微波射频电路设计与实践教程――基于华大九天微波射频电路全流程设计平台AetherMW

本书主要介绍基于国产微波射频电路全流程设计平台AetherMW进行微波射频电路设计与仿真的方法。本书将基本概念、模块设计与系统设计相结合，内容涉及微波射频系统概述、阻抗匹配电路设计、功率分配器设计、定向耦合器设计、射频滤波器设计、射频放大器设计、混频器设计、雷达射频前端设计与仿真、常用测量仪器及AetherMW等。书中各模块设计均从实际的工程技术指标入手，按照"理论分析―模块分割―指标参数计算―电路仿真与实现”的过程开展，重点关注通用微波射频电路的理论知识及设计方法，力图达到概念清晰、思路流畅、方法多样、过程明了、理论联系实际的效果，满足微波射频工程领域不同层次的读者的需求。

张兰，博士，武汉大学电子信息学院高级实验师，长期从事射频微波等实验教学工作和无线电海洋雷达相关研究工作，所讲授课程包括“微波技术实验”、“射频电路实验”、“信号与系统”等，先后主持和参与多项国家自然科学基金项目、省级重点研发项目以及省级教学研究项目，发表科研及教改论文二十余篇，获批发明专利十余项。王才军，博士，武汉大学电子信息学院讲师，长期从事“射频电路”理论及实验教学工作和水面环境遥感相关研究工作，曾主持了 “超高频探河雷达”、“小型阵列式高频地波雷达”、“船载雷达系统”等原型样机的开发，在IEEE TAP、IEEE TGRS、IEEE TIM、JOH等学术期刊发表论文十余篇，授权专利三十余项。邹炼，博士，武汉大学电子信息学院研究员，长期从事信号处理等人工智能领域教学及科研工作，现任国家级实验教学示范中心联席会电子学科组副组长，中南部地区负责人，多次获得湖北省教学成果奖及武汉大学教学成果奖，主要社会兼职有中国教育技术协会仿真技术专业委员会副理事长、全国虚拟仿真实验教学创新联盟电子信息类专业工作委员会委员等。

第1章 微波射频系统概述 1
1．1　基本概念 1
1．1．1 频段划分 1
1．1．2 射频电路与低频电路 4
1．2　微波射频电路功能部件 8
1．2．1 接收机射频电路功能部件 9
1．2．2 发射机射频电路功能部件 13
1．3　典型射频系统设计考虑 13
1．3．1 频率选择 13
1．3．2 信源的实现 14
1．3．3 射频系统结构 15
1．3．4 射频系统性能评估 17
1．4　典型射频系统前端电路 26
1．4．1 高频地波雷达 26
1．4．2 超高频河流监测雷达 27
1．4．3 智能手机 28
1．4．4 宽带卫星通信 29
1．5　微波射频电路的设计软件 30
思考题 31
参考文献 31
第2章 阻抗匹配电路设计 33
2．1　阻抗匹配电路基本理论 33
2．1．1 基本阻抗匹配理论 33
2．1．2 阻抗匹配电路设计原理 33
2．1．3 阻抗匹配电路的设计方法 36
2．2　设计背景及指标 37
2．3　设计方法及过程 37
2．3．1 集总参数阻抗匹配电路设计 37
2．3．2 分布参数阻抗匹配电路设计 46
思考题 59
参考文献 59
第3章 功率分配器设计 61
3．1　功率分配器基本理论 61
3．1．1 功率分配器的工作原理 61
3．1．2 功率分配器的技术指标 65
3．1．3 功率分配器的设计方法 68
3．2　设计背景及指标 69
3．3　设计方法及过程 69
3．3．1 单节威尔金森功率分配器的设计 69
3．3．2 两节威尔金森功率分配器的设计 77
思考题 81
参考文献 82
第4章 定向耦合器设计 83
4．1　定向耦合器基本理论 83
4．1．1 定向耦合器的工作原理 83
4．1．2 定向耦合器的技术指标 88
4．1．3 定向耦合器的设计方法 90
4．2　设计背景及指标 91
4．3　设计方法及过程 92
4．3．1 单节分支线耦合器的设计 92
4．3．2 平行耦合线耦合器的设计 94
思考题 101
参考文献 102
第5章 射频滤波器设计 104
5．1　滤波器基本理论 104
5．1．1 滤波器的类型 104
5．1．2 滤波器的技术指标 106
5．1．3 滤波器的设计方法 109
5．2　设计背景及指标 117
5．3　设计方法及过程 118
5．3．1 中频滤波器的设计 118
5．3．2 射频预选滤波器的设计 123
5．3．3 微带线低通滤波器的设计 127
思考题 132
参考文献 132
第6章 射频放大器设计 133
6．1　射频放大器基本理论 134
6．1．1 射频放大器的工作原理 134
6．1．2 射频放大器的技术指标 137
6．2　射频放大器设计方法 140
6．2．1 等增益圆设计 140
6．2．2 低噪声放大器设计 142
6．2．3 宽带放大器设计 142
6．2．4 设计流程 143
6．3　设计背景及指标 144
6．4　设计方法及过程 145
6．4．1 基于晶体管的低噪声放大器设计 145
6．4．2 基于放大器芯片的性能仿真 163
思考题 167
参考文献 168
第7章 混频器设计 169
7．1　混频器基本理论 169
7．1．1 混频器的工作原理 169
7．1．2 混频器的技术指标 176
7．1．3 混频器的设计方法 181
7．2　设计背景及指标 183
7．3　设计方法及过程 183
7．3．1 微带线单平衡混频器的设计 183
7．3．2 二极管双平衡混频器的设计 194
7．3．3 基于专用芯片的混频器仿真 200
思考题 206
参考文献 207
第8章 雷达射频前端设计与仿真 208
8．1　设计背景及指标 208
8．1．1 设计需求和关键指标 208
8．1．2 射频前端系统结构设计 210
8．2　设计要求 211
8．3　设计方法及过程 212
8．3．1 各芯片性能指标整理 212
8．3．2 系统建模 213
8．3．3 射频前端性能指标仿真 218
思考题 226
参考文献 227
第9章 常用测量仪器及AetherMW 228
9．1　常用测量仪器 228
9．1．1 频谱分析仪 228
9．1．2 矢量网络分析仪 232
9．2　AetherMW 236
9．2．1 软件简介 236
9．2．2 设计环境 237
9．2．3 基本器件 241
9．2．4 基本操作 248
思考题 259
参考文献 259