微波固态电路设计 第2版PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1 微波／毫米波特性 1

1.2 微波平面电路的发展史 2

1.3 微波平面电路的应用 3

1.4 微波网络理论 4

1.4.1 等效电压和等效电流的概念 4

1.4.2 导纳和阻抗矩阵 6

1.4.3 散射矩阵 7

1.4.4 参考平面平移引起散射矩阵的变换 9

1.4.5 链矩阵（ABCD）表示法 12

参考文献 15

第2章 传输线和集总参数元件 16

2.1 传输线 16

2.1.1 普通传输线结构特性 17

2.1.2 平面传输线特性 20

2.1.3 各种MIC传输媒介的比较 29

2.2 耦合线 29

2.3 不连续性 34

2.4 集总参数元件 37

2.4.1 集总参数元件的设计 37

2.4.2 电感器的设计 38

2.4.3 电容器的设计 43

2.4.4 电阻器的设计 45

参考文献 47

习题 51

第3章 谐振器 53

3.1 引言 53

3.2 谐振器参数 53

3.2.1 谐振频率 53

3.2.2 品质因数 54

3.2.3 相对带宽 54

3.2.4 有载品质因数 54

3.2.5 阻尼因子 54

3.2.6 耦合 55

3.3 腔体谐振器 55

3.3.1 同轴谐振器 55

3.3.2 凹状同轴腔体谐振器 56

3.3.3 矩形波导谐振器 57

3.3.4 圆波导谐振器 58

3.3.5 椭圆波导谐振器 60

3.4 平面微带谐振结构 60

3.4.1 矩形微带谐振器 61

3.4.2 圆盘微带谐振器 62

3.4.3 圆环微带谐振器 64

3.4.4 三角形微带谐振器 64

3.4.5 高Q谐振器 69

3.4.6 可调谐振器 70

3.5 介质谐振器 74

3.5.1 材料 75

3.5.2 谐振频率 76

3.5.3 MIC中介质谐振器与电路的耦合 77

3.5.4 寄生模 80

3.5.5 频率调谐 81

3.6 YIG（钇铁石榴石）谐振器 82

3.6.1 谐振频率和品质因数 82

3.6.2 耦合和等效电路 83

3.6.3 磁路 83

3.7 谐振器的测量 84

3.7.1 单端口谐振器 85

3.7.2 两端口谐振器 87

参考文献 88

习题 91

第4章 阻抗变换技术 93

4.1 引言 93

4.2 窄带变换技术 93

4.2.1 分布元件技术 94

4.2.2 集总参数元件技术 99

4.2.3 集总参数与分布参数元件组合技术 107

4.2.4 T型和π型网络技术 109

4.3 宽带变换技术 109

4.3.1 Bode-Fano准则 110

4.3.2 多节四分之一波长变换器 112

4.3.3 渐变传输线变换器 118

4.3.4 集总参数和分布参数元件匹配网络 120

4.3.5 镜像阻抗终端负载 122

参考文献 123

习题 124

第5章 混合接头与耦合器 127

5.1 引言 127

5.1.1 混合接头与耦合器的基本原理 127

5.1.2 混合接头和耦合器的类型 128

5.1.3 应用 130

5.2 混合接头的设计 130

5.2.1 90°混合接头 130

5.2.2 环形分支线混合接头 132

5.2.3 匹配T形混合接头（鼠笼式混合接头） 132

5.2.4 尺寸压缩的准集总式方形混合接头 135

5.2.5 改进的鼠笼式混合接头 137

5.3 耦合线定向耦合器 141

5.3.1 孔耦合线的定向耦合器 141

5.3.2 TEM线定向耦合器 149

5.3.3 多导体耦合器 156

5.3.4 分布式耦合器 158

5.3.5 Wilkinson耦合器、功率分配器和合成器 160

5.3.6 其他耦合器 165

5.4 设计考虑 171

5.4.1 混合接头的损耗 171

5.4.2 定向性的改善 172

参考文献 173

习题 174

第6章 滤波器 176

6.1 引言 176

6.1.1 滤波器参数定义 177

6.1.2 基本形式 180

6.1.3 应用 181

6.2 滤波器测量 181

6.2.1 插入损耗和回波损耗 181

6.2.2 S参数 182

6.3 滤波器综合 182

6.3.1 通过低通滤波器综合进行滤波设计 182

6.3.2 特殊响应滤波器的综合 187

6.3.3 滤波器变换 189

6.3.4 阻抗和导纳变换器 192

6.4 设计滤波器的实验方法 194

6.5 滤波器建模 199

6.5.1 窄带近似 199

6.5.2 滤波器分析 199

6.5.3 数值方法 201

6.6 电磁仿真 202

6.6.1 电磁仿真方法 202

6.6.2 滤波器示例 203

6.7 滤波器实现 205

6.7.1 印制电路滤波器 205

6.7.2 介质谐振器滤波器 211

6.7.3 陶瓷板滤波器 211

6.7.4 紧凑型滤波器 214

6.7.5 集总元件滤波器 216

6.8 实际考虑 216

6.8.1 体积、重量和成本 216

6.8.2 有限Q值 217

6.8.3 功率容量 218

6.8.4 温度影响 218

6.8.5 群延时 220

6.8.6 机械调节滤波器 220

6.9 电调滤波器 221

参考文献 223

习题 227

第7章 有源器件 229

7.1 引言 229

7.2 半导体器件的基本方程 229

7.3 材料参数 230

7.4 双极晶体管 233

7.4.1 晶体管基本工作过程 234

7.4.2 电流增益 236

7.4.3 限制和二阶效应 238

7.4.4 微波晶体管 238

7.4.5 等效电路 240

7.4.6 噪声系数分析 243

7.4.7 异质结双极晶体管 245

7.5 场效应晶体管 246

7.5.1 基本工作原理 246

7.5.2 MESFET模型 251

7.5.3 小信号模型 253

7.5.4 等效电路和优值 256

7.5.5 噪声系数分析 259

7.5.6 任意掺杂分布模型和深能级 262

7.5.7 功率FET 264

7.6 HEMT 267

7.6.1 HEMT模型 269

7.6.2 噪声特性 270

7.7 双极晶体管与FET噪声系数的比较 271

参考文献 271

习题 274

第8章 无源器件 277

8.1 引言 277

8.2 pn结 277

8.2.1 理想二极管方程 280

8.2.2 与理想二极管方程的偏差 281

8.2.3 结电容 283

8.3 肖特基势垒结 285

8.3.1 表面效应 286

8.3.2 镜像力的降低作用 287

8.3.3 肖特基模型 288

8.3.4 结电容 291

8.3.5 整流接触材料 292

8.3.6 串联电阻 292

8.3.7 等效电路 293

8.3.8 优值 293

8.4 变容二极管 294

8.4.1 等效电路 295

8.4.2 优值 297

8.5 变阻器 298

8.6 pin二极管 299

8.6.1 器件的基本物理过程 299

8.6.2 开关速率 301

8.6.3 等效电路 301

8.6.4 优值 303

8.7 阶跃恢复二极管 304

8.7.1 器件的基本物理过程 304

8.7.2 频率限制 306

8.7.3 等效电路 307

参考文献 308

习题 308

第9章 振荡器 311

9.1 引言 311

9.2 用于微波振荡器的有源器件 312

9.3 负阻的概念 312

9.4 晶体管的三端口S参数特性 313

9.5 振荡和稳定条件 316

9.6 晶体管振荡器的类型和结构 318

9.7 固定频率振荡器 319

9.7.1 谐振器作为串联反馈元件 320

9.7.2 谐振器作为并联反馈元件 324

9.7.3 串联与并联反馈 326

9.7.4 振荡器最大功率输出 326

9.7.5 TDRO的温度稳定度 327

9.7.6 TDRO的调谐 328

9.7.7 传输线谐振腔振荡器 331

9.8 宽带可调振荡器 333

9.8.1 YIG调谐的振荡器（YTO） 335

9.8.2 压控振荡器（VCO） 338

9.9 振荡器特性和测量 342

9.9.1 调制带宽 343

9.9.2 频率和功率牵引 344

9.9.3 相位噪声和抖动 345

参考文献 350

习题 353

第10章 放大器 354

10.1 引言 354

10.2 放大器特性 354

10.2.1 功率增益 354

10.2.2 噪声特性 355

10.2.3 稳定性 359

10.2.4 非线性特性 361

10.2.5 动态范围 364

10.3 偏置网络 364

10.4 小信号放大器设计 366

10.4.1 FET的选择 366

10.4.2 窄带低噪声设计 370

10.4.3 最大增益放大器设计 371

10.4.4 宽带放大器 372

10.5 功率放大器 375

10.5.1 器件模型：线性和非线性 377

10.5.2 负载线模型 379

10.5.3 功率放大器的设计 383

10.5.4 内匹配功率FET放大器的设计 388

10.5.5 功率合成技术 388

参考文献 394

习题 398

第11章 检波器和混频器 400

11.1 引言 400

11.1.1 检波和混频的基本原理 400

11.1.2 检波器和混频器的应用 402

11.1.3 用于检波和混频的非线性阻性器件 402

11.1.4 检波器和混频器的噪声 404

11.2 检波器 406

11.2.1 工作原理 406

11.2.2 检波器灵敏度测量 406

11.2.3 小信号检波器理论 409

11.2.4 大信号检波器理论 412

11.2.5 检波器的设计考虑 414

11.3 混频器 417

11.3.1 混频器频谱分量 417

11.3.2 镜像增强混频器 418

11.3.3 转换损耗和转换增益 419

11.3.4 理想混频器 421

11.3.5 外延二极管混频器 423

11.3.6 混频器性能测量 426

11.3.7 混频器电路类型 428

11.3.8 混频器噪声 442

参考文献 445

习题 449

第12章 微波控制电路 451

12.1 用于控制电路的pin二极管和MESFET模型 451

12.1.1 pin二极管 451

12.1.2 砷化镓MESFET 451

12.2 开关设计 453

12.2.1 基本结构 453

12.2.2 插入损耗和隔离度 453

12.2.3 器件电抗补偿 457

12.2.4 单刀双掷开关 458

12.2.5 串、并联开关结构 459

12.2.6 开关速度的考虑 464

12.3 移相器设计 467

12.3.1 概述 467

12.3.2 开关线型移相器 469

12.3.3 加载线型移相器 470

12.3.4 反射型移相器 474

12.3.5 开关网络移相器 478

12.3.6 放大器型移相器 481

12.4 限幅器电路设计 484

12.4.1 用于限幅的各种现象 484

12.4.2 pin二极管限幅器 487

12.4.3 微带结构限幅器 488

12.5 可变衰减器设计 490

12.5.1 pin二极管衰减器 490

12.5.2 MESFET衰减器 491

参考文献 493

习题 494

第13章 倍频器和分频器 497

13.1 引言 497

13.1.1 倍频器和分频器基础 497

13.1.2 应用 498

13.2 倍频 502

13.2.1 倍频器类型 502

13.2.2 非线性电阻倍频器 502

13.2.3 非线性电抗倍频器 507

13.2.4 有源倍频器 522

13.3 分频 532

13.3.1 分频器类型 532

13.3.2 参量分频器 533

13.3.3 再生（带反馈混频器）分频器 535

13.3.4 注入锁相振荡器分频器 542

参考文献 548

习题 555

第14章 射频微电子机械系统器件和电路应用 557

14.1 引言 557

14.2 RF MEMS制造和组装 557

14.2.1 制造加工 557

14.2.2 组装和包装技术 559

14.3 射频MEMS传动装置 562

14.3.1 传动结构 562

14.3.2 静电传动装置 562

14.4 RF MEMS器件 569

14.4.1 开关 569

14.4.2 变容管 581

14.5 射频MEMS电路的应用 587

14.5.1 移相器 587

14.5.2 滤波器 592

14.5.3 阻抗调谐器 594

14.5.4 振荡器 596

14.5.5 放大器 597

14.5.6 MEMS机械谐振器和滤波器 598

14.5.7 微机械元件和电路 600

参考文献 607

习题 611

第15章 电路制造技术 614

15.1 引言 614

15.1.1 材料 614

15.1.2 掩膜设计 617

15.1.3 掩膜制造 617

15.2 印制电路板 618

15.2.1 PCB制造 619

15.2.2 PCB的实例 619

15.3 微波印制电路 620

15.3.1 MPC制造 622

15.3.2 MPC例子 622

15.4 混合集成电路 622

15.4.1 薄膜MIC 623

15.4.2 厚膜工艺 624

15.4.3 共烧陶瓷和玻璃-陶瓷工艺 625

15.5 单片集成电路 628

15.5.1 MMIC制造 629

15.5.2 MMIC例子 630

15.6 工艺的比较和选择 631

参考文献 636

附录A 单位和符号 639

A.1 SI单位及符号 639

A.2 米的前缀 639

A.3 分贝单位 640

附录B 物理常数和其他数据 641

附录C ABCD参数和S参数 642

C.1 ABCD参数 642

C.2 S参数 644

附录D 传递函数响应 646

D.1 巴特沃兹响应 646

D.2 切比雪夫响应 646