射頻電路理論與設(shè)計

前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，電子通信系統(tǒng)的工作頻率不斷提高。目前，幾百MHz到GHz頻率的無線通信應(yīng)用越來越多，例如，GSM移動電話系統(tǒng)工作于890～915 MHz及935～960 MHz頻段，全球定位系統(tǒng)(GPS)工作于l 227．60-1 575．42：MHz頻段，無線局域網(wǎng)(wLAN)、個人通信、碼分多址(cDMA)和第三代移動通信(3G)等也都工作于GHz，這使得在此頻率范圍內(nèi)的射頻電路應(yīng)用日趨廣泛。對計算機來說，CPU的工作頻率已經(jīng)達到GHz，同樣需要考慮在此頻率下射頻電路的設(shè)計問題?？梢钥闯?，射頻技術(shù)在各個領(lǐng)域越來越顯示出其重要性?！≡陔娮油ㄐ畔到y(tǒng)中，只有使用更高的載波頻率，才能獲得更大的帶寬。無線通信需要采用天線發(fā)射和接收信號，工作頻率越高，天線尺寸越小，這迎合了現(xiàn)代通信對尺寸小型化的要求。正是由于上述技術(shù)原因，越來越多的電子通信系統(tǒng)使用了有較高頻率的射頻頻段，帶來了射頻應(yīng)用的繁榮，并推動射頻技術(shù)進一步發(fā)展?！』鶢柣舴螂娐防碚撝荒苡糜谥绷骱偷皖l電路的設(shè)計，不能用于射頻電路的設(shè)計。低頻電路理論稱為集總參數(shù)電路理論，射頻電路理論稱為分布參數(shù)電路理論，低頻電路與射頻電路顯著不同。對于目前廣泛使用的射頻頻段，必須采用全新的射頻電路理論加以分析。　射頻電路主要應(yīng)用在無線通信領(lǐng)域，在一個射頻系統(tǒng)里需要處理收、發(fā)2個過程，其中涉及很多射頻電路的設(shè)計，包括濾波器的設(shè)計、放大器的設(shè)計、混頻器的設(shè)計及振蕩器的設(shè)汁等，這些電路構(gòu)成射頻電路的基本組成部分。讀者通過掌握上述電路的原理和構(gòu)成，可以對射頻電路有一個全面的認(rèn)識?！　”緯酝夤?章，第1章為傳輸線理論，第2章為史密斯圓圖，第3章為射頻網(wǎng)咨基礎(chǔ)，這3章系統(tǒng)地介紹了射頻電路的基本概念、基本參數(shù)、圖解工具和基本研究方去；第4-9章為諧振電路、匹配網(wǎng)絡(luò)、濾波器的設(shè)計、放大器的穩(wěn)定性及增益和噪聲、改大器的設(shè)計、振蕩器和混頻器，這6章構(gòu)成了完整的射頻電路解決方案?！”緯空露寂溆幸欢〝?shù)量的習(xí)題。　全書由黃玉蘭編寫，第1章插圖由范謹(jǐn)繪制?！∮捎谧髡咚接邢蓿瑫锌隙〞幸恍┤秉c和錯誤，敬請廣大專家和讀者予以指正。

內(nèi)容概要

　　本書從傳輸線理論和射頻網(wǎng)絡(luò)的觀點出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了射頻電路的基本理論及設(shè)計方法，同時將圓圖的圖解方法應(yīng)用到射頻電路的設(shè)計中。全書除引言外共9章，第1～3章為傳輸線理論、史密斯圓圖和射頻網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，系統(tǒng)地介紹了射頻電路的基本概念、基本參數(shù)、圖解工具和基本研究方法；第4～9章為諧振電路、匹配電路、濾波器、放大器、振蕩器和混頻器，這些電路可以構(gòu)成完整的射頻電路解決方案。書中不僅列舉了大量具有實用價值的例題，并以較大的篇幅詳細地給出了求解過程；而且每章配有一定數(shù)量的習(xí)題，可供教師選用和學(xué)生自測?！　”緯梢宰鳛槠胀ǜ叩仍盒ｋ娮?、通信、微電子及計算機通信類本科生的教材或參考書，也可供從事射頻、微波及相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員閱讀參考。

書籍目錄

0　引言　10.1　射頻概念　10.2　射頻系統(tǒng)舉例　30.3　射頻電路的特點　40.3.1　頻率與波長　40.3.2　低頻電路理論是射頻電路理論的特例　50.3.3　射頻電路的分布參數(shù)　60.3.4　集膚效應(yīng)　70.4　本書安排　8習(xí)題　8第1章　傳輸線理論　101.1　傳輸線舉例　101.1.1　傳輸線的構(gòu)成　101.1.2　傳輸線舉例　111.2　傳輸線等效電路表示法　131.2.1　長線　131.2.2　傳輸線的分布參數(shù)　141.2.3　傳輸線的等效電路　151.3　傳輸線方程及其解　151.3.1　均勻傳輸線方程　151.3.2　均勻傳輸線方程的解　161.3.3　行波　171.3.4　傳輸線的兩種邊界條件　181.4　傳輸線的基本特性參數(shù)　191.4.1　特性阻抗　191.4.2　反射系數(shù)　201.4.3　輸入阻抗　231.4.4　傳播常數(shù)　251.4.5　傳輸功率　261.5　均勻無耗傳輸線工作狀態(tài)分析　271.5.1　行波工作狀態(tài)　271.5.2　駐波工作狀態(tài)　281.5.3　行駐波工作狀態(tài)　331.5.4　 λ/4阻抗變換器　351.6　信號源的功率輸出和有載傳輸線　371.6.1　包含信號源與終端負(fù)載的傳輸線　371.6.2　傳輸線的功率　381.6.3　信號源的共軛匹配　391.6.4　回波損耗和插入損耗　401.7　微帶線　401.7.1　微帶線的有效介電常數(shù)和特性阻抗　411.7.2　微帶線的傳輸特性　431.7.3　微帶線的損耗與衰減　44習(xí)題　44第2章　史密斯圓圖　472.1　復(fù)平面上反射系數(shù)的表示方法　472.1.1　反射系數(shù)復(fù)平面　472.1.2　等反射系數(shù)圓和電刻度圓　492.2　史密斯阻抗圓圖　502.2.1　歸一化阻抗　502.2.2　等電阻圓和等電抗圓　512.2.3　史密斯阻抗圓圖　522.2.4　史密斯阻抗圓圖的應(yīng)用　542.3　史密斯導(dǎo)納圓圖　592.3.1　歸一化導(dǎo)納　592.3.2　史密斯導(dǎo)納圓圖　602.3.3　史密斯阻抗-導(dǎo)納圓圖　612.4　史密斯圓圖在集總參數(shù)元件電路中的應(yīng)用　622.4.1　含串聯(lián)集總參數(shù)元件時電路的輸入阻抗　632.4.2　含并聯(lián)集總參數(shù)元件時電路的輸入導(dǎo)納　632.4.3　含串聯(lián)或并聯(lián)集總電抗元件時電路的輸入阻抗　642.4.4　含串聯(lián)及并聯(lián)集總電抗元件時電路的輸入阻抗　65習(xí)題　66第3章　射頻網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)　683.1　二端口低頻網(wǎng)絡(luò)參量　683.1.1　阻抗參量　693.1.2　導(dǎo)納參量　703.1.3　混合參量　713.1.4　轉(zhuǎn)移參量　733.2　二端口射頻網(wǎng)絡(luò)參量　763.2.1　散射參量　763.2.2　傳輸參量　803.3　二端口網(wǎng)絡(luò)的參量特性　803.3.1　互易網(wǎng)絡(luò)　803.3.2　對稱網(wǎng)絡(luò)　813.3.3　無耗網(wǎng)絡(luò)　823.4　二端口網(wǎng)絡(luò)的參量互換　　833.4.1　網(wǎng)絡(luò)參量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]之間的相互轉(zhuǎn)換　833.4.2　網(wǎng)絡(luò)參量[S]和[T]之間的相互轉(zhuǎn)換　833.4.3　網(wǎng)絡(luò)參量[Z]、[Y]、[h]、[A]與網(wǎng)絡(luò)參量[S]之間的相互轉(zhuǎn)換　843.5　多端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量　863.5.1　多端口網(wǎng)絡(luò)散射參量的定義　863.5.2　常見的多端口射頻網(wǎng)絡(luò)　863.6　信號流圖　893.6.1　信號流圖的構(gòu)成　893.6.2　信號流圖的化簡規(guī)則　91習(xí)題　93第4章　諧振電路　954.1　串聯(lián)諧振電路　954.1.1　諧振頻率　954.1.2　品質(zhì)因數(shù)　964.1.3　輸入阻抗　964.1.4　帶寬　974.1.5　有載品質(zhì)因數(shù)　984.2　并聯(lián)諧振電路　994.2.1　諧振頻率　994.2.2　品質(zhì)因數(shù)　994.2.3　輸入導(dǎo)納　1004.2.4　帶寬　1004.2.5　有載品質(zhì)因數(shù)　1014.3　傳輸線諧振電路　1024.3.1　終端短路λ/2傳輸線　1034.3.2　終端短路λ/4傳輸線　1044.3.3　終端開路λ/2傳輸線　1054.3.4　終端開路λ/4傳輸線　1054.4　介質(zhì)諧振器　107習(xí)題　109第5章　 匹配網(wǎng)絡(luò)　1115.1　匹配網(wǎng)絡(luò)的目的及選擇方法　1115.2　集總參數(shù)元件電路的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計　1125.2.1　傳輸線與負(fù)載間L形匹配網(wǎng)絡(luò)　1125.2.2　信源與負(fù)載間L形共軛匹配網(wǎng)絡(luò)　1165.2.3　L形匹配網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因數(shù)　1185.2.4　T形和π形匹配網(wǎng)絡(luò)　1205.3　分布參數(shù)元件電路的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計　1225.3.1　負(fù)載與傳輸線的阻抗匹配　1225.3.2　信源與負(fù)載的共軛匹配　1255.4　混合參數(shù)元件電路的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計　128習(xí)題　129第6章　濾波器的設(shè)計　1316.1　濾波器的類型　1316.2　用插入損耗法設(shè)計低通濾波器原型　1326.2.1　巴特沃斯低通濾波器原型　1326.2.2　切比雪夫低通濾波器原型　1356.2.3　橢圓函數(shù)低通濾波器原型　1386.2.4　線性相位低通濾波器原型　1386.3　濾波器的變換　1396.3.1　阻抗變換　1396.3.2　頻率變換　1406.4　短截線濾波器的實現(xiàn)　1456.4.1　理查德變換　1456.4.2　科洛達規(guī)則　1466.4.3　濾波器設(shè)計舉例　1486.5　 階梯阻抗低通濾波器　1526.5.1　短傳輸線段的近似等效電路　1526.5.2　濾波器設(shè)計舉例　1536.6　耦合微帶線濾波器　1556.6.1　奇模和偶模　1556.6.2　耦合線的濾波特性　1576.6.3　級連耦合微帶線濾波器　159習(xí)題　161第7章　放大器的穩(wěn)定性、增益和噪聲　1637.1　放大器的穩(wěn)定性　1637.1.1　穩(wěn)定準(zhǔn)則　1637.1.2　穩(wěn)定性判別的圖解法　1647.1.3　絕對穩(wěn)定判別的解析法　1697.1.4　放大器穩(wěn)定措施　1717.2　放大器的增益　1737.2.1　功率增益的定義　1737.2.2　最大功率增益　1787.2.3　晶體管單向情況　1787.2.4　晶體管雙向情況　1837.3　輸入、輸出電壓駐波比　1857.3.1　失配因子　1857.3.2　輸入、輸出駐波分析　1867.4　放大器的噪聲　1877.4.1　等效噪聲溫度和噪聲系數(shù)　1887.4.2　級連網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度和噪聲系數(shù)　1897.4.3　噪聲系數(shù)圓　191習(xí)題　193第8章　 放大器的設(shè)計　1968.1　放大器的工作狀態(tài)和分類　1968.1.1　基于靜態(tài)工作點的放大器分類　1968.1.2　基于信號大小的放大器分類　1978.2　放大器的偏置網(wǎng)絡(luò)　1978.2.1　偏置電路與射頻電路之間的連接　1988.2.2　偏置電路的設(shè)計　1988.3　小信號放大器的設(shè)計　1998.3.1　小信號放大器的設(shè)計步驟　1998.3.2　最大增益放大器的設(shè)計　2008.3.3　固定增益放大器的設(shè)計　2038.3.4　最小噪聲放大器的設(shè)計　2118.3.5　低噪聲放大器的設(shè)計　2128.3.6　寬帶放大器的設(shè)計　2178.4　功率放大器的設(shè)計　2218.4.1　A類放大器的設(shè)計　2218.4.2　交調(diào)失真　2258.5　多級放大器的設(shè)計　226習(xí)題　228第9章　振蕩器和混頻器　2319.1　振蕩器的基本模型　2319.1.1　振蕩電路的一般分析方法　2329.1.2　使用雙極結(jié)型晶體管的共發(fā)射極振蕩電路　2339.1.3　使用場效應(yīng)晶體管的共柵極振蕩電路　2349.1.4　晶體振蕩器　2369.2　微波振蕩器　2369.2.1　振蕩條件　2379.2.2　晶體管振蕩器　2399.2.3　二極管振蕩器　2439.2.4　介質(zhì)諧振器振蕩器　2439.3　混頻器　2469.3.1　混頻器的特性　2469.3.2　單端二極管混頻器　2499.3.3　單平衡混頻器　251習(xí)題　252附錄A　國際單位制(SI)詞頭　254附錄B　電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)的量和單位　255附錄C　某些材料的電導(dǎo)率　256附錄D　某些材料的相對介電常數(shù)和損耗角正切　257附錄E　常用同軸射頻電纜特性參數(shù)　258參考文獻　259

編輯推薦

　　系統(tǒng)介紹傳輸線理論、射頻網(wǎng)絡(luò)理論、無源射頻電路設(shè)計及有源射頻電路設(shè)計，講解如何用史密斯圓圖設(shè)計電路?！　”菊n程將射頻的波動理論引入電子學(xué)，形成射頻電路理論與設(shè)計方法，目的使學(xué)生對射頻有一個全面的認(rèn)識。

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