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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MIMO雷达波形设计与杂波仿真
这是一篇论文，系统介绍了MIMO雷达的基本原理、波形设计，并对杂波做了建模和仿真。分类号密级UDC注1学位论文MIMO雷达波形设计与杂波仿真(题名和副题名)陈翔(作者姓名)指导教师李军副教授电子科技大学成都(姓名、职称、单位名称)申请学位级别硕士学科专业信号与信息处理提交论文日期2015.3.30论文答辩日期2015.56学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辫委员会主席评阅人注1:注明《国际十进分类法UDC》的类号WAVEFORM DESIGN FORMIMO RADAR AND CLUTTER SIMULATIONA Master thesis submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of chinaMajor: Signal and Information ProcessingAuthor.Chen Xiangadvisor:Li JunSchoolSchool of Electronic Engineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我·同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名:日期:年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的仝部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)作者签名导师签名:日期:年月日摘要摘要多输入多输出( Multiple- nput multiple- Output,MMo)雷达是一种近十几年才发展起来的新体制雷达,它发射的是彼此相互正交的信号,这样MIMO雷达的信号类型与可控参数就比传统相控阵雷达更为丰富与复杂。良好的波形设计能够充分利用MIMO○雷达丰富的空时频资源,能够提高日标的探测、跟踪性能并且降低被敌方截获的概率。因此,正交波形设计是研究MMO雷达系统的关键之处,优化波形的优劣将直接决定MMO雷达性能的好坏。本文主要针对MMO雷达背景研究了两种新的正交波形优化设计方法,并结合实际工程应用背景和需求,优化改进了多相编码序列的优化算法。同吋,对MIMO雷达的地杂波进行建模分析,给出了双基地MIMO雷达的地杂波的仿真。木文涉及的内容主要包含下面几点:1.对MIMO雷达的基本结构、工作原理及特点分别进行阐述,讨论了MIMO雷达正交波形的类型和形式2.研究了基于新循环算法(CAN, Cyclic algorithm-ncw)来设计正交波形通过将相关峰值旁辦水平的最小化问题等价为一个频域最小化问题,进而转化为一个二次函数的最小化问题,并对这一二次函数不断循环优化,最终获得最优值。该算法具有很强的计算能力,能够满足雷达对超长编码的需求,冋时设计出的正交波形具有较低的相关特性,最后对该算法的相关特性进行分析。3.研究了基于序列二次规划算法()设计的连续相位编码信号,并通过在目标函数中添加严格正交约束条件使得设计出的信号具有严格正交性,提升了杂波对消的效果,能够有效的提升目标的探测性能。同时将“和信号”相关旁辦引入到目标函数之中,改善了“和信号”的相关输出。通过相位量化过程使得设计出的信号满足工程上对离散相位的要求,并对量化特性以及参数约束条件对相关峰值旁瓣量的影响让行了分析4.对MIMO雷达地杂波进行仿真,通过对两种不同幅度分布的杂波仿真分别对零记忆非线性变换法和球不变随机过程法进行研究分析,并对这两种杂波仿真方法进行比较与总结,同时对双基地MIMO雷达地杂波进行建模与仿真并进行分析关键词:MIMO雷达,正交波形设计,“和信号”相关旁瓣,严格正交性,杂波仿真ABStRaCtABSTRACTMultiple-input multiple-output (MIMO) radar as a new radar system wasdeveloped in the last decade and it has become the focus of the current internationaresearch. MIMO radar transmitter signals are mutually orthogonal to cach other, so thetype of mimo radar signal with richer controllable parameters and more complex thanthe conventional phased array radar. a good waveform designed can take full advantageof MIMO radar rich space-frequency and code resources, it could also improve targetdetection, tracking performance and reduce the probability of being intercepted by theenemy. Therefore, orthogonal waveform design is the key point of mimo radar systemsOrthogonal waveform design will directly determine the performance of MIMO radarare good or badThe main content about this article is researched two new orthogonal waveformdesign optimization methods, combined with practical engineering background andneeds, improved and optimization multi-phase coding sequence algorithms. meanwhileMIMO radar clutter is modeled by analyzing the bistatic MIMO radar cluttersimulationContents of this article are mainly involved in the following areas1. The basic structure of MiMo radar and the basic working principles aredescribed, discussed the types and forms of MIMO radar orthogonal waveform2. Research based on Can algorithm design orthogonal waveforms, by equivalentcorrelation peak sidelobe level minimization problem is a frequency-domainminimization problem, and then transformed into a quadratic function minimizationproblem and loop optimization sub-problems, and ultimately got the best value. Thealgorithm has a strong computing power, able to meet the demand for long- coded radarand the orthogonal waveforms has a low correlation characteristic. Finally, analyzed therelevant characteristics about this algorithm3. Research based on sequential quadratic programming algorithm design ofcontinuous phase encoded signals, and in the objective function by adding stringentconstraints make orthogonal design with strictly orthogonal signals, thereby improvinthe noise cancellation effect, it can effectively enhance the target detection accuracyMeanwhile, the sum-signal"associated sidelobe being introduced into the objectiveABSTRaCTfunction, improve the"sum-Signal"of the correlation output. Such that the quantizationprocess on the phase of a signal designed to meet the engineering requirements of thediscrete phase, and the quantization characteristics and parameter constraints on theamount of side lobe correlation peaks are analyzed4. Research on MIMO radar ground clutter modeling and simulation, through zeromemory nonlinearity simulation Weibull distribution clutter and through sphericallyinvariant random processes simulation K distribution clutter, and compared andsummarized this two methods. Meanwhile, for bistatic MiMo radar ground clutter hasbeen simulated and analyzedKeywords: MIMO radar, orthogonal waveform design, sum-signal"correlationsidelobe, strict orthogonal, clutter modeling目录目录第一章绪论……1.1研究背景与意义1.2研究动态与发展现状….·······1.2.1MIMO雷达波形设计现状223122MIMO雷达动态及发展状况1.3主要工作及内容安排第二章MMO雷达原理及波形设计概述2.1MIMO雷达基本原理及其特点2. I MIMO雷达基木原理2L2MIMO雷达特点22MMO雷达波形分类及设计特点2,21MIMO雷达正交波形设计特点222MIMO雷达波形分类23本章小结第三章基于CAN算法的MIMO雷达波形设计143.1MIMO雷达正交波形设计原理.酯音音看。普音DD音音番音音垂音看看3.2于CAN算法的正交波形设计;垂..看看看垂垂D垂垂·垂.垂。垂。着看垂音垂非·垂。垂非看153.2.1问题模型描述……153.2.2设计方法及设计流程…………173.23设计结果3.3基于CAN算法相关特性分析.233.3.1编码长度对相关峰值旁辦的影响233.3.2信号个数对相关峰值旁瓣的影响2434本章小结25第四章基于序列二次规划算法的MMO雷达波形设计264.1序列二次规划的数学描述264,2连续相位编码信号设计.274.2.1设计方法及设计流程1看看274.2.2设计结果。,看音音着着;音音DD看垂音音音自看看垂。垂DD音音音,音垂看看垂294.3量化及量化后相关特性分析…
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