ADS射頻電路設計基礎與典型應用(第2版) 黃玉蘭 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃玉蘭 著

圖書標籤:

• 射頻電路
• ADS
• 電路設計
• 微波技術
• 模擬電路
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 黃玉蘭
• 通信工程

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115391759

商品編碼：29355750877

包裝：平裝

齣版時間：2015-10-01

基本信息

書名：ADS射頻電路設計基礎與典型應用(第2版)

定價：79.0元

作者：黃玉蘭

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2015-10-01

ISBN：9787115391759

字數：875000

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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1.立足實踐，重點介紹實際操作中遇到的普遍、典型問題。
　　2.深入講解ADS工作界麵、使用方法和設計仿真功能的方方麵麵。
　　3.與理論指導書《頻電路理論與設計（第2版）》相輔相成。

內容提要

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目錄

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作者介紹

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黃玉蘭 研究領域：電磁場與無綫技術、射頻微波電路、射頻識彆技術、 、傳感器技術、物聯網等。 以前齣版的教材： 書名《電磁場與微波技術（第2版）》 人民郵電齣版社 齣版時間 2012年 2萬多冊 書名《射頻電路理論與設計（第2版）》 人民郵電齣版社 齣版時間 2014年 本書作者已經在人民郵電齣版社齣版10本書。

文摘

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序言

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ADS射頻電路設計：原理、工具與實踐 一、 射頻電路設計的時代背景與重要性 信息時代瞬息萬變，無綫通信技術更是日新月異，從最初的模擬通信到如今覆蓋全球的5G、6G網絡，射頻（RF）電路設計始終是支撐這一切發展的核心技術之一。無論是智能手機、衛星通信、雷達係統，還是物聯網設備，都離不開對高頻電磁波的精準處理。射頻電路設計的重要性體現在其對信息傳輸效率、信號質量、係統性能以及功耗的直接影響。一個優秀的射頻電路設計能夠實現更遠距離、更高速率、更低失真的無綫通信，為用戶帶來更流暢、更可靠的無綫體驗。 隨著通信技術的不斷演進，對射頻電路設計提齣瞭更高的要求：更高的頻率、更寬的帶寬、更低的噪聲、更小的尺寸以及更低的功耗。這使得射頻電路設計成為一個集理論、實踐、仿真與測試於一體的復雜工程領域，需要工程師們具備深厚的理論功底、熟練的EDA工具應用能力以及豐富的實際經驗。 二、 射頻電路設計的基礎理論 深入理解射頻電路設計，必須建立在紮實的理論基礎之上。這些基礎理論涵蓋瞭電磁學、電路理論、微波工程等多個方麵。 1. 電磁場與電磁波傳播理論： 麥剋斯韋方程組： 這是電磁學中最基本的定律，描述瞭電場和磁場如何相互作用並隨時間和空間變化。理解麥剋斯韋方程組是理解電磁波産生、傳播和輻射的基礎。 均勻傳輸綫理論： 在高頻電路中，導綫的長度與信號波長相比不可忽略，此時導綫不再能視為理想的集總元件，而需要用傳輸綫理論來描述。這包括瞭電壓和電流的傳播、特性阻抗、電壓駐波比（VSWR）、反射係數、插入損耗等關鍵參數。 史密斯圓圖： 史密斯圓圖是進行阻抗匹配、分析傳輸綫特性的強大可視化工具。它能夠將復雜的復數阻抗映射到圓圖中，方便進行阻抗變換、匹配網絡設計以及故障診斷。 2. 射頻電路元件模型與參數： 集總元件模型的高頻等效電路： 即使在高頻下，一些小型元件（如電阻、電容、電感）仍可近似視為集總元件，但其在高頻下會錶現齣寄生效應（如電感的寄生電容、電容的寄生電感），需要使用高頻等效電路來更準確地描述其行為。 分布式元件模型： 對於高頻電路中長度較大的導綫、微帶綫、帶狀綫等，需要采用分布式元件模型來分析，其特性由其長度、寬度、介質材料等參數決定。 S參數（散射參數）： S參數是描述射頻電路在高頻下輸入輸齣端口之間功率傳輸和反射特性的參數。它比傳統的Z參數、Y參數更適閤在高頻下進行測量和分析，尤其適用於多端口網絡。理解S參數對於分析放大器、濾波器、耦閤器等器件的性能至關重要。 3. 噪聲與失真理論： 噪聲係數（NF）： 噪聲是影響射頻係統性能的重要因素。噪聲係數衡量瞭電路對輸入信號噪聲的放大程度。低噪聲係數是許多射頻接收機的關鍵指標。 失真（綫性度）： 非綫性器件會在信號中引入諧波和互調失真，降低信號質量。P1dB（1dB壓縮點）、IP3（三階交調截點）等是衡量器件綫性度的重要指標。 4. 信號完整性（SI）與電源完整性（PI）： 信號完整性： 指的是信號在傳輸過程中保持其形狀和時序的能力。在高頻下，信號反射、串擾、損耗等都會導緻信號失真，影響係統的正常工作。 電源完整性： 指的是電源網絡能夠為電路提供穩定、低噪聲的直流電源的能力。在高頻下，電源網絡會錶現齣阻抗，可能導緻電源電壓波動，影響電路性能。 三、 ADS（Advanced Design System）射頻電路設計流程與核心功能 ADS是Keysight Technologies（原Agilent Technologies）推齣的一款業界領先的射頻及微波電路設計自動化軟件，廣泛應用於射頻、微波、高速數字以及通信係統設計。其強大的仿真功能、全麵的庫以及靈活的集成環境，極大地提高瞭射頻電路設計的效率和準確性。 1. 原理圖繪製與庫管理： 原理圖編輯器： ADS提供直觀易用的原理圖編輯器，用戶可以通過拖拽的方式將各種射頻元件（如S參數文件、晶體管模型、無源元件、電源、信號源等）放置在原理圖上，並通過導綫連接，構建電路。 元件庫： ADS擁有豐富的元件庫，包括標準元件庫（電阻、電容、電感）、晶體管模型庫（如S參數模型、SPICE模型）、射頻器件庫（如濾波器、耦閤器、功率分配器、混頻器、振蕩器）、PCB/IC版圖提取庫等。用戶還可以導入自定義的S參數文件、Touchstone文件等。 2. 仿真分析： S參數仿真（AC/Harmonic Balance）： 用於分析電路的綫性響應，如增益、迴波損耗、插入損耗、相位等。是放大器、濾波器等綫性電路設計的關鍵。 瞬態仿真（Transient）： 用於分析電路的動態行為，觀察信號在時域上的變化，如上升時間、下降時間、過衝、振鈴等。適用於分析數字信號、開關電源等。 諧波平衡仿真（Harmonic Balance）： 專門用於分析非綫性電路的穩態響應，如混頻器、倍頻器、壓控振蕩器（VCO）等。能夠計算齣基波和各次諧波的信號幅度、相位以及非綫性效應。 噪聲分析（Noise）： 用於計算電路的總噪聲係數、輸入輸齣噪聲功率譜密度等，是評估接收機性能的關鍵。 瞬態噪聲仿真（Transient Noise）： 結閤瞭瞬態分析和噪聲分析，用於分析非綫性電路中的噪聲行為。 瞬態交調分析（Transient Intermodulation）： 分析非綫性電路中不同頻率信號相互作用産生的互調失真。 粒子流仿真（Particle Flow）： 用於仿真微波和射頻真空器件，如速調管、磁控管等。 電磁場仿真（EM Simulation）： ADS集成瞭強大的三維電磁場仿真器（如Momentum），能夠對PCB走綫、天綫、連接器等進行全波電磁場分析，考慮寄生效應和耦閤效應，用於精確設計分布式元件和天綫。 3. 版圖設計與後處理： 版圖編輯器： ADS的版圖編輯器支持IC和PCB設計，用戶可以在此繪製電路的物理版圖，並與原理圖進行關聯。 版圖提取（Layout Extraction）： 從繪製的版圖中提取齣寄生參數（如互感、互容、串聯電阻等），形成等效電路模型，用於更精確的仿真。 版圖與原理圖同步： ADS支持原理圖與版圖之間的雙嚮關聯，修改一方會自動更新另一方。 後處理與數據可視化： 仿真結果可以通過各種圖錶（如S參數圖、時域波形圖、功率譜密度圖、星座圖等）進行可視化展示，方便用戶分析和優化設計。 4. 優化與參數掃描： 優化器： ADS提供瞭多種優化算法，可以根據預設的目標函數（如最大化增益、最小化噪聲係數、達到特定阻抗匹配等），自動調整電路參數，以找到最優的設計方案。 參數掃描： 用戶可以對電路中的一個或多個參數進行掃描，觀察其對電路性能的影響，從而更好地理解設計空間的分布。 四、 典型射頻電路應用分析 ADS在各種射頻應用中發揮著關鍵作用，以下列舉一些典型應用： 1. 低噪聲放大器（LNA）設計： 關鍵挑戰： LNA是接收機鏈中的第一級放大器，其噪聲係數直接決定瞭整個接收機的靈敏度。同時，LNA需要與天綫或前級匹配，以最大化接收功率並減小反射。 ADS應用： 使用S參數仿真來優化匹配網絡，實現最優的輸入匹配（如S11最小）。使用噪聲分析來降低噪聲係數。通過晶體管模型仿真，選擇閤適的器件並調整偏置點，實現低噪聲和高增益的權衡。 2. 功率放大器（PA）設計： 關鍵挑戰： PA需要提供足夠的輸齣功率，同時保持高效率和良好的綫性度，以避免信號失真。 ADS應用： 采用諧波平衡仿真來分析PA的非綫性特性，優化輸齣匹配以獲得最大輸齣功率和效率。通過P1dB和IP3等指標來評估和改善綫性度。功率掃描可以用來分析不同輸入功率下的輸齣特性。 3. 濾波器設計： 關鍵挑戰： 濾波器需要根據應用需求（如頻段、帶寬、衰減特性）設計，抑製帶外乾擾，同時在通帶內具有低損耗。 ADS應用： ADS提供瞭多種濾波器設計嚮導，可以基於Butterworth、Chebyshev、Elliptic等濾波器類型，根據技術指標自動生成濾波器電路。可以使用S參數仿真來驗證濾波器的頻率響應，並使用EM仿真來考慮分布式濾波器的寄生效應。 4. 混頻器與頻率閤成器設計： 關鍵挑戰： 混頻器用於將信號搬移到不同的頻率，是通信係統中不可或缺的組件。頻率閤成器則負責生成精確的本地振蕩信號。 ADS應用： 諧波平衡仿真對於分析混頻器的變頻損耗、隔離度、互調失真至關重要。頻率閤成器的設計通常涉及鎖相環（PLL）等復雜電路，ADS可以對其中的振蕩器、分頻器、鑒相器等進行仿真和集成設計。 5. PCB/IC射頻電路與布綫仿真： 關鍵挑戰： 在PCB或IC上實現射頻電路時，走綫的長度、寬度、間距、過孔等都會産生寄生效應，影響電路性能。 ADS應用： 利用ADS的版圖編輯器進行射頻電路的物理布局，並使用Momentum等EM仿真器進行全波電磁場分析，提取寄生參數，優化布綫，減小耦閤和反射，確保信號完整性。 五、 結論 射頻電路設計是一個充滿挑戰但也極具價值的領域。隨著無綫通信技術的飛速發展，對射頻電路設計能力的需求將持續增長。ADS作為一款功能強大、應用廣泛的射頻設計軟件，為工程師們提供瞭從理論仿真到實際實現的完整解決方案。通過深入學習和掌握ADS的核心功能，結閤紮實的射頻電路基礎理論，工程師們能夠更高效、更精確地設計齣滿足嚴苛要求的射頻係統，為未來的無綫通信技術發展貢獻力量。掌握ADS不僅僅是學會一款工具，更是掌握一種先進的設計方法論，能夠應對日益復雜的射頻設計挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我是一名有著一定射頻電路設計經驗的工程師，一直以來都希望能找到一本能夠幫助我深化理解並提升ADS使用技能的書。這本書確實給瞭我不少啓發。作者黃玉蘭女士的敘述風格非常專業，但又不失易懂性。她對ADS軟件的講解非常到位，尤其是在高級仿真技巧方麵，我學到瞭不少新東西。書中關於噪聲係數和綫性度優化的章節，對我來說非常有價值，讓我對如何在實際設計中處理這些關鍵性能指標有瞭更深入的理解。而且，她還強調瞭版圖對電路性能的影響，並給齣瞭如何在ADS中進行版圖級仿真的指導，這對於我之前常常忽略的環節非常有幫助。這本書的案例分析也相當豐富，涵蓋瞭多種射頻電路的應用場景，讓我能夠站在更高的層麵去審視和理解射頻電路的設計。讀完這本書，我感覺自己在ADS的使用熟練度和設計思維上都有瞭顯著的提升。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛接觸射頻領域不久的研究生，我一直在尋找一本能夠係統梳理射頻電路設計知識並提供實踐指導的書籍。這本書簡直就是我的“及時雨”。作者黃玉蘭女士的講解邏輯清晰，條理分明，從最基礎的射頻電路模型和參數入手，逐步深入到更復雜的係統設計。她對ADS這款軟件的掌握程度令人驚嘆，書中提供的每一個操作步驟都非常到位，讓我這個初學者也能很快地跟著學下來。我印象最深的是關於放大器設計的部分，書中詳細講解瞭不同類型放大器的設計思路和ADS仿真驗證的流程，讓我對如何設計一個滿足特定指標要求的放大器有瞭更清晰的認識。而且，作者還非常注重理論與實踐的結閤，書中穿插瞭大量的實際案例，讓我能夠將在課堂上學到的理論知識轉化為實際操作能力。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一位良師益友，指引我一步步探索射頻電路設計的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於射頻領域的學生和工程師來說，無疑是一份珍貴的禮物。我尤其欣賞作者在講解ADS軟件操作時的耐心和細緻。很多時候，我們學習一款新的軟件，最頭疼的就是上手問題，各種菜單、選項讓人眼花繚亂。但這本書就像一位經驗豐富的嚮導，一步一步地帶領我們熟悉ADS的界麵和功能，從最基本的原理圖繪製，到如何進行S參數、噪聲係數、IP3等關鍵指標的仿真，都給齣瞭詳盡的圖文並茂的解釋。書中並沒有僅僅停留在軟件操作的層麵，而是將理論知識與實際操作緊密結閤，讓我們在學會如何使用工具的同時，也能更深刻地理解射頻電路的設計原理。我特彆喜歡其中關於阻抗匹配網絡設計的部分，作者不僅給齣瞭多種匹配方法的講解，還詳細演示瞭如何在ADS中通過仿真工具進行最優匹配，這對於提高電路的性能至關重要。另外，書中還提及瞭一些在實際生産中可能會遇到的問題，比如如何處理電磁乾擾、如何進行版圖優化等，這些內容讓我覺得這本書的價值遠超一般的技術手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我大開眼界！雖然我一直對射頻電路設計有濃厚的興趣，但總覺得理論知識和實際應用之間隔著一層紗。看瞭這本書，我感覺那層紗終於被揭開瞭。作者黃玉蘭女士的講解深入淺齣，對於ADS（Advanced Design System）這款強大的射頻EDA工具的使用，她給齣瞭非常細緻的操作指導，從基礎的元器件模型搭建，到復雜的係統級仿真，每一步都清晰明瞭。特彆是書中那些具體的案例分析，比如低噪聲放大器的設計、混頻器的優化，都讓我學到瞭很多寶貴的經驗。我之前總是在理論書上看到那些公式和原理，但不知道怎麼在實際的EDA工具裏實現，這本書正好彌補瞭我的這個短闆。她還強調瞭設計流程的重要性，從需求分析到性能驗證，每一個環節都環環相扣，讓我明白瞭一個完整的射頻電路設計應該是怎樣的。而且，書中並沒有迴避一些實際設計中可能遇到的難題，比如寄生參數的影響、版圖效應的考慮，這些細節的講解讓我覺得非常實用。讀完之後，我迫不及待地想把我學到的知識應用到我自己的項目上。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我留下瞭深刻的印象，它不僅僅是一本關於ADS射頻電路設計的技術書籍，更像是一份凝聚瞭作者豐富經驗的寶貴指南。黃玉蘭女士以一種非常平易近人的方式，將復雜的射頻電路設計理論和ADS軟件的實際操作完美地融閤在一起。我個人特彆喜歡書中對於不同射頻組件（如濾波器、耦閤器、功率分配器等）的設計與仿真的詳細闡述，這些講解不僅能夠幫助讀者掌握ADS軟件的使用技巧，更能讓他們深刻理解這些組件的工作原理以及設計時需要注意的關鍵點。書中舉例的典型應用場景，讓我能夠將學到的理論知識與實際工程項目聯係起來，受益匪淺。而且，作者在講解過程中，始終關注著讀者的學習過程，不斷強調一些容易被忽視的設計細節和實用技巧，這對於我這樣希望在射頻領域不斷進步的讀者來說，簡直是太有價值瞭。這本書讓我對射頻電路設計有瞭更全麵、更深入的認識，也大大增強瞭我使用ADS進行實際設計的信心。