓原本枯燥的技術講解變得生動有趣。我記得在講解“放大器設計”時，作者用瞭一個非常生動的例子，描述瞭他在設計一款低噪聲放大器時，如何為瞭平衡增益、噪聲係數和綫性度這三個關鍵指標而進行的反復權衡和優化。這種分享經驗的模式，讓我感覺像是和一位資深前輩在進行一對一的交流，從中不僅學到瞭技術知識，還獲得瞭寶貴的工程實踐經驗。書中的一些“小貼士”和“注意事項”，更是作者多年實戰的總結，這些細節性的指導，往往是教科書中難以獲得的。我發現，這本書並沒有刻意去追求內容的全麵覆蓋，而是將重點放在瞭一些射頻電路設計中最核心、最關鍵的方麵，並進行深入的剖析。這種“少即是多”的策略，反而讓這本書的價值更加凸顯。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度著實令我感到驚喜。我原本以為一本以“設計”為名的書籍，應該會側重於各種具體的實現方法和調優技巧，但它卻在理論根基的挖掘上花費瞭相當大的篇幅。作者並沒有迴避那些可能讓初學者望而卻步的復雜數學推導，而是以一種循序漸進的方式，將傅裏葉變換、拉普拉斯變換等工具在射頻電路分析中的應用一一展現。更難得的是，他在推導過程中，始終不忘強調這些數學工具背後的物理意義，讓我不至於陷入純粹的計算迷宮。我特彆欣賞他在講解“噪聲”問題時，從源頭開始分析，講解瞭熱噪聲、散粒噪聲等不同類型的噪聲是如何産生的，以及它們對信號質量的影響。書中提供的分析方法和計算模型，雖然看起來嚴謹，但經過作者的解釋，都變得清晰可辨。我感覺這本書不僅僅是教會我“怎麼做”，更重要的是讓我理解“為什麼這樣做”，這對於培養獨立分析和解決問題的能力至關重要。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有幾年射頻開發經驗的工程師，我一直在尋找一本能夠提升我設計水平的參考書。這本書的齣現，恰好滿足瞭我的需求。它不僅僅停留在理論層麵，更重要的是，在大量的案例分析中，展現瞭如何將理論知識轉化為實際的設計方案。我尤其贊賞書中對“濾波器設計”部分的闡述，作者不僅介紹瞭不同類型濾波器的設計原則，還詳細講解瞭如何在實際電路中實現它們，包括元器件的選擇、版圖布局的考慮以及相關的仿真驗證方法。書中關於“阻抗匹配網絡設計”的章節，也提供瞭非常實用的指導，很多經驗性的技巧和需要注意的陷阱都被一一指齣，避免瞭我走很多彎路。我發現書中的很多設計思路和方法，都與我最近遇到的實際項目非常契閤，閱讀過程中，我不斷地在思考如何將書中的知識應用到我的工作當中。總而言之，這是一本兼具理論深度和實踐指導意義的書籍，對於希望在射頻電路設計領域深入發展的工程師來說，絕對是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本書，迫不及待地翻閱起來。雖然我並非射頻領域的科班齣身，但這本書的語言風格異常親切，就像一位經驗豐富的老師在耳邊娓娓道來。它沒有一開始就拋齣復雜的數學公式和晦澀的理論，而是從一些非常基礎的概念入手，比如電磁波的傳播、阻抗匹配的重要性等等。我特彆喜歡作者在講解這些基本概念時，總是能聯係到實際的應用場景，讓我這種門外漢也能大概理解這些理論是如何服務於我們日常的通信設備的。書中的插圖也十分精美，很多電路圖和原理圖都畫得清晰明瞭，甚至還配有一些生動的示意圖，這對於理解抽象的電路原理非常有幫助。我印象最深刻的是關於“信號衰減”的部分，作者用瞭一個非常形象的比喻，將信號比作水流，而衰減則像是水管中的阻力和泄漏，一下子就讓我明白瞭信號在傳輸過程中遇到的各種挑戰。整體感覺這本書非常適閤作為入門讀物，能夠在一個相對輕鬆愉快的氛圍中，逐步建立起對射頻通信電路設計的基本認知。

評分☆☆☆☆☆

我一直對射頻信號的完整性和可靠性在傳輸過程中如何保持感到好奇。這本書在這一方麵給予瞭我深刻的啓示。它不僅僅是講解如何構建電路，更是深入剖析瞭信號在電路中傳播的“物理過程”。例如，在討論“微帶綫設計”時，作者詳細解釋瞭傳輸綫效應的原理，包括阻抗、延遲和反射等概念，並提供瞭詳細的計算公式和設計指南，幫助我們理解如何在PCB上閤理地布局射頻電路。我特彆喜歡書中關於“電磁乾擾（EMI）和電磁兼容（EMC）”的章節，它不僅僅是列舉瞭各種乾擾的來源，更是提供瞭係統性的分析方法和解決策略，讓我對如何設計齣低輻射、高抗乾擾能力的射頻産品有瞭更深刻的認識。通過閱讀這本書，我仿佛打開瞭一扇新的大門，不僅能夠理解射頻電路的“外觀”，更能洞察其“內在”的運行機製，這對於我未來在信號完整性分析和射頻係統設計方麵都將有極大的幫助。