九游会公法律人代表、董事长张玉兴传授耗时2年编著的650页宏篇巨著——射频与微波晶体管功率缩小器工程,将于2010年上半年由电子产业出书社出书,敬请偕行存眷!
媒介
信号与信息传输体系,不论这传输前言是氛围、传输线、光纤照旧波导,在传输的历程中信号都市有消耗。因而在信号的发送端头必要把被发送的信号缩小到肯定的电平,然后再经过前言传送。在无线信号传输体系中,信号经过天线向空间辐射,传输间隔大概从几米,几公里,几十公里到几百上千公里,这便是说发送端必要几瓦,几十瓦,以致几百上千瓦的发射功率,因而,无论是通讯、雷达、定位、导航、遥测遥控、空间技能、电视播送等信号传输体系中都必要发射机。而发射机中的中心便是射频和微波功率缩小器。古代挪动通讯中的基站发射机功率为几十瓦,而手持机的功率为几百毫瓦,雷达发射机的脉冲功率高达几个千瓦到几十,上百千瓦。中短波、超短波,VHF/UHF的播送、电视、通讯发射机的功率从瓦级到几十上百瓦,高至千瓦级。上述体系的频率从几百KHZ,不停掩盖到微波波段。功率缩小器掩盖这么宽的频带,功率范畴从几百毫瓦到几十千瓦,对功率缩小器的目标要求,频带要求,差别的使用场所,需求都是纷歧样的。各个频段的功率缩小器,分外是射频段和微波波段,大概的电路布局情势是完全纷歧样的。
古代挪动通讯技能在飞速开展,模仿通讯体制渐渐加入汗青舞台,数字通讯体制在更新换代。一切这些厘革都对RF、微波功率缩小器的目标要求愈来愈苛刻。功率缩小器怎样满意古代通讯体系的要求,还是摆在九游会眼前的困难的义务。新一代挪动通讯中的发射机,服从和线性度这两个目标摆到了最紧张的地位。为了满意这种苛刻的要求,研收回很多新型发射机的方案,一些正在成熟,而有些还仍在研发之中。
除了功能目标之外,代价要素也是必需思索的题目。挪动通讯范畴中的市场竞争尤其剧烈,代价竞争是一个最次要的范畴。功率缩小器的代价是影响体系代价的最次要的要素之一。因而,高目标、低代价是古代功率缩小器设计者寻求的目的。
RF和微波功率缩小器的设计技能是一们陈旧的技能,但也是仍在不停更新的技能。功率缩小器分红A类、B类和C类的办法早在上世纪30年月就开端了。至今,这个观点还在利用。由于挪动通讯新一代数字调制体系的利用,要求功率缩小器高的线性度。为了满意体系要求,老的设计办法,如服从与功率的拆衷、功率和线性度之间的拆衷等等,仍在利用“陈旧”的剖析办法。明天,这种办法对功率缩小器的设计仍起到了引导作用。固然,古代功率缩小器的盘算机帮助设计已成为必不行少的东西,掌握他是势在必行。
古代通讯技能的一日千里[yī rì qiān lǐ],促进了功率缩小器技能的开展,尤其是功率缩小器的线性化技能、功率缩小器服从进步技能、分身功率缩小器线性度和服从技能等等更是纷繁出笼。比方,Doherty技能、前馈技能、预失真技能、异相技能等等。这些新技能许多已使用在古代挪动通讯体系中,另有一些正在开展之中。
射频与微波功率缩小器的设计与理论,在我国还是一个较单薄关键。固然,现在已呈现几家专门研发和消费功率缩小器的专门公司,比方 等等。笔者以为编著一种既有原理,设计办法,又有工程理论的书是完全须要的。功率缩小器,如今,至多以后几十年,还是一门不克不及集成的电路技能,尤其是大功率缩小器。其来由是众所周知的。射频和微波电路中的散布参数、托身参数及相互耦合的影响是不克不及疏忽的。功率缩小器电路板布板技能的优劣,在某些使用中,是电路可否乐成的要害。一个设计优秀的功率缩小器,布板欠好惹起失败的例子许多。因而,本书在编写的历程中,尽大概的介绍在方面的履历与例子。功率缩小器除了设计和布板之外,还存在许多工程题目,如元器件的选择、馈电、热设计、功率缩小器掩护等等,这触及很宽的电路知识。本书在这方面也作一些介绍,固然,限于篇幅,不行能对每一个局部作细致介绍。
功率缩小器的中心是晶体管,怎样准确了解晶体管、准确选择晶体管、了解各种晶体管的特征每每是电路设计者的单薄关键。本著作简直用了一章的篇幅来介绍在方面的内容。分外是怎样了解晶体管数据表上给出的直流参数、功效参数、极限参数,分外是极限参数的丈量及限定等等。
射频和微波功率缩小器利用的晶体管有:双极晶体管(BJT)、砷化镓金属半导体场效应管(GaAsMESFET)、结型场效应管(FET)、横向分散场效应管(LDMOS),如今,又呈现了新鲜的功率晶体管——氮化镓晶体管(GaN)、INGaP、GaAs HBT等等。这些晶体管的一些选用,本书也作了介绍。
本书的一个最大的特点是:用了很大的篇幅介绍数字通讯的信号调制的性子和特点,用于缩小如许的信号的功率缩小器的要求是什么。使功率缩小器设计工程师更为明白目的和目标。著作中给出了许多的工程设计的实例,这些例子都泉源于外洋的文献材料。笔者也有这方面许多的工程设计实例和实践丈量数据,但限于一些要素,方便于宣布。
射频和微波固体功率缩小器仍在不停的开展之中,许多目标曩昔以为作不到的正在被革新。在书中要实时反应这些变革与开展是不行能的。因而,本著作的实际中心偏重于根本观点、根本原理、根本设计办法。在这底子上,再归结收工程设计类似法。
功率缩小器事情在大信号形态,严厉的数学剖析是不行能的。为了给出定量剖析的后果,每每要作许多假定。假定切合实践工程状况吗?假定失掉的类似满意工程设计的精度吗?这些都要逐一验证。本书给出了这个历程。
本书编写的事情量很大,在编写的历程中失掉了很大人的协助。此中次要的是我浩繁的研讨生和成都九游会科技有限公司的技能偕行,作者在此表现我衷心的感激。
张玉兴于2009.6.8.
目次
第一章 绪论
§1-1 古代数字通讯体制的特点
§1-1-1 功率缩小器在无线通讯体系中的位置
§1-1-2 功率缩小器波形质量的丈量
§1-1-3 功率服从的丈量
§1-1-4 功放线性化技能和服从进步技能
§1-2 射频与微波固体功率缩小器的特点
§1-3 射频和微波功率缩小器的剖析办法综述
§1-3-1 线性类似化实际
§1-3-2 弱非线性器件的剖析办法
§1-3-3 强非线性效应下的类似剖析法
§1-3-4 盘算机帮助设计(CAD)和非线性器件模子
§1-3-5 负载牵引设计法
§1-4 射频和微波固体功率缩小器中的新鲜技能
§1-4-1 功率缩小器的线性化技能
§1-4-2 服从及线性化加强技能
第二章 射频和微波晶体管功率缩小器底子
§2-1 射频和微波功率晶体管的直流参数和功效参数
§2-1-1 直流参数
§2-1-2 极限参数和热特征
§2-1-3 功率晶体管的功效特征
§2-1-4 低功率晶体管的功效特征
§2-1-5 线性模块的功效特征
§2-1-6 功率模块的功效性特
§2-2 射频和微波晶体管使用底子
§2-2-1 低功率晶体管的选择
§2-2-2 高功率晶体管的选择
§2-2-3 晶体管选择时的带宽思索
§2-2-4 MOSFET与双极晶体管的选择
§2-2-5 选择功率晶体管其他思索要素
§2-3 FET和双极晶体管的参数和电路比力
§2-3-1 晶体管范例
§2-3-2 参数的比力
§2-3-3 电路组态
§2-4 影响功率缩小器设计的其他要素
§2-4-1 事情种别
§2-4-2 调制范例
§2-4-3 线性事情偏置的思索
§2-4-4 脉冲形式事情的晶体管
§2-5 LDMOS功率晶体管及他们的使用
§2-5-1 LDMOSFET与垂直MOSFET的比力
§2-5-2 LDMOS器件设计
§2-5-3 LDMOS的特征
§2-5-4 FET的一些类似设计思索
§2-5-5 LDMOS晶体管在古代挪动蜂窝技能中的使用
§2-5-6 射频功率缩小器的特征
§2-5-7 线性度思索
§2-5-8 W-CDMA功率缩小器设计实践例子
§2-5-9 CDMA缩小器设计和优化的电路技能
§2-5-10 LDMOS晶体管的模子
§2-6 射频和微波功率缩小器的附加电路
§2-6-1 固体功率缩小器的VSWR掩护
§2-6-2 功率缩小器的负载失配量的“在线”测试电路
§2-6-3 输入滤波
§2-7 宽带阻抗婚配的根本观点
§2-7-1 宽带电路介绍
§2-7-2 传统的RF变压器阻抗变更器
§2-7-3 绞线RF变压器阻抗变更器
§2-7-4 传输线RF变压器阻抗变更器
§2-7-5 等耽误传输线RF变压器阻抗变更器
§2-8 射频和微波功率缩小器的总体设计头脑
§2-8-1 单端、均衡(并联)大概推挽功率缩小器
§2-8-2 单端RF功率缩小器设计头脑
§2-8-3 双极晶体管并联功率缩小器
§2-8-4 MOSFET晶体管并联功率缩小器
§2-8-5 推挽功率缩小器
§2-8-6 功率晶体管的阻抗和缩小器的婚配网络
§2-8-7 功率缩小器体系的级间婚配电路
§2-8-8 单级设计的实践例子
§2-9 盘算机帮助设计步伐
§2-9-1 概略
§2-9-2 Motorola阻抗婚配步伐的外部
第三章 射频和微波功率缩小器的布局技能及牢靠性技能
§3-1 RF功率晶体管的封装范例
§3-2 封装对发射极/源极阻抗的影响
§3-3 射频和微波功率缩小器印刷电路板的结构
§3-4 射频和微波元器件布置
§3-4-1 高功率晶体管的安置
§3-4-2 低功率晶体管的安置
§3-4-3 射频功率模块的安置
§3-5 射频和微波功率缩小器的牢靠性思索
§3-5-1 芯片温度和他对牢靠性的影响
§3-5-2 其他牢靠性思索
第四章 线性功率缩小器的设计和功率缩小器的线性化技能
§4-1 非线性电路根本观点与界说
§4-1-1 线性与非线性
§4-1-2 频率的发生
§4-1-3 非线性征象
§4-1-4 缩小器中的非线性征象
§4-2 线性晶体管功率缩小器的设计
§4-2-1 A类缩小器和线性缩小
§4-2-2 增益婚配和功率婚配
§4-2-3 负载牵引丈量
§4-2-4 商用负载牵引丈量设置装备摆设
§4-2-5 负载线实际
§4-2-6 封装效应和负载牵引实际
§4-2-7 用CAD步伐作负载牵引等功率
§4-2-8 A类功率缩小器设计的实践例子
§4-2-9 总结
§4-3 功率缩小器的线性化技能
§4-3-1 负反应线性化技能
§4-3-2 预失真技能
§4-3-3 前馈技能
第五章 高服从射频和微波固体功率缩小器设计
§5-1 功率缩小器减小导通角的波形剖析
§5-2 功率缩小器输入端口
§5-3 减小导通角事情形式剖析
§5-3-1 A类事情条件
§5-3-2 AB类事情条件
§5-3-3 B类事情形态
§5-3-4 C类事情形态
§5-3-5 晶体管的开启(膝)电压的影响
§5-3-6 功率转移特征和线性度
§5-3-7 对输出驱动的要求
§5-3-8 本节小结
§5-4 低落导通角高服从功率缩小器的婚配网络的设计
§5-4-1 低通婚配网络
§5-4-2 传输线网络
§5-4-3 谐波短路
§5-4-4平凡的的MESFET晶体管
§5-4-5 850MHz 2W B类功率缩小器设计实例
§5-4-6 “π”型功率婚配网络
§5-4-7 功率缩小器中的“π”型婚配网络设计和剖析
§5-4-8 利用负载牵引法的网络设计和剖析
§5-5 射频和微波功率缩小器中的过驱动和限定效应
§5-5-1 过驱动A类功率缩小器
§5-5-2 过驱动减小导通角形式的功率缩小器
§5-5-3 正弦波的矩形化:F类和D类事情形态
§5-5-4 实践的F类功率缩小器
§5-5-5 具有谐波短路的过驱动功率缩小器
§5-6 射频使用的开关形式缩小器
§5-6-1 复杂的(射频使用)开关形式缩小器
§5-6-2 调谐开关模功率缩小器
§5-6-3 D类开关模功率缩小器
§5-6-4 E类开关模功率缩小器
第六章 射频和微波功率缩小器的电路技能
§6-1 推挽缩小器
§6-2 均衡功率缩小器
§6-3 射频和微波功率缩小器中的频率赔偿和负反应
§6-3-1 频率赔偿
§6-3-2 负反应
第七章 功率分解与分派技能
§7-1 概述
§7-1-1 分解观点的演化
§7-1-2 分解的根本原理
§7-1-3 分解的网络特征
§7-2 功率分解器/分派器的范例
§7-2-1 谐振和非谐振腔体分解器/功分器
§7-2-2 非谐振的N路分解器
§7-2-3 空间功率分解器
§7-3 功率分解器/分派器的剖析办法
§7-3-1 传输线分解器的剖析
§7-3-2 立体二维功率分解布局的剖析
§7-3-3 波导和腔体分解器的剖析
§7-3-4 空间功率分解布局的剖析
§7-4 惯例功率分派与分解技能
§7-4-1 Wilkinson 功率分派器
§7-4-2 耦合线定向耦合器
§7-4-3 微波混淆桥
§7-4-4 同轴电缆变更器和分解器
§7-4-5 平行耦合线(双绞线)及同轴线阻抗变更器宁静衡-不屈衡变更器
§7-5 新型功率分派与分解技能
§7-5-1 基于DGS布局的不平分功率分解技能
§7-5-2 基于多层布局的小型化超宽带分解技能
§7-5-3 恣意双频段功分与分解技能
§7-6 空间功率分解技能
§7-6-1 概述
§7-6-2 扩展同轴波导内空间功率分解技能
§7-6-3 径向波导空间功率分解技能
§7-6-4 基片集成波导空间功率分解技能
§7-7 大功率分解技能简介
§7-7-1 传输线的功率容量
§7-7-2 大功率分解器的设计实例
§7-8 小结
第八章 射频和微波功率缩小器中的影象效应和失真
§8-1 介绍
§8-1-1 本章的目标
§8-1-2 线性化和影象效应
§8-1-3 本章的次要内容
§8-2 电路实际和办法
§8-2-1 电体系的分类
§8-2-2 非线性体系的频谱盘算
§8-2-3 无影象非线性体系中的频谱再生
§8-2-4 非线性效应与信号带宽的干系
§8-2-5 非线性体系剖析
§8-2-6 小结
§8-2-7 需记着的要点
§8-3 射频功率缩小器中的影象效应
§8-3-1 服从
§8-3-2 线性化
§8-3-3 电影象效应
§8-3-4 热影象效应
§8-3-5 幅度域效应
§8-3-6 总结
§8-3-7 影象要点
§8-4 Volterra模子
§8-4-1 非线性建模
§8-4-2 非线性I-V和Q-V特征
§8-4-3 共射BJT/HBT模子
§8-4-4 在BJT共射缩小器中的IM3
§8-4-5 MESFET建模及剖析
§8-4-6 小结
§8-4-7 影象要点
§8-5 Volterra模子的特征形貌
§8-5-1 拟合多项式模子
§8-5-2 自热效应
§8-5-3 直流 I-V 特征
§8-5-4 交换特征形貌步调
§8-5-5 脉冲S-参数丈量
§8-5-6 封装效应的去除
§8-5-7 小信号参数的盘算
§8-5-8 拟正当交换丈量
§8-5-9 1-W BJT的非线性模子
§8-5-10 1-W MESFET 的非线性模子
§8-5-11 30-W LDMOS的非线性模子
§8-5-12 小结
§8-5-13 影象要点
§8-6 仿真及丈量影象效应
§8-6-1 仿真影象效应
§8-6-2 影象效应的丈量
§8-6-3 影象效应与线性化
§8-6-4 小结
§8-6-5 影象要点
§8-7 影象效应的抵消
§8-7-1 包络滤波法
§8-7-2 阻抗优化
§8-7-3 包络注入
§8-7-4 小结
§8-7-5 影象要点
附录7A: Volterra 剖析底子
附录7B: 截断偏差
附录7C:平方非线性级联时的IM3公式
附录 7D: 丈量体系的有关题目
第九章 异相射频与微波功率缩小器
§9-1异相微波功率缩小器的介绍
§9-1-1 从汗青角度来看异相缩小器
§9-1-2 异相缩小实际的介绍
§9-2 反相功率缩小体系的线性功能
§9-2-1介绍
§9-2-2 数字调制技能
§9-2-3 数字数据的基带滤波
§9-2-4 异相缩小器信号重量的分散
§9-2-5 途径不平衡和他对线性度的影响
§9-2-6 正交调制器偏差对线性度的影响
§9-2-7 SCS量化偏差关于异相体系的影响
§9-2-8 重构滤波器和DSP抽样率对线性度影响
§9-2-9总结
§9-3 异相缩小器中低落途径失配的技能
§9-3-1 简介
§9-3-2 基于训练矢量的改良办法
§9-3-3 数据传输中途径失配偏差的校正方案
§9-3-4 宽带使用中的失配校正办法
§9-3-5 VCO驱动分解
§9-4 异相功率缩小器中的功率分解及服从加强技能
§9-4-1 介绍
§9-4-2 异相缩小器中的功率分解技能
§9-4-3 异相体系的缩小器选择
§9-4-4 使用A、B、C类缩小器设计异相缩小器
§9-4-5 Chireix功率分解技能
§9-4-6 开关形式缩小器(D类和E类)的功率分解器的设计
§9-4-7 在异相功率缩小器中利用有消耗的功率分解器
§9-4-8 输入功率的概率散布及其对服从带来的影响
§9-4-9 异相缩小器中的功率接纳
附录 9A
9A.1 混淆型功率分解器输入的资勤奋率
9A.2 恣意二极管模子的接纳服从和电压驻波比
第十章 通讯体系中的功率缩小器
§10-1 Kahn包络分散和规复技能
§10-2 包络跟踪
§10-3 异相功率缩小器
§10-4 Doherty功率缩小器方案
§10-5 开关模和双途径功率缩小器
§10-6 前馈线性化技能
§10-7 预失真线性化(技能)
§10-8 手持机使用的单片CMOS和HBT功率缩小器