《无线通信射频电路技术与设计》在概述现代无线通信信道特性、调制与解调机理及类型、收发机结构及特点的基础上,全面系统地介绍了无线通信应用的射频电路与系统基础知识、单元功能电路原理和关键技术、电路制造技术及测试技术,通过实例阐明了各单元电路设计方法,并集成了该领域最新理论与实验研究成果。全书共十四章。第1章介绍收发机结构及应用,第2章至第7章分别介绍无源和有源射频元器件及模型、传输线理论及Smith 圆图、射频网络参量及分析、阻抗匹配与调谐、噪声和非线性失真、电路和电磁场设计工具与仿真技术等基础知识,第8章至第12章分别介绍射频滤波器、放大器、信号产生电路(振荡器、压控振荡器与频率综合器)、频谱搬移电路(混频器、倍频器和分频器)、控制电路(开关、移相器、衰减器和限幅器)的原理及其分析和设计技术,第13章介绍射频电路制造技术,第14章介绍射频电路与系统测试技术。
《无线通信射频电路技术与设计》是现代无线通信射频电路技术与设计的教材或参考书,既可作为电子信息类高年级本科生和研究生的教材,也可作为工程师应用的参考书,同时又是一本比较全面、系统的无线应用射频电路技术领域的专著。
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《无线通信射频电路技术与设计》:电子信息与电气学科规划教材·电子信息科学与工程类专业 目录
第0章 绪论 1
0.1 电磁波频段划分及典型应用领域 1
0.2 电磁波传播特性 2
0.2.1 自由空间中的传播 2
0.2.2 传输媒介对电波传播的影响 2
0.3 无线信道特性及容量 3
0.3.1 无线信道特性 3
0.3.2 通信带宽与信息容量 3
0.4 无线通信调制解调与多址方式 4
0.5 典型的无线通信系统 4
0.5.1 移动通信 4
0.5.2 卫星通信 5
0.5.3 无线局域网 5
0.6 无线通信系统的组成 5
0.7 无线收发信机射频前端功能和特性 6
0.8 无线通信及射频电路技术发展趋势 7
第1章 无线通信收发机结构 8
1.1 概述 8
1.2 无线通信接收机结构 9
1.2.1 接收机的性能指标 9
1.2.2 超外差式接收机 10
1.2.3 直接下变频接收机 14
1.2.4 低中频接收机结构 14
1.2.5 镜频抑制接收机 15
1.2.6 数字中频接收机 18
1.3 无线通信发射机 19
1.3.1 发射机的主要性能指标 19
1.3.2 发射机的主要结构 19
1.4 集成收发系统结构 21
1.5 典型应用的集成收发机 22
1.5.1 GSM收发机 22
1.5.2 应用于无线局域网的收发机 25
1.5.3 应用于无线传感器网络的低功耗收发机 27
1.6 集成收发机的发展趋势 27
本章小结 28
习题 28
第2章 射频元器件及电路模型 30
2.1 无源集总元件 30
2.1.1 电阻器 30
2.1.2 电容器 31
2.1.3 电感器 33
2.1.4 无源元件的射频特性 34
2.2 射频二极管 35
2.2.1 肖特基二极管 36
2.2.2 PIN二极管 37
2.2.3 变容二极管 39
2.2.4 IMPATT二极管 40
2.2.5 耿氏二极管 42
2.2.6 其他二极管 42
2.3 双极型晶体管 42
2.3.1 双极型晶体管工作特性 42
2.3.2 异质结双极型晶体管(HBT) 47
2.4 场效应晶体管 48
2.4.1 MESFET工作特性 48
2.4.2 高电子迁移率晶体管 55
2.4.3 PHEMT技术 57
2.4.4 金属氧化物场效应管(MOSFET) 58
2.4.5 CMOS技术 63
2.4.6 BiCMOS技术 63
2.5 双极型器件和场效应器件的比较 64
2.5.1 双极型器件和场效应器件的fT和fman 65
2.5.2 双极型和场效应器件的噪声性能 65
2.5.3 双极型器件和场效应器件的功率与线性度性能 66
本章小结 67
习题 67
第3章 传输线理论 69
3.1 传输线理论基础 69
3.2 传输线的种类 70
3.2.1 普通传输线结构及特性 70
3.2.2 平面传输线结构及特性 72
3.3 传输线的集总元件电路模型 77
3.3.1 由电路理论过渡到集总元件电路 77
3.3.2 集总元件电路上的传输线的场分析 79
3.4 端接负载的无耗传输线 82
3.4.1 电压反射系数 82
3.4.2 传播常数和相速 83
3.4.3 驻波 83
3.4.4 开路线、短路线、四分之一波长传输线 84
3.5 有耗传输线 87
3.5.1 低耗线 87
3.5.2 无畸变 88
3.5.3 输入阻抗 88
3.5.4 入射波的功率损耗 89
3.5.5 用微扰方法求损耗 90
3.5.6 惠勒增量电感定则 91
3.6 Smith圆图 92
3.6.1 特殊变换 93
3.6.2 阻抗Smith圆图 95
3.6.3 导纳Smith圆图 97
3.6.4 阻抗-导纳组合Smith圆图 98
本章小结 99
习题 100
第4章 射频网络分析 102
4.1 阻抗和导纳矩阵 102
4.1.1 阻抗矩阵和导纳矩阵概念 102
4.1.2 互易网络 104
4.1.3 无耗网络 105
4.2 传输(ABCD)矩阵 106
4.2.1 ABCD矩阵表示方法 106
4.2.2 与阻抗矩阵的关系 108
4.3 混合(H)参量矩阵 109
4.3.1 H参量描述 109
4.3.2 互联网络 110
4.4 散射参量 113
4.4.1 散射参量的定义 113
4.4.2 散射参量的物理意义 114
4.4.3 链形散射矩阵 117
4.4.4 Z参量与S参量之间的转换 118
4.4.5 S参量的推广 119
4.5 信号流图 120
4.5.1 信号流图的分解 121
4.5.2 散射参量的测量 124
本章小结 127
习题 127
第5章 阻抗匹配和调谐 130
5.1 分立元件匹配网络 130
5.1.1 L形匹配网络 130
5.1.2 匹配禁区、频率响应及品质因数 134
5.1.3 T形匹配网络和?形匹配网络 138
5.2 微带线匹配网络 140
5.2.1 从分立元件到微带线 140
5.2.2 单节短截线匹配网络 141
5.2.3 双短截线匹配网络 147
5.3 四分之一波长阻抗变换器 151
5.4 渐变传输线阻抗变换器 153
5.4.1 指数渐变 154
5.4.2 三角形渐变 154
5.4.3 Klopfenstein渐变 155
5.5 宽带阻抗电路的阻抗变换 157
5.5.1 普通变压器 157
5.5.2 传输线变压器 157
本章小结 159
习题 159
第6章 噪声和非线性失真 161
6.1 射频电路中的噪声 161
6.1.1 噪声的分类 161
6.1.2 二端口网络的等效噪声温度和噪声系数 163
6.1.3 二端口网络级联链路的噪声系数 165
6.1.4 无线通信系统中的噪声抑制 166
6.2 射频电路中的非线性失真 166
6.2.1 非线性网络级联链路的3阶交调截点 169
6.2.2 无线通信系统中非线性失真的抑制方法 170
6.3 灵敏度与动态范围 172
6.3.1 灵敏度 172
6.3.2 动态范围 173
6.4 无线通信收发链路性能指标分析 174
6.4.1 系统链路指标分配原则及计算 175
本章小结 176
习题 176
第7章 射频电路设计的CAD技术 178
7.1 集成的CAD设计平台 178
7.2 CAD程序包的特点 180
7.2.1 支持工具 180
7.2.2 原理图捕获 180
7.2.3 层次化设计 181
7.2.4 模拟控制参数 181
7.2.5 电路元件库 182
7.2.6 电路优化 182
7.2.7 版图 183
7.3 电路模拟技术 184
7.3.1 直流模拟器 185
7.3.2 线性模拟器 185
7.3.3 谐波平衡模拟器 186
7.3.4 Volterra级数 187
7.3.5 瞬态分析 188
7.3.6 卷积分析 188
7.3.7 噪声分析 188
7.3.8 包络模拟 189
7.3.9 混合模式分析 189
7.3.10 成品率分析 190
7.4 电磁模拟技术 191
7.4.1 电磁求解程序的要求 191
7.4.2 EM软件 193
7.4.3 EM模拟器的应用和局限性 194
7.4.4 EM模拟器的类型 194
7.4.5 数值方法 195
7.4.6 EM模拟器的特性 197
7.4.7 优化EM模拟器的性能 200
7.4.8 商用EM软件包 201
7.5 商用CAD程序包 206
7.5.1 Agilent EEsof EDA Series IV(第6版) 207
7.5.2 Agilent EEsof EDA ADS(1.3版) 208
7.5.3 Ansoft公司的Serenade Desktop(8.5版) 208
7.5.4 AWR公司的Microwave Office 2000(3.2版) 209
7.5.5 Cadence公司的Analog Artist 210
7.5.6 Optotek公司的MMICAD(2.0版) 210
7.5.7 Eagleware公司的Genesys(7.0版) 210
本章小结 210
第8章 射频滤波器 211
8.1 常见的射频滤波器 211
8.1.1 LC滤波器 211
8.1.2 晶体滤波器 213
8.1.3 陶瓷滤波器 213
8.1.4 声表面波滤波器 213
8.1.5 薄膜体声滤波器 214
8.2 滤波器的基本结构 214
8.3 滤波器基本分析方法 216
8.3.1 镜像参量法 216
8.3.2 插入损耗法 217
8.4 低通滤波器原型 218
8.4.1 巴特沃斯低通滤波器 218
8.4.2 线性相位低通滤波器 219
8.4.3 切比雪夫低通滤波器 220
8.4.4 高斯低通滤波器 222
8.5 滤波器设计方法 223
8.5.1 频率变换 223
8.5.2 阻抗变换 224
8.5.3 Richards变换 228
8.5.4 单位元件法 228
8.5.5 Kuroda规则 229
8.6 耦合线滤波器 230
8.6.1 耦合微带线滤波器 230
8.6.2 耦合谐振器滤波器 233
本章小结 237
习题 238
第9章 射频放大器 240
9.1 射频放大器的相关理论 240
9.1.1 放大器的稳定性 240
9.1.2 射频放大器的功率增益 245
9.1.3 放大器的噪声系数圆 252
9.2 射频放大器偏置电路 254
9.2.1 双极型晶体管的偏置网络 254
9.2.2 场效应晶体管的偏置网络 256
9.3 低噪声放大器设计 256
9.3.1 低噪声放大器简介 256
9.3.2 低噪声放大器的主要技术指标 257
9.3.3 低噪声放大器基本电路 258
9.3.4 常见的LNA电路配置 258
9.3.5 低噪声放大器的设计步骤 259
9.3.6 低噪声放大器设计举例 260
9.4 功率放大器设计 262
9.4.1 功率放大器简介 262
9.4.2 功放的工作类型 263
9.4.3 功率放大器的主要性能指标 264
9.4.4 功率放大器的设计步骤 265
9.4.5 功率放大器设计举例 266
9.4.6 功率合成技术 268
9.4.7 功率放大器的线性化技术 269
9.4.8 功率放大器的效率增强技术 273
本章小结 276
习题 276
第10章 射频信号产生电路 278
10.1 射频振荡器 278
10.1.1 振荡器电路分析方法 278
10.1.2 共发射极的双极型晶体管振荡器 280
10.1.3 共栅极场效应晶体管的振荡器 282
10.1.4 晶体振荡器 284
10.1.5 振荡器相位噪声分析 284
10.2 固定频率振荡器 287
10.2.1 TDRO作为串联反馈元件 287
10.2.2 TDRO用做并联反馈元件 290
10.2.3 串联反馈与并联 291
10.2.4 振荡器最大输出功率 291
10.2.5 TDRO的温度稳定度 291
10.2.6 TDRO的调谐 293
10.2.7 传输线谐振腔振荡器 294
10.3 可调谐射频振荡器 295
10.3.1 YIG调谐振荡器 295
10.3.2 压控振荡器(VCO) 298
10.4 频率合成器 300
10.4.1 分频器“延时” 301
10.4.2 带有静态模数的频率合成器 302
10.4.3 带有抖动模数的频率合成器 303
10.4.4 组合式频率合成器 303
10.4.5 直接数字合成器 304
本章小结 305
习题 305
第11章 频谱搬移电路 307
11.1 频谱搬移原理及分析方法 307
11.2 射频混频器 308
11.2.1 混频器的特性 308
11.2.2 抑制混频干扰和失真的方法 310
11.2.3 单端二极管混频器 311
11.2.4 单端FET混频器 312
11.2.5 单平衡二极管混频器 313
11.2.6 单平衡有源混频器 314
11.2.7 双平衡二极管混频器 316
11.2.8 吉尔伯特双平衡混频器(有源双平衡混频器) 317
11.2.9 混频器设计举例 318
11.3 射频倍频器 319
11.3.1 非线性电抗器件倍频器 320
11.3.2 非线性电阻器件倍频器 320
11.3.3 有源倍频器 321
11.4 射频分频器 322
11.4.1 参量式二分频器 322
11.4.2 再生式分频器 323
11.4.3 数字式分频器 324
11.4.4 注入锁相振荡器式分频器 325
本章小结 326
习题 326
第12章 射频控制电路 329
12.1 射频开关 329
12.1.1 PIN二极管 329
12.1.2 GaAs FET 330
12.1.3 电路设计 332
12.2 射频移相器 342
12.2.1 概述 342
12.2.2 移相器的主要技术指标 344
12.2.3 开关线型移相器 344
12.2.4 加载线型移相器 346
12.2.5 反射型移相器 348
12.2.6 高通/低通滤波器型移相器 351
12.2.7 放大器型移相器 353
12.3 射频衰减器 356
12.3.1 数字衰减器 356
12.3.2 模拟衰减器 361
12.4 射频限幅器 364
12.4.1 用于限幅的各种现象 364
12.4.2 PIN二极管限幅器 366
12.4.3 微带结构限幅器 367
本章小结 368
习题 368
第13章 射频电路制造技术 371
13.1 微波电路引言 371
13.1.1 材料与工艺 371
13.1.2 掩模设计 374
13.1.3 掩模制造 374
13.2 印制电路板 378
13.2.1 PCB制造 379
13.2.2 PCB实例 379
13.3 混合集成电路 379
13.3.1 薄膜MIC 380
13.3.2 厚膜工艺 380
13.3.3 共烧陶瓷和玻璃陶瓷工艺 381
13.4 单片集成电路 382
13.4.1 MMIC制造 383
13.4.2 MMIC例子 384
13.5 MCM和3D集成电路 384
本章小结 385
第14章 射频电路与系统测试技术 386
14.1 基本测试设备 386
14.1.1 信号源 386
14.1.2 频谱分析仪 386
14.1.3 矢量网络分析仪 387
14.1.4 测量误差及分析方法 387
14.1.5 测试夹具及校准技术 388
14.1.6 通用校准与定标方法 389
14.1.7 探针台及校准技术 390
14.2 频率特性测试技术 392
14.2.1 外差法 392
14.2.2 计数法 393
14.2.3 测量系统的三阶截断点的方法 393
14.3 噪声特性测试技术 393
14.3.1 直接测量法 394
14.3.2 鉴相器法 394
14.3.3 鉴频器法 395
14.4 功率特性测试技术 396
14.4.1 微波功率测量方法 396
14.4.2 功率测量中的误差 397
14.5 温度特性测试技术 398
14.5.1 低温测量 399
本章小结 399
参考文献 序言
近年来,以个人移动通信、卫星通信、无线局域网、宽带无线接入技术为代表的无线通信技术发展迅猛,其工作频率日益提高,促使射频电路技术得到了非常广泛的应用。射频微波电路技术为现代无线通信、定位、传感、识别等系统提供了关键的核心元器件及集成组件,已成为各种无线技术发展与成功的关键,因此,得到了学术界和工业界的特别关注,无线通信射频电路及相关领域的从业人员与日俱增。针对国内没有面向无线通信等具体应用的射频电路与系统设计方法、制造工艺与测试技术介绍的教材和工程参考书现状,响应具有深刻理解并掌握射频电路设计原理及技术的工程师的巨大需求,在电子工业出版社的大力支持下,我们决定编写一本系统性介绍无线通信射频电路技术与设计的教材,希望对无线通信、微波技术专业的师生和专业技术人员有所裨益。
本书在简要介绍了移动通信、局域网、卫星通信、高速数据链等无线通信信道特性、调制与解调、收发机功能与结构的基础上,导出无线通信收发机中射频电路及集成系统的技术特点与要求,以及构成射频电路的各种无源和有源器件射频特性与等效电路模型。详细介绍了设计和分析射频电路特性必须理解和掌握的传输线理论、Smith 圆图及应用方法、射频网络参量及分析方法、阻抗匹配与调谐电路、噪声和非线性失真机理及效应、ADS(Advanced Design System)/MWO(Microwave Office)/HFSS(High Frequency Structure Simulator)等常用射频/微波电路与电磁场设计和仿真EDA工具与应用技术等基础知识。然后详细介绍了射频滤波器、放大器、混频器、倍频器、分频器、振荡器、压控振荡器、频率综合器、开关、移相器、限幅器、衰减器等单元基础电路的工作原理、功能指标参数及技术要求、基本电路结构与类型、设计与仿真技术、其最新理论与实验研究成果。最后介绍了射频电路基片材料与工艺、混合/单片集成电路、MCM和三维集成电路等射频电路制造技术,射频电路与系统的噪声特性、频率特性、功率特性、传输与端口匹配特性的测试技术。 文摘
插图:
早在1917年,阿姆斯特朗就发明了超外差式接收机,与此同时,沃特·肖特基也独立地提出了一种相似的接收机结构。如今,这种经典的接收结构仍广泛地应用在各种无线通信系统中。
实现超外差式接收机时遇到的一个主要问题是镜像信号的干扰。镜像信号的频率与有用信号的频率相隔两个中频,而镜像信号的强弱是不可预知的。为了在最坏的情况下依然有优良的性能,接收机必须有足够的镜像信号抑制率,一般要求镜像信号抑制率必须达到60~70 dB。对镜像信号的抑制是由镜频抑制滤波器来完成的,在射频的情况下要达到这么高的抑制率,对滤波器的要求是很高的。射频滤波器必须具有很高的Q值(50甚至更高)、很高的阶数(甚至到6阶),在某些情况下,还要求其中心频率是可调的。在目前的技术条件下,能满足这种要求的射频滤波器不能单片集成,一般采用分立元件来制作。为了减轻对分立元件的要求,可以提高固定中频频率,以加大镜像信号与有用信号频率之间的间隔。但这样将需要额外的下变频器来将中频信号变换到低中频或基带,这种结构就是二次变频超外差式接收机或多级外差式接收机。
| ISBN | 9787121119064 |
|---|---|
| 出版社 | 电子工业出版社 |
| 作者 | 文光俊 |
| 尺寸 | 16 |