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內容簡介

　　本書主要介紹微波電子電路中主要無源元器件、有源元器件以及它們組成的各種功能電路的基本原理、基本結構、基本功能和基本分析方法。全書共分為7章，第1章介紹微波電路中常用的微帶無源元件，第2章介紹微波半導體元器件，微波頻率變換器、微波放大器、微波振蕩器以及微波控製電路分列於第3至第6章，第7章簡單介紹瞭作為當前迅速發展的新一代微波電路的微波集成電路（mic）和微波單片集電路（mmic）的基本知識。

作者簡介

　　薛正輝，北京理工大學信息與電子學院副院長，擔任中國電子學會微波分會委員、中國電子學會遙感遙控遙測分會委員、中國電子學會電磁兼容分會委員、中國電子學會微波電磁兼容專業委員會副主任委員、中國通信學會第五屆電磁兼容委員會委員。

目錄

緒論 1
0．1 微波波段 1
0．2 微波電子綫路與微波固態電路 3
0．3 本書的主要內容和章節安排 4
第1章 無源微波元器件 7
1．1 普通集總參數元件 7
1．1．1 金屬引綫 7
1．1．2 電阻器 8
1．1．3 電容器 9
1．1．4 電感器 11
1．2 微波電路基片材料及傳輸綫元件 12
1．2．1 微波電路基片材料 12
1．2．2 微波電路傳輸綫元件 13
1．3 集總參數元件的微帶實現 13
1．3．1 微帶電感與電容 13
1．3．2 微帶支綫電感與電容 14
1．3．3 平麵微帶螺綫電感 15
1．3．4 微帶縫隙電容 17
1．3．5 微帶交指電容 17
1．4 微帶綫分支元件與電橋 18
1．4．1 微帶T形接頭 18
1．4．2 微帶十字接頭 19
1．4．3 微帶綫三端口功率分配耦閤器 20
1．4．4 微帶環形電橋 21
1．4．5 分支綫電橋 22
1．5 微帶綫定嚮耦閤器 24
1．6 微帶綫諧振器 26
1．6．1 終端短路微帶綫諧振器 26
1．6．2 終端開路微帶綫諧振器 29
1．6．3 其他平麵結構諧振器 29
1．7 微帶綫濾波器 30
1．7．1 微帶綫低通濾波器 31
1．7．2 微帶綫帶通濾波器 32
1．7．3 微帶綫帶阻濾波器 33
1．8 微帶綫阻抗變換器與阻抗匹配網絡 34
1．8．1 1/4波長阻抗變換器 35
1．8．2 1/4波長階梯阻抗變換器 36
1．8．3 漸變綫阻抗變換器 36
1．8．4 單株綫阻抗變換器 37
1．8．5 濾波阻抗變換器 39
1．9 微帶綫平衡-不平衡轉換器 39
1．9．1 雙麵微帶綫巴倫 41
1．9．2 共麵微帶綫巴倫 41
1．9．3 Marchand巴倫 42
習題1 42
第2章 固態有源微波元器件 44
2．1 半導體基礎 44
2．1．1 半導體特性 44
2．1．2 PN結 51
2．1．3 金屬與半導體的肖特基接觸 58
2．1．4 金屬與半導體的歐姆接觸 61
2．1．5 N型砷化鎵（GaAs）半導體
特性 62
2．1．6 異質結 65
2．2 肖特基勢壘二極管 69
2．2．1 肖特基勢壘二極管的結構 69
2．2．2 等效電路 70
2．2．3 伏安特性 70
2．2．4 特性參量 72
2．3 變容二極管 73
2．3．1 變容二極管的結構 73
2．3．2 等效電路 74
2．3．3 特性 74
2．3．4 特性參量 77
2．4 階躍恢復二極管 78
2．4．1 階躍恢復二極管的結構 78
2．4．2 工作原理及特性參量 78
2．4．3 等效電路 80
2．5 PIN二極管 81
2．5．1 PIN二極管的結構 81
2．5．2 特性 82
2．5．3 等效電路 83
2．6 雪崩二極管 84
2．6．1 雪崩二極管的結構 85
2．6．2 工作原理及特性參量 85
2．6．3 等效電路 88
2．6．4 其他雪崩管結構及工作模式簡介 89
2．7 轉移電子效應二極管 91
2．7．1 轉移電子效應二極管的結構 91
2．7．2 工作原理與特性 91
2．7．3 等效電路 93
2．8 其餘類型的二極管 94
2．8．1 檢波二極管 94
2．8．2 瞬態電壓抑製二極管 95
2．8．3 發光二極管 96
2．8．4 整流二極管 96
2．8．5 隧道二極管 99
2．9 結型晶體管 100
2．9．1 工作原理 100
2．9．2 等效電路與結構 102
2．9．3 特性 103
2．9．4 異質結雙極型晶體管 114
2．10 場效應晶體管 115
2．10．1 結型場效應晶體管 115
2．10．2 金屬氧化物半導體場效應管 119
2．10．3 金屬半導體場效應晶體管 126
2．10．4 異質場效應晶體管 131
2．11 晶體管發展新技術 133
2．11．1 以SiC材料為基底的肖特基
二極管 134
2．11．2 擴散型雙基區二極管 135
2．11．3 3-D三柵極晶體管 136
2．11．4 石墨烯晶體管 137
2．11．5 太赫茲肖特基二極管 138
2．11．6 幾種新概念型的晶體管 141
2．12 微波半導體産品簡介 144
2．12．1 半導體産品命名方式 144
2．12．2 微波半導體産品 148
習題2 152
第3章 微波頻率變換器 153
3．1 概述 153
3．2 非綫性電阻微波混頻器 154
3．2．1 電路工作原理與時頻域關係 154
3．2．2 電路功率關係與變頻損耗 162
3．2．3 噪聲特性 170
3．2．4 混頻器的其他電氣指標 174
3．2．5 單平衡混頻器 175
3．2．6 雙平衡混頻器 178
3．2．7 雙雙平衡寬帶混頻器 180
3．2．8 非綫性電阻微波混頻器的
基本電路 182
3．2．9 微帶型單平衡混頻器設計 189
3．2．10 采用芯片實現混頻器 199
3．2．11 下變頻器的常見結構 203
3．3 參量變頻器 204
3．3．1 小信號和頻上變頻器的工作原理
與方程 204
3．3．2 參變網絡及和頻上變頻器的
一般能量關係 208
3．3．3 小信號和頻上變頻器的性能 211
3．3．4 小信號和頻上變頻器的電路
結構 218
3．4 變容管功率上變頻器 219
3．4．1 變容管的電壓-電荷特性 219
3．4．2 變容管功率上變頻器的電路
和電路方程 220
3．4．3 變容管功率上變頻器的性能 221
3．4．4 變容管功率上變頻器的電路
結構 222
3．5 變容管倍頻器 224
3．5．1 變容管倍頻器的等效電路及
電路方程 224
3．5．2 變容管倍頻器的性能 225
3．5．3 變容管倍頻器的電路結構 229
3．6 階躍管倍頻器 230
3．6．1 階躍管倍頻器的工作原理
及分析 230
3．6．2 階躍管倍頻器的電路 238
3．7 場效應管混頻器及倍頻器 239
3．7．1 單柵場效應管混頻器 239
3．7．2 雙柵場效應管混頻器 241
3．7．3 FET倍頻原理 243
3．7．4 FET倍頻器電路 245
3．8 檢波器 246
3．8．1 檢波二極管 247
3．8．2 檢波器原理 250
3．8．3 檢波器主要技術指標 251
3．8．4 檢波器的分類 257
3．8．5 檢波器電路 260
習題3 261
第4章 微波放大器 264
4．1 概述 264
4．2 微波參量放大器 265
4．2．1 可變電抗中能量轉換與放大
的物理過程 265
4．2．2 參量放大的一般能量關係 267
4．3 微波晶體管放大器 268
4．3．1 微波晶體管放大器的基本分析 268
4．3．2 微波晶體管放大器的結構 287
4．3．3 微波晶體管放大器設計 292
4．3．4 微波晶體管放大器的CAD簡介 296
4．4 微波晶體管功率放大器 297
4．4．1 微波晶體管功率放大器的指標
體係 297
4．4．2 微波晶體管功率放大器的結構 299
4．4．3 功率閤成技術 300
習題4 309
第5章 微波振蕩器 310
5．1 概述 310
5．2 雪崩二極管振蕩器 311
5．2．1 負阻振蕩器的一般理論與基本
分析 311
5．2．2 微波振蕩器的技術指標 320
5．2．3 雪崩二極管振蕩器的基本電路 323
5．3 轉移電子器件振蕩器 325
5．3．1 轉移電子器件振蕩器工作模式 325
5．3．2 轉移電子器件振蕩器電路結構 330
5．4 微波晶體管振蕩器 331
5．4．1 微波晶體管振蕩器的起振分析 331
5．4．2 微波晶體管振蕩器的電路結構 333
5．5 微波頻率閤成技術 335
5．5．1 頻率閤成技術發展及介紹 336
5．5．2 頻率閤成器的主要性能指標 341
5．5．3 振蕩器電路 341
習題5 344
第6章 微波固態控製電路 345
6．1 概述 345
6．2 PIN管微波開關 345
6．2．1 PIN管微波開關的基本分析 345
6．2．2 PIN管微波開關的基本電路
結構 355
6．3 場效應管微波開關 357
6．4 微波限幅器 359
6．4．1 微波限幅器簡介 359
6．4．2 限幅器工作原理 360
6．4．3 PIN二極管限幅器的分類 363
6．4．4 PIN二極管限幅器技術指標 367
6．5 微波電調衰減器 368
6．5．1 衰減器的主要技術指標 368
6．5．2 衰減的基本原理 369
6．5．3 PIN管電調衰減器 374
6．5．4 MESFET電調衰減器 380
6．6 微波電控移相器 381
6．6．1 基本移相器原理及技術指標 382
6．6．2 開關綫式移相器 384
6．6．3 高通/低通濾波器式移相器 385
6．6．4 反射型移相器 387
6．6．5 加載綫式移相器 388
6．6．6 定嚮耦閤器型移相器 398
6．6．7 平衡式移相器 402
6．6．8 四位移相器 404
習題6 404
第7章 微波集成電路 406
7．1 概述 406
7．2 單片微波集成電路的材料與元件 408
7．2．1 單片微波集成電路的基片材料 408
7．2．2 單片微波集成電路的無源元件 408
7．2．3 單片微波集成電路的有源元件 410
7．3 單片微波集成電路的設計特點 411
7．4 微波集成電路CAD技術 412
7．4．1 MIC CAD技術應用的發展 412
7．4．2 MIC CAD仿真能力 413
7．4．3 MIC CAD的基本實施過程 414
7．4．4 設計中用到的器件模型 415
7．5 微波集成電路的加工工藝簡介 417
7．5．1 微波集成電路工藝流程簡述 417
7．5．2 單片微波集成電路工藝流程
簡述 418
7．6 微波集成電路新技術簡介 424
7．6．1 多芯片組件技術（MCM） 424
7．6．2 低溫共燒陶瓷多層集成電路
技術（LTCC） 425
7．7 微波及毫米波集成電路應用實例 427
7．7．1 微波及毫米波集成電路在雷達
領域的應用 427
7．7．2 微波及毫米波集成電路在電子
對抗（ECM）領域的應用 430
7．7．3 微波及毫米波集成電路在通信
領域的應用 430

























7．7．4 微波及毫米波集成組件 431
7．8 MMIC電路發展趨勢 435
附錄A 半導體二極管參數符號及其意義 438
附錄B 雙極型晶體管參數符號及其意義 442
附錄C 場效應管參數符號意義 449
附錄D 國內外半導體廠傢信息錶 452
附錄E 全球半導體器件廠商英文縮寫與
中文全稱對照 459
附錄F 商業仿真軟件簡介 461
參考文獻 467

前言/序言

　　本書是為信息技術、通信、雷達、電子對抗、電子科學與技術和遙感遙測等專業的工科高年級本科生編寫的教材，供“微波電子綫路”、“微波有源電路”和“微波固態電路”課程使用。
　　本書的參考學時為64學時，其主要內容是介紹微波電子綫路中主要無源元器件、有源元器件以及它們組成的各種功能電路的基本原理、基本結構、基本功能和基本分析方法。無源元器件部分以微帶類型為主，有源元器件僅介紹半導體（即“固態”）器件，電路以微帶類型的混閤集成電路為主。考慮到微波無源和半導體元器件在各種功能電路中的多用途，本書首先單獨介紹這部分內容；隨後各章中按照采用核心元件的類型分彆介紹各種主要的功能部件。因此全書共分為7章，第1章介紹微波電路中常用的微帶無源元件。第2章至第6章是本書的主要部分，分彆介紹微波半導體元器件、微波頻率變換器、微波放大器、微波振蕩器以及微波固態控製電路，內容上均注意瞭與前修課程知識的銜接。第7章簡單介紹作為當前迅速發展的新一代微波電路的微波集成電路（MIC）和微波單片集成電路（MMIC）的基本知識。各部件基本按照工作原理、指標體係與基本分析、電路結構等的內容順序排列，在條件適閤的章節，本書采用瞭一些微波CAD手段得齣瞭分析結果（如微波無源元件部分采用瞭MW-Office工具），同時綜閤瞭當前微波器件和電路的發展，引入瞭一些新內容和分析方法。第1章至第6章後還附有習題可供選用。
　　根據編者多年來講授本課程的認識與體會，考慮到本書涉及的知識麵較廣，數學手段與工具要求較高，同時本科生教學目的定位具有自己的特點，以及教學學時有限，本書力求在能覆蓋微波電子綫路各方麵問題的基礎上，突齣對物理概念、工作原理和結論的介紹，而盡量簡化繁復的理論分析與數學推導過程，從內容取捨上也貫徹瞭介紹基礎知識和必備手段為中心的原則，不求大求全，角色以作教科書為主、以作技術參考書和工程手冊為輔。因此，本書側重介紹性內容，主要著重“分析“，基本沒有涉及“綜閤與設計”，其目的僅是使學生在深造和將來工作中對微波電子綫路方麵的研究、開發工作有一個比較紮實的基礎，故僅依靠本書的內容還遠不足以完成微波電子綫路知識和手段的完全掌握。當然，這種思路與嘗試在本書中的實現程度和效果還有待教學實踐去檢驗。
　　本書是在編者多年講授本課程所用講稿的基礎上整理、補充、完善而成的。在之前的講稿和本書的編寫過程中，編者參閱和引用瞭多本統編教材及各高校教材，如吳萬春教授的《集成固體微波電路》，黃香馥、陳天麟、張開智教授的《微波固體電路》，趙國湘、高葆新教授的《微波有源電路》，言華教授的《微波固態電路》，鄧紹範教授的《微波電子綫路》，王蘊儀教授的《微波器件與電路》等。它們都是本學科卓有聲望和成果的前輩專傢、教授集閤多年教學和科研實踐的結晶之作，因此這些專著和教材理論基礎紮實，講述循序漸進、由淺入深，邏輯清晰、前後呼應、例證豐富，具有較高的水平。在此，編者要對他們錶示由衷的感謝，正是站在瞭這些前輩的肩膀上，我們纔得以把視界放遠，纔能不斷進步。
　　在本書編寫過程中，得到瞭北京理工大學信息科學技術學院、電子工程係及電磁場與微波技術教研室領導和教師的熱情指導、積極支持和幫助，采納瞭許多中肯建議。北京理工大學齣版社的有關領導和人員也為本書的編寫和齣版提供瞭支持和幫助。在此，編者一並錶示感謝。
　　清華大學電子工程係高葆新教授對全書做瞭十分認真、細緻的審閱，提齣瞭許多重要、寶貴的修改意見，編者謹此錶示衷心感謝。
　　由於編者的水平有限，編寫時間較緊，書中難免還存在錯漏和不足之處，殷切希望廣大讀者和各位專傢教授批評指正。
　　編者

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微波固態電路講的很好，容易理解

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質量不錯，內容深入淺齣，贊一個！

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嗯，還行，物流很快，包裝也很好，內容還沒細看，以後在追加吧

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