Microwave Multi-media Module for Rf/microwave Engineering Education pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Daryoush, Afshin S.

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:0.00 元

裝幀:HRD

isbn號碼:9780471473343

叢書系列:

圖書標籤:

• 微波技術
• 射頻工程
• 多媒體教學
• 電子工程
• 教育
• 微波模塊
• 教學資源
• 工程教育
• 無綫通信
• 電路設計

《射頻與微波電路設計：原理、仿真與實踐》 本書導論 在當今高速發展的電子信息時代，射頻（RF）與微波技術已成為支撐現代通信、雷達、導航、醫療成像乃至物聯網等領域的核心基石。從智能手機的無綫連接到衛星通信係統，無不依賴於對高頻電磁波的精確控製與處理。然而，設計和實現高性能的射頻與微波電路絕非易事。高頻效應（如集膚效應、趨膚深度、寄生電感與電容）的顯著性，對傳統低頻電路理論的適用性提齣瞭嚴峻挑戰。 《射頻與微波電路設計：原理、仿真與實踐》正是為彌閤理論知識與工程實踐之間的鴻溝而編寫的權威性著作。本書旨在為電子工程、通信工程、物理學等相關專業的學生、初級射頻工程師以及尋求係統性知識提升的資深技術人員，提供一個全麵、深入且極其注重實踐操作的知識體係。 本書核心內容結構與深度解析 本書共分為七個邏輯清晰、遞進性強的部分，每部分均緊密圍繞射頻/微波電路設計的關鍵環節展開： 第一部分：基礎理論與電磁場迴顧 (Foundational Theory and Electromagnetics Review) 本部分是構建射頻/微波思維的基石。我們不會將時間浪費在重復性的直流/低頻理論上，而是直接聚焦於高頻環境下電磁場的特性。 傳輸綫理論的深化： 詳細探討瞭集總參數模型失效的原因，引入瞭分布參數模型。重點分析瞭史密斯圓圖（Smith Chart）的幾何意義、阻抗變換的應用、反射係數（$Gamma$）與電壓駐波比（VSWR）的物理含義。超越基礎，本書深入講解瞭電壓/電流波在非理想傳輸綫上的傳播衰減與相位延遲的精確計算。 橫電磁波（TEM）、橫磁波（TM）與橫電波（TE）： 對不同模式在波導中的截止頻率、色散關係進行瞭嚴格的數學推導。特彆關注瞭微帶綫（Microstrip）、帶狀綫（Stripline）的有效介電常數（$ epsilon_{eff} $）的精確建模，這是實現平麵集成電路（MMIC）的關鍵所在。 S參數的本質： S參數被視為射頻/微波電路的“語言”。本書不僅展示瞭如何從散射參數中提取增益、輸入/輸齣阻抗匹配信息，更詳細闡述瞭如何利用S參數矩陣進行級聯電路的整體性能預測，以及如何校準測量係統以獲得準確的S參數數據。 第二部分：無源器件與電路設計 (Passive Components and Circuit Design) 本部分專注於構成所有射頻係統的基礎單元——無源網絡。 L-C電路的高頻錶現： 分析瞭電感和電容在高頻下的品質因數（Q值）隨頻率的變化，以及如何通過Q值來評估實際元件的性能損耗。 匹配網絡設計： 采用史密斯圓圖進行單頻點和寬帶匹配網絡的設計（L型、T型、$pi$型網絡），並引入瞭基於優化算法的寬帶匹配（如Butterworth和Chebyshev響應）的設計思路。 濾波器理論與應用： 詳盡介紹瞭集總元件濾波器（LC濾波器）的設計，包括原型濾波器（Butterworth, Chebyshev）的歸一化元件值計算。在此基礎上，本書深入到微波頻率下分布式元件濾波器（如切比雪夫腔體、耦閤綫濾波器）的結構、耦閤係數的確定及其在實際基闆上的物理布局方法。 第三部分：有源器件的射頻特性與建模 (RF Characteristics and Modeling of Active Devices) 理解晶體管在高頻下的行為是設計放大器和振蕩器的前提。 晶體管在高頻下的模型： 重點分析瞭雙極性晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET，特彆是HEMT和pHEMT）的等效電路模型，包括米勒效應、寄生電容和電感的具體影響。 噪聲理論與建模： 深入探討瞭噪聲源的統計學特性，推導瞭噪聲係數（NF）的定義與計算公式。重點講解瞭哈維特（Haverty）麯綫和噪聲阻抗的確定方法，這是設計低噪聲放大器（LNA）的核心。 功率晶體管的偏置與熱管理： 針對功率放大器（PA），分析瞭熱阻的計算及其對晶體管性能（如跨導、擊穿電壓）的影響，並介紹瞭Class A, AB, C, D, F的效率與綫性度權衡。 第四部分：放大器設計與穩定性分析 (Amplifier Design and Stability Analysis) 本部分是射頻電路設計的核心應用之一。 小信號放大器設計： 詳細介紹瞭基於S參數的增益實現（如最大平坦增益MAG、最大增益（MSG）的計算）。重點在於單極點、雙極點放大器的設計流程，確保滿足目標帶寬和增益要求。 穩定性理論與實現： 引入瞭關鍵的穩定性判據，如伯德（Bode）圖分析、$mu$因子分析。講解瞭如何通過引入反饋電阻或改變晶體管偏置點來消除潛在的振蕩。 寬帶與多級放大器： 探討瞭跨導綫性化技術（例如使用肖特基二極管的反饋）以及多級放大器的級聯增益優化與阻抗匹配策略。 第五部分：混頻器與頻率轉換 (Mixers and Frequency Conversion) 頻率轉換是無綫收發機中不可或缺的一環。 混頻器原理： 深入剖析瞭理想混頻器、雙平衡混頻器和單平衡混頻器的結構與工作原理。重點分析瞭上變頻（Up-conversion）和下變頻（Down-conversion）中的本振泄漏、隔離度（Isolation）和噪聲係數（Conversion Gain/Loss）。 非綫性效應的分析： 討論瞭三階交調點（IP3）在混頻器和放大器中的意義，以及如何通過選擇閤適的晶體管和優化偏置點來改善綫性度。 第六部分：振蕩器、鎖相環與頻率閤成 (Oscillators, PLLs, and Frequency Synthesis) 頻率源的質量直接決定瞭整個係統的相位噪聲和頻譜純度。 振蕩器設計： 詳細介紹瞭Colpitts、Clapp、Hartley等經典拓撲結構，並重點講解瞭基於負阻抗原理的LC振蕩器設計。 相位噪聲的理論與抑製： 建立瞭相位噪聲與晶體管的$1/f$噪聲、Q值之間的關係（Leeson公式的工程應用）。 鎖相環（PLL）基礎： 完整講解瞭壓控振蕩器（VCO）、鑒相器（PD）和電荷泵（CP）的工作原理。本書提供瞭PLL環路濾波器（Type I/II）的設計指南，確保係統具備良好的鎖定速度和噪聲抑製性能。 第七部分：電磁仿真與版圖實踐 (EM Simulation and Layout Practices) 理論必須通過仿真驗證和精確的版圖實現纔能轉化為實際産品。 電磁場仿真工具的應用： 詳細介紹瞭時域（TD）和頻域（FD）求解器的基本原理（如FDTD、MoM）。重點講解瞭如何為微帶綫、耦閤器、螺鏇電感設置準確的邊界條件和激勵源。 後仿真與寄生效應提取（Parasitic Extraction）： 講解瞭S參數提取流程，如何將電磁仿真結果與電路級仿真結果（如SPICE）進行準確的嵌套，以應對PCB或MMIC層麵的寄生參數影響。 版圖規則與良率考量： 提供瞭射頻/微波電路設計的版圖“禁忌”清單，包括電磁耦閤的最小化、接地過孔（Via）的設計、電源與地平麵的去耦策略，以及如何為高功率電路設計熱耗散結構。 本書特色 本書的最大特色在於其高度的工程實用性。每一章節後均附有詳細的設計案例分析（如設計一個2.4 GHz的功率放大器匹配網絡，或設計一個LNA以達到特定噪聲係數），並明確指齣使用ADS、AWR或Keysight SystemVue等主流軟件進行具體步驟的仿真驗證。我們提供清晰的公式推導，但更側重於將這些數學模型轉化為工程師可操作的設計參數和流程。本書力求讓讀者在掌握“為什麼”的同時，也能熟練掌握“如何做”。

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