目录
第1章 引言 ………………………………………………………………………………1
1.1
射频设计的重要性………………………………….…………………1
1.2 量纲利单位……………………………………………………………………………… 4
1.3 频谱……………………………………………………………………………………6
1.4 无源元件的射频特件…………………………………………7
1.4.1 高频电阻 ……………………………………………………………………… 10
1.4.2 高频电容 ………………………………………………………………… 12
1.4.3 高频电感 ……………………………………………………………… 14
1.5 片状元件及对
电路板的考虑………………………………………………………………16
1.5.1 片状屯陷 …………………………………………………………………… 16
1.5.2 片状电容 ……………………………………………………………………… 17
1.5.3 表面安装电感………………………………………………………18
1.6 小结…………………………………………………………………………19
参考文献…………………………………………………………………………19
习题…………………………………………………………………………20
第2章 传输线分析…………………………………………………………………… 25
2.1 传输线理论的实质………………………………………………………25
2.2 传输线举例………………………………………………………………27
2.2.1 双线传输线………………………………………………………………27
2.2.2 同轴线 ………………………………………………………………………… 28
2.2.3 微带线…………………………………………………28
2.3 等效电路表示法………………………………………………………………… 30
2.4 理论基础…………………………………………………………………31
2.4.1 基本定律 ………………………………………………………………31
2.5 平行板传输线的电路参量………………………………………………………… 35
2.6 各种传输线结构小结…………………………………………………………………37
2.7 一般的传输线方程……………………………………………………………… 38
2.7.1 基尔霍夫电压和电流定律表示式 ……………………………………………… 38
2.7.2 行进的电压和电流波……………………………………………………………41
2.7.3 阻抗的-般定义…………………………………………………………41
2.7.4 无耗传输线模型 ……………………………………………………42
2.8 微带传输线………………………………………………………………………… 42
2.9 端接负载的无耗传输线……………………………………………………………… 45
2.9.1 电压反射系数………………………………………………………………46
2.9.2 传播常数和相速 …………………………………………………………46
2.9.3 驻波 ………-…………………………………………………………47
2.10 特殊的终端条件………………………………………………………49
2 10.1 端接伍载无耗传输线的输入阻抗 ………………………………………………49
2.10.2 短路传输线………………………………………50
2.10.3 开路传输线 ……………………………………………… 52
2.10.4 114波长传输线-……………………………………………………………53
2.11
信号源和有载传输线·……………………………55
2.11.1 信号源的相量表示法 ………………………………………………………55
2.11.2 传输线的功率考虑…………………………………………………………… 57
2.11.3 输入
阻抗匹配 ………………………………………………………… 59
2.11.4 回波损耗和插入损耗 …………………………………………………60
2.12 小结………………………………………………………………………………………61
参考文献…………………………………………………………………………………62
习题………………………………………………………………………………………………62
第3章 Smith圆图 …………………………………………………………………………66
3.1 从反射系数到负载阻抗…………………………………………………………… 66
3.1.1 相量形式的反射系数 ……………………………………………………66
3.1.2 归一化阻抗公式 …………………………………………………………………67
3.1.3 参数反射系数方程 ……………………………………………………………… 68
3.1.4 图形表示法………………………………………………………………………70
3.2 阻抗变换………………………………………………………………………………71
3.2.1 普通负载的阻抗变换 …………………………………………………71
3.2.2 驻波比 …………………………………………………………………………73
3.2.3 特殊的变换条件……………………………………………………………75
3、2.4 计算机模拟…………………………………………………………………78
3.3 导纳变换……………………………………………………………………………………79
3.3.1 参数导纳方程……………………………………………………………………79
3.3.2 叠加的图形显示…………………………………………………………… 81
3.4 元件的并联和串联………………………………………………………………… 82
3.4.1 R和L元件的并联 ……………………………………………………83
3.4.2 R和C元件的并联 ………………………………………………………………83
3.4.3 R和L元件的串联 …………………………………………………… 83
3.4.4 R和C元件的串联 …………………………………………………………… 84
3.4.5 T形网络的例子…-………………………………………………………85
3.5 小结……………………………………………………………………………………… 87
参考文献……………………………………………………………………88
习题 ……………………………………………………………………………………88
第 4章 单
端口网络和多端口网络…………………………………………………………94
4.1 基本定义…………………………………………………………………………………… 94
4.2 百联网络 ………….…………………………………….100
4.2.1 网络的串联 ………………………………………………………………… 100
4.2.2 网络的并联 ………………………………………………………………… 101
4.2.3 级连网络 …………………………………………………………102
4.2.4 ABCD网络参量小结………………………………………………103
4.3 网络特性及其应用……………………………………………………………………… 106
4.3.1 网络参量之间的换算关系 …………………………………………………106
4.3.2 微波
放大器分析……………………………………………………………108
4.4 散射参量 ………………………………………………………………………………110
4.4.1 散射参量的定义 …………………………………………………………… 111
4.4.2 散射参量的物理意义…………………………………………………………113
4.4.3 链形散射矩阵 …………………………………………………………………115
4.4.4 Z参量与S参量之间的转换 …………………………………………………117
4.4.5 信号流图模型 …………………………………………………………118
4.4.6 S参量的推广………………………………………………………………123
4.4.7 散射参量的测量…………………………………………………125
4.5 小结 …………………………………………………………………………129
参考文献…………………………………………………………………………130
习题…………………………………………………………………………………………130
第5章 射频滤波器设计……………………………………………………………134
5.1 谐振器和滤波器的基本结构 …………………………………………… 134
5.1.1 滤波器的类型和技术参数 ………………………………………………134
5.1.2 低通滤波器 …………………………………………………………………………137
5.1.3
高通滤波器 ……………………………………………………………… 139
5.1.4 带通和带阻滤波器………………………………. 140
5.1.5 插入损耗………………………………………………………………… 144
5.2 特定滤波器的实现 ………………………………………………… 147
5.2.1 巴特沃斯滤波器 …………………………………………………………147
5.2.2 切比雪夫滤波器 ……………………………………………………………149
5.2.3 标准低通滤波器设计的反归--化 …………………………………………154
5.3 滤波器的实现 …………………………………………………………………161
5.3.1 单位元件…………………………………………………………………… 162
5.3.2 Kuroda规则 ………………………………………………………………………162
5.3.3 微带线滤波器的设计实例 …………………………………………………………164
5.4 耦合微带线滤波器 …………………………………………………………………169
5.4.1 奇模和偶模的激励………………………………………………………… 169
5.4.2 带通滤波器单元 ……………………………………………………………171
5.4.3 级连带通滤波器单元 ………………………………………………………………172
5.4.4设计实例…………………………………………………………………174
5.5 小结…………………………………………………………………………………175
参考文献…………………………………………………………………………………176
习题………………………………………………………………………………………177
第6章 有源射频元件 ………………………………………………………………… 181
6.1 平导体基础 …………………………………………………………181
6.1.1
半导体的物理特性………………………………………………………181
6.1.2 PN结 ……………………………………………………………………185
6.1.3 肖特基（Schettky）接触…………………………………………………………192
6.2 射频_极管 ……………………………………………………………194
6.2.1 肖特基
二极管 ……………………………………………………………194
6.2.2 PIN二极管 …………………………………………………………………196
6.2.3 变容二极管 …………………………………………………………… 200
6.2.4 IMPATT二极管………………………………………………………… 202
6.2.5 隧道二极管 ………………………………………………………………203
6.2.6 TRAPATT，BARRITT和Gurn二极管 ……………………………………… 205
6.3 BJT双极结
晶体管（Bipolar-Junction 'Transistor）…………………………………… 206
6.3.1 结构…………………………………………………………………206
6.3.2 功能………………………………………………………………………208
6.3.3 频率响应 ……………………………………………………………212
6.3.4 温度性能 …………………………………………………………………214
6.3.5 极限值 …………………………………………………………………216
6.4 射频场效应晶体管 ……………………………………………………217
6.4.1 结构……………………………………………………………………………217
6.4.2 功能…………………………………………………………………………… 219
6.4.3 频率响应 ………………………………………………………………… 223
6.4.4 极限值…………………………………………………………………223
6.5 高电子迁移率晶体管 ……………………………………………………………224
6.5.1 结构…………………………………………………………………………… 224
6.5.2 功能……………………………………………………………………224
6.5.3 频率响应 ………………………………………………………………227
6.6 小结…………………………………………………………………………………227
参考文献…………………………………………………………………………228
习题……………………………………………………………………………………229
第7章 有源
射频电路器件模型 ………………………………………………………233
7.1 二极管模型 ………………………………………………………………… 233
7.1.1 非线性二极管模型 …………………………………………………………233
7.1.2 线性二极管模型 …………………………………………235
7.2 晶体管模型 …………………………………………………………………………237
7.2.1 大信号B模型 …………………………………………………………237
7.2.2 小信号B厂模型 ……………………………………………………243
7.2.3 大信号FET模型 ·…………………………………………………………………251
7.2.4 小信号FET模型 ………………………………………………………253
7.3 有源器件的测量 ………………………………………………………256
7.3.1 双极结晶体管的 DC特性 …………………………………………256
7.3.2 双极结晶体管的 AC参量的测量……………………………….257
7.3.3 场效应晶体管参量的测量…………………………………………260
7.4 用散射参量表征器件特性 ……………………………………… 261
7.5 小结…………………………………………………264
参考文献…………………………………………………………………265
习题……………………………………………………………………………………265
第8章 匹配网络和偏置网络 ………………………………………………………… 270
8.1 分立元件的匹配网络 ………………………………………………………… 270
8.1.1 双元件的匹配网络……………………………………………………… 270
8.1.2 匹配禁区、频率响应以及品质因数 ……………………………………277
8.1.3 T形匹配网络和π形匹配网络 …………………………285
8.2 微带线匹配网络 ………………………………………………………………288
8.2.1 从分立元件到微带线……………………………………288
8.2.2 单节短截线匹配网络………………………………………………… 291
8.2.3 双短截线匹配网络……………………………………………294
8.3 放大器的工作状态和偏置网络 ……………………………………296
8.3.1 放大器的工作状态和效率·…………………………………………………297
8.3.2 双极结晶体管的偏置网络 ………………………………………………… 300
8.3.3 场效应晶体管的偏置网络 ……………………………………….304
8.4 小结 ………………………………………………………………………304
参考文献……………………………………………………………………………305
习题……………………………………………………………………………… 306
第9章 射频晶体管放大器设计 ……………………………………………………… 309
9.1 放大器的特性指标 …………………………………………………………… 309
9.2 放大器的功率关系 ……………………………………………………………………310
9.2.1 射频源 ………………………………………………………310
9.2.2 转换功率增益 ……………………………………………………………311
9.2.3 其他功率关系 ………………………………………………………312
9.3 稳定性判定 ………………………………………………………………………… 314
9.3.1 稳定性判定圆 ……………………………………………………………314
9.3.2 绝对稳定 ………………………………………………………………… 316
9.3.3 放大器的稳定措施………………………………………………………320
9.4 增益恒定 …………………………………………………………………………………322
9.4.1 单向化设计法 ………………………………………………………………322
9.4.2 单向化设计误差因子………………………………………………………… 327
9.4.3 双共轭匹配设计法…………………………………………………328
9.4.4 功率增益和资用功率增益圆 …………………………………………………… 330
9.5 噪声系数圆 ………………………………………………………………………… 334
9.6 等驻波比圆 …………………………………………………………………………………337
9.7 宽带、高功率、多级放大器……………………………………………………… 341
9.7.1 宽带放大器 ………………………………………………………………… 341
9.7.2 大功率放大器……………………………………………………………………348
9.7.3 多级放大器 …………………………………………………………………351
9.8 小结 ……………………………………………………………………353
参考文献………………………………………………………………………………… 354
习题………………………………………………………………………………355
第 10章 振荡器和混频器 ……………………………………………………………… 359
10.1 振荡器的基本模型 …………………………………………………… 359
10.1.1 负阳阻振荡器……………………………………………………………………360
10.1.2 反馈振荡器的设计 ……………………………………………………… 362
10.1.3 振荡器的设计步骤 ……………………………………………………… 364
10.1.4 石英晶体振荡器……………………………………………………….366
10.2 高频振荡器电路 ………………………………………………………368
10.2.1 固定频率振荡器……………………………………………………………………371
10.2.2 介质谐振腔振荡器 …………………………………………… 375
10.2.3 YIG调谐振荡器 …………………………………………… 379
10.2.4 压控振荡器…………………………………… 379
10.2.5 耿氏二极管（Gum diode）振荡器…………………………………………… 382
10.3 混频器的基本特征 ………………………………………………………383
10.3.1 基本原理·………………………………………………………383
10.3.2 频域分析………………………………………………………………… 385
10.3.3 单端混频器设计 …………………………………………… 386
10.3.4 单平衡混频器·…………………………………………………392
10.3.5 双平衡混频器………………………………………………………………393
10.4 小结 ………………………………………………………………………………394
参考文献 ……………………………………………………………………………… 395
习题 ………………………………………………………………………………… 395
附录A 常用物理一和单位 ……………………………………………… 399
附录B 圆柱导体的趋肤公式……………………………………………… 403
附录C复数………………………………………………………………………… 405
附录D 矩阵变换 ………………………………………………………………………406
附录E 半导体的物理参量 ………………………………………………408
附录F 长和短的二极管模型 ……………………………………………………409
附录G 耦合器………………………………………………………………………………………411
附录H 噪声分析………………………………………………………… 417
附录I MATLAB简介……………………………………………………………………………425
附录J 本书中英文缩写词……………………………………………………………………430
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发表于 2022-2-15 15:23:29
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