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高频电子电路与宽带通信
作者:许雪梅、楚君、罗衡、赵岩、肖佳珣
丛书名:面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材
定价:75元
印次:1-1
ISBN:9787302676645
出版日期:2024.11.01
印刷日期:2024.11.22
"本书系统介绍了高频电路基础理论、设计方法和通信技术,覆盖了高频功率放大器、振荡器、调制解调技术等核心内容,深入探讨了频谱的线性移动、频率转换技术及其在宽带通信中的应用。此外,详细介绍了各类高频电路的设计与分析方法,包括 L型、π型和 T 型网络的匹配技术,以及高频功率放大器的工作原理与优化。针对当前的科技前沿,引入了高频电路在5G 通信、卫星传输及无线电传播等领域的实际应用案例,让读者能够理论与实践相结合,提高解决实际问题的能力。图文并茂的内容展示,使得复杂的电路设计和分析更加直观易懂。 本书将帮助本科生、研究生和工程师等读者构建扎实的理论基础,掌握高频电子线路设计的关键技术,以及宽带通信系统的实际应用知识。本书适合作为电子工程、通信工程及相关专业的教科书,也可供相关领域的工程技术人员参考。"
more >前言 视频 教育部针对实力雄厚、学科发展具有潜力的高校课程实施了“双万计划”,中南大学积极响应教育部的方针政策,根据学科群和专业特色,对专业、课程体系、课程内容和课时进行了重新布局和调整,电子信息科学与技术专业成为国家级“双一流”本科建设专业。借此契机,也为了适应电子技术的飞速发展,作者结合自己在高频电子线路方面的教学经验,撰写了适合电子与通信类专业本科教学的高频电子电路教材。 本书参考了很多同行、专家和兄弟院校的高频电子电路类教材,主要是张肃文、高吉祥、曾兴雯、王卫东、杜武林、荆震、高如云、陆曼茹、谢嘉奎、张企民、孙万蓉、武秀玲、李纪澄、胡宴如等(在此不一一列举,敬请谅解)二十几位专家、教授撰写的高频电子电路、通信和无线电类教材,汇聚大家的智慧,提炼适合电子信息科学与技术专业发展的高频电子电路教学内容,承前启后,前与电路理论、模拟电子技术衔接,后为通信原理、射频电子技术、微波通信作铺垫,形成了从低频电路到高频电路,再到射频电路,最后到现代通信技术的课程链。本书紧紧围绕新修定的电子信息科学与技术专业的课程体系和教学大纲,凸显基础,并针对实际问题加以解决。本书力求论述准确、严谨和通俗易懂; 通过图文并茂的形式,夯实基础理论的阐述,用经典例题强化知识重点和难点,最后配合思考题与习题及其解答,增强可读性,尽可能做到在梳理知识结构体系的基础上,激发学生阅读的兴趣和学习的动机。本书同样适合其他院校及科研院所电子与通信类专业读者自学。 本书特色如下: (1) 以“夯实电路基础,掌握基本原理,面向集成电路,针对重点难点,典型实例相伴,化解实际问题”为宗旨,强调物理概念和基本原理的描述,立足工程需求,解决实际问题。 (2) 在教学内容的取舍和编排上遵循教学大纲和课时的实际需求,重点突出,文字表达深入浅出,图文并茂,适合自学和初学者入门。 (3) 突出高频电子电路中非线性电路的特点、分布式参数的不同和负载特性的变化,由品质因数、带宽、电路设计精髓和系统传输特性贯穿全书的始终,从串联、并联及其组合,到谐振器、振荡器,及其非线性电路频率变换,调制与解调的基本原理及相应的集成电路分析,再到实现精确跟踪通信频率的锁相环,最后到无线电软件技术,步步深入,环环相扣,内容紧凑。 全书共11章,参考学时为64~80学时。下面介绍本书各章内容。 第1章主要介绍无线通信系统的基本组成和基本原理,介绍高频电子电路的主要电路单元; 特别说明高频电路中的非线性电路在大容量、大功率、高速率的无线通信系统中所处的主导地位,最后阐明本书的研究内容和任务。 第2章主要介绍高频电路的基础知识,包括高频电路中的基本元器件、有源器件的特性以及与低频电路特性的异同点; 以简单的谐振回路为例介绍高频无源网络所具有的阻抗变换、信号选择与滤波、相频转换和移相等功能,对回路中的品质因数、阻抗、幅值、频率、选择性等参数进行详细分析说明,阐述高频谐振回路是构成高频放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件,振荡回路在电路中可直接作为负载使用。最后对高频回路的几种接入方式进行详细阐述。 第3章主要介绍高频小功率放大器的几个技术指标、晶体管在小信号激励下的等效电路与参数。讨论单调谐回路和多调谐回路的原理性电路和等效电路,计算和分析各自的电路参数,比较两种回路中带宽和增益的不同之处,并介绍了几个典型的集成电路谐振放大器。最后探讨放大器噪声产生来源、表示和计算方法,提出减小噪声系数的具体措施。 第4章主要介绍高频大功率放大器的组成、工作原理及分析方法。讨论高频大功率放大器的调制特性、馈电方式、匹配网络构成原理。进一步介绍实际高频功率放大器电路、调谐匹配网络的设计方法,最后对宽带传输线变压器和功率合成器进行简要介绍。 第5章主要分析正弦波振荡器的基本原理、RLC瞬态电路振荡条件、稳频机制,并对三点式振荡器和石英晶体振荡器的相位平衡条件判断准则和具体电路作重点分析。最后介绍提高正弦波振荡器频率稳定度的基本措施。负阻振荡器在本书没有介绍,读者可自行参考相关的书籍。 第6章简要介绍非线性电子电路常用的分析方法,如幂级数分析法、时变电路分析法、开关分析法和折线分析法等。无线通信系统中一个必不可少的环节就是频率的变换,这就需要相应的非线性元件或非线性电路来实现。重点介绍频谱线性搬移电路的组成、功能及在不同工作条件下的分析方法。 第7章主要介绍振幅调制和解调的基本原理、基本概念与基本方法。从频域的角度看,振幅调制属于频谱线性搬移电路。讨论实现普通调幅波的基本电路,并给出双边带、单边带调幅与解调的分析方法和相关电路。 第8章主要介绍角度调制和解调的基本原理、基本概念与基本方法。从频域的角度看,角度调制与解调属于频谱的非线性搬移电路(非线性调制)。介绍实现频谱非线性搬移电路的基本特性及分析方法,并以实际通信设备电路为例进一步说明角度调制与解调的原理。 第9章从反馈控制系统的基本原理和数学模型出发,探讨反馈控制的基本方法,以及实现反馈控制的几种基本类型的电路组成、工作原理、性能分析及其应用。由于锁相环技术在现代集成电子电路及通信设备中的广泛应用,因此重点介绍锁相环和自动功率控制电路的工作原理及其应用。 第10章介绍均匀传输线的基本概念、传播常数、输入阻抗等关键参数,以及它们在微波传输中的应用。重点分析传输线在不同条件下的工作状态,如行波状态和驻波状态,并利用传输线理论解释了这些现象的物理意义及其在现代通信系统中的重要性。详细讲解史密斯圆图的构造原理和应用方法,包括阻抗和导纳的图形表示、匹配网络设计以及复杂负载的分析。通过实例,展示如何使用史密斯圆图简化射频电路设计和分析过程,特别是在处理复杂的阻抗匹配问题时的有效性。介绍宽带技术的基础知识和关键技术,如OFDM、MIMO以及智能超表面等新兴技术。探讨这些技术如何支持高速、高效的数据传输,强调了宽带通信在应对覆盖范围广、传输速率高等挑战中的作用。最后介绍NI Multisim 14.0仿真软件在高频电路中的具体应用。旨在为学生提供一个关于现代通信技术的全面视角,帮助他们理解和掌握传输线理论、史密斯圆图分析以及宽带通信技术的核心概念和应用。 第11章简要阐述高频电路新技术发展、系统设计技术要点及设计方法。随着无线电通信系统基本带宽的变化、物理层技术的更新、电子通信设备技术的发展,高频电路正朝着宽带化、集成化、单片化、模块化和软件化等方向发展。集成电路(IC)是整个电子信息产业的基础,高频电路的集成化已经成为高频电路发展的一个重要方向。本章旨在抛砖引玉,激发读者对集成电路设计的兴趣。 另外每章附有科普材料,内容包括最新科技前沿以及具有重要科技影响力的人物,旨在激发学生对科学的热爱和对突破前沿技术的渴望。 中南大学许雪梅教授担任本书主编,湘潭大学楚君教授、中南大学罗衡副教授、赵岩讲师和肖佳珣实验师担任本书副主编。如前所述,参考众多专家、教授所编写的教材或参考书籍,作者吸收了前人宝贵的成果、引用了丰富的资料,在此谨向各教材、学习指导书、试题库、视频教学库等奉献者表示衷心感谢。特别感谢中南大学电子信息学院邓晓衡院长、李长庚书记和石晶晶副院长、电子系主任刘正春教授以及自动化学院蒋朝辉教授的国家自然科学基金的重大科研仪器研制项目(No.61927803)的大力支持和帮助。同时感谢清华大学出版社对本书出版所给予的支持和辛勤付出。感谢邱豪杰、邱浩涛、程伟、李泽、唐唯源、翟聚才同学所绘制的部分电路图。感谢我的家人在本书编写过程中对我的鼓励与无私的奉献。 高频电子电路范围广,牵涉知识面较多,新的集成电路技术和微电子技术发展迅速,由于作者水平有限,书中难免有错误和不妥之处,恳请广大读者批评指正。 许雪梅 2024年9月湖南·长沙·中南大学
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