高频电子线路/工程技术人才培养特色教材

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陈美君 著
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出版社: 江苏大学出版社
ISBN:9787811306408
商品编码:29708191899
包装:平装
出版时间:2014-02-01

具体描述

基本信息

书名:高频电子线路/工程技术人才培养特色教材

定价:36.00元

售价:24.5元,便宜11.5元,折扣68

作者:陈美君

出版社:江苏大学出版社

出版日期:2014-02-01

ISBN:9787811306408

字数

页码:231

版次:1

装帧:平装

开本:16开

商品重量:0.4kg

编辑推荐

《高频电子线路/工程技术人才培养特色教材》系统地介绍了高频电子线路的基本原理,主要内容包括绪论、选频电路、高频小信号放大器、高频振荡器、频谱线性搬移电路、角度调制与解调电路、高频功率放大器、反馈控制电路与频率合成技术等。书稿重视理论与实践相结合,并紧密结合无线通信系统中的接收设备和发送设备,从信号输出角度,将各功能电路的分析有机地结合起来。

内容提要

《高频电子线路/工程技术人才培养特色教材》以教育部教学指导委员会制定的教学基本要求为依据,结合“工程师”培养目标,弱化繁琐数学推导,强调概念理解和实际应用,系统地介绍了通信电子线路的基本原理,主要内容包括:绪论、选频电路、高频小信号放大器、正弦波振荡器、频谱搬移电路、角度调制与解调电路、高频功率放大器、反馈控制电路、数字调制与解调等。在内容的编排上,尽量做到思路清晰、由简到繁,便于自学,同时注重理论与实践相结合,电路紧密结合无线通信系统中的接收设备和发送设备,从信号传输与电路实现的角度,将各功能电路的分析以及它们之间的关系有机地结合起来。本书有配套的实验箱和实验指导教程,可以完成与教材章节对应的实验,两台实验箱也可以组成信号的无线收发系统,可以使学生在学习理论的同时建立起整机的概念。
  《高频电子线路/工程技术人才培养特色教材》可以作为通信工程、电子信息工程等专业的本科生教材,也可以作为高职高专的教材和相关工程技术人员的参考资料。

目录

章 绪论
1.1 无线电通信概述
1.2 无线通信系统的基本组成
1.3 无线通信发射设备
1.4 无线通信接收设备
1.4.1 简单收音机(接收设备)
1.4.2 实际收音机(超外差接收设备)
1.5 无线电信号的频谱及传播特性
1.5.1 无线电信号的频谱
1.5.2 无线电信号的传播特性
思考与练习题

第2章 选频电路
2.1 高频电路中的元器件
2.1.1 电阻
2.1.2 电容
2.1.3 电感
2.2 基本选频网络
2.2.1 基本选频网络的组成和分类
2.2.2 串联谐振回路
2.2.3 并联谐振回路
2.2.4 串、并联谐振回路特性比较
2.3 改进的选频网络
2.3.1 阻抗变换网络
2.3.2 常用滤波器
2.3.3 双调谐回路、参差调谐回路
思考与练习题

第3章 高频小信号放大器
3.1 概述
3.2 高频小信号调谐放大器的主要质量指标
3.3 高频小信号放大器的分类
3.4 高频小信号调谐放大器原理与计算
3.4.1 高频小信号调谐放大器典型电路
3.4.2 晶体管高频等效电路
3.4.3 晶体管高频小信号电路参数计算
3.5 高频小信号调谐放大器的稳定性
3.5.1 晶体管内部反馈y,的影响
3.5.2 解决的方法
3.6 晶体管的高频参数
3.7 高频集成放大器
思考与练习题

第4章 正弦波振荡器
4.1 反馈型振荡器的基本原理
4.1.1 振荡的产生
4.1.2 满足振荡条件的反馈式振荡电路设计思路
4.2 典型的反馈式LC振荡电路设计
4.2.1 互感耦合振荡器
4.2.2 三点式振荡电路
4.2.3 场效应晶体管振荡器
4.3 改进的LC反馈式振荡电路设计
4.3.1 振荡器的频率稳定度
4.3.2 振荡器的频稳原理
4.3.3 提高频率稳定度的改进电路
4.4 其他振荡器
4.4.1 RC正弦波振荡器
4.4.2 负阻振荡器
4.4.3 振荡电路特点与选择原则
4.5 寄生振荡
思考与练习题

第5章 频谱搬移电路
5.1 频谱搬移电路概述
5.2 频谱搬移电路的概念、公式和波形
5.2.1 调幅的概念与分类
5.2.2 AM波的概念、公式和波形
5.2.3 DSB波与SSB波的概念、公式、波形与频谱示意图
5.3 频谱搬移电路的原理
5.4 典型调幅电路分析
5.4.1 AM信号调幅
5.4.2 双边带信号调幅
5.4.3 单边带信号调幅
5.4.4 倍频电路简介
5.5 典型检波电路分析
5.5.1 包络检波器
5.5.2 同步检波器
5.6 典型混频电路分析
5.6.1 混频器的概念
5.6.2 混频器的指标
5.6.3 混频器的电路原理
5.6.4 混频器的干扰和非线性失真
思考与练习题

第6章 角度调制与解调电路
6.1 角度调制信号的概念
6.1.1 角度调制信号的数学表达式
6.1.2 调频波、调相波的时域波形
6.1.3 调角信号的频谱
6.1.4 调角信号的频普宽度
6.2 调频电路的主要性能指标
6.3 调频信号的产生
6.3.1 直接调频方法
6.3.2 间接调频方法(也称调相电路)
6.3.3 扩展大频偏的方法
6.4 调频波解调电路原理
6.4.1 鉴频器的主要指标
6.4.2 实现鉴频的方法
思考与练习题

第7章 高频功率放大器
7.1 概述
7.2 谐振功率放大器基本工作原理
7.2.1 谐振功率放大器的基本电路组成
7.2.2 谐振功率放大器的基本工作原理
7.2.3 谐振功率放大器的能量分析
7.3 谐振功率放大器的工作状态分析
7.3.1 工程近似分析方法
7.3.2 谐振功率放大器的工作状态
7.3.3 谐振功率放大器的外部特性
7.3.4 高频谐振功率放大器的高频特性
7.4 谐振功率放大器电路
7.4.1 直流馈电线路
7.4.2 匹配滤波网络
7.5 高频功放的实际线路举例
7.6 其他高频功率放大电路
7.6.1 丁类高频功率放大器
7.6.2 戊类高频功率放大器
7.6.3 宽带高频功率放大器
7.7 功率合成技术
7.8 集成功率放大电路
思考与练习题

第8章 反馈控制电路
8.1 反馈控制电路概述
8.2 自动电平控制电路
8.3 自动频率控制电路
8.4 自动相位控制电路
8.4.1 自动相位控制电路原理
8.4.2 锁相环的特点和应用
思考与练习题

第9章 数字调制与解调
9.1 数字通信系统
9.1.1 数字通信系统模型
9.1.2 数字通信的主要特点
9.2 模拟信号的数字传输
9.2.1 抽样
9.2.2 量化
9.2.3 编码
9.2.4 解码
9.3 编码技术
9.3.1 非归零码
9.3.2 归零码
9.3.3 双相编码
9.3.4 多电平二进制编码(HD B3码)
9.4 数字信号的调制
9.4.1 2ASK
9.4.2 2FSK
9.4.3 2PSK
9.4.4 多进制信号的调制
9.5 信号的解调
9.5.1 2ASK的解调
9.5.2 2FSK的解调
9.5.3 2PSK的解调
思考与练习题

附录1 本书常用符号表
附录2 余弦脉冲分解系数表
附录3 典型调幅收音机电路图(HXl08-2型)
附录4 实验箱实验内容
参考文献

作者介绍


文摘


序言



高频电子线路:理论与实践的融合 第一章 绪论 本章将为您铺开一幅高频电子线路的学习图景。我们将从高频电子技术的基本概念入手,阐述其在现代科技中的重要地位和广泛应用,例如无线通信、雷达、微波技术、医疗电子以及数字信号处理等领域。您将了解高频电子线路与低频线路在理论分析和设计方法上的根本区别,特别是寄生参数(电感、电容)在高频下的显著影响,以及集肤效应、邻近效应等特殊现象。 本章还将为您介绍研究高频电子线路所需的基本物理概念和数学工具,例如电磁场理论、传输线理论、S参数、史密斯圆图等。我们会探讨这些概念的来源及其在高频电路分析中的应用。此外,我们还将简要回顾高频电子技术的发展历程,展望其未来的发展趋势,例如更高集成度、更高频率、更低功耗以及与人工智能、物联网等新兴技术的深度融合。 最后,本章将为您勾勒出本书的学习路径和目标。我们将强调理论与实践相结合的学习方法,鼓励读者通过理论学习、仿真分析和实际动手操作来加深对高频电子线路的理解。本书旨在培养具备扎实理论基础和较强实践能力的高频电子工程技术人才,能够独立分析和设计复杂的高频电子线路,解决工程实际问题。 第二章 传输线理论基础 传输线理论是理解高频电子线路行为的核心。本章将深入剖析传输线的构成、特性阻抗、传播常数以及瞬态响应。我们将从麦克斯韦方程组出发,推导出传输线的微分方程,进而引出其基本特性参数。 传输线的物理模型与参数: 我们将详细讨论理想传输线和实际传输线的模型,包括其分布参数(每单位长度的电阻R、电感L、电导G、电容C)的物理意义,以及它们如何影响信号的传播。我们将重点关注高频下R和G的频率依赖性,以及L和C的寄生效应。 特性阻抗 (Zo): 您将深刻理解特性阻抗的定义,以及它与传输线物理结构和材料的关系。我们将探讨如何计算和测量特性阻抗,并理解其对信号反射的影响。 传播常数 (γ) 和衰减常数 (α)、相位常数 (β): 我们将详细讲解传播常数,并将其分解为衰减常数和相位常数。您将了解衰减常数如何描述信号在高频传输过程中的能量损失,而相位常数则描述信号波的传播速度和相位变化。 反射与驻波: 重点讲解当传输线末端负载不匹配时产生的反射现象,以及由此形成的驻波。我们将引入反射系数和电压驻波比(VSWR),并分析它们对系统性能的影响。 史密斯圆图 (Smith Chart): 史密斯圆图作为一种强大的图形化工具,在本章将得到详细介绍。我们将演示如何使用史密斯圆图来分析阻抗匹配、计算反射系数、确定负载阻抗以及进行传输线电路设计。您将学习如何在史密斯圆图上进行各种操作,并体会其在解决高频电路问题中的便捷性。 其他传输线模型: 除了基本的集总参数模型,我们还将介绍微带线、带状线、同轴线等实际应用中常见的传输线结构,并讨论它们的特性阻抗和传播特性。 通过本章的学习,您将掌握分析和处理高频信号在传输线上传播的基本理论,为后续章节的电路设计奠定坚实的基础。 第三章 S参数与网络分析 S参数(散射参数)是描述高频电路(尤其是微波和射频电路)行为的标准方法。本章将系统介绍S参数的定义、物理意义、计算方法及其在电路分析中的应用。 S参数的定义与推导: 我们将从功率流的角度出发,定义S参数。您将理解S参数如何描述信号在电路端口之间的散射(反射和透射)情况,以及它们与电压、电流、阻抗等传统参数的区别和联系。 S参数的物理意义: S参数的每个元素都具有明确的物理意义。例如,S11代表输入端口的反射系数,S21代表从输入到输出的电压增益(或插入损耗),S12代表从输出到输入的反向增益,S22代表输出端口的反射系数。我们将深入解析这些参数的含义,以及它们如何反映电路的性能,如增益、回波损耗、隔离度等。 S参数的测量: 了解S参数的测量方法至关重要。我们将介绍使用矢量网络分析仪(VNA)进行S参数测量的基本原理和步骤,以及实际测量中需要注意的问题,如校准、探头连接等。 S参数的运算: 在实际设计中,我们经常需要将多个级联的电路单元组合起来,计算整体的S参数。本章将介绍S参数的级联、串联、并联等运算方法,以及如何使用仿真软件进行S参数的计算和分析。 二维和三维S参数图: 除了传统的表格形式,我们还将介绍如何通过S参数随频率变化的曲线图来直观地分析电路的频率响应特性。 S参数与噪声系数 (Noise Figure): 在射频电路设计中,噪声性能与增益同等重要。我们将探讨S参数与噪声系数之间的关系,以及如何利用S参数来分析和优化电路的噪声性能。 S参数在匹配网络设计中的应用: S参数是设计阻抗匹配网络的基础。我们将展示如何利用S参数来确定匹配网络的参数,以实现最佳的功率传输和最小的反射。 通过本章的学习,您将熟练掌握S参数这一强大的工具,能够准确地描述和分析高频电路的性能,并将其应用于实际设计中。 第四章 阻抗匹配与损耗 阻抗匹配是高频电子线路设计中的关键环节,旨在实现最大功率传输并最小化信号反射。本章将深入探讨阻抗匹配的原理、方法及其在实际电路中的应用,并分析电路的损耗。 阻抗匹配的原理: 我们将从功率传输的角度出发,推导最大功率传输定理。您将理解当源阻抗与负载阻抗共轭匹配时,可以实现最大功率传输。同时,我们也将分析不匹配引起的反射,以及反射如何降低信号的传输效率和可能导致电路不稳定。 匹配网络的设计: 本章将详细介绍各种匹配网络的类型和设计方法。 L型匹配网络: 作为最简单的匹配网络,我们将介绍其构成、设计步骤和适用范围。 π型和T型匹配网络: 我们将讨论这两种更灵活的匹配网络,它们可以实现更宽范围的阻抗匹配,并在实际应用中得到广泛使用。 匹配网络的设计元件: 介绍用于匹配网络的无源元件,如电感、电容,以及扼流圈、隔直电容等。 史密斯圆图在匹配设计中的应用: 史密斯圆图在阻抗匹配设计中扮演着至关重要的角色。我们将演示如何在史密斯圆图上绘制匹配网络,确定匹配元件的数值,以及分析匹配效果。 宽带匹配技术: 针对需要覆盖较宽频率范围的应用,我们将介绍一些宽带匹配的技术,如多节匹配、渐变阻抗传输线等。 损耗的分析与计算: 插入损耗 (Insertion Loss): 损耗是高频电路中不可避免的现象。我们将定义和计算插入损耗,并分析其产生的原因,如导体损耗、介质损耗、辐射损耗等。 回波损耗 (Return Loss): 回波损耗与反射系数直接相关,是衡量匹配优劣的重要指标。我们将介绍回波损耗的定义、计算方法以及其在高频系统中的意义。 功率损耗: 分析功率在传输线和电路元件中的损耗情况,以及如何通过选择合适的材料和结构来减小损耗。 匹配与稳定性的权衡: 在某些情况下,最佳的功率匹配可能导致电路的稳定性问题。我们将探讨如何平衡匹配和稳定性之间的关系,确保电路正常工作。 通过本章的学习,您将掌握设计和分析高频电路阻抗匹配的方法,能够有效减小信号损耗,提高电路的性能。 第五章 高频有源器件(二极管与晶体管) 本章将聚焦于高频电路中的核心有源器件,即二极管和晶体管,重点介绍它们在高频下的特性、模型以及应用。 二极管在高频应用: PN结二极管的高频特性: 分析PN结的结电容、反向恢复时间等寄生参数对高频性能的影响。 肖特基二极管: 重点介绍肖特基二极管的低结电容、快速开关速度等优点,及其在高频混频器、检波器、开关电路中的应用。 PIN二极管: 介绍PIN二极管的线性电导特性,以及其在高频衰减器、开关、调制器中的应用。 变容二极管 (Varactor Diode): 讲解变容二极管的电容随反向偏压变化的特性,以及其在调谐电路、倍频器、锁相环(PLL)中的应用。 晶体管在高频应用: 双极型晶体管 (BJT) 的高频模型: 介绍Ebers-Moll模型和混合-π模型,以及fT(截止频率)和fmax(最大振荡频率)等关键参数。分析载流子传输时间和结电容对高频性能的影响。 场效应晶体管 (FET) 的高频模型: 介绍JFET和MOSFET的高频模型,重点关注跨导(gm)、输入电容(Cgs)、输出电容(Cds)等参数。分析其在高频放大器、开关电路中的优势。 高频专用晶体管: 介绍专门为高频应用设计的晶体管,如GaAs HBT、HEMT、SiGe HBT等,及其在高频通信、雷达等领域的应用。 器件的S参数模型: 介绍如何使用S参数来表征高频晶体管的性能,包括增益、噪声系数、稳定性等。 高频器件的偏置和稳定工作: 讲解在高频电路中为有源器件提供合适的偏置,以保证其在高频下的稳定和线性工作。 噪声系数 (Noise Figure): 详细分析高频有源器件的噪声来源,以及噪声系数的定义、计算和测量方法。 稳定性分析: 讲解有源器件在高频下可能出现振荡的现象,介绍K因子和Δ分析方法,以及如何通过匹配和电路设计来保证电路的稳定性。 通过本章的学习,您将深入理解各种高频有源器件的工作原理和特性,掌握如何选择合适的器件并对其进行高频建模和分析,为设计各种高频功能模块奠定基础。 第六章 高频放大器设计 放大器是高频电子线路中最基本也最重要的组成部分之一。本章将系统地介绍各种高频放大器的设计原理、实现方法和性能指标。 放大器的基本概念和分类: 增益 (Gain): 分类介绍电压增益、电流增益、功率增益,以及dB表示法。 带宽 (Bandwidth): 定义带宽,并讨论其与电路性能的关系。 噪声系数 (Noise Figure): 再次强调噪声系数对放大器性能的重要性。 线性度 (Linearity): 引入IP3(三阶交调失真截点)等参数,讨论放大器的非线性对信号的影响。 效率 (Efficiency): 介绍功率放大器的效率概念。 分类: 按照工作状态(A类、B类、AB类、C类等)、电路结构(单级、多级、分布式放大器等)和应用场合(低噪声放大器、功率放大器、宽带放大器等)进行分类介绍。 单级放大器的设计: 共射/共源放大器: 讲解其基本电路结构、偏置方法、增益和带宽的计算,以及输入输出匹配的考虑。 共集/共漏放大器: 介绍其电压跟随特性,以及在高阻抗驱动和缓冲应用中的作用。 共基/共栅放大器: 讲解其在高频下的优势,如优良的隔离度和高带宽。 匹配网络的设计: 详细介绍如何为放大器设计输入匹配网络和输出匹配网络,以实现最大功率传输或最佳噪声匹配。 多级放大器设计: 级联设计: 讨论多级放大器增益的计算,以及级联对带宽和噪声系数的影响。 反馈在高频放大器中的应用: 介绍负反馈和正反馈在高频放大器中的作用,如稳定增益、改善线性度、展宽带宽等。 低噪声放大器 (LNA) 设计: 重点讲解LNA的设计要点,包括如何实现最佳噪声匹配,如何选择低噪声器件,以及如何降低级联对整体噪声系数的影响。 功率放大器 (PA) 设计: PA的效率和线性度: 介绍A类、B类、AB类、C类以及D类、E类、F类等功率放大器的效率特性。 预失真技术: 介绍预失真技术在改善PA线性度方面的应用。 宽带放大器设计: 介绍利用分布式放大器、跨越式放大器等技术实现宽带放大。 稳定性分析与补偿: 再次强调稳定性在放大器设计中的重要性,并介绍稳定补偿的方法。 通过本章的学习,您将掌握设计各种类型高频放大器的基本原理和实用技巧,能够根据具体需求设计出满足性能要求的放大器电路。 第七章 高频振荡器与倍频器 振荡器是产生特定频率信号的核心电路,而倍频器则能用于提升信号频率。本章将深入探讨振荡器和倍频器的原理、设计方法和常见电路。 振荡器的基本原理: 正弦波振荡器: 讲解振荡器产生自激振荡的两个基本条件:增益条件和相位条件(Barkhausen判据)。 振荡模式: 介绍自激振荡、斩波振荡、弛豫振荡等不同振荡模式。 常见的振荡器电路: LC振荡器: 详细介绍Hartley、Colpitts、Clapp等LC振荡器电路的原理、特点和设计方法。 RC振荡器: 介绍Wi​​en桥振荡器、移相振荡器等,并讨论其在音频和低频段的应用。 晶体振荡器: 介绍石英晶体的工作原理、等效电路,以及晶体振荡器的稳定性优势,并讨论各种晶体振荡器电路(如Pierce振荡器)。 压控振荡器 (VCO): 介绍VCO的工作原理,以及其在高频合成、锁相环等系统中的重要作用。 振荡器的性能指标: 输出频率和频率稳定性: 讨论影响频率稳定性的因素,如温度、电源电压、负载变化等。 输出功率: 介绍振荡器的输出功率特性。 相位噪声 (Phase Noise): 重点讲解相位噪声的定义、产生机理及其对通信系统性能的影响。 谐波失真: 讨论振荡器输出信号中的谐波分量。 倍频器电路: 倍频器的基本原理: 介绍倍频器如何通过非线性器件产生高次谐波,然后通过滤波提取所需的倍频信号。 二极管倍频器: 介绍基于肖特基二极管的倍频器电路,及其效率和工作频率。 晶体管倍频器: 讨论基于晶体管的倍频器电路。 倍频器的性能指标: 关注倍频器的转换损耗、输出功率、谐波抑制等。 锁相环 (PLL) 基础: 简要介绍PLL的基本构成(鉴相器、低通滤波器、VCO)和工作原理,说明其在频率合成、时钟恢复等方面的应用,并提及振荡器和倍频器在PLL中的作用。 通过本章的学习,您将掌握设计和分析高频振荡器和倍频器的基本原理,能够根据应用需求设计出满足性能要求的振荡和频率倍增电路。 第八章 高频混频器与频率合成器 混频器是实现信号频率变换的关键器件,而频率合成器则能产生精确可控的频率信号,是现代通信系统的基石。本章将深入探讨混频器和频率合成器的原理、设计和应用。 混频器的原理与分类: 非线性变换: 讲解混频器如何利用非线性器件(二极管、晶体管)将两个输入信号(射频信号RF和本地振荡信号LO)混合,产生和差频信号。 理想混频器模型: 介绍理想混频器的数学模型,以及其产生的主要混频产物。 常见混频器类型: 二极管混频器: 介绍平衡混频器、平衡-平衡混频器(双平衡混频器)及其优点,如抑制LO馈通和镜像频率。 场效应晶体管 (FET) 混频器: 介绍FET混频器的原理和应用。 集成混频器: 提及现代集成电路中常见的混频器结构。 混频器的性能指标: 变频损耗 (Conversion Loss): 定义和计算混频器的变频损耗,分析其对信号传输的影响。 本振馈通 (LO Feedthrough): 描述LO信号泄漏到RF或IF端口的情况,以及如何减小。 镜像频率抑制 (Image Rejection): 介绍镜像频率产生的原理,以及如何通过滤波器或混频器结构来抑制。 线性度 (Linearity): 引入IP3(三阶交调失真截点)和P1dB(1dB压缩点)等参数,分析混频器的非线性对接收机性能的影响。 LO/RF隔离度: 描述LO信号对RF信号端口的隔离度。 频率合成器的原理与结构: 频率合成器的作用: 解释频率合成器为何能产生稳定、可精确控制的频率信号,以及其在通信、雷达、仪器仪表中的重要性。 直接频率合成 (DDS): 介绍DDS的基本原理,利用数模转换器(DAC)和查找表(LUT)生成任意波形,实现高分辨率和快速切换。 锁相环 (PLL) 频率合成器: 重点介绍PLL频率合成器的构成(鉴相器、环路滤波器、分频器、VCO)和工作原理。详细讲解其实现小数分频的能力,以及在现代通信系统中的广泛应用。 小数N分频PLL: 介绍小数N分频技术如何克服整数分频带来的分辨率限制。 直接数字合成 (DDS) 与PLL的比较: 分析两者的优缺点和适用场景。 频率合成器的性能指标: 输出频率范围和分辨率: 频率切换速度: 相位噪声: 频率合成器的相位噪声对通信系统的接收灵敏度至关重要。 杂散信号抑制: 确保输出频率纯净。 通过本章的学习,您将深入理解混频器的工作原理和性能特点,掌握频率合成器的各种实现方式及其设计要点,为设计复杂的通信接收机和发射机系统打下坚实基础。 第九章 高频滤波器设计 滤波器在高频电子线路中用于选择特定频率的信号,抑制不需要的频率,是信号处理的关键环节。本章将详细介绍高频滤波器的类型、设计方法和应用。 滤波器的基本概念和分类: 通带、阻带、截止频率、带宽: 定义这些基本参数。 插入损耗、衰减: 描述滤波器对信号的损耗。 波纹: 介绍通带波纹和阻带波纹,以及它们对滤波性能的影响。 分类: 按频率特性: 低通、高通、带通、带阻滤波器。 按响应特性: 巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)、椭圆(Elliptic)、贝塞尔(Bessel)等响应类型。 按实现方式: LC滤波器、陶瓷滤波器、SAW滤波器、介质滤波器、有源滤波器等。 集总参数滤波器设计: LC滤波器设计: 低通、高通、带通、带阻LC滤波器: 介绍这些滤波器的基本电路结构。 巴特沃斯、切比雪夫响应设计: 演示如何根据给定的规格(如通带纹波、阻带衰减)选择响应类型,并计算滤波器的阶数和元件值。 集总参数电路的寄生效应: 讨论在高频下集总元件的寄生电感和电容如何影响滤波器的性能。 分布式参数滤波器设计: 微带线滤波器: 介绍微带线作为传输线元件的滤波原理,包括枝节滤波器、耦合线滤波器等。 带状线滤波器: 类似微带线,但结构略有不同。 同轴线滤波器: 介绍利用同轴线结构实现的滤波器。 插入式滤波器和耦合式滤波器: 介绍这些结构紧凑、性能优良的滤波器类型。 陶瓷滤波器、SAW滤波器、介质滤波器: 介绍这些专用的高频滤波器技术,以及它们的特点和应用领域,如用于移动通信基站。 有源滤波器: 介绍利用运放等有源器件构建的滤波器,讨论其在低频和中频段的优势,以及在高频段的局限性。 滤波器的仿真与优化: 介绍如何利用仿真软件(如ADS, Microwave Office)进行滤波器设计、仿真和优化,以及实际测量与仿真的对比。 通过本章的学习,您将掌握各种类型高频滤波器的设计原理和实用方法,能够根据具体的频率选择和信号处理需求,设计出高性能的滤波器电路。 第十章 高频开关电路与调制解调 本章将探讨高频开关电路的设计原理和应用,以及在通信系统中至关重要的调制解调技术。 高频开关电路: 理想开关模型: 介绍理想开关的特性,包括零导通电阻和无限阻断电阻。 实际开关器件: 二极管开关: 讲解PIN二极管和肖特基二极管在高频开关中的应用,包括开关速度、隔离度和插入损耗。 晶体管开关: 介绍BJT和FET在高频开关电路中的应用,包括驱动电路、开关损耗等。 开关的应用: 移相器: 利用开关网络实现信号相位的改变。 衰减器: 控制信号的幅度。 混频器: (与第八章结合) 射频开关: 用于信号路径的选择。 调制技术: 幅度调制 (AM): 介绍AM的原理,包括其优点(易于实现)和缺点(噪声敏感、效率低),以及各种AM变体(DSB-SC, SSB)。 频率调制 (FM): 介绍FM的原理,其抗噪声能力强、频谱利用率高等优点,以及其应用。 相位调制 (PM): 介绍PM的原理,及其与FM的联系。 数字调制技术: ASK (Amplitude Shift Keying): 幅度键控。 FSK (Frequency Shift Keying): 频率键控。 PSK (Phase Shift Keying): 相位键控,如BPSK, QPSK。 QAM (Quadrature Amplitude Modulation): 正交幅度调制,一种高效的数字调制方式。 解调技术: AM解调: 介绍包络检波器、同步检波器等。 FM解调: 介绍斜率检波器、鉴频器、锁相环解调器等。 PM解调: 数字解调: 介绍用于解调ASK, FSK, PSK, QAM信号的各种解调器。 超外差接收机原理: 结合前面章节介绍的混频器、滤波器、放大器等,介绍超外差接收机的整体架构,包括RF前端、混频、中频处理、解调等关键环节。 直接转换接收机 (Zero-IF): 介绍直接转换接收机的原理和优势,以及其面临的挑战。 通过本章的学习,您将理解高频开关电路的实现方法,掌握各种主要的调制解调技术,并能理解和分析典型的通信接收机架构。 第十一章 高频电路的布局、布线与封装 在高频电路设计中,即使电路原理正确,不当的布局和布线也可能导致性能急剧下降甚至失效。本章将关注高频电路设计的物理实现层面。 PCB(印刷电路板)的材料与特性: 基材选择: 介绍FR-4、高频板材(如Teflon, Rogers)的介电常数、损耗角正切等参数对高频性能的影响。 铜箔厚度与表面处理。 高频电路布局原则: 模块化布局: 将功能相似的模块(如RF部分、LO部分、IF部分)合理分区。 接地技术: 强调完整的接地层(Ground Plane)的重要性,以及多层板的接地策略。 信号路径最短化: 尽量缩短高频信号的传输路径,减小信号损耗和串扰。 器件摆放: 合理摆放器件,避免敏感器件靠近高功率器件或干扰源。 电源和地线去耦: 讲解如何通过去耦电容有效抑制电源噪声,保证电路的稳定工作。 高频布线技术: 传输线布线: 介绍微带线、带状线等传输线的建模和布线规则,包括宽度、间距、终端处理等。 差分信号布线: 强调差分信号布线的重要性,如差分对的对称性、等长性。 接地线的布线: 避免接地线形成环路,减小地弹效应。 串扰(Crosstalk)的抑制: 分析串扰的来源,并介绍通过增加间距、使用接地层、屏蔽等方法来抑制。 滤波和屏蔽: 讨论在布线阶段如何集成简单的滤波和屏蔽结构。 连接器与电缆: 高频连接器的选择与应用: 如SMA, SMB, N型连接器,及其对性能的影响。 射频电缆的特性: 阻抗、损耗、屏蔽性能。 高频电路的封装: 器件封装的影响: 介绍引线电感、引线电容对器件高频性能的限制。 表面贴装器件 (SMD) 的应用。 封装与散热: 考虑功率器件的散热问题。 电磁兼容性 (EMC) 设计: 辐射发射和抗干扰: 介绍高频电路可能产生的电磁辐射,以及如何设计以减小辐射和提高抗干扰能力。 仿真工具的应用: 介绍PCB布局布线仿真工具(如EMC仿真)在验证设计可行性中的作用。 通过本章的学习,您将能够理解高频电路设计的物理实现细节,掌握PCB布局布线的关键技术,从而设计出性能稳定、可靠的高频电子产品。 第十二章 高频电路的测试与测量 本章将介绍高频电子线路的常用测试仪表、测量方法和关键性能参数的测试。 常用高频测试仪表: 矢量网络分析仪 (VNA): 重点介绍VNA的功能,包括S参数测量、阻抗测量、传输系数测量、回波损耗测量等。讲解VNA的校准过程及其重要性。 频谱分析仪 (Spectrum Analyzer): 介绍频谱分析仪的功能,用于测量信号的频谱特性,如输出功率、谐波、杂散信号、相位噪声等。 信号发生器 (Signal Generator): 介绍各种类型信号发生器(函数发生器、任意波形发生器、射频信号发生器)的功能,以及它们在高频电路测试中的作用。 功率计 (Power Meter): 用于测量射频信号的功率。 示波器 (Oscilloscope): 介绍高带宽示波器在观察高频信号波形、瞬态响应等方面的应用。 噪声系数分析仪 (Noise Figure Analyzer): 用于精确测量器件或电路的噪声系数。 逻辑分析仪 (Logic Analyzer) & 协议分析仪 (Protocol Analyzer): 在涉及数字信号和通信协议时使用。 关键性能参数的测试方法: S参数测量: 详细介绍使用VNA测量S参数的步骤和注意事项。 增益和插入损耗测量: 回波损耗和VSWR测量: 噪声系数测量: 介绍噪声系数的两种主要测量方法(Y因子法、冷源法)。 功率测量: 频率和相位噪声测量: 使用频谱分析仪和专门的相位噪声测试仪。 谐波和杂散信号测量: 非线性参数测量 (IP3, P1dB): 稳定性测试: 测试环境与注意事项: 信号源内阻与负载内阻的影响。 接地和屏蔽: 避免测试过程中的干扰。 探头连接: 高频探头的选择和使用。 电缆和连接器损耗的补偿。 校准的重要性: 贯穿所有测量方法。 高频电路的故障诊断: 结合测试仪表,介绍如何对高频电路的故障进行定位和分析。 通过本章的学习,您将掌握高频电子线路的常用测试仪表和测量方法,能够独立进行电路性能的测试和评估,为电路的优化和故障排除提供支持。 第十三章 高频电子技术在工程中的应用实例 本章将结合前面章节介绍的理论和技术,通过具体的工程应用实例,展示高频电子线路的强大生命力和实际价值。 无线通信系统: 手机与基站: 介绍手机、基站中的RF前端设计,包括LNA、PA、混频器、滤波器、频率合成器等关键模块。 Wi-Fi与蓝牙: 分析这些短距离无线通信技术的射频链路设计。 卫星通信: 介绍高频信号在卫星通信链路中的传输、调制解调和放大。 雷达系统: 雷达发射机与接收机: 讲解雷达系统中高频振荡器、功率放大器、混频器、低噪声放大器、滤波器等的设计要点。 脉冲压缩与信号处理。 导航系统: GPS接收机: 分析GPS接收机中低噪声放大器、混频器、数字信号处理等模块的设计。 电子对抗与侦察: 频谱监测与分析: 介绍用于监测和分析电磁频谱的设备。 干扰与反干扰技术。 医疗电子: 医学成像设备: 如MRI(磁共振成像)、超声波设备等中的高频信号产生与处理。 射频治疗设备。 高频仪器仪表: 各类测试测量仪器: 再次强调本章开头提到的高频测试仪表本身就是复杂的高频电子线路集成。 其他新兴应用: 物联网 (IoT) 的无线连接。 5G/6G通信技术。 自动驾驶的雷达与通信。 本章将通过实际案例,帮助读者将理论知识与工程实践相结合,加深对高频电子线路在现代科技中所扮演角色的理解,激发学习和创新的热情。 总结 本书旨在为有志于投身高频电子线路领域的工程技术人才提供一套系统、深入的学习指南。通过对基础理论、核心器件、关键模块设计以及实际应用的全面阐述,我们期望读者能够掌握高频电子线路的分析和设计方法,具备解决复杂工程问题的能力,为未来在通信、雷达、导航、医疗电子等领域的研究和开发打下坚实的基础。学海无涯,实践为本,愿您在高频电子技术的探索之路上学有所成,创有所就!

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作为一个在职的资深工程师,我购买这本书的初衷更多是想回顾并巩固那些在日常工作中被逐渐淡忘的底层理论,并期待能从中发现一些新的设计视角。这本书完全满足了我的期待,甚至超出了预期。它在高级议题上的处理方式非常老练,例如在功率放大器偏置电路的设计讨论中,作者并未满足于简单的静态工作点确定,而是深入分析了温度漂移、元件老化对稳定性的长期影响,并给出了几种前馈和反馈补偿机制的详细电路图及参数解析。这种深入骨髓的细节挖掘,体现了编者深厚的工程底蕴。此外,书中对现代元器件的选型标准也有独到的见解,比如在高速电路设计中,如何根据S参数评估封装和引线的实际影响,这些都是教科书上较少涉及的“黑箱”知识。我甚至发现其中对某些老旧电路拓扑的重新审视,提出了更符合现代制造工艺的优化方案,这为我的老项目改造提供了新的思路。

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从一个纯粹的学术爱好者角度来看,我被这本书的学术严谨性所折服。它的理论推导过程一丝不苟,每一个步骤的展开都清晰可见,这对于理解公式的由来至关重要,而不是简单地接受一个结论。特别是对传输线理论的介绍部分,它不仅给出了集总元件模型和分布参数模型的适用范围界定,还清晰地阐释了史密斯圆图的几何意义和实际操作流程,配图的精度极高,使得原本抽象的阻抗匹配概念变得可视化。这本书在内容上展现出一种对电子学精髓的尊重和传承,它没有为了追求时髦而堆砌最新的技术术语,而是把更多的笔墨放在了那些经过时间检验、构建了整个电子工程大厦的基石之上。阅读它,就像是在阅读一部经典的工程哲学著作,它教会我的不仅是如何设计一个电路,更是如何用一种系统化、量化和追求效率的思维方式去面对复杂的技术挑战,这是一种更深层次的收获。

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我是在一个跨学科项目的压力下,才不得不硬着头皮开始钻研这本教材的。说实话,一开始我对厚重的专业书籍总是心存畏惧,但这本书的叙事风格却出乎我的意料。它仿佛是一位老教授在讲述他几十年的行业心得,字里行间流露出对精确性的极致追求,但又不失亲切感。最让我印象深刻的是它对系统级设计的思考,它并没有止步于单级电路的分析,而是宏观地探讨了如何将这些离散的电子单元整合成一个稳定、高效的系统。书中关于滤波器设计章节的论述,简直是一场教科书级别的展示,它详尽地对比了巴特沃斯、切比雪夫等不同类型的响应特性,并配以详细的元件值计算表格,这极大地缩短了我寻找和验证参考值的耗时。更值得称赞的是,它对干扰抑制和电磁兼容性的讨论,这往往是其他入门书籍会忽略的“软实力”知识点,但恰恰是决定工程产品成败的关键。阅读体验上,字体排版舒适,公式符号清晰无歧义,使得长时间阅读的疲劳感也大大减轻了。

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这部新作的封面设计着实抓人眼球,那抹深邃的蓝与跳跃的橙色搭配,予人一种既专业又充满活力的感觉。我特地翻阅了前几章,作者在基础概念的阐述上显得尤为用心,没有那种高高在上的理论灌输,而是更像一位经验丰富的导师,循循善诱地将复杂的电子学原理拆解成易于理解的小块。特别是对于晶体管工作原理的剖析,图示清晰,配合深入浅出的文字描述,即便是初次接触的读者也能迅速把握其核心。书中引入的案例分析部分,紧密结合了当前工程实践中的热点,比如对某个新型低噪声放大器设计的讨论,不仅仅停留在公式推导,更侧重于实际应用中参数选择的权衡与优化,这对于未来打算从事硬件开发的工程师来说,无疑是极具价值的参考。我个人非常欣赏这种理论与实践并重的编排方式,它让学习过程不再枯燥,而是充满了探索的乐趣和解决实际问题的成就感。整个阅读下来,能感受到编者在内容组织上的匠心独到,逻辑衔接自然流畅,构建起了一套完整而坚实的知识体系框架。

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这本书的价值,对我这个正在准备专业资格考试的学生来说,简直是如虎添翼。它不仅仅是知识的堆砌,更像是一份高效率的提炼指南。我发现,许多考试大纲中那些看似零散的知识点,在这本书里都被有机地串联了起来,形成了一个逻辑严密的知识网络。比如,当讲解反馈控制理论时,它立刻关联到了负反馈在运算放大器中的应用,再延伸到振荡器电路的起振条件分析,层次分明,脉络清晰。特别值得一提的是,书中提供的习题设计得非常巧妙,它们不是那种简单的代数套用,而是常常需要结合实际的物理限制条件进行合理假设和简化,这极大地锻炼了我的工程思维,让我学会了如何从理想模型向现实世界过渡。每完成一章的学习,我都会有一种豁然开朗的感觉,感觉自己的知识结构正在被这座“高频”的桥梁稳固地连接起来,为接下来的深入学习打下了坚实的基础。

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