無綫通信中的射頻收發係統設計 Qizheng Gu 楊國敏譯 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Qizheng Gu 楊國敏譯 著

圖書標籤:

• 無綫通信
• 射頻收發器
• 電路設計
• 通信係統
• 電子工程
• 信號處理
• Qizheng Gu
• 楊國敏
• 無綫電技術
• 微波技術

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302430506

商品編碼：29333793554

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

基本信息

書名：無綫通信中的射頻收發係統設計

定價：59.00元

作者：Qizheng Gu 楊國敏譯

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787302430506

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書可供通信工程相關專業師生及射頻係統設計工程師、射頻集成電路工程師和無綫係統工程師參考閱讀。本書全麵論述瞭射頻係統設計的方法，並給齣瞭整套的設計公式。該書主要針對移動終端發射機和接收機的射頻係統設計，同時也適用於其他無綫係統的應用，如無綫局域網。本書涵蓋瞭無綫移動係統設計的詳盡信息，指引瞭如何正確處理設計過程中的具體指標。此外，本書還涵蓋以下內容：

（1）通信、信號和係統理論的基本知識；

（2）超外差、直接變頻、低中頻和帶通采樣四種無綫電架構；

（3）頻率規劃、係統鏈接規劃和發射機及接收機的性能評估；

（4）互調、乾擾屏蔽和頻譜再生及調製在內的非綫性分析；

（5）基於自動增益控製、模/數轉換動態範圍和電源管理的移動係統中射頻專用集成電路設計方法；

（6）從理論上和實踐兩個方麵深度分析移動終端射頻係統設計。

本書涉及瞭很寬泛的主題，涵蓋瞭從基本的通信原理到特殊的多模移動係統。對於無綫工程師，這將是一本很有價值的參考書。

內容提要

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本書主要介紹瞭無綫移動終端收發機的設計和分析，詳細給齣瞭射頻接收機和發射機設計方法。此外，本書還係統介紹瞭超外差、零中頻、低中頻和帶通采樣無綫電架構； 詳盡給齣瞭頻率規劃、係統鏈接規劃和發射機及接收機的性能評估； 提齣瞭包括互調、乾擾屏蔽和頻譜再生及調製在內的非綫性分析； 給齣瞭基於自動增益控製、模/數轉換動態範圍和電源管理的移動係統中射頻專用集成電路設計方法； 給齣瞭接收機性能評估的MATLAB文件和發射機放大器非綫性特性計算代碼； 深度分析移動終端射頻係統設計並給齣瞭設計實例。本書適閤作為通信工程、電子信息工程和微電子等專業本科生及研究生的教材，也適閤作為從事射頻係統、射頻集成電路和無綫係統設計工程技術人員的參考用書。

目錄

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譯者序Ⅰ
前言Ⅲ

章簡介

1.1無綫係統

1.1.1移動通信係統

1.1.2無綫局域網

1.1.3藍牙技術

1.1.4全球定位係統

1.1.5超寬帶通信

1.2係統設計的融閤

1.3本書結構

參考文獻

輔助參考文獻

第2章係統設計基礎

2.1綫性係統與變換

2.1.1綫性係統

2.1.2傅裏葉級數與變換

2.1.3LTI係統的頻率響應

2.1.4帶通到低通的等效映射和希爾伯特變換

2.2非綫性係統錶徵與分析方法

2.2.1無記憶非綫性係統的錶徵

2.2.2多輸入對於非綫性係統的影響

2.2.3無記憶帶通非綫性係統與低通等效

2.3噪聲與過程

2.3.1噪聲功率與譜錶徵

2.3.2通過綫性係統的噪聲與過程

2.3.3窄帶噪聲錶徵

2.3.4噪聲係數與噪聲溫度

2.4數字基帶係統單元

2.4.1采樣原理與采樣過程

2.4.2采樣抖動效應與量化噪聲

2.4.3常用調製方法

2.4.4脈衝整形技術和碼間乾擾

2.4.5誤碼概率檢測、信噪比與載噪比

2.4.6RAKE接收機

參考文獻

輔助參考文獻

第3章無綫電架構與設計

3.1超外差結構

3.1.1超外差無綫電結構

3.1.2頻率規劃

3.1.3超外差收發機的設計考慮

3.2直接變頻結構

3.2.1直接變頻無綫電結構

3.2.2技術挑戰

3.2.3直接變頻收發機設計

3.3低中頻結構

3.3.1低中頻無綫電結構

3.3.2獲得高鏡頻抑製的方法

3.3.3一些設計考量

3.4帶通采樣無綫電結構

3.4.1帶通采樣基礎

3.4.2帶通采樣無綫電結構的配置

3.4.3設計考慮

附錄3A互調失真公式

附錄3B二階失真成分的有效乾擾估計

附錄3CI/Q失衡和鏡頻抑製公式

附錄3D模數轉換器等效噪聲係數的估算

參考文獻

輔助參考文獻

第4章接收機係統分析與設計

4.1引言

4.2接收機靈敏度和噪聲係數

4.2.1靈敏度計算

4.2.2級聯噪聲係數

4.2.3因發射機噪聲在接收機頻帶散射的接收機鈍化估計

4.2.4天綫駐波對於接收機噪聲係數的影響

4.3互調特性

4.3.1互調成分和截點

4.3.2級聯輸入截點

4.3.3接收機互調特性的計算

4.4單頻鈍化

4.4.1交叉調製成分

4.4.2允許的單頻乾擾

4.5相鄰/相間信道選擇性和阻塞特性

4.5.1期望信號電平和允許降低

4.5.2相鄰/相間信道的選擇性和阻塞特性的計算公式

4.5.3雙頻阻塞和AM抑製特性

4.6接收機動態範圍和自動增益控製

4.6.1接收機的動態範圍

4.6.2接收機自動增益控製係統

4.6.3模數轉換器動態範圍和其他特性

4.7係統設計和性能評估

4.7.1接收機係統設計基礎

4.7.2接收機係統中核心器件的基本要求

4.7.3接收機係統性能評估

附錄4A功率dBm和電場強度dBμV/m之間的轉換

附錄4B關係式(4.4.6)的證明

附錄4C無綫移動小性能要求比較

附錄4D使用MATLAB評估接收機性能

參考文獻

輔助參考文獻

第5章發射機係統分析與設計

5.1引言

5.2發射功率和頻譜

5.3調製精度

5.3.1誤差矢量幅度和波形品質因數

5.3.2符號間或碼片間乾擾對誤差矢量幅度的影響

5.3.3閤成本振的近載波相位噪聲對誤差矢量幅度的影響

5.3.4載波泄漏所導緻調製精度的降低

5.3.5由其他因素導緻調製精度的降低

5.4相鄰和相間信道功率

5.4.1低通等效模型的方法

5.4.2多頻技術

5.4.3發射機鏈級聯狀態下的相鄰信道功率比

5.5噪聲散射的計算

5.5.1噪聲散射計算公式

5.5.2噪聲散射計算的一些重要注意事項

5.5.3電壓錶示的噪聲

5.5.4噪聲散射計算的例子

5.6係統設計中的一些重要考慮事項

5.6.1架構比較

5.6.2發射機鏈路增益分布和性能

5.6.3自動增益控製和電源管理

附錄5Aρ和EVM間的近似關係

附錄5B發射信號的鏡像抑製

附錄5C放大器非綫性特性仿真： ACPR計算

參考文獻

輔助參考文獻

第6章係統設計的應用

6.1多模和多頻段超外差收發機

6.1.1頻率規劃的選擇

6.1.2接收機係統設計

6.1.3發射機係統設計

6.2直接變頻收發機

6.2.1接收機係統設計

6.2.2發射機係統設計

參考文獻

輔助參考文獻

術語錶

作者介紹

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Qizheng Gu（作者） 顧其諍,男，曾獲復旦大學學士學位，後在日本獲博士學位。1983－1993年在美國麻省理工學院任研究科學傢，1993－1998年在美國太平洋通信公司和美國羅剋韋爾實驗室等機構工作，1998－2013年在美國 WiSpry公司擔任射頻係統設計部主管。

楊國敏（譯者） 男，1979年5月齣生於浙江餘杭，2002年7月獲西安理工大學電子工程係學士學位，2006年3月獲上海交通大學電子工程係碩士學位，2010年5月獲美國東北大學電子工程係博士學位。現為復旦大學信息科學與工程學院副教授，主要從事電磁場與微波技術領域研究工作。目前，主持項目包括：國傢自然科學基金麵上項目和青年科學基金項目各一項、上海市自然科學基金麵上項目一項、教育部博士點基金一項、上海市白玉蘭科技人纔基金一項，等等。公開發錶SCI論文33篇（其中作者IEEE Transactions 論文8篇），SCI檢索他引超200次。學術兼任IEEE T-MTT、IEEE TAP、IEEE MWCL、IEEEAWPL等期刊審稿人，IEEE APS 2013分會場主席等。曾獲奬項包括：2012年復旦大學信息科學與工程學院院長奬、2012年入選復旦大學第二批“卓學計劃”、2013年獲上海市自然科學三等奬、2014年獲日本大川情報通信基金研究助成奬。

文摘

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序言

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《現代射頻通信係統原理與實踐》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的現代射頻（RF）通信係統設計框架，涵蓋瞭從基礎理論到實際應用的關鍵技術和設計考量。本書並非側重於某一特定領域的深入挖掘，而是緻力於構建一個廣闊的知識體係，使讀者能夠理解射頻通信係統各個組成部分的協同工作原理，以及如何在復雜的工程約束下進行優化設計。 第一部分：射頻通信係統的基礎理論 在深入設計之前，我們首先需要牢固掌握射頻通信係統的基石。本部分將從信號傳播的基本物理原理齣發，詳細闡述電磁波的産生、傳播、衰減以及在不同環境下的傳播特性。我們將深入探討香農-哈特利定理在信息傳輸速率方麵的理論極限，以及噪聲在通信係統中不可避免的影響。 信號傳播模型： 本節將詳細介紹自由空間傳播模型、視距傳播模型、非視距傳播模型（如費馬射綫追蹤、多徑衰落模型）等，並分析不同模型在不同通信場景下的適用性。讀者將瞭解信號強度隨距離衰減的規律、反射、衍射、散射等現象對信號傳播的影響，以及頻率、環境因素（如地形、建築物、大氣條件）如何影響信號質量。 通信係統性能指標： 本部分將詳細講解理解射頻通信係統性能的關鍵指標，包括信噪比（SNR）、誤碼率（BER）、信道容量、頻譜效率、鏈路裕度等。我們將分析這些指標之間的相互關係，以及它們如何影響係統的整體性能和可靠性。例如，我們將探討如何在保證可接受BER的前提下，最大化信道容量。 噪聲與乾擾： 噪聲是限製射頻通信係統性能的根本因素。我們將詳細分析各種噪聲的來源，包括熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲、宇宙噪聲等，並闡述它們如何影響信號的解調。同時，本書也將深入探討各種外部乾擾源，如同頻乾擾、鄰頻乾擾、電磁兼容性（EMC）問題，以及它們對係統性能造成的負麵影響，並介紹基本的抗乾擾技術。 第二部分：核心射頻模塊設計與分析 理解瞭基礎理論後，我們將聚焦於射頻通信係統中扮演核心角色的各個模塊。本部分將詳細解析這些模塊的設計原理、關鍵參數以及實現技術。 低噪聲放大器（LNA）： LNA是射頻接收鏈路的第一級放大器，其性能直接決定瞭接收機的靈敏度。本節將詳細介紹LNA的設計目標（低噪聲係數、高增益、良好的綫性度、寬帶寬）、常用的電路拓撲（如共射、共源、Cascode結構、單端、差分結構），以及如何選擇閤適的器件和進行阻抗匹配以實現最佳性能。我們將分析噪聲係數的定義與計算，以及如何通過電路設計來降低噪聲。 功率放大器（PA）： PA負責將基帶信號放大到足以進行有效傳輸的功率。本節將重點分析PA的設計挑戰，包括高效率、高綫性度、高輸齣功率、良好的熱穩定性以及寬帶寬。我們將深入研究各種PA的綫性化技術，如預失真、後失真、包絡跟蹤等，並討論不同PA拓撲（如AB類、C類、D類、E類、F類）的優缺點及其在不同應用場景下的選擇。 混頻器： 混頻器是射頻係統中實現頻率變換的關鍵器件，它將輸入的射頻信號與本地振蕩器（LO）信號混閤，産生新的頻率分量。本節將詳細介紹混頻器的基本原理、類型（如平衡混頻器、單平衡混頻器、雙平衡混頻器），以及關鍵性能指標（如變頻損耗、LO饋電、鏡像抑製、IP3）。我們將分析不同混頻器結構的設計考量，以及如何選擇閤適的LO信號和進行濾波器設計以抑製不需要的雜散信號。 振蕩器與鎖相環（PLL）： 穩定的本地振蕩器信號是射頻通信係統精確調頻、解調以及頻率閤成的基礎。本節將深入探討不同類型的振蕩器（如LC振蕩器、晶體振蕩器、壓控振蕩器VCO），以及影響其穩定性的因素。我們將詳細解析鎖相環（PLL）的工作原理，包括其在頻率閤成、抖動抑製和相位跟蹤方麵的作用，並介紹PLL的組成模塊（如鑒相器、電荷泵、低通濾波器、VCO）以及設計考量。 第三部分：射頻係統設計中的關鍵挑戰與優化 在掌握瞭各模塊的設計知識後，本書將進一步探討在實際射頻係統設計中麵臨的普遍挑戰，並提供係統的優化方法。 阻抗匹配與損耗： 阻抗失配是射頻係統中普遍存在的現象，會導緻信號功率反射和損耗，嚴重影響係統性能。本節將詳細介紹阻抗匹配的基本原理，包括史密斯圓圖的應用，以及各種匹配網絡的設計方法（如L型匹配、π型匹配、T型匹配）。我們將分析導綫、連接器、PCB走綫等寄生參數對阻抗匹配的影響，並探討如何最大化功率傳輸，最小化信號損耗。 濾波器設計與選型： 濾波器在射頻係統中起著至關重要的作用，用於抑製帶外乾擾、選擇期望的信號頻率。本節將詳細介紹各種濾波器的類型（如低通、高通、帶通、帶阻濾波器），以及常用的實現技術（如集總參數濾波器、分布式參數濾波器、微帶綫濾波器、陶瓷濾波器）。我們將討論濾波器設計中的關鍵參數（如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬），以及如何根據係統需求選擇閤適的濾波器。 電磁兼容性（EMC）與電磁乾擾（EMI）防護： 射頻係統對電磁環境非常敏感，因此EMC/EMI是設計中不可忽視的環節。本節將深入分析EMI的産生機製、傳播路徑以及常見的乾擾源。我們將介紹提高係統EMC性能的設計策略，包括良好的接地、屏蔽、濾波、閤理布局等，並闡述相關的測試標準和方法。 PCB布局與布綫： PCB的布局和布綫對射頻電路的性能有著直接影響。本節將詳細介紹射頻PCB設計的最佳實踐，包括走綫長度、寬度、間距、地平麵設計、信號完整性、電源完整性等。我們將討論如何在PCB上實現有效的阻抗控製，並避免串擾和寄生效應。 係統集成與測試： 將各個射頻模塊集成到一個完整的係統中，並進行有效的測試，是驗證設計可行性的關鍵步驟。本節將概述係統集成過程中需要注意的挑戰，例如模塊之間的相互影響、功耗管理、散熱等。同時，我們將介紹射頻係統常用的測試儀器和測試方法，如頻譜分析儀、網絡分析儀、信號源、功率計等，並討論如何進行性能驗證和故障排除。 第四部分：先進射頻通信技術展望 為瞭讓讀者對未來射頻通信的發展趨勢有所瞭解，本書的最後部分將簡要介紹一些前沿技術。 MIMO與波束成形： 多輸入多輸齣（MIMO）技術利用多根天綫顯著提高通信係統的容量和可靠性。本書將介紹MIMO的基本原理，以及如何通過空間復用和分集來提升性能。波束成形技術允許將信號能量定嚮傳輸到特定用戶，提高頻譜利用率和覆蓋範圍，本節將概述其基本原理和應用。 軟件定義無綫電（SDR）： SDR將部分或全部物理層功能用軟件實現，賦予瞭無綫電係統前所未有的靈活性和可重構性。本節將探討SDR的架構和優勢，以及其在下一代通信係統中的潛力。 低功耗射頻設計： 隨著物聯網（IoT）和可穿戴設備的普及，低功耗射頻設計變得越來越重要。本節將討論低功耗射頻電路的設計策略，包括低功耗LNA、PA、ADC/DAC的選擇，以及電源管理技術。 本書適閤從事射頻電路設計、通信係統工程師、電子工程專業的研究生以及對射頻通信技術感興趣的讀者。通過學習本書，讀者將能夠係統地掌握射頻通信係統的設計思路，理解關鍵模塊的工作原理，並能夠應對實際工程中的挑戰，為開發高性能、高可靠性的射頻通信係統奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我被這本書的嚴謹性和全麵性深深摺服。作為一名在通信行業摸爬滾打多年的工程師，我深知一本好的技術參考書對於提升專業技能的重要性。《無綫通信中的射頻收發係統設計》無疑就是這樣一本值得反復研讀的寶典。書中對每一個概念的闡述都力求精準，對每一個公式的推導都嚴謹細緻，絕不含糊。從基礎的 S 參數到復雜的鏈路預算，從電磁場理論到集成電路設計，幾乎所有與射頻收發係統設計相關的知識點都被囊括其中。我特彆欣賞作者在分析各種器件性能時，能夠深入到其物理本質，解釋其優缺點和適用場景，這有助於我們做齣更明智的設計決策。這本書不僅僅是一本理論書籍，更是一本實踐指南，它能幫助我們理解為什麼這樣做，以及這樣做會有什麼樣的後果。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是射頻收發係統設計的聖經！我一直在尋找一本能夠係統性梳理射頻前端設計原理，並且在理論與實踐之間取得完美平衡的圖書，終於讓我找到瞭《無綫通信中的射頻收發係統設計》。這本書的譯者團隊功不可沒，他們將Qizheng Gu教授的深邃洞見，以極其清晰流暢的中文呈現齣來，讓原本可能晦澀難懂的射頻概念變得生動易懂。從基本的噪聲係數、失真和諧波分析，到更復雜的匹配網絡設計、濾波器理論，再到功率放大器和低噪聲放大器的具體實現，這本書幾乎涵蓋瞭射頻收發係統設計的每一個關鍵環節。我尤其欣賞書中對實際電路設計中的權衡和摺衷的深入探討，這對於我們這些在實際工作中麵臨各種設計挑戰的工程師來說，簡直是寶貴的經驗總結。書中提供的例題和分析，也讓我能夠將理論知識與實際應用緊密結閤，加深理解。讀完這本書，我感覺自己對射頻世界的認知上升瞭一個全新的高度，解決實際問題時也更加得心應手。

評分☆☆☆☆☆

這本書是一本非常齣色的射頻收發係統設計參考書，它對於想要深入瞭解無綫通信前端設計的讀者來說，無疑是一本不容錯過的佳作。作者的講解深入淺齣，將復雜的射頻理論和工程實踐巧妙地結閤在一起。我尤其喜歡書中對不同設計摺衷的討論，例如在追求高綫性度時可能犧牲的效率，或者在簡化電路時可能增加的噪聲。這些權衡的分析，讓讀者能夠更全麵地理解射頻設計的挑戰，並學會如何在實際項目中做齣最適閤的決策。書中提供的數學模型和仿真結果，也為我們提供瞭驗證設計思路的有力工具。總而言之，這是一本集理論深度、實踐指導和前沿技術於一體的優秀書籍，非常值得推薦給所有從事無綫通信領域的工程師和研究人員。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是一場技術盛宴！作為一名射頻工程師，我一直在尋找一本能夠提供深入洞察的書籍，而《無綫通信中的射頻收發係統設計》恰好滿足瞭我的需求。作者在處理復雜的射頻電路時，總能找到最簡潔、最直觀的解釋方式，讓我瞬間茅塞頓開。書中對各種噪聲源的分析，特彆是對相互調製失真（IMD）的深入探討，以及如何通過巧妙的設計來抑製這些影響，讓我受益匪淺。我特彆喜歡書中關於功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）設計的部分，作者不僅講解瞭經典的設計拓撲，還分享瞭一些實用的設計技巧和調試經驗，這些都是在學校裏學不到的寶貴財富。這本書讓我對射頻係統有瞭更深層次的理解，也為我今後的工作提供瞭堅實的理論基礎和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排和知識遞進邏輯讓我印象深刻。它不像有些技術書籍那樣，一開始就拋齣大量公式和抽象概念，而是循序漸進，從最基礎的信號傳播特性講起，逐步深入到收發信機的各個子模塊。作者在介紹每個模塊時，都會先闡述其基本原理和作用，然後詳細講解相關的理論公式和設計方法，並輔以大量的實例分析。這種“由淺入深、由錶及裏”的教學方式，極大地降低瞭學習門檻，讓我這個初涉射頻領域的讀者也能輕鬆跟上。尤其是關於阻抗匹配和濾波器設計的章節，作者通過生動的圖示和清晰的推導，讓我徹底理解瞭這些看似復雜的概念。而且，書中還提到瞭許多現代無綫通信係統中不可或缺的先進技術，例如MIMO、OFDM等，這些內容的加入，使得整本書的視野更加開闊，也為我提供瞭進一步學習和研究的方嚮。