微波晶体管放大器分析与设计序言及背景介绍

前言

本书在第1版的基础上又丰富了相当多的内容。新的的容贯穿全书，详细讲述了散射参数技术。另外还包括放大器和振荡器的设计流程。根据广大读者的建议，对于第1版习题中出现的一些关系式，都做了详细的推导。书中无论修订之处还是添加的新内容，都尽可能做到衔接自然，行文流畅。本书还增加了许多新的例题和习题。

本书的主要宗旨仍是充分体现运用散射参数技术，分析和设计微波晶体管放大器的处理方法，微波频率这一术语，是指那些波长只有厘米( l-lOem)数量级的频率。然而，本书中所阐述的设计流程与分析方法，决不仅限于微波频段。实际上，只要能了解晶体管在该段内的散射参数，这些方法可应用于任何频段。

这本书可作为微波晶件管放大器和振荡器专业的高年级学生和研究生教材，也可作为微波领域工程师的参考书。本书假定读者己完成大学网绍理论、电子学和电磁场理论课程，或同类课程的学习。在本书中，传输线理论贯穿全书始终，尤其是将Smith园图作为设计工具。

用于微波放大器和振荡器的主要晶体管是硅双极晶体管(BJT)和砷化镓金属氧化物半导体场效应管（GaAs MESFET）。高电子迁移率的晶体管(HEMT)也在讨论之列。BJT的性能良好，频率可高达4GHz。在这一频段中， BJT性能可靠、价格低廉、增益高， 且噪声系数低。GaAs MESFET在4GHz以上频率中性能优于BJT，在低于4GHz也同样有很低的噪声系数。

微波晶体管常常习惯于用二端口网络来表述，并以散射参数描述其性能。散射参数是公认的参数系列，应为他们容易用现代网络分析仪测量出来，在微波晶体管放大器的设计中概念简单，而且能提供十分有益于设计的信息。另外，流图定理也十分适用。

第1-4章阐述微波晶体管放大器分析与设计的基本原理和技术。这几章为设计一个良好的微波晶体管放大器奠定了基础。第1章首先全面回顾传输线的概念。1.3节“传输线的概念”给出正弦激励下传输线理论的综合表述。新添的1.6节“散射参数的特性”描述了功率波和散射参数的概念，讨论了散射参数的测量问题。此外还修订和更新了有关微波晶体管性能量述的内容。

第2章从讨论Smith圆图开始。分析了用集总参数元件和传输线在Smith圆图上进行匹配网络设计的方法。详细研究了两元件和三元件的匹配网络。同时也包括了各种微带线匹配的架构。在说明功率关系的这一节中，直接由入射波和反射波来推导功率之间的关系，同时运用流向图得到功率增益的推导。这一章还给出由散射参数构成的功率增益表达式，得到驻波比VSWR和失配系数的计算。

第3章涉及微波晶体管放大器的设计。详细论证稳定性的条件，阐述设计过程。其中包括传输功率增益、工作功率增益和可用功率增益。导出单向器件和双向器件的增益圆。3.8节“等驻波比VSWR圆”涉及驻波比VSWR与增益之间的相互协调。本章最后讨论直流偏置网络的选择和设计。

第4章讨论低噪声放大器的问题，以及低噪声工作、增益和VSWR之间的关系。新增加了有关宽带放大器、平衡放大器、定向耦合器和反馈放大器的设计内容。功率放大器这一节做了有意义的扩充。

第5章讨论振荡器。基本上是用一个放大器配以适当的反馈量构成振荡器。例如，采用BJT、GaAs FET、介质谐振腔（DR）以及变容二极管构成的振动器等。

第2版还增补了一些新的附录。例如：附录A讨论圆图方程、双线变换以及变换特征圆。附录B中提供了稳定条件的证明。附录B中阐述输入和输出的等VSWR圆。附录K讨论噪声的概念，附录L则说明二端口网络噪声系数关系的推导。

习题的数量已大大增加。这些习题与书中的内容有机的地结合成整体，即使不去求解每道习题，也应该阅读一下。本书中的许多设计和计算往往可以利用简单的计算机辅助设计（CAD）程序或者可编程计算器来完成。针对本书第1版中给出UM-MAAD（University of Miami Microwave Amplifiers Analysis and Design，迈阿密大学微波放大器分析与设计）的程序清单，作者还提供了最新的UM-MAAD程序版本，可寄给你，只要按照后面列出的地址寄出一个3.5的软件、邮票和注明自己地址的信封即可。该CAD程序是用FORTRAN-77编写的，应用十分方便。

为力求全书的完整性，有些设计实例采用了大规模CAD程序计算，该程序在附录N“计算机辅助设计”给出。这些实例显示大规CAD程序可以完成一些仿真和优化。在解决这些问题的过程中，能充分领会采用大规模CAD技术的重要意义。否则，一般人中难免出现计算错误，或者计算效率低，大大增加了设计成本。附录N“计算机辅助设计”所采用的大规模CAD程序是惠普公司（Hewlett-packard)的HP8515OB微波和射频（RF）设计系统，称为HP_MDS程序。惠普公司1990念将该程序的拷贝捐赠迈阿密大学，用于教学和研究。

我的许多学生和第1版的读者为本书提供了大量的资料。我衷心感谢我以前的所有学生，他们给于我许多有益的建议，尤真是Branko A vanie， William Sanfiel， Deniz Ergenenr，ChingY. Kung， Clandio J Traslavina， Levent Y， Erbara， Augsto E. Rodriguez. Edgar Duque. Sergio Bustanmantc等人无价的建议和建设性的批评。

第2版的书稿，由Olando Sosa，Ramon Ponce和Mahes M. Ekanayake仔细校阅。BrankoAvanic博士提供了大量的资料，并为习题的求解做出非常有意义的贡献。我的朋左和同事 Kamal Premaratne博士对第1版和第2版都提出过意见和建议，尤其是第5章。

这几年来，我还受到许多同事的支持和鼓励，他们是Tzay Young教授、Reuven Lask教授、Kamal Yacoub教授、Manuel A. Huerta教授和Tames C. Nearing教授。

我还想对Les Bes博士表达特殊的感谢， 1970年，他首次向我介绍了用于做微波晶体管放大器设计的CAD的方法。这些年来，他一直在激发我的灵感，并引导我沿着CAD的途径去解决电路设计问题。Besser博士在微波电子领域还做了大量促进教学的工作。他讲授了多种精彩的教程(Besser Associates， 4600EI CaminoReal#210，Los Altos， CA 94022)，这些课程在微波工业界己是颇受欢迎!井且评价很高。

最后，在深深地感激我的妻子Pat，我的孩子Donna和Alex，以及过世的父母Ricardo和I Raquel,以及过世的父母Ricardo和Raquel，感谢他们的爱、鼓励和关怀。

查看《微波晶体管放大器分析与设计》中文版出版信息及完整目录

Guillermo Gonzalez Ph.D
University of Miami Engineering
Department of Electrical and Computer
Coral Gables，Florida 33124

本文为MWRF.NET编辑整理，未经允许不得转载，如需转载请联系market#mwrf.net(#换成@)