現代無綫係統射頻微波平麵電路 9787121301766 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳會 著

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• 無綫通信
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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121301766

商品編碼：29637639399

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齣版時間：2016-11-01

基本信息

書名:現代無綫係統射頻微波平麵電路

定價：68.00元

售價：49.6元,便宜18.4元,摺扣72

作者:陳會

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-11-01

ISBN：9787121301766

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

本書以作者近年來在射頻微波平麵電路領域的研究成果為主綫，詳細論述瞭廣泛應用於現代無綫係統中的新型高性能、小型化射頻/微波電路與器件。在簡單介紹瞭現代無綫係統基本原理、組成結構、現代平麵電路發展現狀和平麵傳輸綫基本結構與理論之後，作者重點討論和介紹瞭各種新型射頻微波電路。本書主要涉及到平麵低通、帶通和帶阻多模諧振器與濾波器，基於新型微帶/共麵波導和微帶/槽綫等綜閤傳輸綫結構的高性能小型化雙金屬平麵濾波器，以及平麵功分器與功率放大器等內容。這些內容大部分是作者科研工作的總結和進一步完善，因此，不僅有的理論深度，而且也具有的工程應用價值。

目錄

章 現代無綫係統與平麵電路1
1.1 引言2
1.2 現代無綫係統與技術概述3
1.2.1 GSM係統與原理3
1.2.2 脈衝雷達係統與工作機理5
1.3 現代平麵電路概述6
1.3.1 基於微帶-共麵波導雙麵結構的超寬帶濾波器7
1.3.2 基於微帶-槽綫雙麵結構的微波濾波器11
1.3.3 基於微帶-DGS雙麵結構的雙模發射機12
1.3.4 基於微帶-槽綫的雙麵功分器14
1.3.5 SIW雙麵傳輸綫與電路15
1.3.6 雙麵平行傳輸綫與電路16
1.3.7 平衡（差分）傳輸綫與電路17
1.4 主要內容及安排18
參考文獻19
第2章 平麵傳輸綫基本結構與理論23
2.1 單麵傳輸綫結構24
2.1.1 單導體傳輸綫24
2.1.2 多導體傳輸綫30
2.2 雙麵傳輸綫耦閤結構34
2.2.1 微帶-CPW雙麵耦閤傳輸綫35
2.2.2 微帶-槽綫雙麵耦閤傳輸綫35
2.2.3 寬邊耦閤懸置微帶綫35
2.3 傳輸綫耦閤理論37
2.3.1 微帶對稱雙導體耦閤理論37
2.3.2 微帶不對稱雙導體耦閤理論38
2.3.3 微帶對稱三綫耦閤理論45
2.3.4 DGS通用電路模型50
2.3.5 DMS的建模與分析56
2.4 小結60
參考文獻60
第3章 多模諧振器與濾波電路64
3.1 引言65
3.2 多模諧振器理論66
3.2.1 簡並雙模諧振理論67
3.2.2 非簡並雙模諧振理論71
3.2.3 多模諧振器理論74
3.3 低損寬帶高選擇性的雙模帶通濾波器77
3.3.1 三角形貼片諧振器的電磁場理論77
3.3.2 正交開路支節加載的直角三角形雙模貼片諧振器80
3.3.3 修正的缺微雙帶隙諧振器81
3.3.4 雙模諧振濾波器的仿真與測量84
3.3.5 結論84
3.4 低損耗耦閤綫三模超寬帶帶通濾波器85
3.4.1 耦閤綫三模諧振器85
3.4.2 超寬帶的三模諧振器濾波器87
3.4.3 超寬帶濾波器的仿真與測量結果88
3.4.4 結論89
3.5 高選擇性三模三頻帶通濾波器89
3.5.1 引言89
3.5.2 三模諧振器90
3.5.3 基於三模諧振器的三頻濾波器91
3.5.4 三頻濾波器的仿真與測量結果92
3.5.5 結論92
3.6 高選擇性橢圓函數響應的四模四頻帶通濾波器93
3.6.1 引言93
3.6.2 微帶-槽綫復閤耦閤的四模諧振器93
3.6.3 基於四模諧振器的四頻帶通濾波器97
3.6.4 四頻濾波器的仿真與測量結果98
3.6.5 結論99
3.7 諧波抑製的寬阻帶橢圓函數帶通濾波器99
3.7.1 引言99
3.7.2 雙模諧振器及其濾波器的分析與設計100
3.7.3 雙模寬帶濾波器的仿真與測量103
3.7.4 雙模濾波器的小型化設計103
3.7.5 結論105
3.8 多模帶阻濾波器105
3.8.1 引言106
3.8.2 單貼片雙模帶阻濾波器106
3.8.3 雙貼片雙模帶阻濾波器110
3.9 低通-帶通雙模雙頻濾波器110
3.9.1 引言111
3.9.2 基本概念111
3.9.3 附加傳輸零點的LP-BPF114
3.9.4 實驗結果115
3.10 微帶-DGS雙模高通濾波器116
3.10.1 引言116
3.10.2 DGS雙模諧振器117
3.10.3 雙模高通濾波器119
3.10.4 結論121
3.11 微帶-CPW雙模高通濾波器121
3.11.1 非均勻CPW雙模諧振器121
3.11.2 雙模高通濾波器124
3.11.3 結論126
3.12 小結127
參考文獻127
第4章 高性能雙金屬平麵濾波電路132
4.1 微帶-CPW低通濾波器133
4.1.1 微帶-CPW槽綫加載的SI-LPF133
4.1.2 微帶-CPW高選擇性橢圓LPF135
4.2 微帶-槽綫雜散抑製帶通濾波器147
4.3 微帶-槽綫（超）寬帶濾波器149
4.3.1 微帶-槽綫WB濾波器149
4.3.2 微帶-槽綫UWB濾波器152
4.4 微帶-CPW超寬帶濾波器153
4.4.1 CPW-MMR超寬帶濾波器154
4.4.2 微帶-CPW帶外抑製超寬帶濾波器157
4.4.3 非均勻CPW帶外抑製UWB濾波器167
4.5 雙麵耦閤帶阻濾波器170
4.5.1 微帶-SGS帶阻濾波器170
4.5.2 摺疊微帶-CPW帶阻濾波器174
4.6 基片集成波導濾波器178
4.6.1 基片集成腔體178
4.6.2 SIW濾波器179
4.7 微帶-CPW雙頻寬帶濾波器180
4.7.1 引言180
4.7.2 雙頻寬帶濾波器的分析與設計182
4.7.3 實驗與分析189
4.7.4 結論190
4.8 極窄帶陷的超寬帶濾波器191
4.9 微帶-開環槽雙頻濾波器194
4.9.1 引言195
4.9.2 雙頻段帶通濾波器的分析與設計195
4.9.3 雙頻濾波器的仿真與測量結果197
4.9.4 結論198
4.10 小結198
參考文獻199
第5章 平麵功分器與功率放大器207
5.1 功分器/閤成器概述208
5.1.1 閤成概念的演變208
5.1.2 閤成的基本原理208
5.1.3 閤成的網絡特性209
5.2 微帶耦閤綫兩路和三路功分器212
5.2.1 基於摺疊耦閤雙綫結構的“兩路”功分器213
5.2.2 基於對稱三綫耦閤結構的“三路”功分器217
5.3 X波段微帶八路功分器220
5.3.1 Wilkinson功分器的基本理論220
5.3.2 微帶八路功分器的設計與實現221
5.4 X波段功率放大器227
5.4.1 偏置電路概論227
5.4.2 X波段功率放大器的設計230
5.4.3 X波段功率放大器的實現233
5.5 小結236
參考文獻236
第6章 結論與展望239
參考文獻242

作者介紹

陳會，男，博士（後），副教授。2014年1月至2015年1月以訪問學者的身份在英國利茲大學進行為期1年的學術訪問與交流；2012年3月，博士後研究齣站；2008年12月，獲電子科技大學電路與係統專業工學博士學位。先後在徐州工程集團、四川大學從事産品研發和教學科研，並於2009年1月留校就職於電子科技大學。目前主要研究方嚮與興趣：現代無綫係統與射頻/微波前端電路、高速PCB的信號完整性以及信息安全與賽博空間控製技術等。

文摘

序言

《射頻微波通信係統設計與實現：基於先進半導體技術的集成化解決方案》 書籍簡介 在信息爆炸與技術飛速發展的時代，無綫通信已成為連接世界的關鍵紐帶。從智能手機的普及到物聯網的蓬勃發展，再到5G及未來6G技術的演進，其核心支撐皆在於高效、可靠的射頻（RF）和微波（Microwave）通信係統。本書《射頻微波通信係統設計與實現：基於先進半導體技術的集成化解決方案》深入探討瞭現代無綫通信係統設計中的關鍵環節，側重於如何利用前沿半導體技術，構建高性能、低功耗、高集成度的射頻微波平麵電路，以滿足日益增長的市場需求。 本書並非僅僅是對現有理論的簡單羅列，而是緻力於為讀者提供一套係統性的、實用的設計思路與方法。我們將從基礎的電磁場與傳輸綫理論齣發，循序漸進地引入射頻微波電路的特性，並重點關注實際工程應用中所麵臨的挑戰與解決方案。全書結構嚴謹，邏輯清晰，力求使讀者在理解理論的同時，也能掌握實際的設計技巧。 第一部分：射頻微波通信係統基礎理論與關鍵概念 在這一部分，我們將為讀者打下堅實的理論基礎。首先，我們會迴顧並深入講解電磁場理論在射頻微波頻段的應用，特彆是麥剋斯韋方程組的簡化形式在平麵電路分析中的重要性。接著，我們將詳細闡述傳輸綫理論，包括特性阻抗、反射係數、駐波比、插入損耗等核心參數，以及如何利用史密斯圓圖等工具進行阻抗匹配的設計。 隨後，我們將引入射頻微波電路中的關鍵器件模型，如電阻、電容、電感在集膚效應和寄生效應下的行為變化。重點會放在二極管、三極管、場效應管等有源器件在高頻下的模型參數提取與應用，為後續的有源電路設計奠定基礎。此外，我們還會探討非綫性失真、諧波産生、互調失真等在高頻電路設計中不可避免的非綫性效應，並介紹抑製和減小這些失真的基本方法。 第二部分：射頻微波平麵電路設計原理與技術 平麵電路是現代射頻微波係統中最常見的實現形式，其小型化、低成本、易於集成等優點使其在無綫通信設備中占據主導地位。本部分將聚焦於平麵電路的設計，包括但不限於以下內容： 傳輸綫結構分析： 詳細介紹微帶綫、帶狀綫、共麵波導等主流傳輸綫結構，分析其電磁場分布、傳播常數、有效介電常數，以及其在不同基闆材料上的特性差異。我們將討論如何根據應用需求選擇閤適的傳輸綫結構，並進行精確的尺寸設計。 無源器件的平麵實現： 闡述如何將電阻、電容、電感等無源器件以平麵結構集成到電路闆上。我們將重點介紹各類平麵電感（如螺鏇電感、 meander電感）和平麵電容（如交叉耦閤電容）的設計原理、等效電路模型，以及影響其性能的關鍵因素，如寄生參數、損耗等。 匹配網絡設計： 阻抗匹配是射頻微波電路設計的核心環節。本部分將詳細介紹基於微帶綫、枝節綫（stub）的各種匹配網絡設計方法，包括單節匹配、雙節匹配，以及如何利用集總元件或分布元件實現寬帶匹配。我們將演示如何通過軟件仿真輔助設計，並給齣實際的設計案例。 耦閤器與功分器/閤路器： 耦閤器和功分器/閤路器在信號分配、閤成、定嚮傳輸等方麵扮演著重要角色。我們將深入分析定嚮耦閤器（如分支綫耦閤器、3dB定嚮耦閤器）的設計原理，包括耦閤度、隔離度、方嚮性的實現；同時，介紹各種功率分配器和功率閤路器的設計，如 Wilkinson功分器、T型功分器等，並分析其在不同頻段和功率下的性能錶現。 第三部分：射頻微波有源電路的設計與實現 有源器件是射頻微波電路實現放大、振蕩、混頻等功能的核心。本部分將重點關注基於先進半導體技術的有源電路設計。 低噪聲放大器（LNA）設計： LNA是接收鏈路中的第一級放大器，其性能直接影響整個係統的靈敏度。我們將詳細討論LNA的設計流程，包括噪聲係數、增益、輸入/輸齣阻抗匹配的設計，以及如何選擇閤適的半導體器件（如GaAs HBT, SiGe HBT, CMOS FET等）並進行噪聲和阻抗匹配。 功率放大器（PA）設計： PA是發射鏈路中的關鍵組件，負責將信號放大到所需的發射功率。本部分將介紹不同類型的PA（如A類、AB類、C類），以及其綫性度和效率的設計考量。我們將深入探討器件選擇、偏置電路設計、匹配網絡設計，並介紹失配效應、熱效應等對PA性能的影響。 混頻器與倍頻器設計： 混頻器和倍頻器在頻率變換和信號生成中至關重要。我們將分析不同類型的混頻器（如二極管混頻器、MOSFET混頻器、平衡混頻器）的工作原理，重點討論其變頻損耗、鏡像抑製、本地振蕩器（LO）泄漏等關鍵參數的優化。同時，還將介紹倍頻器的設計技術，以實現特定頻率的信號生成。 振蕩器設計： 振蕩器是産生固定頻率信號的電路。本部分將講解不同類型的振蕩器（如Colpitts振蕩器、Clapp振蕩器、壓控振蕩器（VCO））的設計，並重點關注其頻率穩定性、相位噪聲、輸齣功率等指標的優化。我們將討論如何利用PLL（鎖相環）技術實現高精度頻率閤成。 第四部分：先進半導體技術與集成化 隨著半導體製造工藝的不斷進步，集成化已成為射頻微波電路發展的必然趨勢。本部分將探討先進半導體技術如何賦能高集成度的射頻微波係統。 CMOS、SiGe、GaAs等工藝的特性與應用： 詳細分析主流射頻微波半導體工藝（如CMOS、SiGe BiCMOS、GaAs HBT/FET等）的優缺點、性能特點、適用頻段和成本效益。我們將討論如何根據係統需求選擇最閤適的半導體工藝平颱。 RFIC（射頻集成電路）設計挑戰與策略： 深入探討RFIC設計中的特有挑戰，如寄生效應、器件隔離、電磁乾擾（EMI）等。我們將介紹在CMOS等工藝下實現高Q值電感、低損耗傳輸綫、高隔離度端口等的技術策略。 MMIC（單片微波集成電路）設計與封裝： 介紹MMIC的設計流程，包括版圖設計、電磁仿真、電熱仿真等。重點將放在MMIC的封裝技術，如鍵閤綫效應、襯底模態抑製、熱管理等，以及這些因素對最終産品性能的影響。 係統級芯片（SoC）中的射頻集成： 隨著係統集成度的提高，射頻前端需要與基帶處理器、數字信號處理器等集成到同一芯片上。本部分將討論數字和模擬信號的相互乾擾、電源完整性、時鍾抖動等問題，以及如何在SoC環境中實現高效的射頻集成。 第五部分：仿真工具、測試與驗證 理論設計需要仿真工具進行驗證，而實際産品的性能則需要通過嚴謹的測試來確認。 主流射頻微波仿真軟件介紹： 介紹ADS（Advanced Design System）、Cadence Virtuoso RF Solution、Keysight Genesys等主流的射頻微波電路設計與仿真軟件，並演示其在電路設計、參數提取、性能仿真等方麵的應用。 電磁場仿真技術： 詳細講解有限元方法（FEM）、有限差分時域方法（FDTD）、矩量法（MoM）等電磁場仿真技術在平麵電路分析中的應用，以及如何進行全波仿真驗證電路的電磁性能。 射頻微波測試儀器與方法： 介紹矢量網絡分析儀（VNA）、頻譜分析儀、信號發生器、功率計等關鍵射頻微波測試儀器，並闡述如何使用它們進行S參數測量、噪聲係數測量、功率效率測量、互調失真測量等。 實測與仿真結果的比對與優化： 討論仿真結果與實測結果之間可能存在的差異，並分析其産生的原因，如器件模型精度、寄生參數建模、加工誤差等。指導讀者如何通過優化仿真模型或調整設計參數來縮小仿真與實測的差距。 本書特點 理論與實踐緊密結閤： 本書不僅講解瞭射頻微波電路設計的理論基礎，更提供瞭大量的實際設計案例和工程經驗，幫助讀者快速掌握實際設計能力。 聚焦先進技術： 緊跟行業前沿，深入探討瞭基於CMOS、SiGe等先進半導體技術的集成化解決方案，為讀者把握未來發展方嚮提供指引。 結構全麵，邏輯清晰： 全書內容覆蓋瞭從基礎理論到集成實現、再到測試驗證的完整流程，結構完整，易於理解。 實用性強： 針對實際工程設計中的痛點和難點，提供瞭切實可行的解決方案和設計技巧。 目標讀者 本書適閤於從事無綫通信、雷達、衛星通信、電子對抗、射頻識彆（RFID）等領域的設計工程師、研發人員，以及高等院校電子工程、通信工程、微電子學等專業的碩士、博士研究生。同時，對於希望係統學習射頻微波電路設計技術的相關技術人員，本書也是一本極具參考價值的讀物。 通過本書的學習，讀者將能夠全麵掌握現代無綫係統射頻微波平麵電路的設計原理、實現技術和驗證方法，從而能夠獨立完成高性能射頻微波係統的設計與開發。

評分☆☆☆☆☆

作為一名資深的射頻工程師，我深知平麵電路設計在現代移動通信設備中占據的核心地位，從手機的功放模塊到基站的天綫陣列，都離不開這些精密的結構。我關注這本書，主要是想看看它在處理高集成度和高頻率下的串擾與電磁兼容性（EMC）問題上，有哪些獨特的見解和解決方案。市場上的教材很多停留在經典的微波網絡理論階段，但實際工作中，器件的非綫性、寄生效應以及工藝限製帶來的挑戰纔是真正的“攔路虎”。我希望這本書能深入探討如何利用現代EDA工具，比如Keysight ADS或者Ansys HFSS，進行精確的版圖級仿真和優化。特彆是關於寬帶匹配網絡的設計，這在多模多頻的設備中是必須攻剋的難關。如果書中能提供一些成功的案例研究，分析某個復雜電路從概念到實物實現的完整流程，那這本書的價值就不僅僅是教科書的範疇，更是一份寶貴的工程實戰指南。目前來看，這個領域前沿的知識更新速度很快，一本緊跟時代步伐的書籍顯得尤為珍貴。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀質量相當不錯，紙張厚實，印刷清晰，看得齣齣版社在細節上的用心。我比較注重閱讀體驗，畢竟復雜的射頻微波理論需要長時間的專注，模糊不清的圖錶和密密麻麻的公式很容易讓人産生閱讀疲勞。這本書的插圖部分做得非常到位，很多復雜的電磁場分布和電路結構都有清晰的示意圖，這對於理解抽象的物理概念大有裨益。尤其是在講解一些微帶綫和帶狀綫結構時，配閤三維視圖和剖麵圖，使得原本晦澀的幾何結構變得直觀易懂。我翻閱瞭一下關於S參數和噪聲係數的部分，作者的講解邏輯非常流暢，從定義到測量，再到如何利用這些參數進行係統級分析，層層遞進，沒有跳躍感。這種循序漸進的教學方式，對於那些基礎稍微薄弱但想快速進入專業領域的讀者來說，簡直是福音。我感覺它不隻是一本工具書，更像是一位經驗豐富的工程師在手把手地指導你構建知識體係。

評分☆☆☆☆☆

我最近正在為一個新興的物聯網項目進行電路選型，這個項目對功耗和尺寸的要求極其苛刻，這就要求我們必須采用高度集成化的射頻前端方案。因此，我對書中關於小型化濾波器和高Q值電感器設計的內容格外關注。通常，在追求小型化的過程中，電路的性能往往會大幅下降，尤其是Q值和綫性度。我希望這本書能提供一些創新的、非傳統的集成技術，比如利用薄膜工藝或者新型介質材料來優化這些關鍵無源器件的性能。我特彆好奇書中是否會涉及一些最新的技術趨勢，比如毫米波頻段的片上無源器件集成方法，或者共晶鍵閤技術在低損耗封裝中的應用。對於我們這些需要快速迭代産品方案的團隊來說，參考一本能夠提供前瞻性技術指導的書籍至關重要。這本書的定位似乎非常貼閤當前工業界對“小而美”高性能射頻模塊的需求，希望能從中找到突破瓶頸的靈感和可行的設計路徑。

評分☆☆☆☆☆

這本《現代無綫係統射頻微波平麵電路》的書籍封麵設計得非常專業，封麵的配色和排版給人一種嚴謹而前沿的感覺，一看就知道內容會涉及高精尖的技術領域。我最近開始深入研究射頻電路設計，尤其是對平麵電路的實現和優化很感興趣，這本書的標題正中我的下懷。從目錄上看，它似乎涵蓋瞭從基礎理論到實際應用的完整體係，從傳輸綫理論到各種無源和有源器件的集成設計，都有詳細的論述。我特彆期待看到它在新興無綫通信技術，比如5G甚至未來6G方麵的應用探討。通常這類書籍會比較側重理論推導，希望這本書在保持理論深度的同時，也能提供足夠的工程實踐案例和仿真工具的使用指導。對於正在從事射頻前端設計或者想要轉入這個領域的新手來說，一本結構清晰、內容詳實的參考書是至關重要的。我打算仔細研讀其中的阻抗匹配網絡設計和濾波器設計章節，感覺這部分是實際項目中最考驗功底的地方。這本書的作者似乎在業界享有盛譽，這也讓人對內容的可靠性和深度有瞭更高的期待。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我是一個偏愛理論深度勝過工程應用的讀者，我對基礎物理原理的探究有著近乎偏執的追求。我希望這本書能夠詳盡地剖析各種平麵傳輸綫（如微帶綫、共麵波導、帶狀綫）的色散特性、損耗機製以及模式轉換問題。我期待看到對這些結構電磁場的嚴格數學描述，以及如何通過修正的集膚效應模型和介質損耗模型來提高理論計算的準確性。這本書的作者在引言中提到瞭對非綫性傳輸綫效應的關注，這讓我非常興奮，因為這恰恰是很多傳統教材忽略的“灰色地帶”。一個好的射頻書籍應該能夠引導讀者思考“為什麼”而不是僅僅停留在“怎麼做”。如果它能深入到電磁場理論的本質，解釋為什麼某些看似微小的結構變化會導緻性能的巨大差異，那麼它就成功地超越瞭一般的工程手冊，達到瞭學術研究的深度。我計劃將這本書作為我研究生階段深入研究電磁兼容性問題的理論基礎材料。