射频电路设计实战宝典 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:[美] Wes Hayward

出品人:

页数:496

译者:邹永忠

出版时间:2009-11

价格:120.00元

装帧:

isbn号码:9787115210128

丛书系列:业余无线电丛书

图书标签:

无线电
电子
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具体描述

本书的内容主要包括发射机和接收机的组成部件，从基础知识(如振荡器的拓扑结构)到实际组成部件(如一个稳定的VFO)，直至完整的系统构成(如接收机)。书中还介绍了如何设计一些非常实用并简单的测试设备。本书的大部分内容是关于模拟射频设计的，但是关于DSP的章节也非常受欢迎，而且简单易懂。本书的作者都是在业余无线电通信领域非常著名的专家，他们的诸多作品覆盖了非常广泛的射频相关领域。

本书适合任何对射频设计感兴趣的人。无论是业余无线电爱好者，还是从事射频工作的工程师、技术人员以及相关专业师生都可以从本书中获得需要的知识。

现代通信系统中的信号完整性与电源完整性设计 —— 高速数字电路与模拟电路的桥梁本书概述在当前高速、高频、集成度日益提升的电子系统设计浪潮中，信号完整性（SI）和电源完整性（PI）已成为决定系统性能、可靠性和可制造性的核心瓶颈。本书深入探讨了这些复杂物理层问题的理论基础、分析方法、仿真工具应用以及实用化的设计规则和优化策略。我们不聚焦于具体的射频电路搭建，而是将视角扩展至驱动这些电路的底层物理传输机制，以及如何确保数据和功率在复杂PCB（印制电路板）环境中的“纯净”传输。本书旨在为电子工程师、硬件架构师以及高级技术人员提供一套全面的、实践导向的指南，以应对现代多层板、高密度互连（HDI）以及高速串行/并行接口设计中普遍存在的电磁兼容性（EMC）挑战。 --- 第一部分：信号完整性的物理基础与建模第一章：高速信号传输的电磁场理论回顾本章首先建立理解SI问题的基础物理框架。我们将回顾传输线理论的精髓，重点讨论时域反射、阻抗匹配以及频域下的损耗机制。内容涵盖： 1. 传输线的等效电路模型：集成电感（L）、电容（C）、电阻（R）和电导（G）在不同频率下的表现。 2. 集总元件与分布元件模型的转换点：如何根据上升时间与线路上行时间的关系确定何时必须采用严格的传输线模型。 3. 皮肤效应与介质损耗：详细分析高频信号在导体表面和PCB介质中能量衰减的机制，引入损耗正切角（Dissipation Factor, $ andelta$）和介电常数（Dk）对信号衰减的影响。 4. S参数（Scattering Parameters）的应用：作为描述多端口网络（如连接器、过孔、传输线段）频域特性的标准工具，学习如何解读和使用S参数来评估插入损耗和回波损耗。第二章：阻抗控制与回波损耗分析信号完整性的基石在于精确的特性阻抗控制。本章深入探讨了如何设计满足严格阻抗要求的PCB走线。 1. 差分与单端走线的阻抗计算：介绍使用特定叠层结构下的微带线、带状线以及差分对的等效宽度、间距与介质厚度之间的精确计算公式。 2. 设计中的不连续性：详细分析T型结构、过孔、焊盘以及不同层间走线切换引入的阻抗突变（Discontinuity），并量化其对反射系数的影响。 3. 反射与抖动（Jitter）：建立反射电压与系统眼图张开度的关系。引入上升时间、过冲、下冲和振铃（Ringing）等关键时域指标，并展示如何通过控制阻抗匹配来最小化这些问题。第三章：串扰（Crosstalk）的分析与抑制串扰作为相邻信号线之间的耦合噪声，在高密度布线中是主要的干扰源。 1. 耦合机制：区分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）的发生机理，并探讨电容耦合与电感耦合的相对贡献。 2. 串扰的量化模型：介绍耦合系数的计算方法，以及如何使用耦合路径的长度和间距来预估串扰幅度。 3. 串扰抑制技术：侧重于空间隔离（间距规则）、参考平面切换管理、以及使用屏蔽线（Guard Traces）进行有效隔离的实际设计技巧。 --- 第二部分：电源完整性（PI）与系统噪声管理第四章：直流IR降与电源网络设计电源完整性关注的是为芯片和电路模块提供稳定、低噪声的直流电压。 1. 直流电流密度与平面设计：分析电流密度对PCB走线和平面导体的热效应和电阻损耗，计算允许的最大电流和温升。 2. DC Drop分析：学习如何通过仿真工具（如有限元法FEM）评估电源网络在最大负载电流下的电压降（IR Drop），并确定关键敏感区域。 3. 电源导线的有效宽度与路径选择：探讨在多层板中，如何选择最少电阻路径来连接电源层与芯片管脚，优化电流回流。第五章：交流噪声与去耦策略交流噪声，即电源注入的瞬态电流和开关噪声，是高频系统的主要挑战。 1. 瞬态电流需求分析：阐述芯片内部电路切换（如CPU/GPU的功耗突变）对电源网络提出的高频瞬态电流要求。 2. 去耦电容器（Decoupling Capacitors）的优化选择：深入分析不同类型电容器（陶瓷、钽、电解）的等效串联电感（ESL）和等效串行电阻（ESR）特性。 3. 去耦网络的设计规则：提出多级去耦策略，包括大容量电容提供低频能量储备，小容量高频电容提供高频旁路，以及电容在空间和频率上的最优部署技术（如平面去耦与“短路径”去耦）。 4. 电源平面谐振与封装的等效模型：将电源层和去耦电容视为一个复杂的RLC网络，分析其自谐振频率，确保去耦网络能有效吸收目标频段的噪声。第六章：地弹（Ground Bounce）与电源回路阻抗地弹和电源噪声的根本原因在于电流回流路径的阻抗过高。 1. 电流回流路径的建立：强调“电流总是走阻抗最小的回路”这一基本原则，分析回流路径不连续性（如分割平面、缝隙）对阻抗的影响。 2. 地弹的量化与预测：建立简单的地弹幅度与回流路径电感和电流变化率之间的关系模型，理解为何信号切换速度越快，地弹越严重。 3. 优化回流路径：提出确保清晰、低阻抗的回流路径的PCB布局原则，包括电源层与地层之间的紧密耦合和避免平面分割的策略。 --- 第三部分：仿真、验证与系统级考量第七章：信号完整性仿真工具与流程本章侧重于将理论应用于实际的EDA（电子设计自动化）流程中。 1. S参数提取与简化：学习如何使用2.5D或3D电磁场求解器（如HFSS, Momentum）对复杂的PCB结构（过孔阵列、连接器）进行精确建模，并将其转化为可用于时域仿真的S参数模型。 2. IBIS与IBIS-AMI模型的使用：介绍芯片厂商提供的I/O缓冲器模型（IBIS）在系统级仿真中的应用，特别是对SerDes（高速串行解串器）接口的AMI（Algorithmic Modeling Interface）仿真流程。 3. 系统级波形分析：如何在仿真环境中导入模型，设置激励源（如PRBS码型），并评估接收端眼图的质量、抖动裕度和裕度分析（Margin Analysis）。第八章：电磁兼容性（EMC）与辐射抑制 SI问题通常是导致系统EMC超标的根本原因。 1. 辐射发射源的识别：将SI中的反射、串扰和开关噪声与EMC标准中的传导和辐射发射联系起来。重点分析高频谐波和阻抗不连续性产生的电磁辐射。 2. PCB布局对辐射的控制：讨论如何通过优化走线几何、控制参考平面、以及恰当的屏蔽设计来将辐射限制在规定限值内。 3. 封装与封装引线电感的影响：探讨芯片封装本身引入的寄生电感（Package Inductance）如何影响系统级的SI/PI性能，以及如何通过多层去耦策略来补偿。第九章：高速设计中的PCB材料选择与工艺考量高性能设计对PCB基材提出了苛刻的要求。 1. 高频材料的特性：深入分析FR4的局限性，重点介绍低损耗材料（如Megtron系列、Rogers材料）的损耗角正切（Df）和介电常数（Dk）对信号衰减的影响。 2. 叠层结构优化：如何根据设计要求（层数、阻抗、成本）来合理设计介质层厚度、铜箔厚度和层压工艺，以实现最佳的物理电气性能。 3. 制造公差对性能的影响：讨论PCB制造过程中的厚度变化、蚀刻精度等公差如何导致实际阻抗偏离设计值，并提出容差分析（Tolerance Analysis）的重要性。 --- 本书特色本书以工程实践为核心，理论推导严谨，案例分析贴近业界主流高速接口（如DDRx, PCIe, USB 3.x/4.0, 10G/25G Ethernet）。每一章节都辅以大量的工程图示和仿真结果解读，帮助读者将抽象的物理概念转化为可执行的设计决策，从而显著提升电子产品的可靠性和最终性能。本书不教授具体的“如何画射频功放”的技巧，而是着力于解决驱动所有高速电子设备稳定运行的底层传输物理学和电源质量问题。

作者简介

目录信息

第1章　入门　1
1.1　试验，自制及业内近况　1
1.2　入门——初学者的一些规则　2
1.3　给实验者的一些建议　4
1.4　结构框图　6
1.5　一种基于IC的直接变频接收机　8
1.6　再生式接收机　10
1.7　具有分立式晶体管的音频放大器　13
1.8　采用分立式元器件的直接变频接收机　14
1.9　电源　15
1.10　RF功率测量　17
1.11　第一个发射机　19
1.12　双极性晶体管功率放大器　21
1.13　输出低通滤波器　22
1.14　关于本书中的方案　24
第2章　放大器设计基础　25
2.1　简单的固态元器件建模　25
2.2　放大器设计基础　30
2.3　大信号放大器　34
2.4　增益，功率，分贝和阻抗匹配　38
2.5　差分放大器和运算放大器　42
2.6　不需要的放大器特性　44
2.7　反馈放大器　48
2.8　旁路和去耦合　54
2.9　功率放大器基础　57
2.10　实用功率放大器　58
2.11　一个30W、7MHz的功率放大器　66
第3章　滤波器和阻抗匹配电路　70
3.1　滤波器基础　70
3.2　低通滤波器的设计与推广　71
3.3　LC带通滤波器　77
3.4　晶体滤波器　85
3.5　有源滤波器　93
3.6　阻抗匹配网络　98
第4章　振荡器与频率合成　109
4.1　基本LC振荡器　109
4.2　实际的哈特利电路以及振荡器偏移补偿　111
4.3　科尔皮兹振荡器和其他振荡器　115
4.4　振荡器的噪声　118
4.5　晶体振荡器和VXOS　121
4.6　压控振荡器　125
4.7　频率合成　126
4.8　“丑陋的weekender”，MK-Ⅱ，一台7MHzVFO发射机　135
4.9　关于计数器的精确性　139
4.10　常规的VXO扩展频率合成器　140
第5章　混频器和倍频器　145
5.1　混频器基础　145
5.2　平衡混频器概念　151
5.3　倍频器　161
5.4　使用数字频率相乘器的压控振荡器发射器　164
第6章　发射机与接收机　167
6.1　信号及其处理系统　167
6.2　接收机基本原理　175
6.3　中频放大器和自动增益控制(AGC)　181
6.4　收发机中的大信号和前端设计　191
6.5　本地振荡系统　206
6.6　增强的动态范围接收机　208
6.7　发射机和收发机的设计　219
6.8　频移，补偿和增量调频　232
6.9　天线的发射-接收切换　235
6.10　Lichen收发机：案例研究　239
6.11　单边带SSB/CW收发机　251
6.12　便携式DSB/CW 50MHz的工作站　259
第7章　测量设备　265
7.1　测量基础　265
7.2　直流测量　266
7.3　示波器　267
7.4　射频功率测量　269
7.5　使用示波器测量射频功率　273
7.6　测量频率，电感和电容　275
7.7　信号源和发生器　277
7.8　电桥和阻抗测量　286
7.9　频谱分析　290
7.10　LC谐振器的Q值测量　301
7.11　晶振测量　302
7.12　噪声和噪声源　303
7.13　其他电路　305
第8章　直接转换接收机　309
8.1　简史　309
8.2　基本的直接转换接收机框图　311
8.3　直接转换的特性　313
8.4　直接转换接收机的混频器　320
8.5　一个组合的直接转换接收机　322
8.6　直接转换接收机的优势　324
第9章　相移式接收机和发射机　327
9.1　结构框图　327
9.2　数学方法介绍　329
9.3　从数学方法到实际应用　332
9.4　边带抑制设计　336
9.5　立体声接收机　345
9.6　LO、RF相移和同相分路器/组合器网络　351
9.7　其他类型的运算放大器的拓扑、多相网络和DSP相移　361
9.8　智能的选择性　362
9.9　下一代R2单边信号直接转换接收机　362
9.10　高性能相移式单边带(SSB)激励器　376
9.11　组装相移式设备的一些备注　381
9.12　总结　381
第10章　DSP组件　383
10.1　EZ-KIT LITE　384
10.2　程序shell　386
10.3　DSP组件　388
10.4　信号的发生　389
10.5　随机噪声生成　391
10.6　滤波组件　395
10.7　DSP IF　402
10.8　DSP混频　403
10.9　其他DSP组件　403
10.10　离散傅里叶变换　405
10.11　自动噪声抑制器　412
10.12　CW信号生成器　413
10.13　单边带信号生成器　413
第11章　DSP在通信系统中的应用　417
11.1　程序结构　417
11.2　使用DSP设备作为控制器　418
11.3　音频发生器测试箱　426
11.4　18MHz收发器　428
11.5　DSP-10 2m收发器　443
第12章　室外操作便携式与全模式电台　447
12.1　便携式操作的简单设备　447
12.2　“未完成”的7MHz CW收发信机　459
12.3　简单的7MHz超外差接收机S7C　465
12.4　双波段QRP等幅报收发信机　468
12.5　使用DSP-10进行弱信号通信　474
12.6　28MHz QRP模块　478
12.7　通用接收机模块　480
12.8　144MHz单边带与等幅报直接转换收发信机　482
12.9　甚高频和超高频收发信机使用的52MHz可调谐中频接收机　485
12.10　睡袋电台　489
12.11　14MHz的等幅报接收机　491
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的理论深度和广度简直让人惊叹，作者显然不是停留在教科书那种‘是什么’的层面，而是深入到了‘为什么’和‘怎么办’的实操层面。它没有过多地纠缠于那些过于抽象的傅里叶变换或拉普拉斯变换的数学推导，而是直接将这些复杂的理论包装成了工程师可以立即理解和应用的工具。举个例子，在讲解噪声分析时，它没有仅仅给出公式，而是结合了实际的版图寄生参数和PCB布局对噪声的影响进行了详细的剖析，那种结合了电磁兼容（EMC）思想的讲解方式，在市面上同类书籍中是极为罕见的。阅读过程中，我时常会停下来，翻阅前面章节的知识点进行交叉印证，发现作者在不同章节之间构建了一个非常严谨的知识网络，而不是孤立地讲解单个电路模块。这本书简直就像一位经验丰富、不苟言笑的资深导师，用最精炼的语言，把那些只有在无数次失败后才能领悟的工程智慧倾囊相授。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实战性强到令人发指，简直就是一本“避坑指南”。我个人在工作中遇到过好几次设计临界参数时抓瞎的经历，翻阅了其他资料都未能得到满意答案，但这本书里对各种设计裕量（Margin）的考量，以及在不同工艺角（Corner）下的仿真结果分析，简直是教科书级别的范本。它特别强调了设计迭代的过程，如何从最初的理论模型快速过渡到可制造的原型，再到最终产品的调优。作者似乎把所有他自己踩过的雷都标注出来了，无论是电源完整性（PI）的去耦电容选型，还是高速信号的串扰分析，都有具体的案例来佐证。我尤其喜欢其中关于测试和验证的部分，它没有停留在“设计完成”就结束了，而是详细阐述了如何搭建测试平台、使用哪些关键仪器，以及如何解读示波器上那些看似杂乱无章的波形。对于动手能力较弱的工程师来说，这本书提供的是一套完整的闭环解决方案，而不是零散的知识点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和印刷质量简直无可挑剔，那种厚重的质感拿在手里就让人感到踏实，绝对是精装书的水准。内页的纸张选择也非常考究，不是那种廉价的泛黄纸，而是偏向于米白色的哑光纸，长时间阅读眼睛也不会感到特别疲劳。更值得称赞的是排版设计，字体的选择和行距的处理都透露出专业人士的用心，不像有些技术书籍，恨不得把所有内容都塞进一页，看得人眼花缭乱。这本书的图表部分更是亮点，那些复杂的电路图和仿真波形图，线条清晰锐利，即便是初学者也能大致分辨出各个元件的连接关系，色彩的运用也恰到好处，用不同颜色区分信号路径和关键节点，极大地降低了理解的门槛。装订也非常牢固，完全不用担心翻开太多次会散页，这对于一本需要反复查阅的工具书来说至关重要。光是看着这本书摆在书架上，就觉得自己的专业素养提升了一个档次，那种对知识的尊重感是其他廉价出版物无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书对于项目管理和跨部门协作的思考深度，也是一个令人惊喜的附加价值。在讲解系统集成时，作者跳出了纯粹的电路图层面，开始探讨不同设计团队（如软件、固件、结构件）之间的接口约束和信息同步问题。这对于初入职场的项目经理或者想提升自己项目视野的工程师来说，是非常有价值的补充。书中对“设计冻结点”的把握、需求评审时的技术风险评估，都有非常具体的建议，这些经验往往是那些只专注于电路本身的专业书籍所忽略的。它成功地将一个纯粹的技术课题，提升到了工程实践和项目管理的综合层面。读完之后，我感觉自己不光是学会了如何设计一个好的电路，更重要的是，学会了如何在一个真实的、充满变数的工程环境中，把这个设计成功落地，并且交付给客户。这使得这本书的价值远超出了其技术内容的本身。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格非常独特，它不像传统的技术书籍那样冷冰冰的，反而带有一种深入骨髓的“工程师的浪漫”。作者在描述那些看似枯燥的阻抗匹配或滤波器设计时，总能穿插一些非常生动形象的比喻，让你在会心一笑的同时，瞬间捕捉到那个核心概念。比如，他用“水管的粗细变化”来解释传输线匹配失败的后果，比单纯的电压反射系数公式要直观得多。而且，这本书的逻辑跳转非常顺畅，很少出现“你必须先知道A才能理解B”这种生硬的依赖关系。它更像是引导你沿着一条精心规划的河流前行，河道两旁风景各异（不同的电路子模块），但始终有清晰的标识指向最终的目的地。这种行文的流畅感，让原本对某些复杂理论心生畏惧的读者也能保持阅读的积极性，而不是在某个难点前就望而却步。

评分☆☆☆☆☆