现代无线系统射频微波平面电路 9787121301766 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈会 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121301766

商品编码：29646882603

包装：平装

出版时间：2016-11-01

基本信息

书名:现代无线系统射频微波平面电路

：68.00元

售价：49.6元,便宜18.4元,折扣72

作者:陈会

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-11-01

ISBN：9787121301766

字数：413300

页码：252

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书以作者近年来在射频微波平面电路领域的研究成果为主线，详细论述了广泛应用于现代无线系统中的新型高性能、小型化射频/微波电路与器件。在简单介绍了现代无线系统基本原理、组成结构、现代平面电路发展现状和平面传输线基本结构与理论之后，作者重点讨论和介绍了各种新型射频微波电路。本书主要涉及到平面低通、带通和带阻多模谐振器与滤波器，基于新型微带/共面波导和微带/槽线等综合传输线结构的高性能小型化双金属平面滤波器，以及平面功分器与功率放大器等内容。这些内容大部分是作者科研工作的总结和进一步完善，因此，不仅有一定的理论深度，而且也具有一定的工程应用价值。

目录

作者介绍

陈会，男，博士（后），副教授。2014年1月至2015年1月以访问学者的身份在英国利兹大学进行为期1年的学术访问与交流；2012年3月，博士后研究出站；2008年12月，获电子科技大学电路与系统专业工学博士学位。先后在徐州工程集团、四川大学从事产品研发和教学科研，并于2009年1月留校就职于电子科技大学。目前主要研究方向与兴趣：现代无线系统与射频/微波前端电路、高速PCB的信号完整性以及信息安全与赛博空间控制技术等。

文摘

序言

探寻微波世界的奥秘：从基础理论到前沿应用 本书并非专注于某一特定著作，而是旨在为读者构建一个理解现代无线系统射频微波平面电路的宏大图景。我们并非复述某一本教材的目录，而是力求勾勒出这一领域的核心脉络，引导读者穿越复杂的理论迷雾，直抵技术应用的辉煌殿堂。 第一章：无线系统的基石——电磁波与电路的交织 在深入微波平面电路之前，我们必须首先回归无线系统的本质：电磁波的传输与信号的调制解调。电磁波，作为信息传递的无形载体，其传播特性，如频率、波长、幅度、相位，构成了我们通信世界的基石。理解不同频段的电磁波在自由空间、介质中的传播规律，是后续一切分析的出发点。 与电磁波相伴而生的，是电路。在低频段，我们习惯于用集总参数电路来描述元件的行为，电压和电流是核心的分析对象。然而，当信号频率攀升至射频和微波乃至更高频段时，集总参数的近似便失效了。此时，分布参数电路的概念应运而生。在这些高频电路中，导线的长度、元件的尺寸与信号的波长相比不可忽略，它们所产生的电感、电容效应，以及由此带来的信号传播延迟和驻波现象，都必须被纳入分析框架。 因此，理解电磁波与高频电路之间的辩证关系至关重要。电磁场理论，特别是麦克斯韦方程组，为我们揭示了电场与磁场在空间中的相互演化，以及它们如何构成电磁波。而电路理论，则为我们提供了分析和设计由这些场构成的传输线、谐振器、耦合器等微波器件的工具。这本书将逐步引导读者理解，从宏观的电磁场理论如何推导出微观的电路参数，以及如何利用电路的语言来描述和控制高频电磁场的行为。 第二章：平面电路的兴起——微波技术的革命 当我们谈论“平面电路”时，我们实际上是在描绘一种革命性的技术。在微波技术发展的早期，许多高频电路元件，如波导、腔体谐振器等，往往是三维的、体积庞大的。这极大地限制了系统的集成度、小型化和成本效益。 平面电路的出现，彻底改变了这一局面。它指的是将微波电路元件和传输线制作在平面介质基板上，通过印刷或蚀刻等工艺实现。最典型的代表就是微带线。微带线由一个金属导体条带、一个介电基板和一个接地板构成。其工作原理可以看作是一种“限制”在介质中的传播模式，其中大部分能量集中在介质中，但仍有部分能量向空气中辐射。这种结构易于制造、易于与半导体器件集成，并且可以方便地实现各种电路功能，因此迅速成为射频和微波电路设计的主流。 除了微带线，还有条带线、带状线等多种形式的平面传输线，它们在阻抗控制、屏蔽性能、损耗特性等方面各有侧重，适用于不同的设计需求。本书将深入探讨这些不同类型平面传输线的结构、特性阻抗、传播模式、损耗机理等，为读者打下坚实的理论基础。 第三章：构建微波世界的积木——基本无源元件的平面化设计 微波电路并非由抽象的电磁场直接构成，而是由一系列具有特定功能的无源和有源元件组合而成。在平面电路的范畴内，这些元件也必须以平面结构的形式来实现。 传输线与耦合器： 除了基本的微带线，我们还需要设计能够精确控制信号传输路径和能量分配的传输线。例如，四分之一波长阻抗变换器可以用来实现阻抗匹配；定向耦合器（如巴伦耦合器、定向耦合器）则允许我们将信号的一部分耦合到另一条传输线上，这是构建天线馈电网络、功率分配器和功率合成器的关键。 谐振器： 谐振器是储存和释放能量的关键元件，它们在滤波、振荡等应用中扮演着核心角色。在平面电路中，最常见的谐振器有环形谐振器、开槽谐振器、谐振腔（通过在基板上开槽或嵌入金属柱实现）等。它们的谐振频率、品质因数、耦合方式等参数，都是设计中需要仔细考虑的。 滤波器的设计： 滤波器是选择特定频率信号、抑制干扰信号的“哨兵”。在微波频率下，利用传输线、谐振器和耦合器的组合，可以构建出各种类型的高性能滤波器，如低通、高通、带通、带阻滤波器。从最初的集总参数滤波器的等效模型，到基于分布参数元件的电容性、电感性终端滤波器，再到更复杂的耦合线滤波器，本书将逐步揭示其设计原理和方法。 终端元件： 匹配负载（通常是50欧姆）是确保信号有效传输、避免反射的关键。在平面电路中，匹配负载可以通过终端电阻或特殊的终端结构来实现。 第四章：让信号“听话”——微波有源器件的集成与应用 尽管无源元件构建了电路的骨架，但真正的信号处理和放大，离不开有源器件。在微波领域，半导体器件，尤其是二极管和晶体管，是实现这些功能的关键。 微波二极管： PIN二极管、肖特基二极管在开关、衰减器、混频器等应用中发挥着重要作用。它们的非线性特性，是实现信号调制、解调和频率变换的基础。 微波晶体管： MOSFET、MESFET、HEMT（高电子迁移率晶体管）以及最新的GaN（氮化镓）器件，是微波放大器、振荡器、混频器等核心有源电路的基石。理解这些器件的S参数、噪声系数、功率输出特性等，是进行有源电路设计的前提。 单片微波集成电路（MMIC）： 随着半导体制造工艺的进步，将多种微波无源和有源器件集成在同一块芯片上的MMIC技术应运而生。MMIC极大地提高了集成度、可靠性和性能，并降低了成本，已成为现代无线系统不可或缺的一部分。本书将探讨MMIC的设计理念、关键技术和典型应用。 第五章：通往无线世界的桥梁——天线与馈电网络 无线系统离不开天线，而天线的设计与微波电路紧密相连。天线是将电信号转换为电磁波、或将电磁波转换为电信号的“接口”。 平面天线： 在平面电路的基础上，可以设计出各种高性能的平面天线，如偶极子天线、单极子天线、贴片天线（Patch Antenna）、缝隙天线（Slot Antenna）、螺旋天线、Vivaldi天线等。这些天线结构紧凑、易于集成，非常适合现代移动通信、Wi-Fi、蓝牙等应用。本书将介绍不同类型平面天线的原理、辐射特性、阻抗匹配以及阵列设计。 馈电网络： 将信号从射频电路传输到天线，或将天线接收到的信号传输到射频电路，需要设计高效的馈电网络。馈电网络通常由传输线、功率分配器、功率合成器、相移器等组成，其设计目标是最大限度地减少信号损耗和失配，并实现所需的功率分配或信号合成。 第六章：从理论到实践——微波电路的仿真与测量 在实际的微波电路设计过程中，理论计算和仿真工具的结合至关重要。 电磁场仿真软件： HFSS, CST, ADS等专业的电磁场仿真软件，能够精确地模拟微波电路的电磁场分布，预测其性能参数，如S参数、阻抗、增益、辐射方向图等。这些工具可以帮助工程师在实际制造前发现并解决潜在的设计问题，极大地提高了设计效率。 电路仿真与优化： 除了全波电磁场仿真，像ADS这样的电路仿真软件，能够对集成电路进行更高效的仿真和优化，特别是对于包含大量有源器件的复杂电路。 微波测量技术： 最终的电路性能需要通过实际测量来验证。网络分析仪、频谱分析仪、功率计等是微波电路设计中常用的测量仪器。了解这些仪器的基本原理、操作方法以及如何解释测量结果，是衡量设计成功与否的关键。 第七章：现代无线系统的脉搏——前沿应用与发展趋势 本书的最终目标，是将读者引入现代无线系统的广阔应用场景，并展望未来的发展方向。 5G/6G通信： 随着5G乃至6G通信技术的不断演进，对射频微波平面电路提出了更高的要求，例如更高的频率（毫米波、太赫兹）、更宽的带宽、更高的集成度、更低的功耗和更低的成本。本书将探讨这些趋势对电路设计的影响，以及新的技术挑战。 雷达系统： 从车载雷达到气象雷达，雷达系统依赖于高功率、高频率的微波电路来探测目标。 卫星通信： 卫星通信系统需要高频、低损耗的微波电路来实现远距离、大容量的数据传输。 电子战与高密度集成： 在电子战、物联网等领域，对微波电路的小型化、集成化、多功能化提出了前所未有的挑战。 新型材料与工艺： 新型介质材料、低损耗基板、先进的半导体制造工艺，都在不断推动微波平面电路技术的发展。 总而言之，本书并非提供一份现成的答案，而是为读者提供一把探索现代无线系统射频微波平面电路奥秘的钥匙。通过系统地学习电磁场理论、平面传输线原理、各类无源和有源元件的设计方法，以及天线和馈电网络的构建，读者将能够理解并参与到构建我们日益互联的无线世界的工程师队伍中来。这是一个充满挑战但又极具吸引力的领域，期待您在这个充满活力的微波世界中，开启属于自己的探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初买这本书，主要是冲着它名字里的“现代”二字去的。现在无线通信技术发展得太快了，从2G到5G，再到眼下的6G探索，如果不跟上最前沿的技术，分分钟就会被时代淘汰。这本书的深度和广度都非常令人惊喜。它没有沉湎于陈旧的S参数分析，而是花了大量的篇幅去讲解大规模MIMO系统中的波束赋形和相控阵设计中的有源/无源电路协同。尤其是在涉及高频功放（PA）线性化技术的部分，作者引入了Doherty结构和包络跟踪技术的最新进展，并且给出了详细的电路拓扑图和工作原理分析。这种对前沿技术的快速跟进和深入剖析，让这本书的生命力远超一般的教材。我特别喜欢其中关于“宽带匹配网络”的设计思路，它不再是简单的LC元件组合，而是引入了史密斯圆图的高级应用，以及如何利用嵌入式元件来优化极宽频带内的驻波比。读完这部分，我感觉自己的设计视野一下子被拉高了一个层次，从过去关注单一频段的优化，转向了对整个频谱效率的宏观考量。对于想要在通信领域做出创新性工作的研发人员来说，这本书绝对是不可多得的“导航仪”。

评分☆☆☆☆☆

在实际操作层面，这本书给我的最大启发在于对“平面化”和“集成化”的深刻理解。在现代便携式设备中，体积永远是首要的限制因素，如何把复杂的射频前端功能，从传统的波导结构压缩到毫米级的芯片封装内，是所有射频工程师的终极挑战。这本书针对这个挑战，提供了非常详尽的解决方案。比如，它详细对比了条形线、凸显线、甚至引入新型的介质加载结构在PCB上的可行性。我记得有一章专门讲了如何利用基板的介电常数和损耗因子来优化微带线的性能，这在我们设计小型化天线阵列时起到了决定性作用。通过这本书，我才真正领悟到，平面电路设计远不止是把电路画在板子上那么简单，它涉及到材料科学、电磁兼容性（EMC）以及热管理等多个领域的交叉融合。它迫使我跳出了单纯的电路仿真思维，开始用一种更系统、更立体的眼光去看待整个射频系统的物理实现。这本书更像是一个“思维升级包”，它重塑了我对“小而美”的高性能射频模块设计的理解和方法论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常朴实，那种略带磨砂质感的纸张，让人摸上去就有一种专业书籍的厚重感。我记得当时是在一个很小的书店里偶然发现它的，当时被它的标题吸引住了——“现代无线系统射频微波平面电路”。这名字听起来就让人觉得内容会非常硬核，充满了复杂的公式和精密的电路图。我本来以为这会是一本纯理论的教科书，读起来会像啃石头一样费劲，但翻开前几页后，我的顾虑就打消了一大半。作者的叙述方式很独特，他似乎有一种魔力，能把那些原本晦涩难懂的电磁波传播理论和阻抗匹配问题，用一种相对直观、甚至带点生活化的比喻给阐述出来。比如讲到传输线理论时，他没有一上来就堆叠麦克斯韦方程组，而是先用一个非常形象的例子，描述了信号在不同介质中“奔跑”时的状态和遇到的“瓶颈”。这对于我们这些非科班出身，但又对射频技术充满好奇心的工程师来说，简直是福音。它就像是一个经验丰富的老教授，坐在你身边，耐心地把一个复杂的世界，一块砖一块砖地给你搭建起来，让你不仅知道“是什么”，更能理解“为什么会是这样”。尤其是关于滤波器设计的部分，从最初的理论推导到实际的板级实现，每一步都清晰得让人拍案叫绝，让人感觉自己仿佛也参与了一次完整的射频前端设计流程。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个项目紧急攻关的阶段接触到这本书的。那段时间天天熬夜，眼睛都快瞪出血丝了，尤其是在处理一个关于高频噪声抑制的难题时，我们团队的思路一度陷入了僵局。我们的仿真结果和实际测试数据总是存在一个难以逾越的鸿沟，那种挫败感简直让人想把电脑砸了。就在我快要放弃，准备重新审视基础理论的时候，我翻到了这本书里关于“微带线耦合与串扰抑制”的那一章。这本书的厉害之处在于，它没有停留在理想模型上，而是深入探讨了工艺公差和寄生效应如何影响实际性能。我记得作者提到了一种特殊的“拐角处理”技术，用一种非常规的走线方式来降低高阶模式的激发。当时我只是抱着试试看的心态，在我们的PCB布局图上进行了一次微调，没想到，仅仅是这个小小的改动，居然让我们的EVM（误差矢量幅度）指标瞬间提升了接近2dB！这简直就是从黑暗中看到了一束光。这本书不仅仅是知识的堆砌，它更像是一本实战手册，里面记载着无数在实验室里“趟过雷区”的宝贵经验，那些被标准教材忽略的“工程艺术”，在这本书里得到了完美的体现。它真正教会我的，不是如何计算，而是如何在实际的物理限制下，找到最优的工程妥协方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量简直是业界典范，这对于阅读射频微波这种高度依赖视觉辅助的学科来说，至关重要。很多技术书籍的图表总是灰蒙蒙的、标注不清，让人看一遍就想扔到一边。但这本书在这方面做到了极致的考究。无论是史密斯圆图上的各种等值线、还是复杂的耦合线结构示意图，都采用了高对比度的线条和清晰的图例说明。更让我印象深刻的是，许多关键的等式推导过程，作者都会用不同颜色的字体或高亮来区分变量和常数，使得复杂的数学推导过程变得逻辑清晰、脉络分明。我甚至可以不带任何辅助工具，只拿着这本书，就能在笔记本上把那些复杂的电磁场边界条件一步步推导出来，而不用频繁地翻阅其他参考资料来确认符号含义。这种对细节的关注，体现了出版方和作者对读者的极大尊重。它让学习过程本身变成了一种享受，而不是一种煎熬。我可以坦诚地说，市面上很多声称是“经典”的参考书，在图文质量上，都无法望其项背。