简介
本书从传输线理论和射频网络的观点出发，系统地介绍了射频电路的基本理论及设计方法，同时将史密斯圆图的图解方法应用到射频电路的设计之中。
本书为《射频电路理论与设计》第2版。全书共12章，第1章为引言；第2～4章为传输线理论、史密斯圆图和射频网络基础，系统地介绍了射频电路的基本概念、基本参数、图解工具和基本研究方法；第5～11章为谐振电路、匹配网络、滤波器、放大器、振荡器、混频器和检波器的设计，这些电路设计可以构成完整的射频电路解决方案；第12章为ADS射频电路仿真设计简介，目的是架起射频电路理论与ADS射频仿真设计的桥梁。书中不仅列举了大量具有实用价值的例题，并且以较大的篇幅详细地给出了设计求解过程。书中每章都配有小结、思考题和练习题，并在书末附有思考题和练习题的答案。本书有配套的ADS射频电路仿真教材，分别为《ADS射频电路设计基础与典型应用》和《ADS射频电路仿真与实例详解》。
本书可作为高等学校电子工程、通信工程、自动控制、微电子学、仪器仪表及相关专业本科生的教材，也可作为射频、微波及相关专业技术人员的参考书。
目录
第1章 引言 1
1.1 射频概念 1
1.1.1 频谱划分 1
1.1.2 射频和微波 2
1.1.3 射频通信系统的工作频率 3
1.1.4 射频的基本特性 3
1.2 射频电路的特点 4
1.2.1 频率与波长 4
1.2.2 低频电路理论是射频电路理论的特例 5
1.2.3 射频电路的分布参数 6
1.2.4 射频电路的集肤效应 7
1.3 射频系统 8
1.3.1 射频系统举例 9
1.3.2 收发信机 9
1.3.3 ADS射频仿真设计 11
1.4 本书安排 12
本章小结 13
思考题和练习题 14
第2章 传输线理论 15
2.1 传输线结构 15
2.1.1 传输线的构成 15
2.1.2 几种常用的TEM传输线 16
2.2 传输线等效电路表示法 18
2.2.1 长线 18
2.2.2 传输线的分布参数 19
2.2.3 传输线的等效电路 20
2.3 传输线方程及其解 20
2.3.1 均匀传输线方程 20
2.3.2 均匀传输线方程的解 21
2.3.3 行波 22
2.3.4 传输线的二种边界条件 23
2.4 传输线的基本特性参数 24
2.4.1 特性阻抗 25
2.4.2 反射系数 26
2.4.3 输入阻抗 29
2.4.4 传播常数 30
2.4.5 传输功率 32
2.5 均匀无耗传输线工作状态分析 33
2.5.1 行波工作状态 33
2.5.2 驻波工作状态 34
2.5.3 行驻波工作状态 39
2.5.4 λ/4阻抗变换器 41
2.6 信号源的功率输出和有载传输线 43
2.6.1 包含信号源与终端负载的传输线 43
2.6.2 传输线的功率 44
2.6.3 信号源的共轭匹配 45
2.6.4 回波损耗和插入损耗 46
2.7 微带线 46
2.7.1 微带线的有效介电常数和特性阻抗 46
2.7.2 微带线的传输特性 50
2.7.3 微带线的损耗与衰减 50
本章小结 51
思考题和练习题 53
第3章 史密斯圆图 55
3.1 复平面上反射系数的表示方法 55
3.1.1 反射系数复平面 55
3.1.2 等反射系数圆和电刻度圆 57
3.2 史密斯阻抗圆图 58
3.2.1 归一化阻抗 58
3.2.2 等电阻圆和等电抗圆 59
3.2.3 史密斯阻抗圆图 60
3.2.4 史密斯阻抗圆图的应用 62
3.3 史密斯导纳圆图 68
3.3.1 归一化导纳 68
3.3.2 史密斯导纳圆图 70
3.3.3 史密斯阻抗—导纳圆图 71
3.4 史密斯圆图在集总参数元件电路中的应用 72
3.4.1 含串联集总参数元件时电路的输入阻抗 73
3.4.2 含并联集总参数元件时电路的输入导纳 73
3.4.3 含一个集总电抗元件时电路的输入阻抗 74
3.4.4 含多个集总电抗元件时电路的输入阻抗 76
本章小结 77
思考题和练习题 78
第4章 射频网络基础 80
4.1 二端口低频网络参量 80
4.1.1 阻抗参量 81
4.1.2 导纳参量 82
4.1.3 混合参量 84
4.1.4 转移参量 85
4.2 二端口射频网络参量 89
4.2.1 散射参量 89
4.2.2 传输参量 94
4.3 二端口网络的参量特性 94
4.3.1 互易网络 94
4.3.2 对称网络 95
4.3.3 无耗网络 96
4.4 二端口网络的参量互换 97
4.4.1 网络参量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]之间的相互转换 97
4.4.2 网络参量[S]和[T]之间的相互转换 98
4.4.3 网络参量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]与[S]之间的相互转换 99
4.5 多端口网络的散射参量 100
4.5.1 多端口网络散射参量的定义 100
4.5.2 常见的多端口射频网络 101
4.6 信号流图 104
4.6.1 信号流图的构成 104
4.6.2 信号流图的化简规则 106
本章小结 109
思考题和练习题 109
第5章 谐振电路 111
5.1 串联谐振电路 111
5.1.1 谐振频率 111
5.1.2 品质因数 112
5.1.3 输入阻抗 112
5.1.4 带宽 113
5.1.5 有载品质因数 114
5.2 并联谐振电路 115
5.2.1 谐振频率 115
5.2.2 品质因数 116
5.2.3 输入导纳 116
5.2.4 带宽 117
5.2.5 有载品质因数 117
5.3 传输线谐振器 119
5.3.1 终端短路λ/2传输线 120
5.3.2 终端短路λ/4传输线 121
5.3.3 终端开路λ/2传输线 121
5.3.4 终端开路λ/4传输线 122
5.4 介质谐振器 124
本章小结 126
思考题和练习题 127
第6章 匹配网络 129
6.1 匹配网络的目的及选择方法 129
6.2 集总参数元件电路的匹配网络设计 130
6.2.1 传输线与负载间L形匹配网络 130
6.2.2 信源与负载间L形共轭匹配网络 134
6.2.3 L形匹配网络的带宽 137
6.2.4 T形匹配网络和π形匹配网络 140
6.3 分布参数元件电路的匹配网络设计 142
6.3.1 负载与传输线的阻抗匹配 142
6.3.2 信源与负载的共轭匹配 146
6.4 混合参数元件电路的匹配网络设计 149
本章小结 150
思考题和练习题 151
第7章 滤波器的设计 153
7.1 滤波器的类型 153
7.2 用插入损耗法设计低通滤波器原型 154
7.2.1 巴特沃斯低通滤波器原型 154
7.2.2 切比雪夫低通滤波器原型 158
7.2.3 椭圆函数低通滤波器原型 160
7.2.4 线性相位低通滤波器原型 161
7.3 滤波器的变换 162
7.3.1 阻抗变换 162
7.3.2 频率变换 162
7.4 短截线滤波器 168
7.4.1 理查德变换 168
7.4.2 科洛达规则 169
7.4.3 低通滤波器设计举例 171
7.4.4 带阻滤波器设计举例 173
7.5 阶梯阻抗低通滤波器 175
7.5.1 短传输线段的近似等效电路 176
7.5.2 滤波器设计举例 177
7.6 平行耦合微带线滤波器 178
7.6.1 奇模和偶模 179
7.6.2 平行耦合微带线的滤波特性 180
7.6.3 带通滤波器设计举例 183
本章小结 185
思考题和练习题 186
第8章 放大器的稳定性、增益和噪声 188
8.1 放大器的稳定性 188
8.1.1 稳定准则 188
8.1.2 稳定性判别的图解法 189
8.1.3 绝对稳定判别的解析法 194
8.1.4 放大器稳定措施 196
8.2 放大器的增益 198
8.2.1 功率增益的定义和计算公式 198
8.2.2 最大功率增益 204
8.2.3 晶体管单向情况 204
8.2.4 晶体管双向情况 209
8.3 输入输出电压驻波比 212
8.3.1 失配因子 212
8.3.2 输入、输出驻波分析 212
8.4 放大器的噪声 214
8.4.1 等效噪声温度和噪声系数 214
8.4.2 级连网络的等效噪声温度和噪声系数 216
8.4.3 等噪声系数圆 218
本章小结 220
思考题和练习题 221
第9章 放大器的设计 225
9.1 放大器的工作状态和分类 225
9.1.1 基于静态工作点的放大器分类 225
9.1.2 基于信号大小的放大器分类 226
9.2 放大器的偏置网络 227
9.2.1 偏置电路与射频电路之间的连接 227
9.2.2 偏置电路的设计 227
9.3 小信号放大器的设计 228
9.3.1 小信号放大器的设计步骤 228
9.3.2 最大增益放大器的设计 229
9.3.3 固定增益放大器的设计 233
9.3.4 最小噪声放大器的设计 241
9.3.5 低噪声放大器的设计 243
9.3.6 宽带放大器的设计 247
9.4 功率放大器的设计 252
9.4.1 A类放大器的设计 252
9.4.2 交调失真 256
9.5 多级放大器的设计 258
本章小结 260
习题 261
第10章 振荡器的设计 263
10.1 振荡电路的形成 263
10.1.1 振荡器的基本模型 263
10.1.2 振荡器的有源器件 264
10.1.3 振荡器与放大器的比较 264
10.2 微波振荡器 265
10.2.1 振荡条件 265
10.2.2 晶体管振荡器 268
10.2.3 二极管振荡器 272
10.2.4 介质谐振器振荡器 272
10.2.5 压控振荡器 276
10.3 振荡电路的一般分析 277
10.3.1 晶体管振荡器的一般电路 277
10.3.2 考毕兹（Colpitts）振荡器 278
10.3.3 哈特莱（Hartley）振荡器 281
10.3.4 皮尔斯（Pierce）晶体振荡器 282
10.4 振荡器的技术指标 283
本章小结 285
思考题和练习题 287
第11章 混频器和检波器的设计 289
11.1 混频器 289
11.1.1 混频器的特性 289
11.1.2 混频器的种类 291
11.1.3 混频器主要技术指标 293
11.1.4 单端二极管混频器 295
11.1.5 单平衡混频器 299
11.2 检波器 301
11.2.1 整流器与检波器 301
11.2.2 二极管检波器 302
11.2.3 检波器的灵敏度 305
本章小结 308
思考题和练习题 309
第12章 ADS射频电路仿真设计简介 310
12.1 美国安捷伦（Agilent）公司与ADS软件 310
12.2 ADS的设计功能 312
12.3 ADS的仿真功能 317
12.4 ADS的4种主要工作视窗 322
12.4.1 主视窗 322
12.4.2 原理图视窗 323
12.4.3 数据显示视窗 324
12.4.4 版图视窗 325
本章小结 326
思考题和练习题 327
附录A 国际单位制（SI）词头 328
附录B 电学、磁学和光学的量和单位 329
附录C 某些材料的电导率 330
附录D 某些材料的相对介电常数和损耗角正切 331
附录E 常用同轴射频电缆特性参数 332
思考题和练习题答案 333
参考文献 347
1.1 射频概念 1
1.1.1 频谱划分 1
1.1.2 射频和微波 2
1.1.3 射频通信系统的工作频率 3
1.1.4 射频的基本特性 3
1.2 射频电路的特点 4
1.2.1 频率与波长 4
1.2.2 低频电路理论是射频电路理论的特例 5
1.2.3 射频电路的分布参数 6
1.2.4 射频电路的集肤效应 7
1.3 射频系统 8
1.3.1 射频系统举例 9
1.3.2 收发信机 9
1.3.3 ADS射频仿真设计 11
1.4 本书安排 12
本章小结 13
思考题和练习题 14
第2章 传输线理论 15
2.1 传输线结构 15
2.1.1 传输线的构成 15
2.1.2 几种常用的TEM传输线 16
2.2 传输线等效电路表示法 18
2.2.1 长线 18
2.2.2 传输线的分布参数 19
2.2.3 传输线的等效电路 20
2.3 传输线方程及其解 20
2.3.1 均匀传输线方程 20
2.3.2 均匀传输线方程的解 21
2.3.3 行波 22
2.3.4 传输线的二种边界条件 23
2.4 传输线的基本特性参数 24
2.4.1 特性阻抗 25
2.4.2 反射系数 26
2.4.3 输入阻抗 29
2.4.4 传播常数 30
2.4.5 传输功率 32
2.5 均匀无耗传输线工作状态分析 33
2.5.1 行波工作状态 33
2.5.2 驻波工作状态 34
2.5.3 行驻波工作状态 39
2.5.4 λ/4阻抗变换器 41
2.6 信号源的功率输出和有载传输线 43
2.6.1 包含信号源与终端负载的传输线 43
2.6.2 传输线的功率 44
2.6.3 信号源的共轭匹配 45
2.6.4 回波损耗和插入损耗 46
2.7 微带线 46
2.7.1 微带线的有效介电常数和特性阻抗 46
2.7.2 微带线的传输特性 50
2.7.3 微带线的损耗与衰减 50
本章小结 51
思考题和练习题 53
第3章 史密斯圆图 55
3.1 复平面上反射系数的表示方法 55
3.1.1 反射系数复平面 55
3.1.2 等反射系数圆和电刻度圆 57
3.2 史密斯阻抗圆图 58
3.2.1 归一化阻抗 58
3.2.2 等电阻圆和等电抗圆 59
3.2.3 史密斯阻抗圆图 60
3.2.4 史密斯阻抗圆图的应用 62
3.3 史密斯导纳圆图 68
3.3.1 归一化导纳 68
3.3.2 史密斯导纳圆图 70
3.3.3 史密斯阻抗—导纳圆图 71
3.4 史密斯圆图在集总参数元件电路中的应用 72
3.4.1 含串联集总参数元件时电路的输入阻抗 73
3.4.2 含并联集总参数元件时电路的输入导纳 73
3.4.3 含一个集总电抗元件时电路的输入阻抗 74
3.4.4 含多个集总电抗元件时电路的输入阻抗 76
本章小结 77
思考题和练习题 78
第4章 射频网络基础 80
4.1 二端口低频网络参量 80
4.1.1 阻抗参量 81
4.1.2 导纳参量 82
4.1.3 混合参量 84
4.1.4 转移参量 85
4.2 二端口射频网络参量 89
4.2.1 散射参量 89
4.2.2 传输参量 94
4.3 二端口网络的参量特性 94
4.3.1 互易网络 94
4.3.2 对称网络 95
4.3.3 无耗网络 96
4.4 二端口网络的参量互换 97
4.4.1 网络参量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]之间的相互转换 97
4.4.2 网络参量[S]和[T]之间的相互转换 98
4.4.3 网络参量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]与[S]之间的相互转换 99
4.5 多端口网络的散射参量 100
4.5.1 多端口网络散射参量的定义 100
4.5.2 常见的多端口射频网络 101
4.6 信号流图 104
4.6.1 信号流图的构成 104
4.6.2 信号流图的化简规则 106
本章小结 109
思考题和练习题 109
第5章 谐振电路 111
5.1 串联谐振电路 111
5.1.1 谐振频率 111
5.1.2 品质因数 112
5.1.3 输入阻抗 112
5.1.4 带宽 113
5.1.5 有载品质因数 114
5.2 并联谐振电路 115
5.2.1 谐振频率 115
5.2.2 品质因数 116
5.2.3 输入导纳 116
5.2.4 带宽 117
5.2.5 有载品质因数 117
5.3 传输线谐振器 119
5.3.1 终端短路λ/2传输线 120
5.3.2 终端短路λ/4传输线 121
5.3.3 终端开路λ/2传输线 121
5.3.4 终端开路λ/4传输线 122
5.4 介质谐振器 124
本章小结 126
思考题和练习题 127
第6章 匹配网络 129
6.1 匹配网络的目的及选择方法 129
6.2 集总参数元件电路的匹配网络设计 130
6.2.1 传输线与负载间L形匹配网络 130
6.2.2 信源与负载间L形共轭匹配网络 134
6.2.3 L形匹配网络的带宽 137
6.2.4 T形匹配网络和π形匹配网络 140
6.3 分布参数元件电路的匹配网络设计 142
6.3.1 负载与传输线的阻抗匹配 142
6.3.2 信源与负载的共轭匹配 146
6.4 混合参数元件电路的匹配网络设计 149
本章小结 150
思考题和练习题 151
第7章 滤波器的设计 153
7.1 滤波器的类型 153
7.2 用插入损耗法设计低通滤波器原型 154
7.2.1 巴特沃斯低通滤波器原型 154
7.2.2 切比雪夫低通滤波器原型 158
7.2.3 椭圆函数低通滤波器原型 160
7.2.4 线性相位低通滤波器原型 161
7.3 滤波器的变换 162
7.3.1 阻抗变换 162
7.3.2 频率变换 162
7.4 短截线滤波器 168
7.4.1 理查德变换 168
7.4.2 科洛达规则 169
7.4.3 低通滤波器设计举例 171
7.4.4 带阻滤波器设计举例 173
7.5 阶梯阻抗低通滤波器 175
7.5.1 短传输线段的近似等效电路 176
7.5.2 滤波器设计举例 177
7.6 平行耦合微带线滤波器 178
7.6.1 奇模和偶模 179
7.6.2 平行耦合微带线的滤波特性 180
7.6.3 带通滤波器设计举例 183
本章小结 185
思考题和练习题 186
第8章 放大器的稳定性、增益和噪声 188
8.1 放大器的稳定性 188
8.1.1 稳定准则 188
8.1.2 稳定性判别的图解法 189
8.1.3 绝对稳定判别的解析法 194
8.1.4 放大器稳定措施 196
8.2 放大器的增益 198
8.2.1 功率增益的定义和计算公式 198
8.2.2 最大功率增益 204
8.2.3 晶体管单向情况 204
8.2.4 晶体管双向情况 209
8.3 输入输出电压驻波比 212
8.3.1 失配因子 212
8.3.2 输入、输出驻波分析 212
8.4 放大器的噪声 214
8.4.1 等效噪声温度和噪声系数 214
8.4.2 级连网络的等效噪声温度和噪声系数 216
8.4.3 等噪声系数圆 218
本章小结 220
思考题和练习题 221
第9章 放大器的设计 225
9.1 放大器的工作状态和分类 225
9.1.1 基于静态工作点的放大器分类 225
9.1.2 基于信号大小的放大器分类 226
9.2 放大器的偏置网络 227
9.2.1 偏置电路与射频电路之间的连接 227
9.2.2 偏置电路的设计 227
9.3 小信号放大器的设计 228
9.3.1 小信号放大器的设计步骤 228
9.3.2 最大增益放大器的设计 229
9.3.3 固定增益放大器的设计 233
9.3.4 最小噪声放大器的设计 241
9.3.5 低噪声放大器的设计 243
9.3.6 宽带放大器的设计 247
9.4 功率放大器的设计 252
9.4.1 A类放大器的设计 252
9.4.2 交调失真 256
9.5 多级放大器的设计 258
本章小结 260
习题 261
第10章 振荡器的设计 263
10.1 振荡电路的形成 263
10.1.1 振荡器的基本模型 263
10.1.2 振荡器的有源器件 264
10.1.3 振荡器与放大器的比较 264
10.2 微波振荡器 265
10.2.1 振荡条件 265
10.2.2 晶体管振荡器 268
10.2.3 二极管振荡器 272
10.2.4 介质谐振器振荡器 272
10.2.5 压控振荡器 276
10.3 振荡电路的一般分析 277
10.3.1 晶体管振荡器的一般电路 277
10.3.2 考毕兹（Colpitts）振荡器 278
10.3.3 哈特莱（Hartley）振荡器 281
10.3.4 皮尔斯（Pierce）晶体振荡器 282
10.4 振荡器的技术指标 283
本章小结 285
思考题和练习题 287
第11章 混频器和检波器的设计 289
11.1 混频器 289
11.1.1 混频器的特性 289
11.1.2 混频器的种类 291
11.1.3 混频器主要技术指标 293
11.1.4 单端二极管混频器 295
11.1.5 单平衡混频器 299
11.2 检波器 301
11.2.1 整流器与检波器 301
11.2.2 二极管检波器 302
11.2.3 检波器的灵敏度 305
本章小结 308
思考题和练习题 309
第12章 ADS射频电路仿真设计简介 310
12.1 美国安捷伦（Agilent）公司与ADS软件 310
12.2 ADS的设计功能 312
12.3 ADS的仿真功能 317
12.4 ADS的4种主要工作视窗 322
12.4.1 主视窗 322
12.4.2 原理图视窗 323
12.4.3 数据显示视窗 324
12.4.4 版图视窗 325
本章小结 326
思考题和练习题 327
附录A 国际单位制（SI）词头 328
附录B 电学、磁学和光学的量和单位 329
附录C 某些材料的电导率 330
附录D 某些材料的相对介电常数和损耗角正切 331
附录E 常用同轴射频电缆特性参数 332
思考题和练习题答案 333
参考文献 347
RF circuit theory and design
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