高频电路设计与制作 开关/放大器/检波器/混频器/振荡器的技巧详解PDF电子书下载

第1章 欢迎进入高频世界——成为高频工程师为目标 1

1.1 频带和电路 1

1.2 高频电路设计环境的变化 2

1.3 现在高频电路设计中广泛存在的弊端 4

第2章 高频的基础知识——为了更好地理解高频信号 7

2.1 信号的波长 7

2.2 高频电路看作分布常数的电路 9

2.3 高频中最重要的工作是传输线的设计 11

2.3.1 表示传输线电气特性的“特性阻抗” 11

2.3.2 高频使用的传输线 12

2.4 用分布常数与集中常数制作的高频电路 13

2.5 高频中功率比电压与电流更容易处理 16

2.5.1 S参数的概要 16

2.5.2 实际高频元件数据表中记载的S参数 20

2.6 用史密斯图求阻抗 22

2.6.1 史密斯图 22

2.6.2 在史密斯图上描绘阻抗 25

2.6.3 元件与传输线路的增加以及史密斯图上的阻抗轨迹 26

2.7 高效率地传输高频信号的技术——匹配 30

2.7.1 禁止使用电阻取得匹配 31

2.7.2 阻抗匹配实例1 32

2.7.3 阻抗匹配实例2 34

2.7.4 匹配电路构成的不同造成输入阻抗特性的差异 38

2.7.5 使用实际元件的匹配电路 41

2.8 实际无源元件的高频阻抗 43

2.9 能发挥高频电路性能的印制基板的设计 46

2.9.1 高频电路用印制基板的基础知识 46

2.9.2 印制图案的精度与特性阻抗的偏差 47

2.9.3 印制图案“弯曲”对特性阻抗的影响 50

2.9.4 邻近接地图案对信号图案的影响 52

2.9.5 邻近信号图案的耦合会彼此影响 55

3.1.1 开关的作用 57

第3章 开关的设计与制作——控制信号流的技术 57

3.1 高频开关的作用与性能 57

3.1.2 开关要求的性能 58

3.2 开关的种类与选择 60

3.3 高频开关所使用的半导体元件 61

3.3.1 PIN二极管 61

3.3.2 MESFET 63

3.4 PIN二极管作为开关元件的特性实验 65

3.5 开关基本型——SPST开关的种类与特性 71

3.5.1 两种SPST开关 71

3.5.2 SPST开关的接入损耗与隔离特性 73

3.6 SPDT开关的种类与动作 75

3.6.1 串联型与并联型的组合开关 75

3.6.2 两种串联型的组合开关 77

3.7 试作的SPDT开关特性的仿真分析 79

3.7.1 SPDT开关的规格 79

3.7.2 试作SPDT开关的高频特性 80

3.7.3 隔离特性的改善 83

3.8 SPDT开关的试作 87

3.9 试作SPDT开关基板的初始特性与调整 91

3.10 试作前仿真预测与评价结果不同的原因 95

第4章 低噪声放大器的设计与制作——放大微弱信号的技术 99

4.1 LNA的作用 99

4.2 噪声越小而增益越大越好 100

4.2.1 表示噪声大小的参数——噪声指数 100

4.2.2 LAN的噪声指数对系统总体噪声特性有很大影响 101

4.2.3 两个LNA串联时电路的总体噪声指数 102

4.3 LNA设计时其他重要参数 103

4.3.1 输入电平范围 103

4.3.2 输入输出VSWR与噪声特性及稳定度之间的关系 105

4.4.1 MMIC MGA-87563 107

4.4 LNA使用的半导体元件 107

4.2.3 振荡的稳定性 107

4.4.2 EMT ATF-35143 110

4.5 LNA的仿真进行特性分析 113

4.5.1 使用MGA-875635构成LNA的仿真 113

4.5.2 使用ATF-35143构成LNA的仿真 116

4.6 使用MMIC MGA-87563的LNA制作 121

4.6.1 规格与电路的说明 121

4.6.2 评价时的检测点 125

4.6.3 初始性能 126

4.6.4 特性的改善 127

4.6.5 试作前仿真预测与评价结果的比较 131

4.7 使用HEMT ATF-35143制作的LNA 132

4.7.1 规格与电路的说明 133

4.7.2 评价时的检测点 135

4.7.3 初始性能 136

4.7.4 特性的改善 137

4.7.5 试作前仿真预测与评价结果的比较 142

第5章 混频器的设计与制作——升降频技术 147

5.1 混频器的作用 147

5.1.1 发射信号电路中混频器的作用 147

5.1.3 转换频率的必要性 148

5.1.2 接收信号电路中混频器的作用 148

5.2 频率转换的原理与实际方法 149

5.2.1 频率不同的信号相乘就会产生其他频率成分 149

5.2.2 收发信号电路的工作情况 150

5.3 混频器的种类与特征 151

5.3.1 只用无源元件构成的无源混频器 151

5.3.2 用放大元件构成的有源混频器 154

5.4 DBM的工作原理 155

5.5 由DBM进行降频转换的实验 158

5.5.1 将LO信号频率设定为2200MHz的场合 159

5.5.2 将LO信号频率设定为2600MHz的场合 161

5.5.3 实验观察 163

5.6 DBM的升频转换实验 163

5.6.1 将LO信号频率设定为2200MHz的场合 164

5.6.2 将LO信号频率设定为2600MHz的场合 167

5.7 观察实际的有源混频器 168

5.8 放大器非线性工作进行频率转换 169

5.8.1 在输出失真的非线性区进行频率转换 169

5.8.2 放大器输出高次谐波的实验 170

5.9 有源混频器的实验 173

5.9.1 实验系统的概要 173

5.9.2 降频转换的实验 175

5.9.3 升频转换实验 177

第6章 滤波器的设计与制作——取出所期望频率成分的技术 183

6.1 高频滤波器的种类与作用 183

6.1.1 接收电路中滤波器的作用 183

6.1.2 发射电路中滤波器的作用 184

6.1.3 滤波器的种类 184

6.2 BPF基本上是谐振电路 187

6.3 用介质谐振器制作的BPF 190

6.4.2 印制图案的形状与传输特性 194

6.4.1 可用音叉的共鸣动作进行示意 194

6.4 用微带线制作的BPF 194

6.5 用介质谐振器制作的BPF 196

6.5.1 介质BPF的设计 196

6.5.2 试作的步骤 199

6.5.3 特性评价与调整 201

6.6 LC谐振电路制作的BPF 201

6.6.1 使用软件工具进行简单设计 201

6.6.2 试作的步骤 203

6.6.3 特性评价与调整 205

第7章 检波电路的设计与制作——将调制信号进行解调的技术 209

7.1 检波电路的主要元件—肖特基二极管 210

7.2 检波电路的种类 212

7.3 用SBD制作的检波电路 213

7.3.1 电路的说明 213

7.3.2 试作与特性评价 214

第8章 振荡电路的设计与制作——从振荡原理到VCO的制作 217

8.1 振荡电路的基础 218

8.1.1 产生振荡的原因 218

8.1.2 各种反馈电路 221

8.1.3 谐振电路的Q值越大，越能得到高稳定度与纯正度 222

8.2.2 克拉普振荡电路 224

8.2 各种LC振荡电路 224

8.2.1 科耳皮兹振荡电路与哈特莱振荡电路 224

8.3 VCO的基础知识 227

8.3.1 VCO要求的特性 227

8.3.2 VCO中主要元件——变容二极管 228

8.4 用LC谐振电路制作的VCO 230

8.4.1 用空芯线圈制作的VCO 230

8.4.2 作为终端微带线制作的VCO 233

8.4.3 用λ/4阻抗反转电路制作的VCO 234

8.4.4 用介质谐振器制作的VCO 238

8.5 用SAW器件制作的VCO 239

第9章 PLL的设计与制作——得到稳定振荡信号的控制技术 245

9.1 PLL为稳定度高的振荡器 245

9.2 PLL核心部分环路滤波器的设计 247

9.2.1 开环传输特性 247

9.2.2 环路滤波器的增加与振荡稳定度 248

9.2.3 环路滤波器的常数设计 249

9.2.4 ωn、ξ与环路特性的关系 251

9.2.5 环路滤波器的两种电路方式 252

9.2.6 环路滤波器设计时三个要点 253

9.3 用LMX2326TM制作2.1～2.3GHz的PLL 256

9.3.1 PLL IC LMX2326TM内部等效电路 257

9.3.2 环路滤波器能用厂家免费提供的软件工具进行简单设计 260

9.3.3 LMX2326TM参数的设定 261

9.3.4 相位噪声与基准信号泄漏的实测 262

9.3.5 改善特性与防止误动作的技术 263

9.4 环路滤波器的常数与PLL基本性能 267

9.4.1 用PLL仿真软件——“Genesis PLL设计工具”进行验证 270

9.4.2 仿真时导出需要的参数 270

9.4.3 频率收敛时间、相位噪声、相位裕量的分析结果 271

9.4.4 环路滤波器的改进减小基准信号泄漏 273

参考文献 277