该书是微波电路设计的完整指南，阐述微波电路的基本理论的物理概念、无源和有源器件的概念，传输线理论，以及高频测量的基本知识。主要内容包括，低噪声放大器（LNA）设计、功率放大器（PA）的设计、微波振荡器的设计、锁相环（PLL）设计和混频器的设计，重点讨论了微波集成电路的分类和作用、无源元件的阻抗和等效电路、同轴微带传输线、有源器件（晶体管，场效应管，直流偏置）和阻抗匹配；另外，还包括基于ADS最新的微波仿真设计实例。该书适合电类专业的高年级本科生和研究生，对微波电路设计工程师也具有很高的参考价值。

无

本书主要讨论有源微波电路设计——微波工程的重要部分。由于移动通信和卫星通信的飞速发展，这方面的研究吸引了世界各地的人们。过去，微波的使用局限于雷达和武器系统，以及遥感和中继系统，而近年来移动通信和卫星通信系统的迅速扩张，几乎在我们生活的每一个领域，都有无线电波或微波的应用。这清楚地表明，关于有源微波电路设计的教材有增长的需求。本书可作为电子工程和相关专业本科生的教材。对于这个领域中需要通过自学提升自己的工程师和教授，本书也是有用的。
在写本书时，我假设读者在大学期间的专业是电子类或相关专业。更具体地说，假设读者已经具有电路理论、电子电路、电磁场的必备知识，一般情况下，这些课程在大学期间是必修课。
关于有源微波电路设计这个主题已经出版了很多的书，但很少涉及现代课程中要求的动手实践内容，这样就对上述仅仅具有“必备知识”的读者，理解这些课本带来了困难。对于这些读者，依靠阅读仅主要基于数学理论的课本是很难获得实际的设计技巧的。换句话说，工作在这个领域的大多数人已经熟悉应用在有源微波电路设计中的流行设计软件，例如，Agilent Technologies公司的Advanced Design System(ADS)、AWR公司的Advancing the Wireless Revolution(AWR)。随着我们日常生活中微波应用的拓展，有源微波电路设计环境已经彻底改变。目前，已经出现了应用于电路设计、系统设计和无源结构的电磁分析的软件设计工具。这极大地降低了对用于电路和系统设计的分析方法和专门定向设计、小型化（in-house）程序的要求。随着这些进展，设计者之间快速的成果交流，有助于进行独立的研究和使用软件工具和进行实际设计实验。这清楚地说明：该领域的创新对于有源微波电路设计的现代化教育和改善切合实际的软件工具有重要的意义。有源微波电路设计者的实际设计技巧，可通过使用设计软件的不断实践而得到有效地提升。而且，对电路设计工程师继续教育的重要性再强调也不为过。
鉴于上述观点，我认为结合这些特征的教育已经变得必不可少。根据近20年的教学经验，我写了这本书，以说明这门课程的重要性。使用本书，读者可通过设计软件获得有源微波电路设计的实际技巧。本书中使用Agilent Technologies公司的ADS通用设计工具，与其他的设计软件相比，它的使用时间最长。可是，因为ADS的大部分特征在其他类似的设计软件中也是可用的。
本书主要由两部分组成：有源微波电路设计的基本概念和实际的设计例子，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）、微波振荡器、锁相环（PLL）和混频器。LNA、PA、振荡器和混频器的设计对于建立各种不同的通信系统、雷达和其他的发射和接收系统（的使用）至关重要。另外的一些元器件（如移相器、可变衰减器和开关）也是重要的，但仅是局部应用，与上面提到的元器件相比较，使用频率要低得多。
本书对元器件的基本概念则基于它们的物理特性简明地、清晰地解释，要求了解物理概念和理解计算结果的意义，而不要求掌握复杂的数学计算。这些概念基本上是在有源微波电路设计课程中介绍的，包含无源器件、传输线理论、高频测量和有源器件。除此之外，尽可能避免复杂的计算和应用Agilent Technologies公司的ADS来代替它们。软件用于分析或者证实基本概念，使读者能更深刻、更通彻地理解它们。相关的实际例子有助于读者理解和自学。
有关LNA、PA、振荡器和混频器的设计，读者可以看到使用ADS的实际设计例子，使用ADS可设计类似的有源微波电路。我相信这本书能为读者提供有源微波电路设计的实际技巧。
本书的内容适合在两个学期内学完。根据需要，也可以减为一个学期（本书第一部分的内容省略或者一带而过）。对于LNA、PA、振荡器和混频器的设计而言，可以使用一种设计方案式的教学方法（在简单地解释基本设计元器件后，由学生建立课程方案，然后叙述他们的设计。）教师可从Pearson公司的教师资源中心(IRC)　关于本书教辅资源，只有使用本书作为教材的教师才可以申请，需要的教师可向机械工业出版社华章分社申请，电话：010-88379061，电子邮件：hzzz@hzbook.com。——编辑注得到解答指南。欢迎任何勘误和建议。
为访问本书的ADS的例子和习题，请在informit.com/title/9780134086781注册。
致谢
我非常感谢实验室的学生为编辑本书的很多文字和图所做的努力。我也要感谢Prentice Hall的员工，特别是Bernard Goodwin的支持。我还要对本书和提出重要建议的审阅者表达我深深的谢意。最后，我要感谢我的妻子Soon-Duk Cho 和我的儿子Jae-Hyung Yeom，感谢他们对我撰写本书的宽容和支持。
审校者
Changzhi Li教授(德州理工大学)；全文
Jin Wang教授(南佛罗里达大学)；全文
Dong-Wook Kim(韩国忠南国立大学)；第9、10章
Matthew Radmanesh教授(美国加利福尼亚大学)；第9章
匿名审校者；第9章
翻译
Abdul-Rahman Ahmed(韩国忠南国立大学)
LNA设计例子
Hyun-Seok Oh(韩国国防部)和Dong-Hyun Lee
振荡器设计例子
Hae-Chang Jeong和Beom-Ik Son(韩国忠南国立大学)
混频器仿真
Seong-Sik Yang(韩国Samsung Thales)
原稿和图
Hyun-Mi Kim(韩国KOMSCO)
Man-Hee Lee(韩国LIG Nex1)
Hyun-Seok Oh(韩国国防部)
Yun-Seong Heo(韩国Hanhwa)
Heom-Chang Jeong(韩国忠南国立大学)
Beom-Ik Son(韩国忠南国立大学)
Seok-Jeong Lee(韩国忠南国立大学)

Kyung-Whan Yeom

电路设计

本书是关于现代电路设计的完全指南，其中包括基于ADS工具的仿真，该软件是当今应用广泛的电子设计自动化软件包之一。书中提供的基于软件的电路设计技术，能够轻松地移植到任何现代工具或环境中。
本书始终围绕基本概念和具体示例进行解释，没有冗长的数字计算，而是详细阐述了设计微波电路所需的基本理论（包括无源和有源器件、传输线理论以及高频测量基础等）。
为了使理论和实际紧密联系，本书针对现代通信系统、雷达以及其他微波发射机和接收机中的关键问题给出了丰富的实际示例。

本书主要内容
基于ADS的新颖微波仿真设计示例，可轻松移植到任何仿真器上。
与工艺、器件和性能等相关的重要设计参数的详细推导。
微波IC的分类和作用，无源器件阻抗和等效电路，同轴线和微带传输线，有源器件（FET、BJT），阻抗匹配。
低噪声放大器（LNA）设计：增益、稳定性、共轭匹配以及噪声圆。
功率放大器（PA）设计：最佳负载阻抗、分类、线性度以及合成功放。
微波振荡器设计：振荡条件、相位噪声、基本电路以及介质谐振器。
锁相环（PLL）设计：基本配置、工作原理、元件以及环路滤波器。
混频器设计：技术指标，肖特基二极管、混频器（SEM、SSB和DBM）的定性分析以及单端混频器（SEM）的定量分析。

作者简介
廉庆温（Kyung-Whan Yeom） 韩国忠南国立大学无线电科学与工程系教授，从事本科生的微波电路设计专业教育近20年。自1995年以来，他就是IEEE会员以及韩国电磁工程和科学研究所（KIEES）的会员。2004~2006年，他任KIEES主编。他曾在LTI公司工作4年，在LG Precision担任了6年首席工程师。他先后获得国立首尔大学电子学专业的学士学位，以及韩国科学与技术高级研究所电气工程专业的硕士和博士学位。

[韩]廉庆温（Kyung-Whan Yeom ）著：廉庆温（Kyung-Whan Yeom），韩国忠南国立大学无线电科学与工程系教授。作者从事本科生的微波电路设计专业教育近20年。自1995年以来，他就是IEEE会员和韩国电磁工程和科学研究所（KIEES）的会员。2004~2006年，他任KIEES主编。他曾在LTI公司工作四年，在LG Precision担任了6年首席工程师。作者先后获得国立首尔大学电子学专业的学士学位，以及韩国科学与技术高级研究所电气工程专业的硕士和博士学位。

射频与微波电路是现代通信和雷达等无线系统的重要组成部分，其电路原理与设计方法一直是无线电领域的科学家和工程师关注的焦点。我们知道，微波电路可以分为无源和有源两大类。通常，我们将诸如滤波器和耦合器等归为无源电路，而将放大器和混频器等划分为有源电路。二十年来，业界人士有目共睹：随着先进CAD工具的出现，比如，Agilent Technologies公司的Advanced Design System（ADS）和ANSYS公司的High Frequency Structure Simulator（HFSS），现代微波无源电路的分析与设计变得越来越简单。但是，微波有源电路的分析与综合仍然要复杂得多。这不仅是因为有源器件的非线性因素，而且微波有源电路的分析与综合还受到现代电子工艺水平的制约，比如，非线性器件的各种寄生参数提取与器件建模等方面都会遇到很多困难和问题。因此，有源电路的综合设计是否简单、快捷，除了需要准确地分析电路和合理选取元器件外，精确的非线性有源器件模型也是必不可少的。所幸的是，现代EDA厂家与器件制造商紧密结合，为各种有源器件或芯片提供了非线性模型。于是，射频与微波电路工程师可以非常方便地应用这些器件模型进行电路分析与综合设计。
近年来，国内外出版社相继出版了一些把射频微波电路与各种EDA工具互相融合的图书。比如，由陈会博士独译的《射频与微波工程：无线通信基础》、张玉兴教授主译的《无线应用与射频微波电路设计第二版》以及A.A.Behagi博士主编的《Microwave and RF Engineering——An Electronic Design Automation Approach》等。这些教材的一个主要特点是将射频微波电路基本概念和基本电路理论与当下业界流行的CAD软件紧密结合，展示了基于先进EDA工具进行微波电路设计的奥妙。正是基于这样的背景，机械工业出版社在2015年引进了由韩国忠南国立大学Kyung-Whan Yeom教授撰写的《Microwave Circuit Design:A Practical Approach Using ADS》一书，并委托我们进行翻译。在深感荣幸的同时，我们也意识到：要翻译好本书，责任重大。本书不仅内容庞杂，而且英文版是由韩文版翻译过来的，因此，呈现在我们面前的英文版图书有疏漏。所以，本书翻译的工作量很大。译者克服了重重困难，尽可能使本书更加完美。限于译者水平，译书中出现的遗漏甚至错误敬请广大读者批评与斧正。
本书主要内容涉及微波有源电路的工作机理与ADS设计方法，并由两部分组成，即微波有源电路设计的基本概念和基于工程应用背景的设计实例。这些内容和实例包括低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）、微波振荡器和锁相环（PLL）以及混频器等。本书侧重于基本概念：基于器件或传输线的物理特性对微波电路进行简明扼要的解释，包括无源器件、传输线理论、高频测量和有源器件的介绍。对于这些基本概念，本书重点关注对物理概念和计算结果的理解，并尽可能用简明和清晰的语言来阐述这些关键概念。此外，为了尽可能避免复杂的数学分析、推导与计算，本书应用Agilent Technologies公司的ADS软件进行电路分析与设计。通过仿真软件分析或证实这些基本概念，能够使读者更深刻和更通彻地理解这些内容。
本书内容丰富，涵盖了微波有源电路设计的大部分主题。另外，为了更好地阅读和使用本书，我们建议读者参考译者近几年在射频微波电路领域出版的图书，比如，2015年机械工业出版社出版的教材 《射频微波电路设计》。
本书第1章至第8章由成都电子科技大学的陈会副教授翻译，其余部分由张玉兴教授翻译，并由张玉兴教授对全书进行了审校。此外，本书的翻译还得到了教研室部分学生的帮助，他们是陈旭、高雪、万应禄、朱磊、石宪青、刘峻和陶聚。

陈　会
成都电子科技大学

出版者的话
译者序
前言
第1章　微波集成电路1
　1.1　微波集成电路的分类1
　1.2　通信系统中的微波电路4
　1.3　小结6
　参考文献6
　习题6
第2章　无源电路7
　2.1　阻抗7
　2.2　分类8
　2.3　等效电路10
　2.4　阻抗测量13
　2.5　小结16
　参考文献16
　习题16
第3章　传输线17
　3.1　引言17
　3.2　参数17
　3.3　同轴线和微带线23
　3.4　正弦响应28
　3.5　应用33
　3.6　不连续性43
　3.7　小结45
　参考文献45
　习题46
第4章　S参数和噪声参数48
　4.1　S参数48
　4.2　噪声参数61
　4.3　文件格式77
　4.4　小结78
　参考文献79
　习题79
第5章　微波有源器件导论81
　5.1　引言81
　5.2　场效应晶体管82
　5.3　双极晶体管88
　5.4　直流偏置电路94
　5.5　等效电路的提取99
　5.6　小结106
　参考文献107
　习题107
第6章　阻抗匹配110
　6.1　引言110
　6.2　最大功率传输定理110
　6.3　分立元件匹配电路111
　6.4　传输线匹配电路119
　6.5　小结122
　参考文献122
　习题122
第7章　仿真与布线124
　7.1　ADS仿真124
　7.2　电路仿真125
　7.3　版图135
　7.4　矩量法145
　7.5　小结152
　参考文献152
　习题153
第8章　低噪声放大器154
　8.1　引言154
　8.2　增益155
　8.3　稳定性及共轭匹配160
　8.4　增益与噪声圆168
　8.5　增益与圆图的总结170
　8.6　设计例子172
　8.7　小结192
　参考文献192
　习题192
第9章　功率放大器194
　9.1　引言194
　9.2　功率放大器中的有源器件196
　9.3　最佳负载阻抗200
　9.4　分类209
　9.5　设计例子229
　9.6　功率放大器的线性度245
　9.7　组合功率放大器260
　9.8　小结271
　参考文献272
　习题272
第10章　微波振荡器274
　10.1　引言274
　10.2　振荡条件274
　10.3　相位噪声288
　10.4　基本的振荡器电路293
　10.5　振荡器设计例子306
　10.6　介质谐振器318
　10.7　介质谐振器振荡器322
　10.8　小结333
　参考文献333
　习题333
第11章　PLL335
　11.1　引言335
　11.2　PLL的构成和工作原理335
　11.3　PLL的器件340
　11.4　环路滤波器349
　11.5　ADS中的PLL仿真361
　11.6　小结367
　参考文献368
　习题368
第12章　混频器371
　12.1　引言371
　12.2　性能指标371
　12.3　肖特基二极管380
　12.4　定性分析386
　12.5　SEM的定量分析408
　12.6　小结419
　参考文献419
　习题419
附录A　单位422
附录B　级联结构424
附录C　使用MATHCAD的半波整流分析428
附录D　大信号阻抗与反射系数431
附录E　负电阻的数值分析434
附录F　根据反射系数的振荡条件439
术语表443