无线通信中的射频收发系统设计 Qizheng Gu 杨国敏译 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Qizheng Gu 杨国敏译 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302430506

商品编码：29333793554

包装：平装

出版时间：2016-06-01

基本信息

书名：无线通信中的射频收发系统设计

定价：59.00元

作者：Qizheng Gu 杨国敏译

出版社：清华大学出版社

出版日期：2016-06-01

ISBN：9787302430506

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书可供通信工程相关专业师生及射频系统设计工程师、射频集成电路工程师和无线系统工程师参考阅读。本书全面论述了射频系统设计的方法，并给出了整套的设计公式。该书主要针对移动终端发射机和接收机的射频系统设计，同时也适用于其他无线系统的应用，如无线局域网。本书涵盖了无线移动系统设计的详尽信息，指引了如何正确处理设计过程中的具体指标。此外，本书还涵盖以下内容：

（1）通信、信号和系统理论的基本知识；

（2）超外差、直接变频、低中频和带通采样四种无线电架构；

（3）频率规划、系统链接规划和发射机及接收机的性能评估；

（4）互调、干扰屏蔽和频谱再生及调制在内的非线性分析；

（5）基于自动增益控制、模/数转换动态范围和电源管理的移动系统中射频专用集成电路设计方法；

（6）从理论上和实践两个方面深度分析移动终端射频系统设计。

本书涉及了很宽泛的主题，涵盖了从基本的通信原理到特殊的多模移动系统。对于无线工程师，这将是一本很有价值的参考书。

内容提要

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本书主要介绍了无线移动终端收发机的设计和分析，详细给出了射频接收机和发射机设计方法。此外，本书还系统介绍了超外差、零中频、低中频和带通采样无线电架构； 详尽给出了频率规划、系统链接规划和发射机及接收机的性能评估； 提出了包括互调、干扰屏蔽和频谱再生及调制在内的非线性分析； 给出了基于自动增益控制、模/数转换动态范围和电源管理的移动系统中射频专用集成电路设计方法； 给出了接收机性能评估的MATLAB文件和发射机放大器非线性特性计算代码； 深度分析移动终端射频系统设计并给出了设计实例。本书适合作为通信工程、电子信息工程和微电子等专业本科生及研究生的教材，也适合作为从事射频系统、射频集成电路和无线系统设计工程技术人员的参考用书。

目录

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译者序Ⅰ
前言Ⅲ

章简介

1.1无线系统

1.1.1移动通信系统

1.1.2无线局域网

1.1.3蓝牙技术

1.1.4全球定位系统

1.1.5超宽带通信

1.2系统设计的融合

1.3本书结构

参考文献

辅助参考文献

第2章系统设计基础

2.1线性系统与变换

2.1.1线性系统

2.1.2傅里叶级数与变换

2.1.3LTI系统的频率响应

2.1.4带通到低通的等效映射和希尔伯特变换

2.2非线性系统表征与分析方法

2.2.1无记忆非线性系统的表征

2.2.2多输入对于非线性系统的影响

2.2.3无记忆带通非线性系统与低通等效

2.3噪声与过程

2.3.1噪声功率与谱表征

2.3.2通过线性系统的噪声与过程

2.3.3窄带噪声表征

2.3.4噪声系数与噪声温度

2.4数字基带系统单元

2.4.1采样原理与采样过程

2.4.2采样抖动效应与量化噪声

2.4.3常用调制方法

2.4.4脉冲整形技术和码间干扰

2.4.5误码概率检测、信噪比与载噪比

2.4.6RAKE接收机

参考文献

辅助参考文献

第3章无线电架构与设计

3.1超外差结构

3.1.1超外差无线电结构

3.1.2频率规划

3.1.3超外差收发机的设计考虑

3.2直接变频结构

3.2.1直接变频无线电结构

3.2.2技术挑战

3.2.3直接变频收发机设计

3.3低中频结构

3.3.1低中频无线电结构

3.3.2获得高镜频抑制的方法

3.3.3一些设计考量

3.4带通采样无线电结构

3.4.1带通采样基础

3.4.2带通采样无线电结构的配置

3.4.3设计考虑

附录3A互调失真公式

附录3B二阶失真成分的有效干扰估计

附录3CI/Q失衡和镜频抑制公式

附录3D模数转换器等效噪声系数的估算

参考文献

辅助参考文献

第4章接收机系统分析与设计

4.1引言

4.2接收机灵敏度和噪声系数

4.2.1灵敏度计算

4.2.2级联噪声系数

4.2.3因发射机噪声在接收机频带散射的接收机钝化估计

4.2.4天线驻波对于接收机噪声系数的影响

4.3互调特性

4.3.1互调成分和截点

4.3.2级联输入截点

4.3.3接收机互调特性的计算

4.4单频钝化

4.4.1交叉调制成分

4.4.2允许的单频干扰

4.5相邻/相间信道选择性和阻塞特性

4.5.1期望信号电平和允许降低

4.5.2相邻/相间信道的选择性和阻塞特性的计算公式

4.5.3双频阻塞和AM抑制特性

4.6接收机动态范围和自动增益控制

4.6.1接收机的动态范围

4.6.2接收机自动增益控制系统

4.6.3模数转换器动态范围和其他特性

4.7系统设计和性能评估

4.7.1接收机系统设计基础

4.7.2接收机系统中核心器件的基本要求

4.7.3接收机系统性能评估

附录4A功率dBm和电场强度dBμV/m之间的转换

附录4B关系式(4.4.6)的证明

附录4C无线移动小性能要求比较

附录4D使用MATLAB评估接收机性能

参考文献

辅助参考文献

第5章发射机系统分析与设计

5.1引言

5.2发射功率和频谱

5.3调制精度

5.3.1误差矢量幅度和波形品质因数

5.3.2符号间或码片间干扰对误差矢量幅度的影响

5.3.3合成本振的近载波相位噪声对误差矢量幅度的影响

5.3.4载波泄漏所导致调制精度的降低

5.3.5由其他因素导致调制精度的降低

5.4相邻和相间信道功率

5.4.1低通等效模型的方法

5.4.2多频技术

5.4.3发射机链级联状态下的相邻信道功率比

5.5噪声散射的计算

5.5.1噪声散射计算公式

5.5.2噪声散射计算的一些重要注意事项

5.5.3电压表示的噪声

5.5.4噪声散射计算的例子

5.6系统设计中的一些重要考虑事项

5.6.1架构比较

5.6.2发射机链路增益分布和性能

5.6.3自动增益控制和电源管理

附录5Aρ和EVM间的近似关系

附录5B发射信号的镜像抑制

附录5C放大器非线性特性仿真： ACPR计算

参考文献

辅助参考文献

第6章系统设计的应用

6.1多模和多频段超外差收发机

6.1.1频率规划的选择

6.1.2接收机系统设计

6.1.3发射机系统设计

6.2直接变频收发机

6.2.1接收机系统设计

6.2.2发射机系统设计

参考文献

辅助参考文献

术语表

作者介绍

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Qizheng Gu（作者） 顾其诤,男，曾获复旦大学学士学位，后在日本获博士学位。1983－1993年在美国麻省理工学院任研究科学家，1993－1998年在美国太平洋通信公司和美国罗克韦尔实验室等机构工作，1998－2013年在美国 WiSpry公司担任射频系统设计部主管。

杨国敏（译者） 男，1979年5月出生于浙江余杭，2002年7月获西安理工大学电子工程系学士学位，2006年3月获上海交通大学电子工程系硕士学位，2010年5月获美国东北大学电子工程系博士学位。现为复旦大学信息科学与工程学院副教授，主要从事电磁场与微波技术领域研究工作。目前，主持项目包括：国家自然科学基金面上项目和青年科学基金项目各一项、上海市自然科学基金面上项目一项、教育部博士点基金一项、上海市白玉兰科技人才基金一项，等等。公开发表SCI论文33篇（其中作者IEEE Transactions 论文8篇），SCI检索他引超200次。学术兼任IEEE T-MTT、IEEE TAP、IEEE MWCL、IEEEAWPL等期刊审稿人，IEEE APS 2013分会场主席等。曾获奖项包括：2012年复旦大学信息科学与工程学院院长奖、2012年入选复旦大学第二批“卓学计划”、2013年获上海市自然科学三等奖、2014年获日本大川情报通信基金研究助成奖。

文摘

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序言

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《现代射频通信系统原理与实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代射频（RF）通信系统设计框架，涵盖了从基础理论到实际应用的关键技术和设计考量。本书并非侧重于某一特定领域的深入挖掘，而是致力于构建一个广阔的知识体系，使读者能够理解射频通信系统各个组成部分的协同工作原理，以及如何在复杂的工程约束下进行优化设计。 第一部分：射频通信系统的基础理论 在深入设计之前，我们首先需要牢固掌握射频通信系统的基石。本部分将从信号传播的基本物理原理出发，详细阐述电磁波的产生、传播、衰减以及在不同环境下的传播特性。我们将深入探讨香农-哈特利定理在信息传输速率方面的理论极限，以及噪声在通信系统中不可避免的影响。 信号传播模型： 本节将详细介绍自由空间传播模型、视距传播模型、非视距传播模型（如费马射线追踪、多径衰落模型）等，并分析不同模型在不同通信场景下的适用性。读者将了解信号强度随距离衰减的规律、反射、衍射、散射等现象对信号传播的影响，以及频率、环境因素（如地形、建筑物、大气条件）如何影响信号质量。 通信系统性能指标： 本部分将详细讲解理解射频通信系统性能的关键指标，包括信噪比（SNR）、误码率（BER）、信道容量、频谱效率、链路裕度等。我们将分析这些指标之间的相互关系，以及它们如何影响系统的整体性能和可靠性。例如，我们将探讨如何在保证可接受BER的前提下，最大化信道容量。 噪声与干扰： 噪声是限制射频通信系统性能的根本因素。我们将详细分析各种噪声的来源，包括热噪声、散粒噪声、闪烁噪声、宇宙噪声等，并阐述它们如何影响信号的解调。同时，本书也将深入探讨各种外部干扰源，如同频干扰、邻频干扰、电磁兼容性（EMC）问题，以及它们对系统性能造成的负面影响，并介绍基本的抗干扰技术。 第二部分：核心射频模块设计与分析 理解了基础理论后，我们将聚焦于射频通信系统中扮演核心角色的各个模块。本部分将详细解析这些模块的设计原理、关键参数以及实现技术。 低噪声放大器（LNA）： LNA是射频接收链路的第一级放大器，其性能直接决定了接收机的灵敏度。本节将详细介绍LNA的设计目标（低噪声系数、高增益、良好的线性度、宽带宽）、常用的电路拓扑（如共射、共源、Cascode结构、单端、差分结构），以及如何选择合适的器件和进行阻抗匹配以实现最佳性能。我们将分析噪声系数的定义与计算，以及如何通过电路设计来降低噪声。 功率放大器（PA）： PA负责将基带信号放大到足以进行有效传输的功率。本节将重点分析PA的设计挑战，包括高效率、高线性度、高输出功率、良好的热稳定性以及宽带宽。我们将深入研究各种PA的线性化技术，如预失真、后失真、包络跟踪等，并讨论不同PA拓扑（如AB类、C类、D类、E类、F类）的优缺点及其在不同应用场景下的选择。 混频器： 混频器是射频系统中实现频率变换的关键器件，它将输入的射频信号与本地振荡器（LO）信号混合，产生新的频率分量。本节将详细介绍混频器的基本原理、类型（如平衡混频器、单平衡混频器、双平衡混频器），以及关键性能指标（如变频损耗、LO馈电、镜像抑制、IP3）。我们将分析不同混频器结构的设计考量，以及如何选择合适的LO信号和进行滤波器设计以抑制不需要的杂散信号。 振荡器与锁相环（PLL）： 稳定的本地振荡器信号是射频通信系统精确调频、解调以及频率合成的基础。本节将深入探讨不同类型的振荡器（如LC振荡器、晶体振荡器、压控振荡器VCO），以及影响其稳定性的因素。我们将详细解析锁相环（PLL）的工作原理，包括其在频率合成、抖动抑制和相位跟踪方面的作用，并介绍PLL的组成模块（如鉴相器、电荷泵、低通滤波器、VCO）以及设计考量。 第三部分：射频系统设计中的关键挑战与优化 在掌握了各模块的设计知识后，本书将进一步探讨在实际射频系统设计中面临的普遍挑战，并提供系统的优化方法。 阻抗匹配与损耗： 阻抗失配是射频系统中普遍存在的现象，会导致信号功率反射和损耗，严重影响系统性能。本节将详细介绍阻抗匹配的基本原理，包括史密斯圆图的应用，以及各种匹配网络的设计方法（如L型匹配、π型匹配、T型匹配）。我们将分析导线、连接器、PCB走线等寄生参数对阻抗匹配的影响，并探讨如何最大化功率传输，最小化信号损耗。 滤波器设计与选型： 滤波器在射频系统中起着至关重要的作用，用于抑制带外干扰、选择期望的信号频率。本节将详细介绍各种滤波器的类型（如低通、高通、带通、带阻滤波器），以及常用的实现技术（如集总参数滤波器、分布式参数滤波器、微带线滤波器、陶瓷滤波器）。我们将讨论滤波器设计中的关键参数（如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽），以及如何根据系统需求选择合适的滤波器。 电磁兼容性（EMC）与电磁干扰（EMI）防护： 射频系统对电磁环境非常敏感，因此EMC/EMI是设计中不可忽视的环节。本节将深入分析EMI的产生机制、传播路径以及常见的干扰源。我们将介绍提高系统EMC性能的设计策略，包括良好的接地、屏蔽、滤波、合理布局等，并阐述相关的测试标准和方法。 PCB布局与布线： PCB的布局和布线对射频电路的性能有着直接影响。本节将详细介绍射频PCB设计的最佳实践，包括走线长度、宽度、间距、地平面设计、信号完整性、电源完整性等。我们将讨论如何在PCB上实现有效的阻抗控制，并避免串扰和寄生效应。 系统集成与测试： 将各个射频模块集成到一个完整的系统中，并进行有效的测试，是验证设计可行性的关键步骤。本节将概述系统集成过程中需要注意的挑战，例如模块之间的相互影响、功耗管理、散热等。同时，我们将介绍射频系统常用的测试仪器和测试方法，如频谱分析仪、网络分析仪、信号源、功率计等，并讨论如何进行性能验证和故障排除。 第四部分：先进射频通信技术展望 为了让读者对未来射频通信的发展趋势有所了解，本书的最后部分将简要介绍一些前沿技术。 MIMO与波束成形： 多输入多输出（MIMO）技术利用多根天线显著提高通信系统的容量和可靠性。本书将介绍MIMO的基本原理，以及如何通过空间复用和分集来提升性能。波束成形技术允许将信号能量定向传输到特定用户，提高频谱利用率和覆盖范围，本节将概述其基本原理和应用。 软件定义无线电（SDR）： SDR将部分或全部物理层功能用软件实现，赋予了无线电系统前所未有的灵活性和可重构性。本节将探讨SDR的架构和优势，以及其在下一代通信系统中的潜力。 低功耗射频设计： 随着物联网（IoT）和可穿戴设备的普及，低功耗射频设计变得越来越重要。本节将讨论低功耗射频电路的设计策略，包括低功耗LNA、PA、ADC/DAC的选择，以及电源管理技术。 本书适合从事射频电路设计、通信系统工程师、电子工程专业的研究生以及对射频通信技术感兴趣的读者。通过学习本书，读者将能够系统地掌握射频通信系统的设计思路，理解关键模块的工作原理，并能够应对实际工程中的挑战，为开发高性能、高可靠性的射频通信系统奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排和知识递进逻辑让我印象深刻。它不像有些技术书籍那样，一开始就抛出大量公式和抽象概念，而是循序渐进，从最基础的信号传播特性讲起，逐步深入到收发信机的各个子模块。作者在介绍每个模块时，都会先阐述其基本原理和作用，然后详细讲解相关的理论公式和设计方法，并辅以大量的实例分析。这种“由浅入深、由表及里”的教学方式，极大地降低了学习门槛，让我这个初涉射频领域的读者也能轻松跟上。尤其是关于阻抗匹配和滤波器设计的章节，作者通过生动的图示和清晰的推导，让我彻底理解了这些看似复杂的概念。而且，书中还提到了许多现代无线通信系统中不可或缺的先进技术，例如MIMO、OFDM等，这些内容的加入，使得整本书的视野更加开阔，也为我提供了进一步学习和研究的方向。

评分☆☆☆☆☆

我被这本书的严谨性和全面性深深折服。作为一名在通信行业摸爬滚打多年的工程师，我深知一本好的技术参考书对于提升专业技能的重要性。《无线通信中的射频收发系统设计》无疑就是这样一本值得反复研读的宝典。书中对每一个概念的阐述都力求精准，对每一个公式的推导都严谨细致，绝不含糊。从基础的 S 参数到复杂的链路预算，从电磁场理论到集成电路设计，几乎所有与射频收发系统设计相关的知识点都被囊括其中。我特别欣赏作者在分析各种器件性能时，能够深入到其物理本质，解释其优缺点和适用场景，这有助于我们做出更明智的设计决策。这本书不仅仅是一本理论书籍，更是一本实践指南，它能帮助我们理解为什么这样做，以及这样做会有什么样的后果。

评分☆☆☆☆☆

这本书是一本非常出色的射频收发系统设计参考书，它对于想要深入了解无线通信前端设计的读者来说，无疑是一本不容错过的佳作。作者的讲解深入浅出，将复杂的射频理论和工程实践巧妙地结合在一起。我尤其喜欢书中对不同设计折衷的讨论，例如在追求高线性度时可能牺牲的效率，或者在简化电路时可能增加的噪声。这些权衡的分析，让读者能够更全面地理解射频设计的挑战，并学会如何在实际项目中做出最适合的决策。书中提供的数学模型和仿真结果，也为我们提供了验证设计思路的有力工具。总而言之，这是一本集理论深度、实践指导和前沿技术于一体的优秀书籍，非常值得推荐给所有从事无线通信领域的工程师和研究人员。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是射频收发系统设计的圣经！我一直在寻找一本能够系统性梳理射频前端设计原理，并且在理论与实践之间取得完美平衡的图书，终于让我找到了《无线通信中的射频收发系统设计》。这本书的译者团队功不可没，他们将Qizheng Gu教授的深邃洞见，以极其清晰流畅的中文呈现出来，让原本可能晦涩难懂的射频概念变得生动易懂。从基本的噪声系数、失真和谐波分析，到更复杂的匹配网络设计、滤波器理论，再到功率放大器和低噪声放大器的具体实现，这本书几乎涵盖了射频收发系统设计的每一个关键环节。我尤其欣赏书中对实际电路设计中的权衡和折衷的深入探讨，这对于我们这些在实际工作中面临各种设计挑战的工程师来说，简直是宝贵的经验总结。书中提供的例题和分析，也让我能够将理论知识与实际应用紧密结合，加深理解。读完这本书，我感觉自己对射频世界的认知上升了一个全新的高度，解决实际问题时也更加得心应手。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是一场技术盛宴！作为一名射频工程师，我一直在寻找一本能够提供深入洞察的书籍，而《无线通信中的射频收发系统设计》恰好满足了我的需求。作者在处理复杂的射频电路时，总能找到最简洁、最直观的解释方式，让我瞬间茅塞顿开。书中对各种噪声源的分析，特别是对相互调制失真（IMD）的深入探讨，以及如何通过巧妙的设计来抑制这些影响，让我受益匪浅。我特别喜欢书中关于功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）设计的部分，作者不仅讲解了经典的设计拓扑，还分享了一些实用的设计技巧和调试经验，这些都是在学校里学不到的宝贵财富。这本书让我对射频系统有了更深层次的理解，也为我今后的工作提供了坚实的理论基础和实践指导。