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第1章 引言1

1.1 微波／毫米波特性1

1.2 微波平面电路的发展史2

1.3 微波平面电路的应用3

1.4 微波网络理论4

1.4.1 等效电压和等效电流的概念4

1.4.2 导纳和阻抗矩阵6

1.4.3 散射矩阵7

1.4.4 参考平面平移引起散射矩阵的变换9

1.4.5 链矩阵（ABCD）表示法12

参考文献15

第2章 传输线和集总参数元件16

2.1 传输线16

2.1.1 普通传输线结构特性17

2.1.2 平面传输线特性20

2.1.3 各种MIC传输媒介的比较29

2.2 耦合线29

2.3 不连续性34

2.4 集总参数元件37

2.4.1 集总参数元件的设计37

2.4.2 电感器的设计38

2.4.3 电容器的设计43

2.4.4 电阻器的设计45

参考文献47

习题51

第3章 谐振器53

3.1 引言53

3.2 谐振器参数53

3.2.1 谐振频率53

3.2.2 品质因数54

3.2.3 相对带宽54

3.2.4 有载品质因数54

3.2.5 阻尼因子54

3.2.6 耦合55

3.3 腔体谐振器55

3.3.1 同轴谐振器55

3.3.2 凹状同轴腔体谐振器56

3.3.3 矩形波导谐振器57

3.3.4 圆波导谐振器58

3.3.5 椭圆波导谐振器60

3.4 平面微带谐振结构60

3.4.1 矩形微带谐振器61

3.4.2 圆盘微带谐振器62

3.4.3 圆环微带谐振器64

3.4.4 三角形微带谐振器64

3.4.5 高Q谐振器69

3.4.6 可调谐振器70

3.5 介质谐振器74

3.5.1 材料75

3.5.2 谐振频率76

3.5.3 MIC中介质谐振器与电路的耦合77

3.5.4 寄生模80

3.5.5 频率调谐81

3.6 YIG（钇铁石榴石）谐振器82

3.6.1 谐振频率和品质因数82

3.6.2 耦合和等效电路83

3.6.3 磁路83

3.7 谐振器的测量84

3.7.1 单端口谐振器85

3.7.2 两端口谐振器87

参考文献88

习题91

第4章 阻抗变换技术93

4.1 引言93

4.2 窄带变换技术93

4.2.1 分布元件技术94

4.2.2 集总参数元件技术99

4.2.3 集总参数与分布参数元件组合技术107

4.2.4 T型和π型网络技术109

4.3 宽带变换技术109

4.3.1 Bode-Fano准则110

4.3.2 多节四分之一波长变换器112

4.3.3 渐变传输线变换器118

4.3.4 集总参数和分布参数元件匹配网络120

4.3.5 镜像阻抗终端负载122

参考文献123

习题124

第5章 混合接头与耦合器127

5.1 引言127

5.1.1 混合接头与耦合器的基本原理127

5.1.2 混合接头和耦合器的类型128

5.1.3 应用130

5.2 混合接头的设计130

5.2.1 90°混合接头130

5.2.2 环形分支线混合接头132

5.2.3 匹配T形混合接头（鼠笼式混合接头）132

5.2.4 尺寸压缩的准集总式方形混合接头135

5.2.5 改进的鼠笼式混合接头137

5.3 耦合线定向耦合器141

5.3.1 孔耦合线的定向耦合器141

5.3.2 TEM线定向耦合器149

5.3.3 多导体耦合器156

5.3.4 分布式耦合器158

5.3.5 Wilkinson耦合器、功率分配器和合成器160

5.3.6 其他耦合器165

5.4 设计考虑171

5.4.1 混合接头的损耗171

5.4.2 定向性的改善172

参考文献173

习题174

第6章 滤波器176

6.1 引言176

6.1.1 滤波器参数定义177

6.1.2 基本形式180

6.1.3 应用181

6.2 滤波器测量181

6.2.1 插入损耗和回波损耗181

6.2.2 S参数182

6.3 滤波器综合182

6.3.1 通过低通滤波器综合进行滤波设计182

6.3.2 特殊响应滤波器的综合187

6.3.3 滤波器变换189

6.3.4 阻抗和导纳变换器192

6.4 设计滤波器的实验方法194

6.5 滤波器建模199

6.5.1 窄带近似199

6.5.2 滤波器分析199

6.5.3 数值方法201

6.6 电磁仿真202

6.6.1 电磁仿真方法202

6.6.2 滤波器示例203

6.7 滤波器实现205

6.7.1 印制电路滤波器205

6.7.2 介质谐振器滤波器211

6.7.3 陶瓷板滤波器211

6.7.4 紧凑型滤波器214

6.7.5 集总元件滤波器216

6.8 实际考虑216

6.8.1 体积、重量和成本216

6.8.2 有限Q值217

6.8.3 功率容量218

6.8.4 温度影响218

6.8.5 群延时220

6.8.6 机械调节滤波器220

6.9 电调滤波器221

参考文献223

习题227

第7章 有源器件229

7.1 引言229

7.2 半导体器件的基本方程229

7.3 材料参数230

7.4 双极晶体管233

7.4.1 晶体管基本工作过程234

7.4.2 电流增益236

7.4.3 限制和二阶效应238

7.4.4 微波晶体管238

7.4.5 等效电路240

7.4.6 噪声系数分析243

7.4.7 异质结双极晶体管245

7.5 场效应晶体管246

7.5.1 基本工作原理246

7.5.2 MESFET模型251

7.5.3 小信号模型253

7.5.4 等效电路和优值256

7.5.5 噪声系数分析259

7.5.6 任意掺杂分布模型和深能级262

7.5.7 功率FET264

7.6 HEMT267

7.6.1 HEMT模型269

7.6.2 噪声特性270

7.7 双极晶体管与FET噪声系数的比较271

参考文献271

习题274

第8章 无源器件277

8.1 引言277

8.2 pn结277

8.2.1 理想二极管方程280

8.2.2 与理想二极管方程的偏差281

8.2.3 结电容283

8.3 肖特基势垒结285

8.3.1 表面效应286

8.3.2 镜像力的降低作用287

8.3.3 肖特基模型288

8.3.4 结电容291

8.3.5 整流接触材料292

8.3.6 串联电阻292

8.3.7 等效电路293

8.3.8 优值293

8.4 变容二极管294

8.4.1 等效电路295

8.4.2 优值297

8.5 变阻器298

8.6 pin二极管299

8.6.1 器件的基本物理过程299

8.6.2 开关速率301

8.6.3 等效电路301

8.6.4 优值303

8.7 阶跃恢复二极管304

8.7.1 器件的基本物理过程304

8.7.2 频率限制306

8.7.3 等效电路307

参考文献308

习题308

第9章 振荡器311

9.1 引言311

9.2 用于微波振荡器的有源器件312

9.3 负阻的概念312

9.4 晶体管的三端口S参数特性313

9.5 振荡和稳定条件316

9.6 晶体管振荡器的类型和结构318

9.7 固定频率振荡器319

9.7.1 谐振器作为串联反馈元件320

9.7.2 谐振器作为并联反馈元件324

9.7.3 串联与并联反馈326

9.7.4 振荡器最大功率输出326

9.7.5 TDRO的温度稳定度327

9.7.6 TDRO的调谐328

9.7.7 传输线谐振腔振荡器331

9.8 宽带可调振荡器333

9.8.1 YIG调谐的振荡器（YTO）335

9.8.2 压控振荡器（VCO）338

9.9 振荡器特性和测量342

9.9.1 调制带宽343

9.9.2 频率和功率牵引344

9.9.3 相位噪声和抖动345

参考文献350

习题353

第10章 放大器354

10.1 引言354

10.2 放大器特性354

10.2.1 功率增益354

10.2.2 噪声特性355

10.2.3 稳定性359

10.2.4 非线性特性361

10.2.5 动态范围364

10.3 偏置网络364

10.4 小信号放大器设计366

10.4.1 FET的选择366

10.4.2 窄带低噪声设计370

10.4.3 最大增益放大器设计371

10.4.4 宽带放大器372

10.5 功率放大器375

10.5.1 器件模型：线性和非线性377

10.5.2 负载线模型379

10.5.3 功率放大器的设计383

10.5.4 内匹配功率FET放大器的设计388

10.5.5 功率合成技术388

参考文献394

习题398

第11章 检波器和混频器400

11.1 引言400

11.1.1 检波和混频的基本原理400

11.1.2 检波器和混频器的应用402

11.1.3 用于检波和混频的非线性阻性器件402

11.1.4 检波器和混频器的噪声404

11.2 检波器406

11.2.1 工作原理406

11.2.2 检波器灵敏度测量406

11.2.3 小信号检波器理论409

11.2.4 大信号检波器理论412

11.2.5 检波器的设计考虑414

11.3 混频器417

11.3.1 混频器频谱分量417

11.3.2 镜像增强混频器418

11.3.3 转换损耗和转换增益419

11.3.4 理想混频器421

11.3.5 外延二极管混频器423

11.3.6 混频器性能测量426

11.3.7 混频器电路类型428

11.3.8 混频器噪声442

参考文献445

习题449

第12章 微波控制电路451

12.1 用于控制电路的pin二极管和MESFET模型451

12.1.1 pin二极管451

12.1.2 砷化镓MESFET451

12.2 开关设计453

12.2.1 基本结构453

12.2.2 插入损耗和隔离度453

12.2.3 器件电抗补偿457

12.2.4 单刀双掷开关458

12.2.5 串、并联开关结构459

12.2.6 开关速度的考虑464

12.3 移相器设计467

12.3.1 概述467

12.3.2 开关线型移相器469

12.3.3 加载线型移相器470

12.3.4 反射型移相器474

12.3.5 开关网络移相器478

12.3.6 放大器型移相器481

12.4 限幅器电路设计484

12.4.1 用于限幅的各种现象484

12.4.2 pin二极管限幅器487

12.4.3 微带结构限幅器488

12.5 可变衰减器设计490

12.5.1 pin二极管衰减器490

12.5.2 MESFET衰减器491

参考文献493

习题494

第13章 倍频器和分频器497

13.1 引言497

13.1.1 倍频器和分频器基础497

13.1.2 应用498

13.2 倍频502

13.2.1 倍频器类型502

13.2.2 非线性电阻倍频器502

13.2.3 非线性电抗倍频器507

13.2.4 有源倍频器522

13.3 分频532

13.3.1 分频器类型532

13.3.2 参量分频器533

13.3.3 再生（带反馈混频器）分频器535

13.3.4 注入锁相振荡器分频器542

参考文献548

习题555

第14章 射频微电子机械系统器件和电路应用557

14.1 引言557

14.2 RF MEMS制造和组装557

14.2.1 制造加工557

14.2.2 组装和包装技术559

14.3 射频MEMS传动装置562

14.3.1 传动结构562

14.3.2 静电传动装置562

14.4 RF MEMS器件569

14.4.1 开关569

14.4.2 变容管581

14.5 射频MEMS电路的应用587

14.5.1 移相器587

14.5.2 滤波器592

14.5.3 阻抗调谐器594

14.5.4 振荡器596

14.5.5 放大器597

14.5.6 MEMS机械谐振器和滤波器598

14.5.7 微机械元件和电路600

参考文献607

习题611

第15章 电路制造技术614

15.1 引言614

15.1.1 材料614

15.1.2 掩膜设计617

15.1.3 掩膜制造617

15.2 印制电路板618

15.2.1 PCB制造619

15.2.2 PCB的实例619

15.3 微波印制电路620

15.3.1 MPC制造622

15.3.2 MPC例子622

15.4 混合集成电路622

15.4.1 薄膜MIC623

15.4.2 厚膜工艺624

15.4.3 共烧陶瓷和玻璃-陶瓷工艺625

15.5 单片集成电路628

15.5.1 MMIC制造629

15.5.2 MMIC例子630

15.6 工艺的比较和选择631

参考文献636

附录A 单位和符号639

A.1 SI单位及符号639

A.2 米的前缀639

A.3 分贝单位640

附录B 物理常数和其他数据641

附录C ABCD参数和S参数642

C.1 ABCD参数642

C.2 S参数644

附录D 传递函数响应646

D.1 巴特沃兹响应646

D.2 切比雪夫响应646