微波電路設計

作 者: 韓慶文 編

出 版 社: 清華大學出版社

ISBN: 9787302265153

出版時間: 2012-01-01

版 次: 1

頁 數(shù): 320

裝 幀: 平裝

開 本: 16開

所屬分類: 圖書>科技>電子與通信

近年來，無線技術，特別是通信(例如數(shù)據(jù)網絡、移動電話)、射頻識別(RFID)、導航(GPS)、遙感遙測以及探測(雷達)等領域的飛速發(fā)展與不斷進步引起了全球范圍內的普遍關注。因此，對于無線電應用所需的高頻載波，將有利于更好地規(guī)劃和使用電磁頻譜，并允許設計更多有效的天線?？梢灶A見，基于低成本制造工藝和現(xiàn)代計算機輔助設計工具，未來新型無線系統(tǒng)將使用更高頻率以及更寬頻帶的頻譜。因此，射頻前端及其電路在現(xiàn)代無線系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。

縱觀當今電路技術，不難發(fā)現(xiàn)射頻概念已經深入到高速數(shù)字電路，因而數(shù)字電路設計師面臨新的設計挑戰(zhàn)，即必須以分布式傳輸線理論來重新考慮以前的集總元件和相鄰元件之間的寄生耦合等問題和現(xiàn)象。然而，從學習和掌握的角度來講，射頻微波電路的分析與設計始終是一個難點，這不僅是因為嚴格的射頻微波電路分析與綜合繞不開難以理解和掌握的電磁場理論與麥克斯韋方程，而且更重要的原因是射頻微波電路很難做到準確設計與調試，尤其是以功率放大器為代表的有源電路更是如此。雖然現(xiàn)代電路與電磁仿真軟件能夠在一定程度上減輕設計師繁瑣的分析與計算，但是這很大程度上取決于電路模型的準確性。

盡管射頻微波領域包括了很寬的主題，但本書重點關注的是基本電路設計技術，主要包括無線系統(tǒng)及電路概述、傳輸線基本理論與散射參數(shù)、射頻微波電路的計算機輔助設計(CAD)技術、濾波器、放大器、功率分配與合成以及天線等內容。在本書內容和寫法上有以下突出特點:一是，在內容安排上本書重點介紹以射頻微波濾波器為代表的無源電路以及以放大器為代表的有源電路;二是，在寫法上以大量設計實例闡述射頻電路與器件的設計方法與步驟;三是，注重新型實用電路技術的引入與討論，以拓展讀者的學術視野。

在每章之后有習題以便加深讀者對于本章材料的基本理解。關于習題答案以及教學課件感興趣的讀者可以到機械工業(yè)出版社網站上免費下載。

本書由電子科技大學的陳會副教授與張玉興教授合作完成，其中張玉興教授撰寫了第一章和第二章，其余章節(jié)由陳會副教授完成。另外，張玉興教授負責全書的統(tǒng)稿與審校。

本書最終完成于作者出國訪學期間，因此，特別感謝電子科技大學與國家留學基金委的支持。限于成書時間以及作者的水平，書中不妥之處敬請廣大同行批評與斧正 。

作者

2014年5月

第1章射頻/微波工程設計基礎

1.1微波的頻率范圍

1.2射頻/微波電路設計簡介

1.2.1射頻/微波的主要特性

1.2.2射頻/微波設計的基本特點

1.2.3射頻/微波設計的困難

1.3無源元件的射頻特性

1.3.1金屬導線

1.3.2電阻

1.3.3電容

1.3.4電感

1.4射頻/微波設計的主要參數(shù)

1.4.1頻率

1.4.2功率

1.4.3阻抗

1.5射頻/微波設計軟件

1.5.1MATHCAD軟件與數(shù)值計算

1.5.2史密斯圓圖仿真軟件

1.5.3MicrowaveOffice軟件與微波電路設計

1.5.4ADS軟件

1.6習題

第2章傳輸線理論

2.1傳輸線

2.1.1傳輸線的基本理論

2.1.2傳輸線

2.2常用傳輸線

2.2.1雙線傳輸線

2.2.2同軸線

2.2.3波導

2.2.4微帶線

2.3史密斯圓圖基礎

2.3.1阻抗圓圖

2.3.2導納圓圖

2.3.3史密斯阻抗圓圖應用舉例

2.4習題

第3章匹配電路及微波網絡基礎

3.1基本阻抗匹配理論

3.1.1匹配電路的概念和意義

3.1.2共軛匹配

3.1.3行波匹配

3.2集總參數(shù)匹配電路

3.2.1L型匹配電路

3.2.2T型匹配電路

3.2.3П型匹配電路

3.3微帶線匹配電路

3.3.1串聯(lián)型微波匹配電路

3.3.2并聯(lián)型微波匹配電路

3.3.3混合式匹配電路

3.4端口網絡

3.4.1單端口網絡和多端口網絡

3.4.2網絡參量的定義

3.4.3散射參量S

3.4.4傳輸散射矩陣(T矩陣)

3.4.5網絡參量之間的變換關系

3.5習題

第4章常用無源微波器件

4.1功率衰減器

4.1.1功率衰減器的原理

4.1.2固定功率衰減器模型

4.1.3功率衰減器的選擇原則

4.2功率分配器

4.2.1功率分配器的原理

4.2.2功率分配器的主要技術指標

4.2.3功分器的集總參數(shù)模型

4.2.4分布參數(shù)功率分配器

4.3方向耦合器

4.3.1方向耦合器的原理

4.3.2支路型

4.3.3平行線型

4.4習題

第5章濾波器設計

5.1微波濾波器

5.1.1濾波器的種類

5.1.2濾波器的參數(shù)

5.1.3低通濾波器的原理

5.1.4高通濾波器的原理

5.1.5帶通濾波器和帶阻濾波器的原理

5.1.6品質因數(shù)

5.2低通原型濾波器

5.2.1歸一化低通原型濾波器

5.2.2巴特沃斯低通濾波器

5.2.3切比雪夫低通濾波器

5.2.4巴特沃斯濾波器與切比雪夫濾波器的比較

5.2.5橢圓函數(shù)濾波器

5.3濾波器的頻率變換

5.3.1從低通原型到高通的頻率變換

5.3.2從低通原型到帶通的頻率變換

5.3.3從低通原型到帶阻的頻率變換

5.3.4帶通濾波器的設計

5.4集總參數(shù)到分布參數(shù)的變換

5.4.1Richards變換

5.4.2單位元件

5.4.3Kuroda規(guī)則

5.5微帶線濾波器的設計

5.5.1Kuroda規(guī)則實現(xiàn)濾波器設計

5.5.2高低阻抗線實現(xiàn)濾波器設計

5.6耦合微帶線濾波器

5.6.1耦合微帶線

5.6.2耦合微帶線的傳輸特性

5.6.3耦合微帶帶通濾波器單元

5.6.4級聯(lián)耦合微帶線帶通濾波器

5.6.5耦合微帶線帶通濾波器設計實例

5.7習題

第6章射頻放大器設計

6.1放大電路的基本結構和性能指標

6.2穩(wěn)定性分析

6.2.1穩(wěn)定性圓

6.2.2穩(wěn)定性的判定和設計

6.3功率增益

6.3.1功率增益的定義

6.3.2單向化設計法

6.3.3單向化設計誤差因子

6.3.4雙共軛匹配設計法

6.3.5功率增益和資用功率增益圓

6.4噪聲系數(shù)圓

6.5等駐波比圓

6.6直流偏置電路

6.6.1放大器的工作狀態(tài)

6.6.2雙極晶體管的偏置電路

6.6.3場效應晶體管的偏置電路

6.7低噪聲放大器設計

6.8寬帶放大器、功率放大器和多級放大器的設計

6.8.1寬帶放大器

6.8.2功率放大器

6.8.3多級放大器的設計

6.11習題

第7章振蕩器和混頻器

7.1振蕩器的基本模型

7.1.1振蕩器的基本理論

7.1.2反饋振蕩器的設計

7.1.3振蕩器的設計步驟

7.1.4石英晶體振蕩器的原理

7.2高頻振蕩器電路

7.2.1固定頻率振蕩器

7.2.2介質諧振腔振蕩器

7.2.3YIG調諧振蕩器

7.2.4壓控振蕩器

7.3混頻器的基本特性

7.3.1混頻器的指標

7.3.2混頻器的基本原理

7.3.3頻域分析

7.3.4混頻器的分類

7.4習題

第8章微帶天線設計基礎

8.1天線輻射與接收基本理論

8.1.1天線的基本輻射原理

8.1.2電基本振子的輻射場

8.1.3天線的電參數(shù)

8.2天線陣

8.2.1二元陣

8.2.2均勻直線陣

8.2.3隙縫天線

8.2.4波導隙縫天線

8.3微帶天線的定義

8.3.1微帶天線的概念和結構

8.3.2微帶天線的優(yōu)缺點及發(fā)展前景

8.3.3饋電方法

8.3.4微帶天線的極化

8.3.5微帶天線的分析方法

8.4微帶陣列天線的分析

8.4.1概述

8.4.2面陣的方向性

8.4.3互耦效應對陣列性能的影響

8.4.4陣列天線的饋電形式

8.5圓極化五邊形微帶天線的仿真與實現(xiàn)

8.5.1圓極化的特性及實現(xiàn)方法

8.5.2五邊形貼片微帶天線的設計步驟

8.5.3五邊形貼片微帶天線的單點饋電

8.5.4單點背饋的五邊形微帶天線的設計與實現(xiàn)

8.6微帶陣列

8.6.1微帶饋電網絡的分析

8.6.2饋電網絡的設計

8.6.34陣元五邊形天線陣的設計與仿真

8.7習題

附錄A切比雪夫低通濾波器的設計

A.1設計要求

A.2設計原理

A.3設計步驟

附錄B高低阻抗線低通濾波器設計

B.1設計原理

B.2設計要求

B.3設計過程

參考文獻