高频电子技术与应用 高金玉 9787560622521 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：高频电子技术与应用

定价：18.00元

作者：高金玉

出版社：西安电子科技大学出版社

出版日期：2009-08-01

ISBN：9787560622521

字数：298000

页码：196

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共分8章和两个附录，内容包括绪论，高频小信号放大器，高频功率放大器，正弦波振荡器，非线性器件与频率变换，调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路，角度调制与解调——频谱的非线性变换电路，反馈控制系统，高频常用仿真软件介绍（附录1）和集成电路收音机的装配与调试（附录2）。
本书选材合理，文字叙述清楚，可作为高职高专、成人教育电子类相关专业的“高频电子技术”课程理论与实践教学的教材。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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高频电子技术与应用：原理、设计与实践 引言 在信息爆炸的时代，电子技术的进步日新月异，尤其是在高频领域，其重要性愈发凸显。从无线通信的基石到高速数据传输的脉搏，高频电子技术无处不在，深刻地影响着我们的生活和科技发展。本书旨在系统而深入地探讨高频电子技术的理论基础、关键原理、电路设计方法以及在实际应用中的挑战与解决方案。通过对本书的学习，读者将能够掌握高频电路的设计、分析与调试技能，为从事相关领域的研究与开发打下坚实的基础。 第一部分：高频电子技术基础理论 第一章：高频电路的基本概念与特性 本章将从最基本的概念入手，为读者建立对高频电路的宏观认识。我们将深入剖析“高频”的定义，并阐述其与低频电路在设计理念和电路行为上的根本区别。这包括： 集肤效应 (Skin Effect)：在导体中，交流电流的分布并非均匀，而是倾向于集中在导体表面。我们将详细解释其物理成因，并分析其对导体电阻和电感的增加影响，特别是在高频应用中，这对于选择合适的导线尺寸和设计布线至关重要。 邻近效应 (Proximity Effect)：当两根或多根导线靠近时，它们的集肤效应会相互影响，进一步改变电流的分布。我们将阐述这一现象的原理，以及它如何增加导线的等效电阻，这对密集布线的设计尤为重要。 寄生参数 (Parasitic Parameters)：任何电路元件和导线都存在非理想的寄生电感、寄生电容和寄生电阻。在高频电路中，这些寄生参数的影响被急剧放大，成为限制电路性能的关键因素。本章将详细分析各种寄生参数的来源，以及它们如何导致电路产生谐振、信号衰减和串扰。 传输线理论 (Transmission Line Theory)：当电路的尺寸相对于信号波长变得不可忽略时，传统的电路理论将不再适用。传输线理论成为分析高频信号传播的基础。我们将介绍波的传播、阻抗匹配、反射和驻波等核心概念，并展示如何利用史密斯圆图等工具进行分析。 史密斯圆图 (Smith Chart)：史密斯圆图是分析和设计高频电路（尤其是传输线电路）的强大工具。本章将详细介绍史密斯圆图的构造、使用方法，包括如何表示归一化阻抗、进行阻抗变换、匹配网络设计等，并通过实例演示其应用。 第二章：无源高频元件的特性与应用 本章将聚焦于高频电路中常用的无源元件，深入探讨它们的在高频下的行为特性以及在实际电路中的应用。 高频电阻 (High-Frequency Resistors)：我们将讨论高频电阻的设计考量，例如如何减小寄生电感和寄生电容，以确保其在高频下的精度和稳定性。不同类型的电阻在高频下的表现差异也将被分析。 高频电感 (High-Frequency Inductors)：电感的损耗（包括直流电阻损耗、涡流损耗和介质损耗）在高频下尤为显著。本章将介绍影响电感在高频下性能的关键参数，如自谐振频率（SRF）和品质因数（Q值），并探讨不同绕线方式和骨架材料对电感性能的影响。 高频电容 (High-Frequency Capacitors)：与电感类似，电容在高频下也存在寄生电感和等效串联电阻（ESR）等非理想因素。我们将深入分析这些因素如何影响电容的性能，特别是其在高频下的阻抗特性，并介绍不同封装和介质材料的电容在高频下的选择依据。 耦合元件 (Coupling Elements)：电感和电容在实现信号耦合和去耦方面扮演着重要角色。本章将详细讲解如何利用这些元件设计耦合电路，以实现不同电路之间的信号传输，同时避免信号干扰。 第三章：高频有源元件的特性 有源元件是高频电路的核心，其在高频下的性能直接决定了电路的功能和指标。本章将对主要的高频有源元件进行详细的分析。 晶体管在高频下的模型与参数：我们将介绍不同类型晶体管（如BJT、MOSFET）在高频下的等效电路模型，例如混合-π模型和S参数模型。重点讲解决定其高频性能的关键参数，如截止频率（fT）、最大振荡频率（fmax）、增益-带宽积（GBW）、噪声系数（NF）以及功率增益等。 场效应晶体管 (FETs) 在高频应用中的优势：特别是MOSFET在现代高频电路设计中的广泛应用。我们将探讨其高输入阻抗、低驱动功耗等优点，并分析其在高频下的性能极限。 功率晶体管 (Power Transistors) 的高频特性：在高功率高频放大器设计中，功率晶体管的选择至关重要。本章将介绍适用于高频大功率应用的晶体管类型，如LDMOS，并讨论其在高频下的热效应、可靠性以及匹配问题。 集成电路 (ICs) 在高频领域的发展：从单片微波集成电路（MMIC）到射频前端模块（RF Front-end Modules），集成技术极大地简化了高频电路的设计和制造。我们将简要介绍这些集成器件在高频系统中的作用和发展趋势。 第二部分：高频电路设计与分析 第四章：高频放大器设计 放大器是高频系统中不可或缺的组成部分。本章将系统介绍高频放大器的设计原理、电路结构和性能分析。 放大器分类与拓扑结构：我们将介绍不同类型的高频放大器，如小信号放大器、大信号放大器、低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）等。同时，详细分析各种放大器拓扑结构，如共射、共集、共基（BJT）以及共源、共漏、共栅（FET）的优缺点及其在高频应用中的适用性。 增益和带宽的优化：高频放大器的设计目标之一是在满足带宽要求的同时实现所需的增益。本章将探讨各种反馈技术（电压反馈、电流反馈、串联、并联反馈）如何影响放大器的增益、带宽和稳定性。 阻抗匹配 (Impedance Matching)：为实现最大功率传输和最小信号反射，输入和输出端口的阻抗匹配至关重要。我们将详细介绍多种阻抗匹配技术，包括L型匹配、π型匹配、T型匹配以及使用巴伦（Baluns）的匹配方法。 稳定性分析与设计：高频放大器容易出现自激振荡，导致性能下降甚至失效。本章将介绍稳定度判据，如Bode图、Nyquist图、K因子和Δ因子，并提供如何设计稳定放大器的指导。 噪声分析与低噪声放大器设计：在接收端，低噪声是衡量放大器性能的关键指标。我们将深入分析噪声的来源（散粒噪声、热噪声、闪烁噪声等），介绍噪声系数（NF）的概念，并给出低噪声放大器（LNA）的设计策略。 第五章：振荡器与频率合成器 振荡器是产生稳定高频信号源的关键。频率合成器则能产生任意频率的稳定信号。 振荡器的基本原理与反馈机制：本章将解析振荡器产生高频信号的必要条件（幅度和相位条件），并介绍各种振荡器电路的组成，如RC振荡器、LC振荡器（Hartley、Colpitts）、晶体振荡器等。 晶体振荡器的频率稳定度：晶体振荡器以其优异的频率稳定度在高频系统中占据重要地位。我们将深入探讨影响晶体振荡器稳定度的因素，如温度、电源电压和机械振动。 PLL (Phase-Locked Loop) 锁相环技术：PLL是实现频率合成、信号倍频、分频以及抖动抑制的核心技术。本章将详细介绍PLL的工作原理，包括压控振荡器（VCO）、鉴相器（Phase Detector）、低通滤波器（LPF）等关键模块，并讨论其在频率合成器中的应用。 直接数字频率合成 (DDS)：DDS技术提供了一种灵活、快速且高精度的频率合成方法。本章将介绍DDS的工作原理，包括其核心的查找表（LUT）和数模转换器（DAC）等组成部分。 第六章：混频器与调制解调器 混频器用于将不同频率的信号混合，而调制解调器则用于信号的编码和解码，是通信系统的基础。 混频器的分类与工作原理：我们将介绍各种类型的混频器，如平衡混频器、双平衡混频器、单平衡混频器等，并详细分析它们的结构、工作原理和性能参数，如转换损耗、隔离度、镜像抑制比等。 调制技术：包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。本章将解释各种调制方式的原理，并分析其在高频通信中的应用。 解调技术：与调制技术相对应，我们将介绍各种解调器的原理，如包络检波器、斜率检波器、PLL解调器等。 幅度调制/解调电路设计：详细讲解AM调制器和解调器的具体电路实现。 频率调制/解调电路设计：深入分析FM调制器和解调器的设计思路和电路实现。 第三部分：高频应用的系统设计与实践 第七章：高频电路的布局、布线与封装 在高频电路设计中，物理实现的好坏往往直接影响电路的性能。 PCB (Printed Circuit Board) 的高频特性：我们将讨论PCB材料的选择（如介电常数、损耗因子）、PCB板的厚度以及铜箔厚度对高频信号传播的影响。 传输线模型在PCB设计中的应用：如何将微带线、带状线等传输线模型应用于PCB布线，以控制阻抗和减小信号反射。 信号完整性 (Signal Integrity) 与电源完整性 (Power Integrity)：在高频电路中，信号和电源的完整性是保证系统可靠运行的关键。本章将介绍信号完整性问题（如串扰、反射、振铃）的产生原因及解决方法，并探讨电源完整性（如电压跌落、电源噪声）的抑制技术。 接地与屏蔽：良好的接地和屏蔽是抑制电磁干扰（EMI）和提高信号完整性的重要手段。本章将详细介绍接地技术（如单点接地、星形接地、接地层）和屏蔽技术。 高频元件的封装与连接：分析不同封装形式（如SMD、QFN、BGA）对高频性能的影响，以及如何进行有效的焊接和连接。 第八章：射频识别 (RFID) 技术 RFID技术作为一种无接触的自动识别技术，在高频领域具有广泛的应用前景。 RFID系统组成与工作原理：介绍RFID标签（Tag）、读写器（Reader/Interrogator）和天线等组成部分，以及它们之间的通信方式。 工作频率与标准：分析不同工作频率（低频、高频、超高频）在RFID应用中的优缺点和适用场景。 RFID标签设计：探讨RFID标签的电路设计、天线设计和供电方式。 RFID读写器设计：介绍RFID读写器的核心功能模块，如射频前端、基带处理、通信接口等。 第九章：无线通信系统基础 本书将以无线通信系统为切入点，展示高频电子技术的实际应用。 通信系统模型：介绍从信源到信宿的典型通信系统框图，包括信源编码、信道编码、调制、信道、解调、信道译码和信宿。 移动通信基础：介绍蜂窝式移动通信的基本原理，如频率复用、小区划分、切换等。 无线局域网 (WLAN) 和蓝牙技术：分析Wi-Fi和蓝牙等常见无线通信技术的物理层和MAC层原理。 天线基础：介绍不同类型天线（如偶极子天线、贴片天线、螺旋天线）的基本原理、辐射特性和匹配。 第十章：电磁兼容性 (EMC) 与电磁干扰 (EMI) 电磁兼容性是现代电子设备设计必须考虑的重要因素。 EMC/EMI的基本概念：定义电磁兼容性、电磁干扰、电磁敏感性等基本术语。 EMI的产生机制：分析电磁干扰的传播途径（传导、辐射）和产生源。 EMI的抑制方法：介绍滤波、屏蔽、接地、布局布线优化等有效的EMI抑制技术。 EMC标准与测试：简要介绍相关的EMC标准和测试方法。 结论 高频电子技术是一个庞大而复杂的学科领域，其发展与信息技术、通信技术、航空航天等诸多领域紧密相连。本书力求为读者提供一个系统、全面且深入的学习框架，从基础理论到实际应用，从元件特性到系统设计，都进行了详实的阐述。通过对本书的学习，读者不仅能掌握核心的高频电子技术知识，更能培养分析问题、解决问题的能力，为在这一充满活力的领域中取得成功打下坚实的基础。我们鼓励读者在理论学习的基础上，结合实际工程项目进行实践，不断探索和创新，为推动高频电子技术的进步贡献力量。