RF and Microwave Power Amplifiers and Oscillators pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Butterworth-Heinemann Ltd

作者:GREBENNIKOV AND ANDR

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2005-12-30

價格:0

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780750651820

叢書系列:

圖書標籤:

• 射頻
• 微波
• 功率放大器
• 振蕩器
• 電路設計
• 高頻電子
• 無綫通信
• 射頻器件
• 微波器件
• 模擬電路

射頻與微波功率放大器及振蕩器：核心技術與前沿應用 圖書簡介 本書深入探討瞭現代射頻（RF）與微波（Microwave）電子係統中的兩個核心功能模塊：功率放大器（Power Amplifiers, PAs）和振蕩器（Oscillators）。在當今無綫通信、雷達、電子戰以及測試測量設備等領域，高性能的射頻前端設計是決定係統整體性能的關鍵瓶頸。本書旨在為電氣工程、電子科學與技術專業的學生、研究人員以及射頻電路工程師提供一套全麵且深入的理論基礎、設計方法論以及實際工程實踐指導。 本書結構清晰，邏輯嚴密，從基礎的器件物理特性齣發，逐步過渡到復雜的係統級集成和先進的綫性化技術。全書內容緊密圍繞如何在大功率、高效率和高綫性度之間取得最佳權衡展開，這正是射頻電路設計工程師麵臨的核心挑戰。 第一部分：功率放大器基礎理論與器件 本部分首先建立理解功率放大器工作原理所需的理論基礎。我們詳細分析瞭半導體器件，特彆是用於高頻功率放大的雙極型晶體管（HBTs）和金屬氧化物半導體場效應晶體管（HEMTs/pHEMTs）的直流和射頻特性。深入探討瞭晶體管的小信號模型、大信號模型及其在功率工作點下的非綫性行為。 隨後，內容聚焦於匹配網絡設計。匹配網絡不僅是功率傳輸的橋梁，更是決定放大器工作效率和穩定性的關鍵。我們詳細介紹瞭史密斯圓圖在阻抗匹配中的應用，對比瞭集總元件（Lumped Elements）和分布元件（Distributed Elements，如傳輸綫）匹配技術的優劣。特彆地，本書對最大功率傳輸（MPT）、最大增益傳輸（MAGT）以及功率效率優化的約束條件進行瞭深入的數學推導和工程化解釋。 第二部分：經典功率放大器架構與效率優化 在本部分，我們係統性地梳理瞭主要的功率放大器拓撲結構。這包括從傳統的甲類（Class A）、甲乙類（Class AB）到高效率的乙類（Class B）、丙類（Class C）放大器。對於現代通信係統所需的寬帶和高綫性度，本書重點分析瞭丁類（Class D）、戊類（Class E）和己類（Class F）等開關型放大器（Switching Amplifiers）的工作原理，詳細闡述瞭這些拓撲如何通過波形閤成和諧波控製實現超越傳統綫性放大器的效率極限。 效率是功率放大器設計的核心指標之一。本書專門闢章節討論瞭歐姆失配損失（Ohmic Loss）、溝道效應（Trapping Effects）以及熱管理（Thermal Management）對實際效率的影響。我們介紹瞭多種提高效率的技術，例如偏置點選擇、動態偏置（Dynamic Biasing）和電源調節技術（Power Supply Modulation），為實現高能效的RF前端提供瞭實用的工具箱。 第三部分：綫性化技術與寬帶設計 隨著5G、6G通信對頻譜效率要求的不斷提高，功率放大器的非綫性失真成為瞭限製係統性能的主要因素。本書深入探討瞭功率放大器的非綫性（Nonlinearity）本質，分析瞭AM/AM和AM/PM轉換如何導緻帶外輻射（Out-of-Band Emissions）和誤差嚮量幅度（EVM）的惡化。 為應對此挑戰，本書詳細介紹瞭幾種關鍵的綫性化技術： 1. 反饋綫性化（Feedback Linearization）：包括電壓反饋和電流反饋，分析瞭反饋如何改善增益平坦度、減小噪聲係數並擴展綫性範圍。 2. 前饋綫性化（Feedforward Linearization）：對前饋結構中的誤差檢測、信號處理和注入路徑進行瞭細緻的建模與分析，重點討論瞭如何精確匹配路徑延時以實現最佳的失真抑製。 3. 預失真技術（Predistortion）：區分瞭模擬預失真（APD）和數字預失真（DPD）。對於DPD，本書深入講解瞭基於Volterra級數、記憶多項式（Memory Polynomial）和廣義插值模型（Generalized Interpolation Models）的建模方法，以及在實時處理器上實現高效迭代算法的工程挑戰。 此外，本書還討論瞭實現寬帶高性能放大器所需的技術，如多級放大器設計、跨頻帶匹配（Inter-band Matching）和分布式放大器（Distributed Amplifiers, DAs）的結構、特性及其在超寬帶（UWB）應用中的關鍵考量。 第四部分：射頻與微波振蕩器原理與設計 振蕩器是所有射頻係統的核心參考源，其性能直接決定瞭係統的相位噪聲、頻率穩定性和雜散抑製能力。本部分首先介紹振蕩器穩定性的基本判據，包括巴剋豪森準則（Barkhausen Criteria）的實際應用。 我們詳細分析瞭有源振蕩器的兩種主要拓撲結構： 1. 負阻抗振蕩器（Negative Resistance Oscillators）：如Hartley、Colpitts和Clapp振蕩器。本書側重於使用兩端口網絡理論和S參數分析如何在特定偏置條件下誘導負阻抗，並結閤晶體管的寄生參數進行高頻建模。 2. 反饋振蕩器（Feedback Oscillators）：如環形振蕩器。重點分析瞭相位裕度和環路增益對振蕩頻率和啓動條件的影響。 相位噪聲分析是振蕩器設計的核心。本書提供瞭深入的理論分析，包括弛豫振蕩（Relaxation Oscillation）和高Q振蕩（High-Q Oscillation）的噪聲源。通過Leeson模型，我們解釋瞭近載波（Close-in）相位噪聲和寬帶（Far-out）相位噪聲的來源，並指導讀者如何通過提高振蕩器的品質因數（Q-factor）和優化噪聲源來降低相位噪聲。 此外，本書還涵蓋瞭鎖相環（PLL）中壓控振蕩器（VCO）的設計要求、頻率閤成器的架構選擇，以及實現高品質高頻本地振蕩器（LO）的技術，包括微機械振蕩器和MEMS技術在頻率穩定化中的應用前景。 第五部分：先進工藝與係統集成 最後一部分將理論設計與實際製造工藝相結閤。我們考察瞭不同半導體技術平颱（如SiGe HBT、GaAs PHEMT、GaN HEMT等）在功率放大器和振蕩器設計中的適用性、性能極限和成本效益分析。 重點討論瞭熱設計與可靠性問題。對於高功率密度應用，散熱設計是不可或缺的一環。本書介紹瞭熱阻的計算方法、散熱封裝技術（如熱過孔、釺焊技術）的應用，以及如何預測器件在長期工作下的可靠性壽命。 本書旨在提供一個全麵、務實的工程指南，使讀者能夠掌握從器件選擇、電路拓撲選擇到復雜係統綫性化和噪聲抑製的完整設計流程，從而能夠設計齣滿足現代通信和雷達係統苛刻要求的RF/Microwave功率放大器和振蕩器。

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這本關於射頻和微波功率放大器與振蕩器的書，給人的感覺就像是作者把畢生所學和經驗傾囊相授。從基礎理論的梳理到復雜電路的設計實踐，它提供瞭一個非常紮實且全麵的框架。我特彆欣賞它在闡述非綫性效應時所展現齣的深度，比如如何處理跨導飽和、寄生效應以及溫度漂移，這些都是在實際工程中經常遇到的“攔路虎”。書中對不同拓撲結構，例如甲類、乙類、丁類放大器，以及各種振蕩器（LC振蕩器、晶體振蕩器）的優缺點分析得極為透徹，並且輔以大量的圖示和仿真案例，這使得抽象的電路原理變得可視化。對於初學者來說，它可能需要一些預備知識的積纍，但對於有一定經驗的工程師而言，這簡直是一部可以隨時翻閱的“工程寶典”。它不僅僅停留在公式推導層麵，更重要的是告訴我們如何在有限的物理條件下，通過精妙的電路設計來優化性能指標，比如效率、綫性度和增益之間的權衡取捨。那種循序漸進，層層遞進的敘述方式，讓讀者在不知不覺中完成瞭從宏觀概念到微觀細節的認知飛躍。

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這本書的語言風格帶著一種老派的學術嚴謹性，但其講解的邏輯性卻讓人感到無比的暢快。它很少使用過於花哨的修辭，而是用精確的數學語言來構建射頻電路的物理模型。特彆是在討論功率放大器的綫性化技術時，從傳統的反饋和預失真技術，到更前沿的數字預失真（DPD）在硬件層麵的實現考量，作者都進行瞭深入且不失批判性的探討。我特彆喜歡它對“為什麼”的解釋，而不是僅僅停留在“怎麼做”的層麵。例如，為什麼在特定工作點下，效率和失真會呈現齣這種非綫性關係，背後的物理機製被剖析得淋灕盡緻。這種探究根本的工作方式，使得讀者不僅學會瞭如何搭建一個電路，更理解瞭驅動這個電路行為的底層原理。對於渴望從“電路實現者”升級為“係統架構師”的讀者來說，這種深層次的洞察是無價的。

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這本書的結構安排堪稱教科書級彆的典範，它完美地平衡瞭理論的嚴謹性與工程實踐的實用性。章節間的過渡自然流暢，從最基本的器件模型開始，逐步攀升到復雜的係統集成。我發現在學習振蕩器部分時，關於相位噪聲的分析尤為精彩，作者不僅給齣瞭經典的塞勒森定理（Sutherland’s Theorem）的推導，還巧妙地結閤瞭實際反饋網絡的損耗和噪聲注入機製，清晰地展示瞭如何通過優化有源和無源元件的質量來最小化噪聲。對於需要設計高頻譜純度的信號源或本振電路的讀者來說，這一章的內容絕對是核心價值所在。它強迫讀者去思考，在每一個設計決策背後，都有著對物理極限的不斷探索和超越，這種對工程藝術的深刻理解，使得這本書超越瞭一般的參考手冊，成為瞭一部值得反復研讀的經典著作，它激發瞭我對如何將理論完美映射到實際芯片和模塊設計中的無限熱情。

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從應用的角度來看，這本書的價值體現在其跨越瞭多個技術世代的廣度和深度。它詳盡地介紹瞭傳統雙極型晶體管（HBT）和場效應晶體管（FET）在功率放大器設計中的應用差異，同時，對新興的基於氮化鎵（GaN）和碳化矽（SiC）等寬禁帶半導體的功率器件特性和熱管理挑戰也給予瞭充分的關注。這種對技術演進路綫的清晰把握，使得書中的內容不易過時，它教導的更多是一種設計範式，而非特定器件的參數手冊。我尤其欣賞作者對功放測試和量化評估方法的論述，那些關於ACPR、IMD3和P1dB的精確測量技巧和標準解讀，直接關係到産品能否順利通過認證和投入市場。這本書更像是一位經驗豐富、追求卓越的導師，他會毫不留情地指齣設計中的薄弱環節，並引導你找到更優化的路徑，而不是僅僅提供一個“能工作”的方案。

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我不得不說，這本書在處理高頻特性和工藝限製方麵的見解，遠遠超齣瞭我預期的標準。它非常現實地指齣瞭，在毫米波乃至太赫茲頻段，器件的寄生參數和封裝的影響已經不能被簡單地視為“小擾動”，而是成為瞭決定最終性能的關鍵因素。書中對片上無源器件的設計，例如電感和電容的品質因數（Q值）與實際版圖布局之間的關係，給齣瞭極為細緻的討論。更令人印象深刻的是，作者並未迴避現代設計流程中的挑戰，比如電磁耦閤和電磁兼容性（EMC）問題，並提供瞭實用的版圖級優化策略。對於那些正在為下一代通信係統或雷達係統開發高效率、高集成度模塊的工程師來說，這本書提供的不僅僅是理論知識，更是一套應對真實世界設計難題的思維工具箱。它的內容密度極高，我花瞭很長時間消化其中關於阻抗匹配網絡在高階諧波抑製方麵的論述，那種對細節的執著和追求完美的設計哲學，在字裏行間都清晰可見。

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