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场效应晶体管射频微波建模技术 RF场效应晶体管射频微波建模技术

本书的目的有以下几点：（1）提供应用于无线通信系统的滤波器的基本理论和基本设计步骤；（2）列出并引人实际的设计例子，说明阶效阻抗谐振器（引R）结构在RF微领域应用的有效性；（3）基于拓展的阶跃阻抗谐振器结构对传输线谐振器的提出更为一般的概念。本书详细地介绍了射频和微波传输线谐振器的基本理论和分析方法，继而介绍由以上谐振器组成的滤波器的综合理论和实际设计技术。在每一部分中还提供了各种设计的例子。相信本书能对致力于微波电路理论的学生、电磁波工程领域的研究者和无线通信系统和电路的研发工程师都带来有益的信息。

射频前端是无线电设备中用于模拟信号处理的部分，具体由频率源、发射机、 接收机和 TR 组件等微波器组件构成。随着国防信息化持续推进，以及民用市 场 5G 通信等应用的拓展，军民领域无线电设备将加速升级列装，驱动微波器 组件市场快速扩张。

本书为杨芳等译著，是对微波理论基础的讲解课件。

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本文介绍了阶跃恢复二极管的非线性特性及其等效模型，谐波发生器的工作原理、电路组成、电路基本参数的计算方法，给出了激励频率为 1GHz 谐波发生器的测试数据。 谐波发生器是一种输入一个射频信号就能产生丰富谐波的器件，是电子领域中常用的一种非线性元件。它利用足够大的功率推动阶跃恢复二极管（Step recovery diode，SRD，简称阶跃管）以产生各次谐波并满足一定的输出功率要求。在实际应用中可根据需要选择单个或多个谐波分量，或者通过电子开关在多个谐波分量间切换输出。它在微波技术领域有着广泛的应用，经常用于高次倍频器、频率计数器、矢量网络分析仪、取样示波器、频率合成器以及电子战设备中。   阶跃管的电压电容特性曲线如图 1 所示，它表示阶跃管相当于一个电容开关。二极管正向偏置时的大电容状态及反向偏置时的小电容状态相对应的 这两个状态，使人们能把阶跃恢复二极管看作简单的、高效的、可控制电荷的开关。   阶跃管的特性参量主要有以下几个： 1）阶跃时间 tt，是指反向电流从 80%降低到 20%所用的时间。tt 越小，电流跃变速度越大，形成的脉冲越窄，输出的谐波分量越丰富。阶跃时间 tt决定了输出频率的最大值，要求 tt《1/fn。   2）少子寿命 η，在阶跃管的特性参数中少子寿命是比较重要的指标，少子寿命越长则阶跃时间越长，产生的脉冲宽度大。如果少子寿命越短则阶跃时间越短，导致产生的脉冲幅度越小。它决定正向电荷存储期间出现的损失，要求 η》10/ωi。   3）动态电阻 Rs（即串联损耗电阻），是指正向的某个稳定状态下阶跃管上的电压微小增量和电流微小增量之比。选择 Rs尽可能小的阶跃管，以使在阶跃管输入电阻的损失减至最小，一般 Rs 值为 0.5～5Ω 之间。   4）反向结电容 Cj，随 PN 结上所加电压改变。正向时电容值很大，反向时 Cj 很小。在输出频率 fn 上应有 Rs «1/2πfnCj。在手册中一般给出一定频率和一定偏压时 Cj 的测量值，Cj 一般定义为-6V 偏压下的电容值。   5）击穿电压 VB，它决定了脉冲幅度和允许的最大输入电压。因为 Po∝VB²，可以通过提高 VB 来达到较大的输出功率，但过大会影响截止频率，一般 VB在 15～30V 之间。   6）正向电流 If ，在给定的正向偏压下，正向电流幅度越大，产生的正向储存电荷越多，反向脉冲电流越大，输出功率也增加。   7）最大耗散功率 PDmax，它决定最大输入功率。PDmax、VB 和 If 特性参量一起决定了阶跃管允许的最大输入功率和输出功率。

全书共6章。在第1章概述了调制类型及无线收发系统之后，第2章用大量篇幅深入讨论二极管、BJT和各类FET的模型及参数提取。第3章中微波放大器设计是本书的重点之一，涉及噪声、宽带匹配、高功率、线性化等放大器的诸多知识点和设计方法。第4章对无源和有源混频器进行详细分析。第5章阐述射频振荡器原理，深入分析相位噪声和高Q振荡电路，示范大量成熟的电路是本章的一个特点。关于射频频率综合的最后一章重点阐述了整数N分频PLL频率合成，对分数N分频PLL方法及DDS也有一定深度的陈述。 本书适合从事射频微波电路设计的工程师、研究人员及高校相关专业的师生阅读。 【编辑推荐】 本书的最大特点是将微波电子电路设计理论、电路分析与硬件实现完美结合。书中引证和推导的大量数学公式具有很高的学术理论水平。同时众多的实例、给出的电路数据和图表，以及器件参数又使该书有很强的工程应用价值。本书不仅阐述电路，对器件及其模型也有深入的分析。大量使用最先进的CAD工具也是本书的一大特点。 本书可以使读者了解国际上关于分离及集成射频/微波电路设计方面的深入理论和最新动态，并获得一些行之有效的设计方法和指标先进的新颖电路。书中引证的大量参考资料和推荐读物也为读者提供一条深入研究各自感兴趣领域的途径。

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