高频电子线路(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材

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郭根芳 编
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出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111478843
版次:2
商品编码:11565679
品牌:机工出版
包装:平装
丛书名: “十二五”职业教育国家规划教材
开本:16开
出版时间:2014-10-01
用纸:胶版纸
页数:196
字数:307000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《高频电子线路(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》主要解决无线电广播、电视和通信中发射与接收设备中高频电子线路的有关技术问题,力求符合高职高专的教学特点。
  《高频电子线路(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》内容分为基础理论和实践操作两大部分:基础理论包括第1章绪论,第2章小信号选频放大器,第3章高频功率放大器,第4章正弦波振荡器,第5章振幅调制、解调与混频电路,第6章角度调制与解调电路及第7章反馈控制电路;实践操作部分是第8章实验与实训。
  《高频电子线路(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》以应用为目的,用工程的观点删繁就简、突出重点,加强基本知识、基本理论和基本电路的分析;在内容取舍上,尽量做到少而精、重点突出、层次分明。每章编有目的和要求、重点和难点、重要知识点、本章小结、思考题与习题,书后附有部分习题参考答案、文字符号及说明。《高频电子线路(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》在安排实验、实训内容时,力求突出本课程的重点和基本要求,并注意到与工程应用相结合。
  《高频电子线路(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》可作为高职高专院校电子信息类、通信类、无线电技术类等专业的教材,也可供相关工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 通信与通信系统
1.1.1 通信系统的基本组成
1.1.2 无线电发送设备与接收设备
1.1.3 无线电波段的划分和无线电波的传播
1.2 本课程的主要内容及特点
重要知识点
本章小结
思考题与习题

第2章 小信号选频放大器
2.1 谐振回路
2.1.1 并联谐振回路的选频特性
2.1.2 阻抗变换电路
2.2 小信号谐振放大器
2.2.1 单谐振回路谐振放大器
2.2.2 多级单谐振回路谐振放大器
2.3 集中选频放大器
2.3.1 滤波器
2.3.2 集中选频放大器应用举例
2.4 故障诊断
2.4.1 放大电路的故障诊断
2.4.2 谐振回路与滤波器的故障诊断
重要知识点
本章小结
思考题与习题

第3章 高频功率放大器
3.1 谐振功率放大器的工作原理
3.1.1 基本工作原理
3.1.2 余弦电流脉冲的分解
3.1.3 输出功率与效率
3.2 谐振功率放大器的特性分析
3.2.1 谐振功率放大器的负载特性
3.2.2 VCC对谐振功率放大器工作状态的影响
3.2.3 Uim与VBB对谐振功率放大器工作状态的影响
3.3 谐振功率放大器与倍频器电路
3.3.1 谐振功率放大器的直流馈电电路
3.3.2 滤波匹配网络
3.3.3 谐振功率放大器应用电路
3.3.4 丙类倍频器应用电路
3.4 宽带高频功率放大器
3.4.1 传输线变压器
3.4.2 功率合成技术
3.4.3 宽带高频功率放大器电路
重要知识点
本章小结
思考题与习题

第4章 正弦波振荡器
4.1 振荡器的工作原理
4.1.1 产生振荡的基本原理
4.1.2 振荡器的起振条件和平衡条件
4.2 LC正弦波振荡器
4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理
4.2.2 电感三点式振荡器
4.2.3 电容三点式振荡器
4.2.4 两种三点式振荡器的特点比较
4.2.5 改进型电容三点式振荡器
4.2.6 振荡器的频率稳定和振幅稳定
4.3 石英晶体振荡器
4.3.1 石英晶体及其特性
4.3.2 并联型石英晶体振荡器
4.3.3 串联型石英晶体振荡器
4.4 故障诊断
重要知识点
本章小结
思考题与习题

第5章 振幅调制、解调与混频电路
5.1 振幅调制、解调与混频基本原理
5.1.1 乘法器及其频率变换作用
5.1.2 振幅调制的基本原理
5.1.3 振幅解调的基本原理
5.1.4 混频的基本原理
5.2 振幅调制电路
5.2.1 低电平振幅调制电路
5.2.2 高电平振幅调制电路
5.3 振幅检波电路
5.3.1 包络检波器的质量指标
5.3.2 二极管包络检波电路
5.3.3 同步检波电路
5.4 混频电路
5.4.1 晶体管混频电路
5.4.2 集成模拟乘法器混频电路
5.4.3 混频干扰
5.5 故障诊断
5.5.1 振幅调制电路的故障诊断
5.5.2 振幅检波电路的故障诊断
5.5.3 混频电路的故障诊断
重要知识点
本章小结
思考题与习题

第6章 角度调制与解调电路
6.1 角度调制信号的基本特性
6.1.1 瞬时频率与瞬时相位的概念
6.1.2 调频信号与调相信号
6.1.3 角度调制信号的频谱与带宽
6.2 调频电路
6.2.1 变容二极管直接调频电路
6.2.2 间接调频电路
6.2.3 扩展最大频偏的方法
6.3 鉴频电路
6.3.1 鉴频特性及鉴频的实现方法
6.3.2 斜率鉴频器
6.3.3 相位鉴频器
6.3.4 脉冲计数式鉴频器
6.3.5 限幅器
重要知识点
本章小结
思考题与习题

第7章 反馈控制电路
7.1 自动增益控制电路
7.1.1 自动增益控制电路的作用
7.1.2 自动增益控制电路应用举例
7.2 自动频率控制电路
7.2.1 工作原理
7.2.2 自动频率控制电路应用举例
7.3 锁相环路与频率合成
7.3.1 锁相环路的基本原理
7.3.2 频率合成的基本原理
7.3.3 锁相环路的应用举例
重要知识点
本章小结
思考题与习题

第8章 实验与实训
8.1 高频小信号选频(谐振)放大器
8.2 高频丙类谐振功率放大器
8.3 LC电容三点式振荡器
8.4 石英晶体振荡器
8.5 振幅调制器
8.6 振幅检波器
8.7 变容二极管直接调频振荡器
8.8 相位鉴频器
8.9 混频器
8.10 锁相调频与鉴频器
8.11 调幅广播超外差式收音机的组装与调试
8.12 调频收音机/对讲机的组装与调试
8.13 集成电路调频/调幅收音机的组装与调试
8.14 实用调幅及发射电路
部分思考题与习题参考答案
附录文字符号及说明
参考文献

前言/序言


《高频电子线路(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》内容简介 引言 在现代电子技术飞速发展的浪潮中,高频电子线路扮演着至关重要的角色。从无线通信、雷达系统到广播电视、仪器仪表,几乎所有涉及信息传递和处理的领域都离不开对高频信号的精确控制和有效利用。本书,作为“十二五”职业教育国家规划教材,正是为了系统地阐述高频电子线路的理论基础、设计方法与实践应用而编写。全书旨在为读者构建一个扎实、全面的高频电子技术知识体系,培养其解决实际工程问题的能力,为我国电子信息产业的发展输送高质量的技能型人才。 第一章 绪论 本章作为全书的开篇,将引导读者步入高频电子线路的广阔领域。首先,我们会对高频电子线路进行概念上的界定,区分其与低频电路的根本差异。理解高频电路,首先要认识到电磁场理论在其中的主导地位,以及寄生参数(如电感、电容)在高频工作时对电路性能产生的显著影响。我们将介绍高频电路设计的几大关键挑战,包括信号的传输损耗、噪声干扰、互调失真以及稳定性问题,并简要勾勒出解决这些问题的基本思路和常用技术。 在此基础上,本章将概述高频电子线路的广泛应用,通过列举通信基站、手机、Wi-Fi设备、导航系统、医疗诊断设备等典型实例,让读者直观感受到高频技术在我们日常生活和现代工业中的重要性。同时,还将简要介绍高频电子技术的发展趋势,如向更高频率(毫米波、太赫兹)、更高集成度、更低功耗以及智能化方向发展,为后续深入学习奠定宏观认识。 第二章 高频电路的基本概念与分析方法 本章将深入探讨高频电路分析的核心要素。首先,我们将重点讲解高频电路中“集总参数”到“分布式参数”的转变。当电路的工作频率远高于信号传播延迟时,就不能再将电路视为由电阻、电容、电感等独立元件构成,而是需要考虑电磁波的传播特性。因此,本书将详细阐述传输线理论,包括特性阻抗、传播常数、反射系数、驻波比等关键参数的定义、计算方法及其在理解高频信号传输过程中的作用。 随后,我们将引入史密斯圆图(Smith Chart),作为一种强大的高频电路设计和分析工具。史密斯圆图能够直观地表示阻抗和导纳的匹配关系,极大地简化了阻抗匹配的设计过程。本书将详细介绍史密斯圆图的构造原理,各种参数在高频电路中的意义,以及如何利用史密斯圆图进行阻抗匹配、噪声匹配和稳定性分析。 此外,本章还将介绍高频电路中常用的分析方法,如S参数(Scattering Parameters)分析。S参数能够方便地描述多端口网络在高频下的行为,并且易于通过网络分析仪测量。我们将解释S参数的物理意义、计算公式以及其在分析放大器、滤波器等电路中的应用。 第三章 高频晶体管放大器 晶体管放大器是高频电子线路中的基本构建模块。本章将聚焦于高频晶体管放大器的设计与分析。首先,我们将回顾晶体管(包括双极型晶体管BJT和场效应晶体管FET)在高频下的模型,重点分析其高频等效电路参数,如fT(特征频率)和fmax(最大振荡频率),以及这些参数如何影响放大器的频率响应。 接着,本书将详细介绍高频放大器的几种基本结构,如单级放大器和多级放大器。对于单级放大器,我们将分析其输入、输出阻抗特性,增益、带宽以及稳定性。特别地,我们将探讨反馈在高频放大器设计中的应用,包括电压负反馈、电流负反馈以及混合反馈,分析它们对放大器性能(如稳定性、失真度、增益平坦度)的影响。 对于多级放大器,我们将讲解如何级联放大器以获得更高的增益,并分析级联效应可能带来的问题,如带宽的降低和噪声的累积。本书将介绍两种主要的放大器设计方法:电压放大器和功率放大器。在功率放大器设计部分,我们将重点关注效率和功率输出,介绍不同类型的功率放大器(如A类、B类、AB类、C类)的特点及其在高频应用中的选择。 第四章 高频振荡器 振荡器是产生特定频率电信号的核心电路。本章将深入研究高频振荡器的原理、设计与应用。首先,我们将阐述振荡器工作的基本条件:正弦振荡应满足的幅振和相振条件。在此基础上,本书将介绍几种典型的高频振荡器电路,包括LC振荡器(如哈特莱振荡器、科勒比特振荡器、西点振荡器)、RC振荡器(尽管RC振荡器在高频应用中相对较少,但作为基础仍会提及)以及晶体振荡器。 对于LC振荡器,我们将详细分析其选频网络(LC谐振回路)的特性,以及反馈网络如何实现能量再生。对于晶体振荡器,我们将重点介绍石英晶体的等效电路模型,以及其在高频振荡中表现出的优越稳定性。 此外,本章还将探讨振荡器的性能指标,如输出频率的稳定度(频率漂移、频率抖动)、输出信号的频谱纯度(谐波、杂散信号)以及非线性失真。本书还将介绍压控振荡器(VCO)和锁相环(PLL)等更先进的振荡器技术,它们在频率合成、调制解调等现代通信系统中具有关键作用。 第五章 高频混频器与调制/解调 在通信系统中,混频器(Mixer)是将不同频率的信号进行相乘,从而产生新的频率分量的关键器件。本章将详细介绍高频混频器的原理、类型和应用。我们将阐述混频器的工作原理,即通过非线性器件将输入信号(如本地振荡器信号和射频信号)混合,产生和频、差频以及各种谐波分量。 本书将介绍几种常见的混频器结构,如二极管混频器、晶体管混频器以及集成电路(IC)混频器(如Gilbert Cell混频器)。我们将分析不同混频器的优缺点,包括其转换损耗、隔离度、线性度以及动态范围。 混频器的核心应用在于实现信号的调制(Modulation)和解调(Demodulation)。本章将介绍几种常见的高频调制方式,如幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM),以及它们的解调技术。例如,在超外差接收机中,混频器扮演着将射频信号下变频到中频(IF)的关键角色,以简化后续的滤波和放大处理。本书将通过实例讲解混频器在单边带(SSB)通信、频率合成等领域的具体应用。 第六章 高频滤波器 滤波器是用于选择或抑制特定频率信号的电路。在高频电路中,滤波器对于分离信号、抑制噪声和干扰至关重要。本章将深入探讨高频滤波器的设计与分析。 首先,我们将介绍滤波器的基本分类,包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。随后,我们将分析滤波器设计的两种主要方法:集总参数滤波和分布式参数滤波。 对于集总参数滤波器,我们将介绍几种典型的逼近原型,如巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)和椭圆(Elliptic)滤波器,并讨论它们各自在通带平坦度、阻带衰减和过渡带陡度方面的特性。本书将讲解如何根据滤波器的技术指标(如截止频率、通带纹波、阻带衰减)来选择合适的滤波器类型,并设计滤波器电路。 对于分布式参数滤波器,随着高频电路向更高频率发展,集总参数元件的寄生效应越来越显著,此时使用传输线、微带线等分布式元件设计的滤波器(如波导滤波器、微带滤波器)就显得尤为重要。我们将介绍这些分布式滤波器的基本原理、结构特点以及设计思路。 此外,本章还将讨论滤波器的插入损耗、阻抗匹配以及实际设计中可能遇到的问题,并介绍一些滤波器性能的测量方法。 第七章 高频传输线与阻抗匹配 传输线在高频电路中扮演着至关重要的角色,因为高频信号的传播速度是有限的,导线上的电压和电流分布不再是均匀的,而是呈现出波动的特性。本章将详细阐述高频传输线的理论与应用。 首先,我们将介绍传输线的基本模型,包括其等效电路以及最重要的参数——特性阻抗(Characteristic Impedance)。我们将解释特性阻抗是如何由传输线的物理结构(如导线直径、介质常数、导线间距)决定的。 接着,我们将深入分析传输线上的信号传播,包括电压波和电流波的概念,以及反射现象。当传输线的终端阻抗不等于其特性阻抗时,就会发生信号反射,导致能量损失和驻波的产生。本书将详细介绍驻波比(VSWR)的概念及其测量方法,以及反射系数的计算。 阻抗匹配是高频电路设计中的核心问题之一,旨在最大化信号的传输功率,减少反射损耗。本章将重点讲解阻抗匹配的技术。我们将回顾史密斯圆图在阻抗匹配设计中的应用,介绍匹配网络的类型(如单调匹配、多节匹配)和设计方法。我们将讲解如何利用集总参数元件(L、C)和分布式参数元件(如λ/4变换器)来设计匹配网络。 此外,本章还将介绍实际高频设计中常见的传输线结构,如同轴线、带状线(Stripline)和微带线(Microstrip),并讨论它们各自的特点和应用场景。 第八章 高频集成电路(IC)基础 随着半导体工艺的不断发展,许多高频电路功能已经被集成到单一的集成电路(IC)芯片中,这大大降低了电路的尺寸、功耗和成本,并提高了性能。本章将介绍高频集成电路的基础知识。 首先,我们将简要回顾半导体器件(如二极管、晶体管)在高频下的模型和特性,以及在IC设计中需要考虑的寄生效应。 接着,本书将介绍几种在高频IC中常见的电路模块,如低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、混频器、振荡器以及锁相环(PLL)。我们将分析这些模块在高频IC中的实现方式,以及在IC设计中需要考虑的特殊问题,例如布局布线(Layout)、衬底噪声(Substrate Noise)、电源分配(Power Delivery)和热管理(Thermal Management)。 此外,本章还将介绍一些重要的IC设计工具和流程,如电路仿真软件(如Cadence, ADS)和版图设计软件。我们将简要探讨现代高频IC设计的发展趋势,如射频前端模块(RF Front-End Modules, FEMs)、射频系统级芯片(RF SoCs)以及新兴的硅基毫米波和太赫兹技术。 第九章 高频电路的测量与测试 为了确保高频电路的设计质量和性能,精确的测量与测试是必不可少的环节。本章将介绍高频电路的常用测量仪器和测试方法。 首先,我们将介绍几种核心的高频测量仪器,如信号发生器(Signal Generator)、频谱分析仪(Spectrum Analyzer)、网络分析仪(Network Analyzer)和示波器(Oscilloscope)。我们将详细阐述这些仪器的基本原理、工作方式以及它们在高频测量中的作用。例如,信号发生器用于产生待测信号,频谱分析仪用于分析信号的频率成分和功率,网络分析仪则用于测量电路的S参数、增益、回波损耗等关键参数,示波器则用于观察信号的时域波形。 接着,本书将介绍高频电路的几种典型测试项目,包括增益和带宽的测量、频率响应的测量、功率输出的测量、噪声系数的测量、谐波和杂散信号的测量以及稳定性(如寄生振荡)的测量。 此外,本章还将讨论在进行高频测量时需要注意的事项,如探头的选择、接地问题、校准(Calibration)的重要性以及测量环境对测试结果的影响。通过本章的学习,读者将能够掌握进行高频电路基本测试的技能,并正确地解读测试结果。 第十章 高频电子线路的设计实践与案例分析 为了巩固所学知识,并将理论应用于实际,本章将聚焦于高频电子线路的设计实践与案例分析。 我们将从一个完整的工程项目出发,引导读者一步步完成高频电路的设计过程。首先,我们将学习如何根据系统需求(如通信频率、传输距离、数据速率)来确定关键的技术指标。然后,我们将讲解如何选择合适的元器件(如晶体管、IC、无源元件)以及如何进行初步的电路拓扑设计。 在设计过程中,我们将重点演示如何利用前面章节介绍的各种分析工具和方法,如S参数分析、史密斯圆图、传输线理论等,来优化电路性能。我们将讲解如何进行阻抗匹配、增益/功率设计、频率响应控制以及稳定性分析。 本书将提供多个不同类型的高频电路设计案例,例如: 低噪声放大器(LNA)设计:分析噪声系数的优化、输入阻抗匹配以及增益的设计。 功率放大器(PA)设计:重点考虑效率、输出功率以及非线性失真。 射频滤波器设计:根据具体的阻带要求设计所需的滤波器。 简单的无线收发模块设计:将放大器、混频器、振荡器等基本单元集成起来。 在每个案例分析中,我们都将详细阐述设计思路、计算过程、仿真验证以及实际调试中的常见问题与解决方法。通过对这些案例的学习,读者将能够加深对高频电子线路设计原理的理解,并掌握解决实际工程问题的能力。 结论 本书力求以系统、深入、实用的方式,全面阐述高频电子线路的核心理论、分析方法和设计技术。从基础的传输线理论到复杂的集成电路实现,从理论推导到实际测量,本书都力求条理清晰,易于理解。我们希望通过本书的学习,能够帮助职业教育领域的广大师生打下坚实的高频电子技术基础,培养出具备创新能力和工程实践能力的高素质技能人才,为我国高频电子产业的蓬勃发展贡献力量。

用户评价

评分

作为一名在高频通信设备研发一线工作的技术人员,我对《高频电子线路(第2版)》这本书的评价只能用“惊艳”二字来形容。它不仅仅是一本教材,更是一部关于高频电路设计艺术的百科全书。书中对各种高频器件,如晶体管、场效应管在高频下的模型和等效电路进行了深入剖析,并且详细介绍了如何在这些模型的基础上进行电路的稳定性和增益设计。我特别关注的是书中关于噪声系数的计算和分析部分,这对于设计低噪声放大器(LNA)至关重要,书中不仅给出了理论推导,还结合了实际的器件参数,让我们可以快速估算出系统的噪声性能。另外,书中对各种高频振荡器的设计和稳定性分析也做了非常详尽的介绍,对于我们理解和设计各类振荡电路,包括倍频器、混频器等,提供了强大的理论支持和实践指导。我个人认为,这本书的价值在于它能够帮助读者建立起一套完整的高频电路设计思维框架,无论是初学者还是资深工程师,都能从中获益匪浅。

评分

我是一名刚踏入嵌入式开发领域的新手,对高频电子线路一直感到有些畏惧,总觉得它离我的日常工作比较遥远。然而,《高频电子线路(第2版)》这本书完全改变了我的看法。它的语言风格非常亲切,对于一些比较专业的术语,作者都会给出非常详细的解释,甚至会从更基础的电学原理出发进行讲解,这让我这个基础相对薄弱的初学者也能跟得上。书中以“十二五”职业教育国家规划教材的定位,更加注重实用性和教学性,这一点在内容编排上体现得淋漓尽致。每一个章节都配有丰富的例题和习题,并且很多例题都来自于实际的工业应用,这使得我在学习过程中能够将理论知识与实际场景相结合,理解得更加透彻。我尤其喜欢书中关于信号完整性的讨论,这对于我们做高速数字信号传输的工程师来说至关重要,书中的讲解清晰地阐述了信号失真和串扰产生的原因,并提供了有效的抑制方法,这让我在处理PCB布局布线时更有方向感,避免了许多潜在的问题。

评分

我是一名电子工程专业的学生,正在为即将到来的高频电子线路课程做准备,《高频电子线路(第2版)》这本书简直是我学习路上的指路明灯。与其他同类教材相比,它在内容的深度和广度上都有显著的优势。书中对各种高频放大电路的稳定性分析,例如寄生振荡的产生原因和抑制方法,讲解得非常到位,这解决了我在电路仿真过程中经常遇到的稳定性问题。而且,书中对于无源器件在高频下的特性,如电感、电容的寄生参数,以及电阻的趋肤效应等,都进行了详细的讨论,这让我对元件的选择和使用有了更深刻的认识。我尤其对书中关于天线理论的初步介绍感到兴奋,虽然篇幅不多,但为我打开了进入电磁场与微波领域的大门。整本书的排版设计也十分考究,文字清晰,图表精美,阅读体验极佳。我相信,通过深入研读这本书,我能够为今后的专业学习和职业发展打下坚实的基础。

评分

说实话,一开始我对这本《高频电子线路(第2版)》并没有抱太高的期望,毕竟市面上关于高频电子的书籍良莠不齐。但当我翻开它之后,我真的被它的专业性和系统性所折服。它不是那种只讲皮毛的教材,而是真正深入到了高频电子线路的核心。书中对传输线理论的讲解,尤其是在阻抗匹配、驻波比等概念的阐述上,逻辑清晰,层次分明。我尤其喜欢其中关于史密斯圆图的应用,作者通过大量的图示和实际的例子,把这个看似复杂的工具变得非常实用,我学会了如何利用史密斯圆图来快速进行阻抗匹配的设计,这在我之前看来是相当困难的事情。此外,书中对滤波器设计的部分也做了非常详尽的介绍,包括各种低通、高通、带通和带阻滤波器的设计方法,以及它们的性能指标分析,这对于我从事射频前端的设计工作,提供了非常宝贵的参考。这本书的编写风格严谨而不失趣味,能够让你在掌握知识的同时,体会到高频电子的魅力。

评分

这本《高频电子线路(第2版)》确实是我近期学习过程中遇到的宝藏。作为一个在电子技术领域摸爬滚打多年的工程师,我深知理论与实践相结合的重要性。本书在这一点上做得相当出色。它并没有一味地堆砌枯燥的公式和抽象的概念,而是巧妙地将理论知识融入到实际的电路设计和分析中。例如,在讲解匹配网络的设计时,作者不仅给出了详细的计算步骤,还结合了实际应用中的干扰、损耗等因素,为读者提供了更贴近现实的解决方案。我特别欣赏其中关于S参数应用的章节,它将原本复杂的微波网络分析变得直观易懂,并且通过大量的实例演示,让我对不同端口的输入输出特性有了更深刻的理解。书中的插图也十分精良,各种波形图、等效电路图清晰明了,有助于快速掌握核心要点。我个人在设计某些高频功放和滤波器的过程中,书中提供的设计思路和经验公式给了我极大的启发,大大缩短了调试时间,提高了成功率。这本书不仅仅是教科书,更像是一位经验丰富的老前辈在手把手地指导你如何应对高频电路设计的挑战。

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