高频电路设计与制作 市川裕一.pdf
高频电路设计与制作 市川裕一.pdf 高频电路设计与制作 市川裕一.pdf图字:01-2005-1166号内容简介本书是“图解实用电子技术丛书”之一。全书共分9章。本书首先对高频的基本知识加以介绍,然后在后续的篇章里,对开关、低噪声放大器、混频器、滤波器、检波电路、振荡电路、PLL的设计与制作等进行详细论述。本书全面地阐述了有关高频电路设计的基础理论及其实际制作,且配有大量的印制电路板图、仿真电路等,图文并茂,大大地提高了本书的参考阅读价值本书适合电子通信及其相关领域的工程技术人员参考阅读,也可作为大专院校电子、通信专业学生的课外阅读资料。图书在版编目(CIP)数据高频电路设计与制作/(日)市川裕一,青木胜著;卓圣鹏译;何希才校北京:科学出版社,2006(图解实用电子技术丛书)ISBN7-03-017369-4I.高…Ⅱ.①市…②青…③卓…④何…Ⅲ.高频电路-设计Ⅳ.TN710.2中国版本图书馆CIP数据核字(2006)第058116号责任编辑:赵方青崔炳哲/责任制作:魏谨责任印制:刘士平/封面制作:李力北京东方科龙囹文有限公司制作http://www.okbook.com.cn学寓版出版比京东黄城根北街16号邮政码:100717http://www縹海印剁有限责任公司印刷科学出版社发行各地新华书店经销2006年8月第版开本:B5(720×1000)2007年2月第二次印刷印张:印数:4001-7000字数:271000定价:39.00元(如有印装质量问题,我社负责调换(新欣》)译者序对电路设计而言,高频电路是由具有丰富经验的技术人员进行设计的。所以,高频电路的设计工作重任往往肩负在前辈工程师的身上。因为高频电路涉及的参数很多,设计时受周边电路的影响很大,不仅要考虑电路本身的设计,也要顾及所使用印制基板的材质、厚度和印制布线等。只要设计不当,就会产生寄生电容形成谐振电路,造成信号被衰减或产生噪声,导致无法满足设计要求。因此,高频电路设计人员需要有经验,所谓经验,就是设计时能事先避免一些不合常理的设计以及解决电路设计时所遇到的问题般初学者可能不具备这些能力。但是,随着科技的进步,高频电路设计的门槛逐渐降低,高频电路/微波电路用的仿真软件也得到了快速的发展。不了解高频电路的人,只要使用髙性能仿真软件,就能得到所需要的性能。因此,设计人员只要依照仿真电路,稍具备一些基本设计概念,就能够设计出高频电路。一般说来,虽能靠仿真软件来设计出所期望的电路,但是,最后还是靠人工去完成。因此,设计人员必须不断学习新知识、积累实际操作经验才能顺利地完成设计任务,而本书就是充实自己的一本好书。本书是高频电路设计的入门书,其内容包括:高频的基础知识,开关、低噪声放大器、混频器、滤波器、检波电路、振荡电路以及PLL等的设计与制作。这些设计与制作都是最基本的概念,根据实际的图表加以说明,使初学者能很快进入高频电路设计领域,对一些有经验的设计者而言,本书也是一本不可或缺的参考书本书内容新颖,深入浅出地介绍了高频电路设计。由于时间仓促,立意虽宏,疏漏之处尚祈不吝指教GHz Jidai no Kousyuuha Kairo SekkeiBy yuichi Ichikawa, Masaru AokiCopyright c 2003 by Yuichi Ichikawa. Masaru AokiAll rights reservedOriginally published in Japan by CQ Publishing Co, Ltd, TokyoChinese (in simplified character only) translation rights arranged withCQ Publishing Co, Ltd, JapanGHz時代O高周波回路設計市川裕—青木胜cQ出版株式会社2004著者简介市川裕一1963年生于群马县1985年毕业于群马大学部电子工学科1985年进入日本光电工业(株)1985年进入日本电气电波机器 Engineering(株),从事微波电路设计1988年进人(株)横尾制作所,从事卫星通信用LNB的设计开发1992年进入太阳诱电(株),从事微弱无线组件设计1999年创办 I-Laboratory,从事高频/微波电路的开发、设计与试制,咨询现在出任1 Laboratory代表青木胜1955年生于埼玉县1979年进入八重州无线(株),从事无线通信设备开发1983年进入日本摩托罗拉(株),从事通信设备的信号处理,控制软件的开发现在出任(有)DST代表董事长图解实用电子技术丛书高频电路设计与制作开关/放大器/检波器/混频器/振荡器的技巧详解〔日]市川裕一青木胜著卓圣鹏译何希才校钭学出版北京前言直到最近,所谓“高频”是指在电气电路中一块特殊的领域。那里是“电子技术人员的世界”,尤其在微波电路的设计现场,反复使用小刀加工印制图案,完成焊接铜箔的作业。作者到现在仍然记得,在刚刚进入高频行业时,听公司的前辈说过,“成为一名合格的技术人员,需要花费10年的工夫”。由于在高频领域常采用试探法,因此,也许从事数字电路或低频电路的专业人员看来,高频电路世界是不易接近的领域。然而随着移动电话的迅速普及,蓝牙( Bluetooth)、无线LAN等无线数据通信设备的快速开发,高频电路技术越来越受到关注。直到今天,人们认为“高频、微波设备是面向防卫产业的特殊技术”,但随着时代的变迁成为最先进技术及通信革命中不可或缺的普遍技术。实际上,在以电气大厂家为中心的高频领域,各种行业不同厂家的加入,且此领域中高频电路技术人员难求的局面仍在延续与过去相比,现在高频电路设计门槛变低而容易进入。原因是根据用户的要求,高频电路/微波电路用的仿真软件在迅速发展。不了解高频电路的人,看看学学久而自通,对输入电路进行最佳化,就能简单设计出相应特性的电路。若使用最近高性能的仿真软件,如果是简单的无源电路,有时也能够实际得到趋近预测特性的性能。但是,仿真软件毕竟是工具,是否能有效利用这种工具全凭使用者所具备的经验与理论基础。在实际的高频电路中,由于有仿真软件不能表现的许多电路要素;因此,实际上,一定要考虑肉眼看不见的电路要素,进行元件的配置,绘制印制图案。使用仿真软件的人,由于积累经验、具备知识的不同,完成的性能有很大差异。常听说“在公司只能做确定工作,不能积累各种经验”。此时,最有效的工作方法是使用仿真软件。若使用仿真软件,就能验证工作中所处理电路的工作情况,并进行调整。若使用刊载于文献与书中的电路或仿真软件附属的样品电路,就能够简单处理各种电路。若由仿真得到虚拟经验,并同时进行日常实用电路的设计与调整,就能极大地提高设计能力。这里,作者最想说的是“要积累丰富的经验”,不仅要阅读文献、书籍,还要尽量多地接触电路,自己动手实际制作,并通过测试调整使电路稳定可靠地进行工作。若接触众多电路,即使要必须设计全新电路或无经验电路时,也会取得成功的。本书是以晶体管技术2000年11月~2001年12月的连载与2000年6月特刊内容作为蓝本,内容加以补充,而后编辑而成。第2章以必须理解的内容为最低限度,对设计高频电路时史密斯图的用法和匹配方法进行了说明。高频电路入门者阅读的图书定是以电磁场理论为中心进行讲解,因此,本书尽量删除了一些难以理解的说明。第3章~第9章,是实际设计、试作并评价2GHz频带的各种高频电路本书所试作的电路还不是十分成熟的电路,有许多改善之处。试作相同电路,无问题也正常动作,“成功啦!”由此感到很高兴,但这并不是结束,而是“经验”积累的开始,大家手脑并用,使这种电路具有更佳的特性。采用试探法过程中,或许大家有新的发现。这就是电路特性好过了头,反而会变坏,这也是“经验”。作为积累经验的题材若能利用本书,那是件高兴的事将自己的想法整理出来以文章的形式呈现给大家,这对于作者来说,也是一次很好的学习机会,并且也是积累经验的过程。本人能够承担本书编写工作,感到非常荣幸最后谨向在百忙之中很快完成了第8章和第9章的编写任务的DST公司的青木胜先生,以及为了使本书浅显易懂而做编辑工作的晶体管技术编辑部的寺前裕司先生致以深深的谢意。2002年冬市川裕目录第1章欢迎进入高频世界—一成为高频工程师为目标1.1频带和电路1.2高频电路设计环境的变化………11241.3现在高频电路设计中广泛存在的弊端……第2章高频的基础知识——为了更好地理解高频信号…2.1信号的波长…………2.2高频电路看作分布常数的电路………2.3高频中最重要的工作是传输线的设计…………112.3.1表示传输线电气特性的“特性阻抗”…………112.3.2高频使用的传输线……2.4用分布常数与集中常数制作的高频电路2.5高频中功率比电压与电流更容易处理…162.5.1S参数的概要…………………2.5.2实际高频元件数据表中记载的S参数…2.6用史密斯图求阻抗2.6.1史密斯图222.6.2在史密斯图上描绘阻抗………………………252.6.3元件与传输线路的增加以及史密斯图上的阻抗轨迹………………………262.7高效率地传输高频信号的技术—匹配………302.7.1禁止使用电阻取得匹配……,,,2.7.2阻抗匹配实例1………………322.7.3阻抗匹配实例2…2.7.4匹配电路构成的不同造成输入阻抗特性的差异……………………………3目录2.7.5使用实际元件的匹配电路………2.8实际无源元件的高频阻抗………2.9能发挥高频电路性能的印制基板的设计2.9.1高频电路用印制基板的基础知识2.9.2印制图案的精度与特性阻抗的偏差2.9.3印制图案“弯曲”对特性阻抗的影响……2.9.4邻近接地图案对信号图案的影响2.9.5邻近信号图案的耦合会彼此影响……………第3章开关的设计与制作—控制信号流的技术3.1高频开关的作用与性能……………3.1.1开关的作用……………………3.1.2开关要求的性能……………3.2开关的种类与选择……………3.3高频开关所使用的半导体元件3.3.1PIN二极管…………3.3.2 MESFET……………………………………633.4PIN二极管作为开关元件的特性实验……………63.5开关基本型—SPST开关的种类与特性…3.5.1两种SPST开关…………………………3.5.2SPST开关的接入损耗与隔离特性3.6SPDT开关的种类与动作3.6.1串联型与并联型的组合开关………………753.6.2两种串联型的组合开关……3.7试作的SPDT开关特性的仿真分析3.7.1SPDT开关的规格…………………………793.7.2试作SPDT开关的高频特性+,隔离特性的改善、,单3.8SPDT开关的试作873.9试作SPDT开关基板的初始特性与调整3.10试作前仿真预测与评价结果不同的原因…………95
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（师汉民）机械振动系统_上
（师汉民）机械振动系统_上,优秀研究生教程内容简介本书讲述现代振动工程中有关振动系统的分析测试建模与对策方面的基础理论、基本知识以及常用的方法和技巧。全书分上下两册,上册(基础篇)包括单自由度与多自由度系统振动的基础知识随机激励下的振动振动系统的测试辨识与建模振动的抑制与利用;下册(深化篇)包括分析动力学基础,多自由度系统振动分析的常用方法连续系统与非线性系统的振动,工程中的自激振动以及振动问题分析求解的计算方法本书注意联系工程实际,可作为机械类专业硕士研究生教材;其中上册也可作为本科生教材使用。此外,本书还可供工程技术人员参考AbstractThe fundamental theory, basic knowledge and the methodsand techniques most in use for analysing, measuring, testingmodeling and controlling vibration systems in modern vibrationengineering are discussed in this book. The book is devided intotwo volumes. the first volume(fundamental one) consists of ba-sic knowledge about the vibration of single-or multidegree-offreedom systems, vibration induced by random excitation, vibration measuring, testing, identifying and modeling, vibration suppression and vibration application, the second volume (deepen-ing one) is devoted to elements of analytical dynamics, the methods in common use for analysing vibration in multi-degree-of-freedom systems, vibration of continuous and non-linear systems, self-excited vibration in engineering and computation techniques for vibration problem solvingPaying attention to integrating theory with engineeringpractice the book may be used by the Master degree students inhe disciplines related to mechanical engineering as well as thefirst volume of the book can be used by the undergraduates as atextbook. Besides, the book can be used also by engineers or researchers as a reference book.“研究生用书”总序研究生教材建设是提高研究生教学质量的重要环节,是具有战略性的基本建设。各门课程必须有高质量的教材,才能使学生通过学习掌握各门学科的坚实的基础理论和系统的专门知识,为从事科学研究工作或独立担负专门技术工作打下良好的基础我校各专业自1978年招收研究生以来,组织了一批学术水平较高,教学经验丰富的教师,先后编写了公共课、学位课所需的多种教材和教学用书。有的教材和教学用书已正式出版发行,更多则采用讲义的形式还年印发。这些讲义经过任课教师多年教学实践,不断修改、补充、完善,已达到出书的要求。因此,我校决定出版“研究生用书”,以满足本校各专业研究生教学需要,并与校外单位交流,征求有关专家学者和读者的意见,以促进我校研究生教材建设工作,提高教学质量。“研究生用书”以公共课和若干门学位课教材为主还有教学参考书和学术专著,涉及的面较广,数量较多,准备在今后数年内分批出版。编写“研究生用书”总的要求是从研究生的教学需要出发,根据各门课程在教学过程中的地位和作用,在内容上求新、求深、求精,每本教材均应包括本门课程的基本内容,使学生能掌握必需的基础理论和专门知识;学位课教材还应接触该学科的发展前沿,反映国内外的最新研究成果,以适应目前科学技术知识更新很快的形势;学术专著则应充分反映作者的科研硕果和学术水平,阐述自己的学术见解。在结构和阐述方法上,应条理清楚,论证严谨,文字简炼,符合人们的认识规律。总之,要力求使“研究生用书”具有科学性、系统性和先进性。我们的主观愿望虽然希望“研究生用书”的质量尽可能高一些,但由于研究生的培养工作为时尚短,水平和经验都不够,其中缺点、错误在所难免,尚望校内外专家学者及读者不吝指教,我们将非常感谢。华中理工大学研究生院院长黄树槐1989.11本书是为华中狸工大学顾士研究生的学位课程“机械扳动所编写的教材。此课裎旨在鄣助研究生掌握机械振动的基础理论、基本测试、建模技能与分析计算方法,培养他们对机械系统和工程结构进行振动分析与控制、有效地处理机械工程中各种振动问题的能力为实現上述目的,本书力图在“少而精”的前提下覆盖机械工程类的碩士研究生在他们未来的工作中为处狸种种动态分析与振动控制问题,可能需要的基础理论、基本知识以及常用的方法和技巧。我们试图突破现有机械振动方面的书藉或教材的一般体系,而将现代振动工程中有关振动系统的分析、测试、建樸与对策方面的知识组织成为一个有机的整体,供研究生学位课程教学之用。本书以机械类工科专业本科的课程(理论力学、材杵力学、高等数学和工程数学)作为起点,在取材与编排上有以下特点:突出联系工程实际的观点,在遵循振动学科的基本体系、讲清振动科学的基础理论的同时,注意阐述有类理论、知识和方法的工程背景与实际意义;注意反映由于电子计算机在振动分析中的广泛深入的应用而发展起来的一些新的方法与技巧在适应于教材的容蚤与深度的范围内,本书还介绍了作者近年来在金属切削机床自激振动的非线性理论及其在缀监控技术方面的主要研究成果,作为工程实际中的动问题的分析与处理之例全书分上下两册,上册(基础篇)包抬单自由度与多自由度系统振动的基础知识,随机激励下的扳动,振动系统的测试、铧识与建模,振动的抑制与振动的利用;下册〔深化篇)包括分析力学基础,多自由度系统振动分祈的常用方法,连续系統与非线性系统的振动,工程中的自激振动以及振动问题分析求解的计算方法在叙述方法上我们尽力注意突出重点,讲清难点,分清层次,以利教学!特别是注意以启发诱导的方式,激发研究生的学习兴趣,引导他们去钻砑与理解。在每幸之末灼附有若干思考题》,这些思考題“貌似简单”,其实并不容易,它们有助于都助学习者澄清模糊概念,并激发学习兴趣。在书末附有各章思考题的答案,但我们希望读者在经过认真思考以后,再去查阅答案。各幸之后还附有若干习题,供读者选作。按照我们的教学经验,如果讲授得法,而且研究生们能努力学习,积极配合,那么80学时已足够讲授本书的基本内容,课内外学时之比约为1:2。如果研究生们在本科期间已修有关振动方面的课程,则可略去第一篇,而由第二篇开始讲授,大约40~60学时已能讲完。本书第一篇(笫一至笫七章)还可作为机械类专业大学本科生的必修戌选修课教材,约需40~60个课堂学时。本书除作为教材之外,还可供从亨机搋产品与机械设备的振动测试、分析、押制或利用等方面工作的广大工程技术人员作为技术参考书。谌刚与吴雅参与了这门课程的教学实践与大纲制订,并分别捉供了第三、四、六、七、九幸与第一、二章的初搞,全书由师汉民编写与修改、定稿。谌刚与吴雅负贡盤理、校核全书的文字、公式与插图。伍良生校阅了部分章节,并提出了宝贵建议。周辉、张保国与刘国祥为塔写书稿付出了辛的劳动。杨叔子教授对于这门课程的开设与教材编写给与了热情的支2·持和关怀。枉润生为本课程的实验开设作出了贡献。邓星钟、卢文祥等同志郗为此課程教学活动的正常进行付出了劳动。限于编者的水平,书中定有许多不恰当甚至错误之处,切望读者批评指正。编者1990年11月28日3目录绪论(1)第一篇基础篇●·鲁鲁命◆·鲁●第一章单自由度线性系统的自由振动…(9)§1.1振动系统的简化及其模型……………………(91.2单自由度线性系统的运动微分方程…(22)§1.3无阻尼系统的自由振动……………………(27)§1.4有阻尼系统的自由振动………………6(42)第二章单白由度线性系统的强迫振动………………(56)s2.1谐波激励下的强迫振动………………………(56)S22周期激励下的强迫振动, Fourier级数法……(74)S2.3非周期激励下的强迫振动, Fourier变换法(85)s24非周期激励下的强迫振动脉冲响应函数法…(92)§25冲击与系统的冲击响应…(104)第三章两自由度系统的振动…(113)§31两自由度振动系统的运动微分方程…………(113S3.2无阻尼系统的自由振动,自然模态………………(116§3.3坐标变换与坐标耦合………………(123)§34自然坐标……………………………………(126)§3.5拍击现象…(129)§36两自由度系统在谐波激励下的强追振动…自备口▲▲自自鲁晶自目●(133)第四章多自由度系统振动的基本知识…………………(142)§4.1广义坐标(143)§4.2线性系统的运动方程及其矩阵表达式………………(144§43线性变换与坐标棵合(152)§4.4无阻尼自由振动特征值向题…(154)§45模态向量的正交性与展开定理160)4.6系统对初始激励的响应…(165)s47影响系数,系统机械能与互易定理……………………·(169§4.8系统矩阵、动力矩阵(176)§4.9有阻尼多自由度系统的自由振动…(179)s4.10多自由度系统的一般响应……………………(183)§4.11多自由度振动系统的几种特殊情况………………………(188)第五章随机激励下的振动…(205)§5.1引言●●鲁●幽L自。◆·申费●鼻……………·(205)§5.2随机过程的基本概念……………………………(207)§5.3线性系统对于平稳随机过程的响应(228)§5.4随机过程的联合性质………………………(236)§5.5多自由度系统对于随机激励的响应…………………(243)§5.6窄带随机过程分析………………………………(256)第六章振动系统的测试辨识与建模(271)S6.1振动测试传感器■血■●·自命鲁■■自着鲁自▲吾鲁DD命甲舀省聊即晕●聊鲁看看■■·■■(272)§6.2激振器……………………(283)§6.3振动测试系统命昏●看◆血鲁··。。●■●Da(286)§6.4模态参数识别…………………"(293)§6.5物理参数识别与修改…………………………………(305)第七章振动的抑制与利用(317)§7.1抑制振源…………………………………………(317)§7.2隔振………………………(331)§7.3减振…·(338)S7、4振动的主动控制…………………………(353)s7.5振动的利用…………………(358)思考题参考答案………………(368)2
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