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周峰 著

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出版社： 人民邮电出版社发行部

ISBN：9787115375452

商品编码：1483001058

出版时间：2015-02-01

基本信息

书号:9787115375452

作者:周峰

版本:1

出版日期:2015/2/1 0:00:00

出版社:人民邮电出版社发行部

《无线通信基石：从理论到实践的射频链路设计指南》 引言 在信息爆炸的时代，无线通信已经渗透到我们生活的方方面面，从日常的智能手机通话、高速互联网接入，到物联网设备的连接，再到各类无线传感网络，这一切都离不开一个至关重要的环节——射频链路。这条看不见的“高速公路”承载着海量的数据，它的稳定、高效与可靠，直接决定了无线通信系统的性能上限。然而，射频链路的设计并非易事，它涉及到电磁波的传播、信号的产生与处理、噪声与干扰的抑制、元器件的选择与匹配等诸多复杂环节。本书并非一部浅尝辄止的科普读物，而是一本旨在为工程师、研究人员以及对无线通信射频技术有深度需求的读者提供全面、系统、深入的技术指导。我们将从最基础的电磁场理论出发，循序渐进地剖析射频链路中的关键技术，并结合丰富的工程实践案例，帮助读者构建扎实的理论基础，掌握实用的设计方法，最终能够独立完成高质量的射频链路设计。 第一部分：射频链路基础理论与建模 在深入探讨具体的设计技术之前，我们首先需要建立对射频链路基本工作原理的清晰认知。本部分将系统阐述以下核心内容： 1. 电磁波传播基础： 麦克斯韦方程组与波的产生： 回顾电磁场理论的基本框架，理解电场和磁场如何相互作用产生电磁波。重点解析电磁波的特性，包括波长、频率、相位、极化等，以及它们与通信系统性能的关联。 自由空间传播模型： 介绍自由空间路径损耗（FSPL）的概念及其计算公式，这是分析链路损耗的基础。深入探讨 FSPL 与距离、频率之间的关系，为理解信号衰减提供理论依据。 衰落与多径效应： 真实无线环境中，信号传播会受到反射、衍射、散射等复杂效应的影响，导致多径传播和衰落。本书将详细讲解这些现象的成因、分类（如瑞利衰落、莱斯衰落）以及对信号质量的影响。我们将通过数学模型来描述这些效应，并讨论其在不同传播环境下的表现。 信道建模： 介绍常用的信道模型，如 AWGN（加性高斯白噪声）模型、平坦衰落模型、频率选择性衰落模型等。这些模型能够有效地抽象和概括无线信道的统计特性，为系统仿真和性能评估提供基础。 2. 射频信号的数学描述： 傅里叶变换与频谱分析： 深入理解信号的频谱特性对于射频设计至关重要。我们将详细介绍傅里叶变换在信号分析中的应用，包括时域信号到频域信号的转换，以及频谱的带宽、中心频率、功率谱密度等概念。 复包络表示法： 介绍使用复包络来简化高频信号的分析和处理。理解复包络如何表示信号的幅度、相位信息，以及在调制解调、滤波等过程中扮演的角色。 噪声与干扰的统计特性： 噪声是影响射频链路性能的主要因素之一。本书将详细介绍高斯噪声、闪烁噪声、相位噪声等常见噪声的统计特性，以及它们对信号的影响。同时，也将探讨不同类型的干扰源及其频谱特性。 3. 功率与增益的计算： 功率单位：dBm、dBW： 讲解 dBm 和 dBW 作为功率单位的意义和换算关系，以及在射频工程中为何常用对数单位。 电压增益与功率增益： 区分电压增益和功率增益，理解两者之间的关系。 链路损耗与链路增益： 定义链路损耗和链路增益的概念，并介绍其在射频链路预算中的作用。 射频链路预算： 详细讲解射频链路预算的构建方法。从发射端功率开始，逐步叠加各环节的损耗（如传输线损耗、连接器损耗、天线损耗、传播损耗）和增益（如功放增益、天线增益、接收机增益），最终计算出接收端的信噪比（SNR）或信干噪比（SINR）。本书将提供详细的链路预算示例，并指导读者如何根据链路预算优化系统设计。 第二部分：核心射频模块设计与分析 在掌握了基础理论之后，本部分将聚焦于构成射频链路的关键模块，深入剖析其设计原理、关键技术和性能指标。 1. 发射机设计： 振荡器与频率合成器： 压控振荡器（VCO）： 介绍 VCO 的基本结构、工作原理，以及影响其性能的关键参数，如调谐范围、相位噪声、输出功率、调谐灵敏度等。 锁相环（PLL）频率合成器： 详细讲解 PLL 的工作原理，包括鉴相器、环路滤波器、分频器等组成部分。分析 PLL 在频率稳定性和杂散信号抑制方面的作用。重点讨论宽带和窄带 PLL 的设计考量。 直接数字合成（DDS）： 介绍 DDS 技术，分析其在频率捷变、相位控制方面的优势，以及与 PLL 的比较。 混频器与倍频器： 混频器（Mixer）： 讲解混频器的分类（如单平衡、双平衡、四象限混频器）及其工作原理。重点分析其关键性能指标，如转换损耗、隔离度、镜像抑制、三阶互调失真（IMD3）等。 倍频器（Frequency Multiplier）： 介绍倍频器的基本概念和实现方式，以及其在频率拓展中的应用。 功放（Power Amplifier, PA）： PA 的基本类型： 介绍 AB 类、B 类、C 类、D 类、E 类、F 类等不同类别的功放，分析其效率、线性度、功率输出等特性。 线性度与效率的权衡： 深入探讨 PA 设计中的核心挑战——线性度与效率的矛盾。介绍线性化技术，如预失真（Pre-distortion）、后失真（Post-distortion）、反馈线性化等。 阻抗匹配与输出网络设计： 讲解 PA 输出匹配网络的设计，以实现最大功率输出和最佳效率。介绍史密斯圆图在阻抗匹配中的应用。 热设计： 强调 PA 的散热问题，介绍有效的散热设计方法。 滤波器（Filter）： 滤波器类型与选择： 介绍低通、高通、带通、带阻滤波器，以及其在射频链路中的作用。 滤波器设计方法： 讲解集总参数滤波器（LC 滤波器）和分布参数滤波器（微带线滤波器、脊形波导滤波器）的设计原理。 关键性能指标： 损耗、带宽、阻带衰减、群延迟等。 2. 接收机设计： 低噪声放大器（Low Noise Amplifier, LNA）： LNA 的设计目标： 强调 LNA 在接收机前端的作用，即最大化输入信噪比。 噪声系数（Noise Figure, NF）与增益： 详细解释 NF 的概念及其计算方法，以及 LNA 增益对整个接收机性能的影响。 阻抗匹配与稳定性： 分析 LNA 的输入匹配和输出匹配，以及保证 LNA 稳定性的设计原则。 混频器（Mixer）： 下变频与上变频： 介绍混频器在接收机中的作用，即实现频率的下变频。 动态范围与阻塞抑制： 分析接收机混频器的关键指标，如动态范围、阻塞抑制能力，以及如何避免强信号对接收机造成过载。 中频（IF）放大器与滤波器： IF 信号的处理： 介绍 IF 信号的放大和滤波，以及 IF 频率的选择原则。 IF 滤波器的设计： 讲解 IF 滤波器的类型、带宽、衰减特性等。 解调器（Demodulator）： 不同调制方式的解调： 介绍幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）以及数字调制（ASK, FSK, PSK, QAM）的解调原理。 自动增益控制（Automatic Gain Control, AGC）： AGC 的作用： 讲解 AGC 如何在输入信号幅度变化较大的情况下，保持输出信号电平的稳定。 AGC 的实现方式： 介绍不同类型的 AGC 电路（如基于衰减器的 AGC、基于放大器的 AGC）。 3. 射频开关与衰减器： 射频开关： 开关类型： 介绍 PIN 二极管开关、MEMS 开关、FET 开关等。 关键参数： 插入损耗、隔离度、开关速度、功率处理能力。 射频衰减器： 固定衰减器与可变衰减器： 介绍不同类型的衰减器，以及它们在信号电平控制中的应用。 数字衰减器与模拟衰减器。 第三部分：射频集成电路与系统设计 随着技术的进步，越来越多的射频功能被集成到单个芯片中，本书将探讨射频集成电路（RFIC）的设计考量以及更高级的系统级设计。 1. 射频集成电路（RFIC）设计： CMOS RFIC 设计： 介绍 CMOS 技术在 RFIC 设计中的优势和挑战，如器件参数的变异性、噪声、隔离度问题。 SiGe RFIC 设计： 分析 SiGe 技术在高性能 RFIC 设计中的应用，如高频率、低噪声、高线性度。 GaAs RFIC 设计： 介绍 GaAs 材料的特性及其在高速、高功率 RFIC 中的优势。 片上电感与电容： 探讨在芯片内部实现电感和电容的挑战，以及相应的设计技术。 集成电路的版图设计与信号完整性： 强调版图设计对 RFIC 性能的影响，以及如何处理寄生参数和串扰。 2. MIMO 与多天线系统： MIMO 的基本原理： 介绍多输入多输出（MIMO）技术的基本概念，如空间复用、分集。 MIMO 的增益来源： 分析 MIMO 如何通过利用空间维度来提高数据吞吐量和链路可靠性。 天线阵列设计与互耦： 探讨多天线系统中天线阵列的设计，以及天线之间的互耦效应。 波束赋形（Beamforming）： 介绍波束赋形技术，如何通过控制天线阵列的辐射方向来增强目标信号，抑制干扰。 3. 射频前端模块（RF Front-end）设计： RF Front-end 的组成： 介绍 RF Front-end 通常包含 LNA、PA、滤波器、开关等多个功能模块。 RF Front-end 集成设计： 分析不同模块之间的相互影响，以及如何进行协同设计以优化整体性能。 天线开关与滤波器集成： 讲解在射频前端中实现天线选择和滤波功能的集成方案。 4. 干扰与协同干扰消除（Interference and Co-channel Interference Cancellation）： 干扰的来源与类型： 详细分析不同类型的干扰，如邻道干扰、同频干扰、互调干扰等。 干扰抑制技术： 介绍滤波器、陷波器、信号处理等多种干扰抑制方法。 协同干扰消除（Co-channel Interference Cancellation, CIC）： 重点讲解 CIC 技术，包括其原理、实现方法以及在现代通信系统中（如蜂窝网络）的重要性。 第四部分：射频链路测试、验证与故障排除 理论设计之后，实际的测试与验证是确保射频链路性能达标的关键。本部分将侧重于实际操作。 1. 射频测量基础： 网络分析仪（Vector Network Analyzer, VNA）： S 参数测量： 详细讲解 S 参数的物理意义，以及如何使用 VNA 测量 S11（回波损耗）、S21（传输损耗/增益）等参数。 阻抗匹配分析： 利用 VNA 测量结果进行阻抗匹配分析。 其他 VNA 应用： 如群延迟测量、插入损耗测量等。 频谱分析仪（Spectrum Analyzer）： 频谱测量： 讲解如何使用频谱分析仪观察信号的功率谱密度、带宽、杂散信号。 相位噪声测量： 介绍相位噪声的概念及其测量方法。 功率测量： 测量输出功率、接收功率等。 信号发生器（Signal Generator）： 产生测试信号： 介绍如何使用信号发生器产生各种调制方式的信号，用于接收机测试。 噪声系数测试仪（Noise Figure Meter）： 测量 LNA 和接收机的噪声系数。 误码率测试仪（Bit Error Rate Tester, BERT）： 数字通信链路的性能评估。 2. 链路性能验证： 接收灵敏度（Receiver Sensitivity）测试。 输出功率与效率（Output Power and Efficiency）测试。 线性度测试（如 ACLR, EVM）。 阻塞与互调抑制（Blocking and Intermodulation Rejection）测试。 3. 射频链路的调试与故障排除： 常见射频故障分析： 如信号衰减过大、噪声过大、失真严重、频率不稳定等。 故障定位方法： 逐步排除法，使用测试仪器定位故障环节。 PCB 板级设计问题分析： 如信号完整性问题、布局布线问题、地线连接问题。 元器件选择与兼容性问题。 第五部分：前沿技术与发展趋势 为了帮助读者把握行业脉搏，本书最后将对射频领域的前沿技术和未来发展趋势进行展望。 1. 毫米波（mmWave）与太赫兹（THz）通信： 毫米波频段的特点与应用： 介绍毫米波频段在 5G/6G 通信、雷达、成像等领域的应用潜力，以及其在传播上的挑战。 太赫兹通信的最新进展： 探讨太赫兹频段的潜在应用，以及其技术瓶颈。 2. 软件定义射频（Software Defined Radio, SDR）技术： SDR 的概念与架构： 介绍 SDR 如何通过软件来配置和控制射频硬件，实现功能的灵活性。 SDR 在现代通信系统中的作用。 3. 射频能量收集与无线供电： 射频能量收集的原理与技术： 探讨如何利用无线电波的能量为低功耗设备供电。 无线供电技术的最新进展。 4. 基于人工智能的射频设计与优化： AI 在射频设计中的应用： 如基于机器学习的参数优化、性能预测、故障诊断。 AI 在自适应射频系统中的作用。 结论 《无线通信基石：从理论到实践的射频链路设计指南》旨在成为每一位投身于无线通信领域的工程师和研究者的案头必备。本书内容翔实，由浅入深，理论与实践相结合，力求为读者提供一条清晰的学习路径。我们相信，通过对本书内容的深入学习和实践，您将能够洞悉射频链路设计的奥秘，掌握先进的设计方法，并最终在瞬息万变的无线通信领域中，构建出更高效、更可靠的通信系统。

评分☆☆☆☆☆

这本《移动通信天线技术与工程应用》名字听起来就很高大上，我一直对通信技术里面的“硬核”部分比较感兴趣，所以对这本书充满了期待。拿到书后，我发现它的内容确实非常丰富，涵盖了从基础到前沿的各种天线技术。 我最感兴趣的部分是关于智能天线和自适应天线的章节。这部分内容在当前的5G和未来的6G通信中至关重要，因为它们能够根据用户和环境的变化动态调整天线的辐射方向和功率，从而显著提高通信效率和频谱利用率。书中详细解释了波束形成算法、自适应预编码技术，以及如何利用机器学习来优化天线性能。这些内容让我对智能天线的工作原理有了更深入的理解，也看到了其在实际应用中的巨大潜力。 书中关于全向天线和定向天线的详细对比分析，也让我受益匪浅。虽然全向天线覆盖范围广，但方向性不强，效率不高；而定向天线方向性好，增益高，但覆盖范围有限。书中给出了在不同应用场景下选择和设计这两种天线的原则和方法，例如在基站、车载通信、以及个人终端设备中的应用差异。这对于我理解不同通信场景下的天线需求非常有帮助。 另外，我特别喜欢书中关于天线测量与校准的章节。实际的天线性能往往与仿真结果存在一定差异，因此准确的测量和有效的校准是保证系统性能的关键。书中详细介绍了各种测量仪器和方法，包括方向图测量、阻抗测量、以及互调测量等，并且给出了如何根据测量结果进行优化和调试的指导。这对于我进行实际的工程验证非常有价值。 书中的图文并茂，加上大量的公式推导和案例分析，让复杂的概念变得易于理解。作者在梳理和讲解技术细节时，展现了深厚的功底和丰富的实践经验。我感觉这本书不仅仅是一本技术手册，更是一位经验丰富的老前辈在分享他的知识和心得。读完之后，我感觉自己在天线技术领域又上了一个台阶。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手了一本名为《移动通信天线技术与工程应用》的书，拿到手里感觉沉甸甸的，一看目录就知道内容非常充实。我对天线技术一直都有着一种莫名的好奇，尤其是它在现代通信系统中的关键作用，所以这本书对我来说就像是一扇通往新世界的大门。 我首先被吸引住的是关于射频前端与天线协同工作的那部分。我之前一直以为天线设计是相对独立的一个环节，但这本书让我认识到，天线的设计与射频前端的匹配、功放、低噪放等元件是紧密相连的，任何一个环节的不足都可能影响整体的通信质量。书中详细阐述了阻抗匹配、插入损耗、以及S参数等关键指标对天线性能的影响，并且给出了具体的工程解决方案。这对于我理解射频电路与天线如何协同工作，以及如何进行更优化的系统设计，提供了非常宝贵的指导。 书中对各种新兴天线技术，例如超材料天线和可重构天线，的介绍也让我眼前一亮。这些技术代表着天线设计的未来发展方向，能够实现更小的尺寸、更高的性能，以及更强的适应性。书中不仅解释了这些新技术的原理，还展示了它们在智能手机、无人机等领域的应用前景，这让我对未来移动通信的想象空间更加广阔。 我尤其欣赏的是书中对天线失效模式和故障诊断的章节。理论设计再完美，实际工程中也难免会出现各种问题。书中详细列举了天线可能出现的各种故障，例如阻抗失配、功率过载、以及环境干扰等，并提供了相应的检测方法和排除故障的步骤。这对于实际的工程维护和排查问题非常有帮助，能够节省大量的时间和精力。 这本书的语言风格比较严谨，但又不失通俗易懂。作者通过大量的图示和表格，将复杂的理论知识转化为易于理解的可视化信息，这大大降低了阅读的难度。我感觉这本书的作者是一位非常资深的行业专家，他能够将深奥的技术知识以一种非常接地气的方式呈现出来。总而言之，这本书是一本集理论、实践、前沿技术于一体的优秀参考书，对我来说意义重大。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字叫《移动通信天线技术与工程应用》，我最近正好在研究一些和天线相关的技术，所以就找来这本书看了看。拿到手之后，我首先被它厚实的装帧和内容丰富的感觉所吸引。我翻开目录，看到里面涵盖了天线的基本原理、不同类型天线的特性介绍，以及在实际工程中如何进行设计、仿真和优化等等。 我尤其对书里面关于大规模MIMO天线阵列的章节很感兴趣。随着5G甚至未来6G通信的发展，天线数量的激增对信号的覆盖和容量提出了更高的要求。书中详细讲解了大规模MIMO天线的结构设计、馈电网络、以及如何处理大规模天线带来的复杂互耦和信道特性。我特别注意到书中给出了几个具体的案例分析，比如如何在密集城区部署大规模MIMO天线，以及如何通过波束赋形技术来提升用户体验。这些内容对于我理解和解决实际工程中遇到的问题非常有帮助。 另外，书中的仿真与测试章节也给我留下了深刻的印象。现代天线设计离不开先进的仿真工具，书中不仅介绍了常用的电磁仿真软件，还讲解了如何利用这些软件进行天线性能的预测和优化。更重要的是，它还阐述了实际天线测试的流程和注意事项，包括近场和远场测量技术，以及如何根据测试结果来指导设计迭代。这对于确保天线在实际部署中的性能至关重要，也弥补了许多纯理论书籍在这方面的不足。 我个人认为，这本书在理论深度和工程实践之间找到了一个很好的平衡点。它不仅为读者提供了扎实的天线理论基础，还通过大量的工程实例和应用场景，将这些理论知识落地。例如，书中对不同应用场景下的天线选择和优化策略进行了详细的讨论，包括车载通信、物联网设备、以及室内覆盖等。这些内容非常贴合实际需求，让我在阅读过程中能够不断将书本知识与自己的工作经验进行对照和反思。 总的来说，《移动通信天线技术与工程应用》是一本非常值得推荐的书籍，尤其是对于从事移动通信领域研发、设计或工程应用的工程师和研究人员。它内容全面，讲解深入浅出，并且紧密结合了当前和未来的技术发展趋势。我从这本书中获得了许多启发，也解决了一些困扰我已久的疑难问题。即使对于一些已经有一定基础的读者，也能够从中发掘出不少新颖的知识和实用的技巧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就很有分量——《移动通信天线技术与工程应用》。我对天线技术一直抱有浓厚的兴趣，所以毫不犹豫地买了下来。第一印象是这书的内容相当有料，从基础的电磁场理论到具体的天线结构，再到复杂的工程实现，几乎无所不包。我花了不少时间去浏览目录和前几章，感觉作者在梳理知识脉络上花了很多心思，逻辑性很强，便于读者一步步深入。 让我印象特别深刻的是书中关于有源天线和无源天线的对比分析。传统的无源天线虽然原理简单，但在面对日益复杂的通信环境时，其性能瓶颈也逐渐显现。而有源天线，特别是集成化的PA/LNA的单元，能够提供更高的灵活性和性能增益，这是未来发展的必然趋势。书中对这类天线的结构设计、功耗管理以及集成化挑战都做了深入的探讨，这对我理解下一代通信系统的天线设计方向非常有启发。 书里面关于天线与射频前端的协同设计也写得很精彩。天线性能的优劣，很大程度上取决于它与射频电路的匹配程度。书中详细阐述了阻抗匹配、驻波比、损耗等关键参数是如何影响整体系统性能的，并且提供了多种实际的匹配电路设计方法和优化思路。这一点对于我日常进行射频电路调试非常有指导意义，也让我意识到不能孤立地看待天线设计。 我还发现书中对天线在不同频段的应用场景做了详尽的解读。从较低的sub-6GHz频段到更高频的毫米波频段，不同频段对天线的材料、尺寸、设计理念都提出了截然不同的要求。书中对这些差异化需求进行了细致的分析，并且给出了针对性的设计原则。例如，在毫米波频段，波束宽度和指向性变得尤为重要，书中对相控阵列和波束赋形技术的讲解就非常契合这一需求。 这本书不仅仅是理论的堆砌，更注重实际的应用和工程实践。作者通过丰富的图表、公式和案例，将抽象的技术概念具象化，使得读者能够更容易理解和掌握。我感觉这本书的作者一定在行业内有着丰富的实践经验，才能写出如此贴合实际的书籍。总而言之，这是一本能够帮助我在天线技术领域更进一步的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书，《移动通信天线技术与工程应用》，我之前听说过，但一直没机会细看。最近我正好在忙一个项目，需要用到一些关于天线设计的知识，就把它借来翻了翻。第一眼看过去，就是一本厚重、扎实的学术专著，封面设计虽然朴素，但透着一股严谨的气息。 我最先被吸引的是关于天线阵列设计的那一部分。现在通信系统里，单一天线已经很难满足需求了，多天线技术，尤其是大规模MIMO，已经成为主流。书中对各种阵列构型，比如线性阵列、平面阵列，以及它们的优缺点做了细致的分析。我特别关注了书中关于阵列因子、方向图合成、以及如何抑制旁瓣和提高增益的部分，这些都是在实际工程中需要重点考虑的问题。 书里面对微带天线和缝隙天线的讲解也给了我不少启发。这两种天线类型在移动通信中应用非常广泛，因为它们体积小、易于集成。书中不仅介绍了它们的原理和结构，还详细讲解了如何通过改变介质层、贴片形状、馈电方式来调控其辐射特性。我从中学习到了不少优化微带天线带宽和效率的技巧，这对我的实际设计工作会有很大帮助。 令我惊喜的是，这本书还涉及到了天线与电磁兼容（EMC）的关联。在实际工程中，天线的设计不仅要考虑自身的性能，还要兼顾对周边电路和其他设备的影响。书中对电磁辐射和电磁干扰的防护措施进行了阐述，这让我意识到了天线设计中一个常常被忽略但却至关重要的方面。 此外，书中关于新材料和新工艺在天线设计中的应用也让我耳目一新。比如，一些新型介质材料和金属纳米结构的应用，能够显著提升天线的性能，并且减小天线尺寸。这些前沿技术的介绍，为我打开了新的思路，也让我看到了未来天线技术的发展方向。总的来说，这本书内容丰富，理论与实践结合紧密，对我而言是一次非常宝贵的学习经历。