微波集成電路與系統

第1章 引言 1
1.1 電磁頻譜與電磁空間 1
1.2 微波電路的發展歷程 2
1.3 無線系統的發展歷程 3
1.4 課程思政 5
第2章 無線系統簡介 6
2.1 常用微波無線系統 6
2.1.1 無線系統的定義與分類 6
2.1.2 無線通信系統的功能與性能 7
2.1.3 無線通信系統的基本架構 7
2.2 發射及接收子系統 8
2.2.1 發射子系統 8
2.2.2 接收子系統 12
2.3 微波在大氣中的傳播特性 17
2.4 微波系統中的噪聲與失真 22
2.4.1 噪聲 22
2.4.2 失真 28
2.5 電路與系統仿真軟件簡介 32
2.5.1 先進設計系統 32
2.5.2 Ansys HFSS 33
2.5.3 Altium Designer 33
2.5.4 Multisim 34
2.5.5 Xpeedic IRIS 34
2.5.6 XDS 34
2.6 第二課堂訓練 35
2.6.1 無線系統新應用調研（本科生） 35
2.6.2 無線系統發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 35
2.7 課程思政 35
第3章 微波集成電路基礎 36
3.1 微波傳輸線 36
3.1.1 微波傳輸線的定義與分類 36
3.1.2 微波傳輸線的功能與性能 38
3.1.3 微波傳輸線的設計與制備 41
3.1.4 微波傳輸線的創新探討 47
3.2 微波元件 47
3.2.1 微波元件的定義與分類 47
3.2.2 微波元件的功能與性能 48
3.2.3 微波元件的設計與制備 54
3.2.4 微波元件的創新探討 60
3.3 微波連接器 60
3.3.1 微波連接器的定義與分類 60
3.3.2 微波連接器的功能與性能 63
3.3.3 微波連接器的設計與制備 65
3.3.4 微波連接器的創新探討 66
3.4 微波網絡分析法 66
3.4.1 阻抗矩陣和導納矩陣 67
3.4.2 散射矩陣 69
3.4.3 轉移矩陣 71
3.4.4 復雜微波網絡的廣義連接分析法 72
3.5 微波集成電路 74
3.5.1 微波集成電路的定義與分類 74
3.5.2 微波集成電路的發展歷程 75
3.5.3 微波集成電路的基本工藝 76
3.5.4 微波集成電路的仿真設計方法 83
3.6 課程思政 87
3.7 習題 87
第4章 微波無源器件 89
4.1 微波濾波器 89
4.1.1 微波濾波器的定義與分類 89
4.1.2 微波濾波器的功能與性能 91
4.1.3 微波濾波器的設計與制備 92
4.1.4 微波濾波器的創新探討 106
4.2 微波功率分配器 106
4.2.1 微波功率分配器的定義與分類 107
4.2.2 微波功率分配器的功能與性能 108
4.2.3 微波功率分配器的設計與制備 112
4.2.4 微波功率分配器的創新探討 116
4.3 微波功率耦合器 117
4.3.1 微波功率耦合器的定義與分類 117
4.3.2 微波功率耦合器的功能與性能 118
4.3.3 微波功率耦合器的設計與制備 122
4.3.4 微波功率耦合器的創新探討 127
4.4 第二課堂訓練 128
4.4.1 微波無源器件仿真設計（本科生） 128
4.4.2 交叉耦合濾波器矩陣分析與設計（研究生） 128
4.5 課程思政 128
4.6 習題 128
第5章 微波放大器 130
5.1 微波放大器的定義與分類 130
5.1.1 微波放大器的定義 130
5.1.2 微波放大器的分類 130
5.2 微波放大器的功能與性能 130
5.3 小信號微波放大器設計 133
5.3.1 微波放大管的類型與選取 133
5.3.2 二端口網絡的功率增益 134
5.3.3 小信號微波放大器的穩定性分析 141
5.3.4 最大增益設計與雙共軛匹配 148
5.3.5 固定增益設計和等增益圓 154
5.3.6 固定駐波設計與等VSWR圓 158
5.3.7 低噪聲放大器設計 160
5.3.8 微波寬帶放大器設計 163
5.3.9 芯片化設計 165
5.3.10 微波低噪聲放大器的創新探討 166
5.4 大功率微波放大器的設計與制備 167
5.4.1 微波晶體管大功率特性分析 167
5.4.2 微波晶體管功率放大器設計 170
5.4.3 功率合成技術 178
5.4.4 芯片化設計 181
5.4.5 微波功率放大器的創新探討 182
5.5 第二課堂訓練 184
5.5.1 微波放大器仿真設計（本科生） 184
5.5.2 微波放大器發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 184
5.6 課程思政 184
5.7 習題 184
第6章 微波振蕩器 186
6.1 微波振蕩器的定義與分類 186
6.2 微波振蕩器的功能與性能 187
6.2.1 微波振蕩器的功能 187
6.2.2 微波振蕩器的性能 189
6.3 微波振蕩器的設計與制備 191
6.3.1 微波負阻二極管選擇 191
6.3.2 負阻二極管振蕩器設計 194
6.3.3 晶體三極管振蕩器設計 195
6.3.4 芯片化設計 198
6.3.5 微波振蕩器的創新探討 200
6.4 頻率合成器 200
6.4.1 頻率合成器的定義與分類 200
6.4.2 頻率合成器的功能與性能 206
6.4.3 頻率合成器的設計與制備 208
6.4.4 頻率合成器的創新探討 210
6.5 第二課堂訓練 211
6.5.1 微波振蕩器仿真設計（本科生） 211
6.5.2 微波振蕩器發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 211
6.6 課程思政 211
6.7 習題 211
第7章 微波混頻器 212
7.1 微波混頻器的定義與分類 212
7.1.1 微波混頻器的定義 212
7.1.2 微波混頻器的分類 212
7.2 微波混頻器的功能與性能 212
7.2.1 微波混頻器的功能 212
7.2.2 微波混頻器的性能 213
7.3 微波混頻器的設計與制備 216
7.3.1 微波混頻器的工作原理 216
7.3.2 混頻二極管選擇 220
7.3.3 單二極管混頻器設計 221
7.3.4 單平衡混頻器設計 222
7.3.5 雙平衡混頻器設計 225
7.3.6 雙雙平衡混頻器設計 226
7.3.7 鏡像回收混頻器設計 227
7.3.8 諧波混頻器設計 229
7.3.9 芯片化設計 231
7.3.10 微波混頻器的創新探討 232
7.4 第二課堂訓練 232
7.4.1 微波混頻器仿真設計（本科生） 232
7.4.2 微波混頻器發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 232
7.5 課程思政 232
7.6 習題 233
第8章 微波檢波器 234
8.1 微波檢波器的定義與分類 234
8.2 微波檢波器的功能與性能 234
8.2.1 微波檢波器的功能 234
8.2.2 微波檢波器的性能 235
8.3 微波檢波器的設計與制備 240
8.3.1 微波檢波器的工作原理 240
8.3.2 微波檢波器電路 242
8.3.3 檢波二極管的選擇 244
8.3.4 高靈敏度設計 245
8.3.5 寬帶化設計 245
8.3.6 芯片化設計 246
8.3.7 微波檢波器的創新探討 246
8.4 第二課堂訓練 247
8.4.1 微波檢波器仿真設計（本科生） 247
8.4.2 微波檢波器發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 247
8.5 課程思政 248
8.6 習題 248
第9章 微波倍頻器 249
9.1 微波倍頻器的定義與分類 249
9.1.1 微波倍頻器的定義 249
9.1.2 微波倍頻器的分類 249
9.2 微波倍頻器的功能與性能 250
9.2.1 微波倍頻器的功能 250
9.2.2 微波倍頻器的性能 251
9.3 微波倍頻器的設計與制備 251
9.3.1 微波倍頻器的工作原理 251
9.3.2 倍頻二極管的選擇 252
9.3.3 變容二極管倍頻器設計 255
9.3.4 肖特基二極管倍頻器設計 258
9.3.5 晶體管倍頻器設計 260
9.3.6 芯片化設計 265
9.3.7 微波倍頻器的創新探討 268
9.4 第二課堂訓練 269
9.4.1 微波倍頻器仿真設計（本科生） 269
9.4.2 微波倍頻器發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 269
9.5 課程思政 270
9.6 習題 270
第10章 微波控制器件 271
10.1 微波開關 271
10.1.1 微波開關的定義與分類 271
10.1.2 微波開關的功能與性能 271
10.1.3 微波開關的設計與制備 272
10.1.4 微波開關的創新探討 274
10.2 微波電調移相器 274
10.2.1 微波電調移相器的定義與分類 274
10.2.2 微波電調移相器的功能與性能 275
10.2.3 微波電調移相器的設計與制備 276
10.3 微波電調衰減器 280
10.3.1 微波電調衰減器的定義與分類 280
10.3.2 微波電調衰減器的功能與性能 280
10.3.3 微波電調衰減器的設計與制備 281
10.3.4 微波電調衰減器的創新探討 289
10.4 微波限幅器 289
10.4.1 微波限幅器的定義與分類 289
10.4.2 微波限幅器的功能與性能 290
10.4.3 微波限幅器的設計與制備 291
10.4.4 微波限幅器的創新探討 297
10.5 第二課堂訓練 297
10.5.1 微波控制電路仿真設計（本科生） 297
10.5.2 微波控制電路發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 298
10.6 課程思政 298
10.7 習題 298
第11章 微波天線 299
11.1 微波天線的定義與分類 299
11.1.1 微波天線的定義 299
11.1.2 微波天線的分類 299
11.2 微波天線的功能與性能 300
11.2.1 微波天線的功能 300
11.2.2 微波天線的性能 301
11.3 微波天線周圍的場區分布和互易性 308
11.3.1 微波天線周圍的場區分布 308
11.3.2 微波天線的互易性 309
11.4 微波天線的設計與制備 309
11.4.1 偶極天線 309
11.4.2 微帶天線 310
11.4.3 縫隙天線 312
11.4.4 波導口天線和喇叭天線 313
11.4.5 反射面天線 318
11.4.6 集成天線 321
11.4.7 微波天線的創新探討 322
11.5 第二課堂訓練 322
11.5.1 微波天線仿真設計（本科生） 322
11.5.2 微波天線發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 322
11.6 課程思政 323
11.7 習題 323
第12章 調制解調器 324
12.1 調制解調器的定義與分類 324
12.1.1 調制解調器的定義 324
12.1.2 調制解調器的分類 324
12.2 調制解調器的功能與性能 325
12.2.1 調制解調器的功能 325
12.2.2 調制解調器的性能 326
12.3 調制解調器的設計與制備 330
12.3.1 調制器設計 330
12.3.2 解調器設計 339
12.3.3 芯片化設計 347
12.3.4 調制解調器的創新探討 349
12.4 第二課堂訓練 350
12.4.1 調制解調器仿真設計（本科生） 350
12.4.2 調制解調器發展的技術瓶頸與趨勢探析（研究生） 351
12.5 課程思政 351
12.6 習題 351
第13章 電路與系統仿真軟件 352
13.1 概述 352
13.2 ADS簡介與仿真案例 352
13.2.1 ADS簡介 352
13.2.2 基於ADS的功分器仿真設計 353
13.3 HFSS簡介與仿真案例 361
13.3.1 HFSS簡介 361
13.3.2 基於HFSS的天線仿真設計 363
13.4 IRIS簡介與仿真案例 369
13.4.1 IRIS簡介 369
13.4.2 基於IRIS/iModeler的射頻電感仿真設計 370
13.5 XDS簡介與仿真案例 376
13.5.1 XDS簡介 376
13.5.2 基於XDS的LNA仿真設計 376
13.6 第二課堂訓練 383
13.7 課程思政 383
13.8 習題 383
參考文獻 384