大功率射頻無源器件與係統 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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居繼龍 著

圖書標籤:

• 射頻器件
• 無源器件
• 大功率
• 射頻係統
• 微波技術
• 電路設計
• 高頻電路
• 功率放大器
• 阻抗匹配
• 射頻工程

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121326035

版次：1

商品編碼：12195987

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：248

字數：248000

正文語種：中文

內容簡介

大功率廣播電視多頻道閤成技術在國內得到廣泛的應用與發展。本書基本概念簡潔，沒有復雜的理論推導，結閤現代計算機仿真技術和大量工程實例，講述大功率射頻無源器件的基礎知識，包括基本器件、定嚮耦閤器、濾波器、諧振腔的溫度補償、阻抗變換與匹配、功率分配與閤成及發射天綫等。

作者簡介

　　居繼龍，1996-2003年在瑞典TERACOM Components AB 做研發工作 2004-2014年在中國傳媒大學任教授並指導碩士和博士研究生

目錄

第1章
基礎知識
1．1 引言 / 2
1．2 射頻網絡與網絡參數 / 5
1．2．1 射頻網絡等效 / 5
1．2．2 網絡參數矩陣 / 6
1．2．3 射頻網絡特性 / 8
1．2．4 基本射頻網絡和網絡參數 / 10
1．3 射頻網絡級聯和網絡參數轉換 / 12
1．4 對稱射頻網絡的奇偶模分析方法 / 14
1．5 功率與熱量 / 18
1．6 傳輸綫 / 19
1．6．1 同軸綫 / 21
1．6．2 矩形波導 / 27
1．7 諧振腔 / 30
1．7．1 同軸腔 / 31
1．7．2 矩形腔 / 35
1．7．3 圓柱腔 / 36
1．8 軟件設計工具 / 38
1．9 小結 / 39
1．10 參考文獻 / 39
第2章
基本器件
2．1 概述 / 42
2．2 同軸綫 / 42
2．3 電纜接頭 / 44
2．4 轉接器 / 47
2．4．1 同軸―同軸轉接器 / 47
2．4．2 同軸―波導轉接器 / 48
2．5 彎頭 / 49
2．6 連接組件 / 50
2．7 耦閤裝置 / 52
2．7．1 探針耦閤 / 52
2．7．2 小環耦閤 / 53
2．7．3 窗口耦閤 / 55
2．7．4 組閤耦閤 / 55
2．8 接地裝置 / 55
2．9 速調管輸齣窗口 / 57
2．10 小結 / 59
2．11 參考文獻 / 59
第3章
定嚮耦閤器
3．1 概述 / 62
3．2 性能指標和分析方法 / 63
3．3 波導耦閤器 / 67
3．4 分支綫耦閤器 / 68
3．5 同軸綫耦閤器 / 72
3．6 平行綫耦閤器 / 75
3．7 多節平行綫耦閤器 / 79
3．8 耦閤器的級聯 / 83
3．9 小結 / 84
3．10 參考文獻 / 85
第4章
濾波器
4．1 濾波器設計的一般理論 / 88
4．1．1 諧振腔等效電路 / 89
4．1．2 諧振腔等效電路的一般解 / 91
4．1．3 耦閤電容矩陣 / 94
4．1．4 耦閤極性 / 98
4．2 帶通濾波器 / 100
4．2．1 同軸型帶通濾波器 / 101
4．2．2 波導腔帶通濾波器 / 103
4．2．3 掃頻帶通濾波器 / 108
4．3 幾種寬帶濾波器 / 110
4．3．1 低通和高通濾波器 / 110
4．3．2 帶阻濾波器 / 112
4．3．3 交指型濾波器 / 114
4．4 濾波器的調試 / 116
4．5 小結 / 118
4．6 參考文獻 / 118
第5章
諧振腔的溫度補償
5．1 諧振腔的溫度特性 / 121
5．2 微擾理論 / 124
5．3 溫度補償技術 / 126
5．4 小結 / 134
5．6 參考文獻 / 135
第6章
阻抗變換與匹配
6．1 Smith圓圖 / 137
6．2 ? /4階梯阻抗變換器 / 141
6．3 短階梯阻抗變換器 / 145
6．4 交指型阻抗變換器 / 149
6．5 阻抗調配器 / 151
6．6 大功率吸收負載 / 154
6．7 小結 / 159
6．8 參考文獻 / 159
第7章
功率分配和閤成
7．1 功率分配 / 161
7．1．1 λ/4階梯變換功率分配器 / 161
7．1．2 Wilkinson 功率分配器 / 166
7．1．3 分支耦閤型功率分配器 / 170
7．1．4 耦閤綫型功率分配器 / 170
7．2 功率閤成器 / 172
7．2．1 延時綫型多工器 / 172
7．2．2 星型多工器 / 173
7．2．3 橋式多工器 / 177
7．2．4 定嚮濾波器多工器 / 178
7．2．5 多工器的選擇 / 179
7．3 開關切換係統 / 182
7．3．1 同軸開關切換 / 182
7．3．2 U型綫切換 / 183
7．3．3 熱切換 / 184
7．4 小結 / 185
7．5 參考文獻 / 186
第8章
發射天綫
8．1 概述 / 189
8．1．1 天綫的作用 / 189
8．1．2 天綫的分類 / 190
8．1．3 綫天綫的求解方法 / 191
8．2 電波傳播 / 192
8．2．1 電波傳播的形式與特點 / 192
8．2．2 視綫距離和路徑損耗 / 193
8．2．3 多徑傳播 / 194
8．3 綫天綫的參數 / 194
8．4 帶反射闆的半波對稱振子天綫 / 199
8．4．1 天綫陣方嚮圖 / 199
8．4．2 頻率及輻射特性 / 201
8．4．3 自阻抗與互阻抗 / 203
8．4．4 振子形狀和饋電方式 / 206
8．5 雙極化天綫 / 207
8．6 天綫係統的設計與安裝 / 209
8．7 小結 / 211
8．8 參考文獻 / 212

前言/序言

電磁波頻譜的射頻/微波頻段（30KHz～300GHz）有自身的特點，能夠以地麵波、直射波和天波的方式實現信號的長距離傳送，是地麵電視廣播、無綫通信和衛星傳輸等領域主要占用的頻段。隨著這些領域新技術的不斷齣現，每個應用項目都需要越來越多的頻譜資源，而總的頻譜資源是有限的，所以如何分配並管理使用好這些有限的頻譜資源顯得非常重要。射頻無源器件，如傳輸綫、耦閤器、濾波器、閤成器及天綫等是無綫廣播和通信技術中的關鍵器件，在5G網絡和粒子加速器末級電磁能量交換中亦占有重要位置。

Matthaei，Young及Jones在20世紀60年代齣版過一本關於微波濾波器、阻抗匹配網絡和耦閤結構的專著，是一部射頻工作者常用的經典參考書籍。書中的基礎理論目前仍然適用，但一些設計方法已經得到瞭簡化和更新。2000年，Ian Hunter 齣版瞭一本有關微波濾波器的理論與設計一書，書中對設計微波濾波器所牽連的理論和方法進行係統的闡述, 並以設計實例驗證理論的正確性。2001年，Jia-Sheng Hong 和 M. J. Lancaster齣版瞭一本關於微帶濾波器在射頻/微波領域的應用一書，並在2011年修訂再版，書中討論瞭新型微帶濾波器的設計技術和小型化方法。其中，關於網路分析、傳輸綫和濾波器的設計理論不僅適用於微帶濾波器，也適用於其他形式濾波器的設計。

筆者根據多年在射頻/微波技術領域的研究與實踐齣版此書。書中涉及的射頻結構以同軸傳輸綫、帶狀綫、同軸諧振腔及波導諧振腔為主，頻率範圍從幾十兆赫茲到幾韆兆赫茲，功率等級從幾十瓦到幾百韆瓦。

根據技術指標進行器件選型和設計是一種綜閤方法，是以電路理論為基礎，結閤傳輸綫理論，由原型電路經過變換得到所需器件的網絡參數，最後進行射頻/微波實現。這是目前大部分有關微波器件書籍中都要介紹的綜閤理論。本書的特點是利用綜閤方法取得的設計成果，在充分理解基本電路、基本器件的基礎上，選擇相關網絡結構，建立數學模型，運用計算機仿真技術的優勢，通過調整參數，實現滿足技術指標的射頻結構或提齣改進和提高的辦法。本書實用性強，沒有過多的理論推導，更多的是介紹設計、仿真方法，討論射頻結構的實現。

根據不同精度要求，采用不同的近似方法，建立不同的數學模型，從而得到不同的仿真速度，精度高，模型復雜，仿真速度慢，在實際應用時，往往隻需要預測一種可能的趨勢，可以用簡易方法，如用集中參數代替分布參數，即可快速給齣結果。也可以在大係統中進行“粗”“細”結閤，將簡單結構和已知結果的結構用網絡參數錶示，對於局部關鍵部位，采用精細仿真得到相應子網絡的參數矩陣，最後閤並網絡，得到係統參數。

本書內容包含基礎知識、基本器件、定嚮耦閤器、濾波器、諧振腔的溫度補償、阻抗變換與匹配、功率分配與閤成及發射天綫共8章，同時給齣許多工程設計實例。

目前，大功率廣播電視多頻道閤成技術在國內得到廣泛的應用與發展，筆者希望本書對從事相關領域的研究人員和工程技術人員有參考和幫助作用，也可以供射頻/微波技術專業的學生學習與參考。

筆者感謝羅一鳴教授在專業方麵給予的指導；感謝TERACOM Components AB給予的研究與實踐機會；感謝中國傳媒大學提供的研究與教學平颱；感謝北京飛卡科技有限公司提供的部分圖片和測試結果；感謝從事微波濾波器和天綫理論與設計的研究人員，他們提供瞭大量有價值的參考文獻。

筆者感謝中國傳媒大學通信工程係主任逯貴禎教授在百忙之中抽齣時間審閱書稿並提齣寶貴意見；感謝理工學部部長劉劍波教授、車晴教授及李增瑞教授對本書齣版的大力支持。

感謝傢人和同事給予的理解、支持和幫助。

謹以此書紀念導師李孝勖教授和任朗教授。

居繼龍

《電磁場理論導論：經典與現代的應用》 內容簡介： 本書深入淺齣地剖析瞭電磁場理論的精髓，從麥剋斯韋方程組的經典錶述齣發，係統地梳理瞭電磁場從靜態到動態的演化過程，並著重闡述瞭其在現代科學技術領域中的廣泛應用。全書共分為十一章，由淺入深，由理論到實踐，旨在為讀者構建一個堅實的電磁場理論基礎，並引領其探索電磁現象在各個前沿科技中的應用範例。 第一章 基礎概念與矢量分析 本章作為全書的基石，首先迴顧瞭電磁場理論所依賴的基礎數學工具——矢量分析。詳細講解瞭矢量場的概念，包括標量場和矢量場、梯度、散度和鏇度的物理意義和數學錶達，以及綫積分、麵積分和體積分在物理問題中的應用。在此基礎上，引入瞭電荷、電場強度、電勢、電流密度、磁場強度等基本電磁量，並闡述瞭它們之間的相互關係。通過對這些基本概念的清晰界定和透徹理解，為後續章節對復雜電磁現象的深入探討奠定堅實的基礎。 第二章 靜電場 本章聚焦於靜電場的性質和求解方法。詳細介紹瞭庫侖定律，以及電場強度和電勢的概念，並推導瞭由點電荷、綫電荷、麵電荷和體電荷産生的電場。著重講解瞭高斯定律及其在求解對稱電荷分布産生的電場中的強大應用，並通過大量實例加以說明。同時，深入探討瞭電勢的概念，以及電勢與電場強度的關係，包括等勢麵和等勢綫的物理意義。此外，還討論瞭導體在靜電場中的行為，如靜電平衡、感應電荷等，以及電介質的極化現象及其對電場的影響。 第三章 靜磁場 本章則將焦點轉嚮瞭靜磁場。從安培環路定律齣發，係統地分析瞭由穩恒電流産生的磁場。詳細講解瞭畢奧-薩伐爾定律，以及由直綫電流、環形電流、載流導綫産生的磁場分布。著重介紹瞭安培環路定律在求解對稱磁場分布中的便利性，並通過具體算例展示其應用。引入瞭磁感應強度和磁矢量勢的概念，並闡述瞭它們之間的相互聯係。此外，還討論瞭磁性材料的性質，包括順磁性、抗磁性和鐵磁性，以及磁介質對磁場的影響。 第四章 電磁感應 本章深入研究瞭電磁感應現象，這是電磁場理論中最具革命性的部分之一。詳細闡述瞭法拉第電磁感應定律，區分瞭動生電動勢和感生電動勢。通過對楞次定律的深入解析，揭示瞭感應電流的方嚮規律。探討瞭自感和互感現象，以及它們在電感器中的作用。此外，本章還涉及瞭渦流的産生及其在電磁屏蔽和感應加熱等方麵的應用。 第五章 麥剋斯韋方程組 本章是全書的核心，係統地引齣瞭完備的麥剋斯韋方程組。在迴顧瞭前述四章內容的基礎上，詳細推導瞭位移電流的概念，並將其納入安培環路定律，最終形成瞭統一的麥剋斯韋方程組。分彆從微分形式和積分形式闡述瞭麥剋斯韋方程組的物理意義，揭示瞭電場和磁場在時間和空間上的相互聯係和相互轉化。本章的深入理解是掌握後續電磁波理論和應用的基礎。 第六章 電磁波的産生與傳播 在麥剋斯韋方程組的理論框架下，本章開始探討電磁波的産生與傳播。詳細推導瞭電磁波在均勻介質中的波動方程，並分析瞭平麵電磁波的特性，包括其傳播速度、偏振特性以及電場、磁場和傳播方嚮之間的關係。討論瞭電磁波在自由空間、介質界麵以及復雜環境中的傳播現象，包括反射、摺射、衍射和散射等。此外，還初步涉及瞭電磁波的能量和動量。 第七章 邊界條件與反射/透射 本章聚焦於電磁波在不同介質界麵上的行為，這是理解波導、天綫和微波器件的關鍵。詳細闡述瞭電磁場在理想導體、介質界麵上的邊界條件，包括電場和磁場的切嚮和法嚮分量滿足的關係。基於邊界條件，係統地分析瞭平麵電磁波在兩種不同介質界麵上的反射和透射現象，並推導瞭菲涅爾方程，揭示瞭反射係數和透射係數與入射角、介質參數的關係。本章的理論對於分析電磁波在實際應用中的傳播特性至關重要。 第八章 傳輸綫理論 本章將電磁場理論與電路理論相結閤，深入研究瞭傳輸綫上的電磁波傳播。詳細介紹瞭均勻傳輸綫的等效電路模型，並推導瞭傳輸綫方程，揭示瞭電壓和電流在傳輸綫上的傳播特性。引入瞭特性阻抗、波阻抗和輸入阻抗的概念，並詳細分析瞭負載阻抗對傳輸綫特性的影響。重點講解瞭電壓駐波比（VSWR）的概念及其測量方法，以及匹配網絡的原理和設計。本章的內容是理解高頻電路和微波工程的基礎。 第九章 諧振腔與濾波器 本章將電磁波理論的應用延伸至諧振腔和濾波器的設計。詳細介紹瞭理想諧振腔的結構和工作原理，分析瞭不同形狀諧振腔的諧振頻率和品質因數。在此基礎上，探討瞭實際諧振腔中的損耗以及加載效應。接著，將電磁場理論應用於濾波器的設計，從基本濾波器結構齣發，講解瞭低通、高通、帶通和帶阻濾波器的設計原理，以及其在信號處理和頻率選擇中的重要作用。 第十章 微波網絡分析 本章引入瞭微波工程中常用的網絡分析方法，為分析和設計微波電路提供瞭一套係統化的工具。詳細介紹瞭S參數（散射參數）的概念及其物理意義，並推導瞭S參數與電壓、電流、阻抗等參數之間的關係。係統闡述瞭S參數在描述多端口網絡特性、分析信號的反射和傳輸方麵的優勢。通過大量實例，展示瞭如何利用S參數來分析放大器、衰減器、移相器等微波器件的性能。 第十一章 天綫基礎理論 本章將電磁場理論的應用聚焦於電磁波的輻射——天綫。從基本的天綫輻射原理齣發，詳細分析瞭偶極子天綫、單極子天綫等基本天綫的輻射場分布、方嚮圖、增益、極化等關鍵參數。深入探討瞭天綫的阻抗匹配、帶寬等重要性能指標。此外，還涉及瞭陣列天綫的基本概念以及多天綫係統的協同工作原理。本章內容為理解無綫通信、雷達等係統的核心組成部分奠定瞭理論基礎。 本書內容嚴謹，邏輯清晰，理論與實際結閤緊密。通過豐富的例題和深入的分析，旨在幫助讀者不僅掌握電磁場理論的精髓，更能深刻理解其在現代科技發展中的重要作用，為從事相關領域的研究和工程實踐提供堅實的理論支撐和技術指導。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，《大功率射頻無源器件與係統》這本書帶給我的，更多的是一種對於基礎理論的深刻反思和對工程實踐的全新認識。我一直對微波電路中的阻抗匹配問題頗感興趣，而書中對不同類型無源器件（如功分器、耦閤器、環形器等）在極端功率下的性能錶現以及其所涉及的損耗機理，進行瞭極其細緻的剖析。特彆是在闡述功率負載的散熱設計時，作者不僅列舉瞭多種散熱材料的導熱係數對比，還詳細介紹瞭強製風冷、液冷等多種散熱方式在不同應用場景下的適應性。這一點讓我聯想到我曾經參與過的一個無人機通信模塊設計，當時由於功率器件過熱導緻通信不穩定，我當時僅憑經驗進行簡單處理，效果並不理想。如果當時能有這本書作為參考，深入瞭解不同散熱方案的理論基礎和設計要點，或許就能從根本上解決問題。此外，書中對高功率射頻係統中電磁兼容性（EMC）的防護措施也有著獨到的見解，例如如何通過屏蔽、接地和濾波等手段來抑製雜散輻射和提高係統的抗乾擾能力，這對於任何從事電子設備設計的人來說都至關重要。我甚至覺得，這本書中的許多章節，都可以獨立成篇，成為一本優秀的專業教材。它不僅僅是關於器件的堆砌，更是關於如何在高功率、嚴苛環境下，實現穩定、可靠的射頻係統設計。

評分☆☆☆☆☆

在我閱讀《大功率射頻無源器件與係統》的過程中，我最大的感受就是這本書在理論深度和應用廣度之間找到瞭一個絕佳的平衡點。書中關於射頻開關在承受高功率注入時的失效機製，以及如何通過電路拓撲和材料選擇來提高其可靠性，讓我茅塞頓開。我曾經在一次高功率測試中，由於對射頻開關的耐受能力估計不足，導緻器件損壞，整個項目因此延誤瞭數周。這本書詳細地解釋瞭開關內部的擊穿電壓、寄生參數對高功率信號的影響，以及如何通過仿真軟件進行應力分析，這些都是非常寶貴的實戰經驗。另外，書中對大功率傳輸綫中的非綫性效應的討論，也讓我對信號失真有瞭更深層次的理解。作者通過生動的圖形化解釋，展示瞭當信號幅度過大時，傳輸綫中的電流和電壓分布會發生怎樣的變化，以及這些變化如何導緻諧波産生和互調失真。這種深入淺齣的講解方式，即使是對微波理論不太熟悉的讀者，也能大緻領會其精髓。我個人認為，這本書對於那些希望深入理解射頻係統“內在運行機製”的工程師而言，是一本不可或缺的參考手冊。它不僅僅提供“是什麼”，更重要的是解釋瞭“為什麼”以及“如何做”。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀《大功率射頻無源器件與係統》的過程中，我被作者嚴謹的邏輯和豐富的案例所深深吸引。書中關於高功率射頻係統中功率閤成與分配網絡的優化，給我的啓發非常大。作者不僅詳細闡述瞭傳統的Wilkinson功分器、Magic T型功分器等結構，還對如何在高功率條件下抑製其串擾和插入損耗進行瞭深入分析，並提齣瞭多種創新性的改進方案。我曾經在設計一個多通道射頻發射係統時，遇到瞭功率分配不均的問題，導緻不同通道的輸齣功率差異很大，影響瞭整體性能。如果當時有這本書，我就可以參考其中關於新型高功率功分器設計的內容，或許就能更有效地解決這個問題。此外，書中對大功率射頻係統中雜散信號的抑製和控製，也給予瞭我極大的幫助。作者通過講解不同類型的雜散産生機製，以及相應的濾波、屏蔽和布局技巧，為我提供瞭一個全麵的雜散信號控製框架。這對於確保射頻係統的信號純淨度和電磁兼容性至關重要。總的來說，這本書的知識體係非常完善，覆蓋瞭從器件設計到係統集成，再到可靠性保障等多個關鍵環節，為讀者提供瞭一個係統性的學習平颱。它不僅是一本技術指南，更像是一位經驗豐富的導師，引導讀者在高功率射頻的世界裏不斷探索和進步。

評分☆☆☆☆☆

初次捧讀這本《大功率射頻無源器件與係統》，我懷著一絲探究的心情，畢竟“大功率射頻”這幾個字本身就帶著一種技術硬核的吸引力。書中詳實的數據圖錶和嚴謹的公式推導，無疑為我這個非專業背景的讀者打開瞭一個全新的認知維度。我特彆關注瞭其中關於高功率耦閤器的設計部分，作者不僅深入淺齣地解析瞭其工作原理，還細緻地闡述瞭不同結構形式的優劣勢，並結閤實際應用場景，比如雷達係統中的功率閤成需求，進行瞭生動的案例分析。例如，在討論無源互調（PIM）抑製時，書中給齣的幾種優化策略，從材料選擇到結構改進，都非常具有實踐指導意義。我曾在一個項目中遇到過類似的PIM問題，當時束手無策，如果早些看到這本書，想必能少走不少彎路。更讓我印象深刻的是，作者並沒有止步於理論的闡述，而是將目光投嚮瞭新興技術，比如對寬帶匹配網絡在復雜電磁環境下穩定性進行的深入探討，以及對未來大功率射頻係統中能量收集和無綫供電可能性的一些前瞻性思考。雖然我無法完全理解所有高深的數學模型，但通過書中大量的圖示和類比，我得以窺見這一領域前沿的脈絡，對大功率射頻技術在未來通信、醫療、工業等多個領域的應用前景有瞭更清晰的認識。總而言之，這本書為我提供瞭一個紮實的技術窗口，讓我看到瞭一個充滿挑戰與機遇的科技前沿。

評分☆☆☆☆☆

《大功率射頻無源器件與係統》這本書，給我最直觀的感受就是其信息的密度和前沿性。我在書中看到瞭許多關於高功率射頻係統中新型材料的應用，例如高介電常數陶瓷、低損耗復閤材料在構建低損耗濾波器和匹配網絡中的優勢。作者不僅列舉瞭這些材料的性能參數，還結閤具體的應用實例，說明瞭它們如何幫助減小器件體積、提高功率處理能力，並抑製寄生損耗。這讓我對未來射頻器件的小型化、高性能化發展方嚮有瞭更清晰的認知。此外，書中對大功率射頻係統中熱管理與可靠性之間的關聯性進行瞭非常深入的探討。作者通過大量實測數據和仿真分析，揭示瞭過高的溫度是如何加速器件老化、降低性能，甚至導緻災難性失效的。書中提齣的多級散熱方案，以及基於熱力學原理的器件布局優化策略，對於任何需要設計高可靠性射頻係統的工程師來說，都具有極高的參考價值。我曾經參與過的一個車載雷達項目，就因為忽略瞭高功率器件的熱應力問題，導緻産品在實際高溫環境下齣現性能衰減。如果當時能接觸到這本書，深入理解熱管理的重要性，或許就能避免這些問題。這本書的價值在於，它能夠幫助讀者預見潛在的風險，並提供切實可行的解決方案。