微波电子线路

第1章 绪论 1 1.1 微波电子线路的特点 1 1.2 通信系统T/R前端 3 1.2.1 地面微波通信 4 1.2.2 卫星微波通信 5 1.2.3 移动通信系统 6 1.2.4 WCDMA射频前端 7 1.3 雷达系统T/R前端 8 1.3.1 有源相控阵雷达简介 9 1.3.2 多普勒测速雷达 11 第2章 微波半导体基础 13 2.1 微波半导体材料 13 2.2 微波器件的分类 14 2.3 微波半导体原理 15 2.3.1 微波半导体的能带模型 15 2.3.2 半导体的本征激发 16 2.3.3 掺杂 17 2.3.4 载流子的运动 18 2.3.5 PN结 20 2.3.6 金属与半导体的肖特基接触 27 2.3.7 金属与半导体的欧姆接触 30 2.3.8 N型砷化镓(GaAs)半导体 31 2.3.9 异质结 34 2.4 微波二极管 35 2.4.1 肖特基势垒二极管 35 2.4.2 变容二极管 41 2.4.3 阶跃恢复二极管 45 2.4.4 PIN二极管 48 2.4.5 雪崩二极管 52 2.4.6 体效应二极管 56 2.5 微波三极管 59 2.5.1 双极型晶体管 59 2.5.2 异质结双极型晶体管 72 2.5.3 场效应管 74 2.5.4 SiGe HBT与SiGe MOSFET简介 93 2.6 微波半导体器件选型 94 2.6.1 微波器件的分类选择 94 2.6.2 世界知名厂家微波器件简介 94 习题 95 第3章 微波混频器 97 3.1 微波混频器的工作原理 97 3.1.1 本振激励特性——混频器的大信号参量 98 3.1.2 非线性电阻的混频原理 99 3.1.3 混频器等效网络 101 3.2 微波混频器的小信号传输特性——变频损耗 103 3.2.1 净变频损耗 103 3.2.2 混频管寄生参量引起的结损耗 107 3.2.3 输入、输出端的失配损耗 108 3.3 混频器的噪声系数及其他电气指标 108 3.3.1 镜像短路或开路(单通道)混频器的噪声系数 109 3.3.2 镜像匹配(双通道)混频器的噪声系数 110 3.3.3 混频器 - 中放组件的噪声系数 111 3.3.4 混频器的其他电气指标 111 3.4 微波混频器电路 113 3.4.1 单端混频器 114 3.4.2 平衡混频器 116 3.4.3 微波双平衡混频器 122 3.4.4 镜像回收混频器 125 3.4.5 毫米波混频器 128 3.5 微波MESFET 混频器 130 3.5.1 栅极混频器 130 3.5.2 漏极混频器 132 3.5.3 源极混频器 133 3.5.4 双栅场效应管混频器 133 3.6 微波混频器新技术 134 3.6.1 单边带(SSB)调制器 134 3.6.2 谐波混频器 135 3.6.3 使用CAD工具设计混频器 136 习题 140 第4章 微波上变频器与倍频器 143 4.1 非线性电容中的能量关系及其应用 144 4.1.1 非线性电容的变频效应 144 4.1.2 非线性电容中的能量关系 144 4.1.3 门雷 - 罗威关系式的应用 146 4.2 变容管上变频器 148 4.2.1 电荷分析法 148 4.2.2 等效电路分析法 150 4.2.3 功率上变频器电路及其设计 151 4.3 微波晶体管上变频器 155 4.4 变容管倍频器 157 4.4.1 变容管倍频器的分析 157 4.4.2 变容管倍频器的设计 159 4.4.3 变容管倍频器电路 163 4.5 阶跃恢复二极管倍频器 163 4.5.1 阶跃管倍频器电路原理及分析 163 4.5.2 阶跃管倍频器的设计步骤 170 4.5.3 阶跃管倍频器电路实例 172 4.6 场效应管倍频器 173 4.6.1 场效应管倍频器的原理 173 4.6.2 场效应管倍频器电路 175 4.7 微波分频器 176 4.7.1 变容管参量分频器 176 4.7.2 反馈混频器再生式分频器 177 4.7.3 注入锁相振荡器分频器 179 习题 180 第5章 微波晶体管放大器 182 5.1 微波晶体管的S参数 183 5.2 微波晶体管放大器的功率增益 184 5.2.1 晶体管端接任意负载时的输入、输出阻抗 184 5.2.2 微波晶体管放大器的输入、输出功率 185 5.2.3 三种功率增益 186 5.3 微波晶体管放大器的稳定性 188 5.3.1 稳定性判别圆 188 5.3.2 绝对稳定的充要条件 190 5.4 微波晶体管放大器的噪声系数 193 5.4.1 有源两端口网络噪声系数的一般表达式 194 5.4.2 等噪声系数圆 196 5.5 小信号微波晶体管放大器的设计 197 5.5.1 微波晶体管放大器基本结构 197 5.5.2 设计指标和设计步骤 200 5.5.3 高增益放大器的设计 202 5.5.4 *小噪声系数放大器的设计 204 5.5.5 等增益圆设计简介 204 5.5.6 微波小信号放大器设计实例 206 5.6 宽带放大器 214 5.6.1 平衡放大器 214 5.6.2 补偿匹配放大器 216 5.6.3 分布式放大器 217 5.7 微波晶体管功率放大器 219 5.7.1 微波晶体管功率放大器的指标体系 219 5.7.2 微波晶体管功率放大器的结构 221 5.7.3 功率合成的基本概念 227 习题 228 第6章 微波振荡器 231 6.1 微波二极管负阻振荡器电路 231 6.1.1 负阻振荡器的振荡条件 232 6.1.2 负阻振荡器电路 232 6.1.3 固态微波功率合成技术 237 6.2 微波晶体管振荡器 240 6.2.1 微波晶体管振荡器的起振分析 240 6.2.2 微波晶体管介质谐振器振荡器 243 6.3 微波频率合成器 246 6.3.1 频率合成器的重要指标 247 6.3.2 频率合成器的基本原理 247 习题 251 第7章 PIN管微波控制电路 253 7.1 PIN管微波开关 253 7.1.1 单刀单掷开关 253 7.1.2 单刀多掷开关 256 7.1.3 开关时间和功率容量 258 7.2 PIN管电调衰减器和限幅器 260 7.2.1 环行器单管电调衰减器 260 7.2.2 3 dB定向耦合器型电调衰减器 260 7.2.3 吸收型阵列式衰减器 261 7.2.4 PIN管限幅器 262 7.3 PIN管数字移相器(调相器) 263 7.3.1 开关线型移相器 263 7.3.2 加载线型移相器 264 7.3.3 定向耦合器型移相器 266 7.3.4 四位数字移相器 267 习题 267 第8章 微波电真空器件 270 8.1 微波电子管基础 270 8.1.1 静态控制真空管的工作原理 271 8.1.2 二极管中的感应电流 272 8.1.3 电子流与电场的能量交换原理 273 8.2 速调管放大器 275 8.2.1 双腔速调管放大器 275 8.2.2 多腔速调管放大器 280 8.2.3 速调管放大器的工作特性 282 8.3 行波管放大器 284 8.3.1 行波管放大器的结构 284 8.3.2 行波管放大器的工作原理 285 8.3.3 行波管放大器的主要特性 286 8.4 多腔磁控管振荡器 289 8.4.1 多腔磁控管的结构 289 8.4.2 电子在直流电磁场中的运动 290 8.4.3 多腔磁控管振荡器的谐振频率和振荡模式 294 8.4.4 多腔磁控管振荡器的工作原理 295 8.4.5 磁控管的工作特性和负载特性 299 8.4.6 磁控管的调谐 303 习题 303 第9章 单片微波集成电路简介 306 9.1 单片微波集成电路的材料与元件 307 9.1.1 单片微波集成电路的基片材料 307 9.1.2 单片微波集成电路的无源元件 307 9.1.3 单片微波集成电路的有源器件 309 9.2 MMIC电路的设计特点 309 9.3 微波集成电路加工工艺简介 311 9.3.1 微波集成电路工艺流程简介 311 9.3.2 单片微波集成电路工艺流程简介 312 9.3.3 微波集成电路新技术简介 316 9.4 微波及毫米波集成电路应用实例 317 9.4.1 微波及毫米波集成电路在雷达领域的应用 317 9.4.2 微波及毫米波集成电路在电子对抗领域的应用 318 9.4.3 微波及毫米波集成电路在通信领域的应用 319 附录1 噪声理论 321 附录2 常用微波无源元件简介 336 附录3 微波电路及其PCB设计 340 参考文献 351