The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Rohde, Ulrich L./ Poddar, Ajay Kumar/ Bock, Georg

出品人:

页数:560

译者:

出版时间:2005-5

价格:1343.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471723424

丛书系列:

图书标签:

• 专著
• 微波振荡器
• 无线通信
• 射频电路
• 电路设计
• 微波技术
• 振荡器设计
• 无线应用
• 电子工程
• 高频电路
• 模拟电路

好的，这是一本关于现代微波振荡器设计的图书简介，内容详尽，但不包含您提到的特定书籍《The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications》中的任何信息。 --- 现代高频电子系统设计：振荡器与频率合成技术 本书简介 在当今高速发展的无线通信、雷达系统、卫星导航和测试测量领域，高精度、低噪声和高效率的频率源是系统的核心组成部分。本书《现代高频电子系统设计：振荡器与频率合成技术》旨在为电子工程师、射频电路设计师以及相关领域的研究人员提供一套全面、深入且实用的指导，涵盖了从基础理论到先进应用的全过程。 本书的结构设计旨在引导读者系统地理解微波频率源的设计原理、关键技术挑战以及最新的解决方案。我们聚焦于实际工程中的需求，强调设计的可行性、性能优化和集成化趋势。 --- 第一部分：高频振荡器基础与器件选择 本部分为后续高级主题奠定坚实的基础。我们首先深入探讨了振荡器在射频（RF）和微波（Microwave）系统中的关键作用，阐述了其作为信号发生器、本地振荡器（LO）和频率参考源的必要性。 1.1 振荡器基本原理与拓扑结构 本章详细回顾了正弦波振荡的基本条件——Barkhausen准则。随后，系统地介绍了主流的振荡器拓扑结构。这包括但不限于： 反馈式振荡器 (Feedback Oscillators): 重点分析了哈特莱（Hartley）和科尔皮茨（Colpitts）结构在不同频率范围内的适用性、优缺点及寄生参数的影响。 负阻振荡器 (Negative Resistance Oscillators): 分析了如何利用半导体器件（如晶体管或隧道二极管）的负阻特性来实现振荡，特别是其在极高频段的应用潜力。 1.2 关键性能指标的深入剖析 设计一个成功的振荡器，必须精确量化其性能。本部分详述了以下核心指标的物理含义、测量方法及其对系统性能的影响： 相噪（Phase Noise）： 这是衡量振荡器频率稳定性和纯度的最重要指标。我们探讨了相噪的理论模型，包括器件噪声、热噪声和闪烁噪声（flicker noise）如何转化为输出频谱上的噪声边带。同时，引入了 Leeson 积分公式及其在预测振荡器性能中的应用。 调谐范围与调谐度（Tuning Range and Tuning Linearity）： 针对压控振荡器（VCO）和可调谐振荡器，分析了调谐元件（如变容二极管或MEMS器件）的特性对振荡频率稳定性和线性度的影响。 输出功率与效率： 分析了功率晶体管的工作点选择，以及如何通过匹配网络在满足特定输出功率要求的同时，最大化振荡器的直流到射频转换效率（DC-to-RF Efficiency）。 1.3 有源器件的噪声模型与选择 振荡器的噪声主要来源于有源器件。本章提供了适用于高频设计的晶体管（如SiGe HBT, GaAs pHEMT, CMOS）的噪声建模技术。我们比较了不同半导体工艺在低相噪设计中的优势与局限性，指导读者根据工作频率、功耗预算和集成度要求做出最优选择。 --- 第二部分：压控振荡器（VCO）的优化设计 压控振荡器是频率合成链中的关键环节。本部分专注于 VCO 的具体设计、建模与优化。 2.1 谐振腔与电感器的设计考量 在高频设计中，电感器和电容器的质量因数（Q值）直接决定了振荡器的相噪性能。 电感器的寄生效应： 详细讨论了平面电感器（螺旋形、多边形）的电感值提取、串联电阻、自谐振频率（SRF）以及电感器耦合对振荡性能的影响。 高Q值设计策略： 介绍了衬底电容耦合、优化金属层厚度、以及使用高Q值无源器件（如陶瓷谐振器或SAW/BAW滤波器作为反馈元件）的设计方法。 2.2 变容二极管（Varactor）模型与非线性 变容二极管的 $C-V$ 特性曲线决定了 VCO 的调谐斜率（$K_v$）。 非线性建模： 分析了变容二极管的二次和三次非线性项如何导致振荡频率的漂移和二次谐波的产生。 线性化技术： 提出了多种线性化技术，包括优化偏置点、使用电阻线性化技术（Resistor Linearization）以及选择具有特定 $C-V$ 曲线的二极管结构，以确保 VCO 在较大调谐范围内保持较低的调谐非线性。 2.3 振荡器缓冲级与负载匹配 振荡器输出级的设计至关重要，它必须在提供足够输出功率的同时，对振荡核心（Tank Circuit）的影响最小化。本章探讨了隔离放大器（Buffer Amplifier）的设计原则，包括如何设计高输入阻抗以避免负载效应，以及如何设计输出匹配网络以适应后续电路（如混频器或分频器）的阻抗要求。 --- 第三部分：频率合成技术与低噪声锁相环（PLL） 现代无线应用大多依赖于高稳定性的频率合成器。本书深入探讨了如何将 VCO 与反馈控制技术结合起来形成锁相环（PLL）。 3.1 锁相环（PLL）的系统架构 本章概述了标准模拟 PLL 的主要组件：鉴相器（PD）、电荷泵（CP）、环路滤波器（LF）以及 VCO。 鉴相器（PD）的选择与设计： 对比了依赖于时间误差的 PD（如 E/D型）和依赖于相位误差的 PD（如弗兰克/多相PD）的优缺点，特别关注了在GHz频率下实现高分辨率和低死区（Dead Zone）的设计挑战。 电荷泵（CP）的性能影响： 分析了电荷泵的电流匹配度、开关速度以及毛刺（Spikes）对 PLL 瞬态响应和相噪的影响。 3.2 环路滤波器设计与环路动态学 环路滤波器是 PLL 性能的关键。我们采用现代控制理论来设计满足特定带宽和阻尼因子的滤波器。 带宽与锁定时间： 阐述了环路带宽（Loop Bandwidth）如何权衡 VCO 噪声抑制（抑制宽带 VCO 噪声）与外部参考源噪声传递（传递窄带参考噪声）之间的关系。 锁相环稳定性分析： 使用根轨迹法和伯德图分析 PLL 的稳定裕度，并探讨了二阶、三阶甚至更高阶环路滤波器的设计与实现。 3.3 先进频率合成技术 超越传统的模拟 PLL，本部分还引入了先进的频率合成技术： 分数 N 锁相环（Fractional-N PLLs）： 介绍了 $Sigma-Delta$ 调制器在实现小数分频中的作用，以及如何管理调制引起的噪声整形和杂散抑制。 间接频率合成（DFS）： 讨论了如何利用倍频器、混频器和除频器在不直接使用高速 VCO 的情况下，合成极高频率和极低噪声的信号。 --- 第四部分：集成化与实际应用挑战 随着技术向更高集成度发展，振荡器和频率合成器在片上集成（On-Chip Integration）时面临独特的挑战。 4.1 片上无源器件的局限性 在 CMOS 或 SiGe BiCMOS 等集成工艺中，电感和电容的 $Q$ 值显著低于离散元件。本章重点探讨了在低 $Q$ 值环境下如何通过结构优化（如使用高 $Q$ 衬底隔离技术）来最小化损耗，并详细分析了衬底耦合和串扰对振荡器性能的恶化机制。 4.2 低电压与低功耗设计 针对便携式和电池供电设备的需求，本节提出了如何在保持可接受相噪的前提下，将 VCO 和 PLL 的工作电压降至 1.0V 甚至更低的设计方法，例如采用高增益的 LCVCO 结构和低压差电荷泵设计。 4.3 测试、验证与故障排除 本书最后一部分提供了实用的工程指导，包括： 相噪的精确测量： 介绍了基于频谱分析仪和专用相噪测试仪的测量流程与误差来源分析。 杂散信号识别与抑制： 识别 VCO 自身产生的杂散（如二次谐波、注入锁定引起的杂散）和 PLL 环路中产生的杂散（如参考频率泄漏、 $Sigma-Delta$ 调制杂散）的来源，并给出抑制策略。 --- 目标读者： 射频/微波电路工程师、通信系统设计人员、集成电路（IC）设计工程师、以及从事高速电子设备研发的研究生和专业技术人员。 本书特色： 理论与实践并重： 每个设计环节都提供了详细的数学模型推导和可行的电路实现案例。 全面覆盖： 内容涵盖了从 GHz 到毫米波频段振荡器的所有关键方面。 面向现代工艺： 充分考虑了 CMOS/BiCMOS 等主流集成工艺对高频性能的影响。

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我最近一直在琢磨着如何升级我的无线通信项目中的振荡器设计，之前对这个领域了解不多，一直想找一本深入浅出的好书来系统学习。偶然间听一位前辈提起，说有本关于现代微波振荡器设计的书非常不错，尤其适用于无线应用。我虽然还没来得及细读，但光是书名《The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications》就让我充满了期待。它清晰地表明了这本书的核心内容，那就是“现代”和“无线应用”，这正是我的痛点和兴趣所在。现代设计意味着要跟上最新的技术趋势，而无线应用则直接关系到我项目能否成功落地。我设想这本书应该会涵盖当前最流行的振荡器拓扑结构，比如压控振荡器（VCO）、锁相环（PLL）合成器，以及可能还有一些更前沿的比如基于MEMS或光学技术的振荡器，当然，这一切的前提是它们能够有效地用于无线通信。同时，我也期望书中能深入剖析不同振荡器在性能上的权衡，比如相位噪声、功耗、调谐范围、稳定性和尺寸等，这些都是实际设计中必须仔细考虑的关键参数。这本书的“设计”二字也暗示了它不会仅仅停留在理论层面，而是会包含大量的实际设计方法、工程实践以及可能还会涉及一些工具的使用，例如仿真软件的运用技巧，这对我来说将是无价的。我特别希望它能提供一些案例研究，展示如何在实际无线产品中应用这些设计原则，例如在手机、Wi-Fi模块、雷达系统中的具体实现，这样我才能更好地理解理论与实践的结合。

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在我看来，《The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications》这本书的名称就点明了其核心价值：它是关于“现代”微波振荡器设计的，并且特别侧重于“无线应用”。我猜想这本书会是一本能够帮助读者跟上技术发展步伐的权威著作。它很可能不会仅仅停留在理论知识的层面，而是会深入探讨当前无线通信领域中最具代表性的振荡器设计挑战，例如如何在有限的功耗和成本下实现高性能。我期待书中能够详细介绍当前流行的振荡器架构，比如使用SiGe BiCMOS或CMOS技术的低功耗VCO，或者针对高速数据传输设计的PLL合成器。更重要的是，我希望书中能够提供一些关于如何进行实际设计的指导，包括元器件的选择、电路的仿真与优化、以及PCB布局的考量。对于无线应用，信号的纯净度和稳定性至关重要，因此我猜这本书会花费相当大的篇幅来讨论相位噪声、谐波抑制、以及如何提高振荡器的频率稳定性。我也在考虑，这本书是否会涉及一些关于集成电路设计（IC Design）的内容，因为在现代无线通信设备中，振荡器通常是高度集成的，了解相关的版图设计和寄生效应的影响也是必不可少的。总而言之，这本书给我的感觉是一本能够为从事无线通信系统设计、射频工程师、以及对该领域感兴趣的学生提供全面、深入、且具有实践指导意义的参考书。

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当我看到《The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications》这个书名时，我立即联想到这本书的实用性和前沿性。我设想它会是一本面向工程实践的书籍，能够帮助读者解决实际设计中遇到的问题。我推测书中会详细介绍不同类型的微波振荡器，例如压控振荡器（VCO）和压控振荡器（DRO）的各种实现方式，并深入分析它们在不同无线应用场景下的优劣势。我尤其期待书中能够对相位噪声进行深入的分析，因为这是衡量振荡器性能的一个关键指标，它直接影响到无线通信系统的接收灵敏度和误码率。我希望书中能提供一套系统的方法论，教读者如何计算、预测和降低振荡器的相位噪声，并且会结合实际的电路设计实例来进行讲解。此外，由于是面向无线应用，我猜书中还会讨论诸如频率合成、调制技术、以及如何将振荡器集成到更复杂的射频系统中等内容。对于工程师来说，理解振荡器的稳定性至关重要，所以我猜测书中会重点讲解温度、电源和负载变化对振荡器性能的影响，并提供相应的优化和补偿措施。这本书在我看来，应该是一本能够指导工程师如何设计出满足现代无线通信系统需求的高性能微波振荡器的“实战指南”。

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在浏览技术书籍的时候，我总会被那些能够清晰阐述复杂概念并提供实用指导的书籍所吸引。《The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications》这本书的名字给我的第一印象是它应该是一本非常扎实的工程手册。我推测其内容会从基础理论讲起，比如振荡器工作的基本原理、各种振荡器类型（LC、晶体、微机械等）的特点和优劣，然后逐步深入到更复杂的现代设计方法。考虑到“无线应用”这个关键词，我毫不怀疑书中会重点讨论如何在低功耗、高集成度以及快速调谐这些无线设备普遍要求的场景下设计高性能的微波振荡器。我设想的书中会花费相当大的篇幅来讲解各种噪声源的产生机制以及抑制方法，因为在无线通信中，微弱的信号往往需要和强烈的噪声竞争，一个性能优良的振荡器是整个接收链路的基石。比如，我期待书中能够详细介绍如何通过选择合适的器件、优化电路布局、采用特定的滤波技术来降低相位噪声和幅度噪声。此外，对于无线应用来说，频率的稳定性和准确性也至关重要，所以我猜这本书会深入探讨温度漂移、电压敏感性等问题，并提出相应的补偿和校准方案。我也很想知道书中是否会包含一些关于非线性效应的讨论，例如在高频下器件的寄生参数对振荡器性能的影响，以及如何通过电路设计来克服这些挑战。总而言之，这本书在我眼中应该是一本能够帮助工程师从零开始，系统构建起对现代微波振荡器设计深入理解的宝典。

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我对《The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications》这本书的期待，更多是源于它所承诺的“现代化”和“无线应用”这两个维度。我推测它并非一本陈旧的、只介绍经典理论的教材，而是会聚焦于当前以及未来一段时间内微波振荡器技术的发展趋势。我尤其感兴趣的是书中是否会讨论一些新兴的设计理念和技术，例如利用更先进的半导体工艺（如SiGe, GaN）来设计更高频率、更高效率的振荡器，或者涉及一些软件定义振荡器（SDO）的概念，允许通过软件来动态调整振荡器的参数。对于无线通信来说，功耗一直是制约设备续航和性能的关键因素，所以我猜这本书一定会花大量篇幅介绍如何设计低功耗振荡器，包括器件选择、偏置点优化、电源抑制比（PSRR）的提升等。另外，随着5G、6G等新一代无线通信技术的飞速发展，对振荡器的带宽、调谐速度和精度提出了更高的要求，这本书很可能就会深入探讨如何实现宽带、快速调谐的振荡器，以及如何利用先进的锁相环技术来满足这些需求。我还在思考，书中是否会涉及一些关于集成电路设计（IC Design）的知识，因为在现代无线设备中，振荡器通常是集成在射频前端芯片中的，所以了解相关的版图设计、信号完整性、电磁干扰（EMI）等问题也同样重要。这本书在我看来，应该是一本能够为我打开现代微波振荡器设计大门的钥匙。

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