### Artech House - 高级RF功率放大器设计技术 #### 概述 《Artech House - Advanced Techniques in RF Power Amplifier Design》是一本深入探讨射频（RF）功率放大器设计高级技术的专业书籍。作者Steve C. Cripps凭借其在该领域的深厚造诣，为读者呈现了丰富的理论知识与实践经验。本书不仅覆盖了传统的RF功率放大器设计方法，还重点介绍了预失真（Pre-Distortion）和数字预失真（DPD）等现代技术，对于希望深入了解和掌握这些技术的研究者来说，是非常宝贵的资源。 #### 核心知识点 **1. Class AB 放大器** - **1.1 引言**：介绍了Class AB放大器的基本概念及其在通信系统中的重要性。 - **1.2 经典的Class AB模式**：详细阐述了Class AB放大器的传统工作原理和操作模式，包括其如何在A类和B类之间转换以提高效率。 - **1.3 Class AB的另一种视角**：提供了一种新的分析框架，帮助理解Class AB放大器的设计和性能。 - **1.4 RF双极晶体管的独特之处**： - **1.4.1 基本的RF BJT模型**：介绍了一个简化的RF双极晶体管模型，以便更好地理解其在Class AB放大器中的行为。 - **1.5 关于“最佳工作点”和IMG故障**：讨论了Class AB放大器设计中常见的问题以及解决方案。 **2. Doherty和Chireix放大器** - **2.1 引言**：概述了Doherty和Chireix放大器的历史背景及其在高效率功率放大器设计中的重要地位。 - **2.2 Doherty功率放大器**： - **2.2.1 介绍和公式化**：详细解释了Doherty放大器的基本原理、结构和数学模型。 - **2.2.2 经典的Doherty配置**：介绍了Doherty放大器的经典配置，并分析了其工作原理和特点。 - **2.2.3 经典配置的变化形式**：讨论了几种改进型Doherty放大器的设计，以及它们在不同应用场景下的优势。 - **2.2.4 峰值放大器配置**：进一步探讨了用于增强Doherty放大器性能的不同峰值放大器设计方案。 **预失真（Pre-Distortion）和数字预失真（DPD）** - **定义**：预失真是一种用于补偿放大器非线性的技术，通过预先引入与非线性效应相反的失真来改善信号质量。数字预失真（DPD）是预失真的一种现代实现方式，它利用数字信号处理技术来实现。 - **应用**：在无线通信系统中，DPD被广泛应用于补偿RF功率放大器的非线性，以减少信号失真并提高整体系统性能。 - **关键步骤**： - **测量和建模**：首先需要精确地测量放大器的非线性特性，并建立相应的数学模型。 - **算法设计**：基于非线性模型，设计出有效的预失真算法。 - **实施与验证**：在实际系统中实施DPD算法，并通过测试验证其有效性。 #### 结论 《Artech House - Advanced Techniques in RF Power Amplifier Design》不仅提供了关于Class AB放大器和Doherty放大器的全面知识，还深入探讨了预失真技术和数字预失真技术在现代RF功率放大器设计中的应用。这些内容对于从事无线通信系统设计和研发的专业人士来说极为宝贵，能够帮助他们更有效地解决实际工程中的挑战。

Unlike the previous book, which had substantial continuity from chapter to chapter, this book treats the numerous topics in a manner which does not always fall into a seamless narrative. Such is the nature of “more advanced topics.” This is, primarily, a theoretical book; for the most part I am analyzing how things work, and developing a priori methods for Preface xiii designing them. It is not a step-by-step guide on how to build RF power amplifiers, advanced or otherwise. I believe that I am addressing topics which RF designers, and especially those involved with RF power amplifiers, talk about a lot amongst themselves. I therefore make no apologies for using

COMSOL仿真模块中的second_harmonic_generation（二次谐波生成）模型是用于模拟激光系统中的非线性效应。激光系统作为现代电子学中的一个重要应用领域，其产生激光波长的方式尽管多种多样，但有一个共同点：波长由受材料参数影响的受激辐射决定。特别地，要生成短波长激光（例如紫外光）是一项挑战。通过使用非线性材料，可以产生频率是激光光频率倍数的谐波。 在COMSOL仿真环境中，设置二次谐波生成作为瞬态波仿真，是通过使用非线性材料特性来完成的。模型选取了Nd:YAG（掺钕钇铝石榴石）激光器发出的波长为1.06μm的激光束聚焦于非线性晶体中，使激光束的腰围位于晶体内部。 模型定义部分为了简化问题并节约计算时间，这个模型不是一个完整的3D模拟，而是一个2D模型。它使用COMSOL Multiphysics的标准2D坐标系统，假设激光束在x方向传播，并在y方向有高斯强度分布，电场沿z方向偏振。 激光束传播时，它以一个近似的平面波形式传播，横截面强度为高斯形状。在焦点处，激光束具有最小宽度w0。通过求解二维几何中时间谐波Maxwell方程得到的电场（z分量）是： Exyz()=E0()exp[-(y-w0x)^2/w0^2]cos(ωt-kx+ηx)-/2ky^2ez/2Rx() 其中，w0是最小束腰，ω是角频率，y是平面横向坐标，k是波数。尽管波前并非完全平面，它像球面波一样传播，具有半径R(x)。然而，接近焦点处，波几乎为平面。激光束也通过高斯脉冲在时间上进行建模。 在COMSOL仿真模型中，非线性效应的二阶方程用于描述第二谐波的产生。这里，模型显示了如何设置非线性材料属性中的瞬态波仿真，特别是如何通过非线性效应来模拟激光束通过非线性晶体时产生的二次谐波。在这里，非线性效应表现为二阶过程，使得入射光束的频率加倍，产生出与原基波长一半相对应的相干光。这个过程是通过求解Maxwell方程来实现的，而且特别关注了光束在空间和时间中的分布。 非线性材料在现代光学中扮演着核心角色，它们可以产生从光频的一次谐波到多次谐波的频率转换。这种现象依赖于非线性效应，如二次非线性效应中所见的二阶非线性材料。这种效应在材料的非线性极化中表现为频率的平方或立方与电场之间的关系。在COMSOL的仿真模型中，这种非线性响应需要通过特定的材料参数和边界条件来精确地描述。 这个模型强调了COMSOL Multiphysics在进行激光系统仿真的能力，特别是在模拟激光与材料相互作用的非线性效应方面。通过这样的仿真模型，研究人员和工程师可以探索激光束的传播特性、激光与材料相互作用的物理现象，以及如何控制和优化这些参数来设计和开发新一代的光学器件。

这本书《Switchmode RF Power Amplifiers》的标题直译为“开关模式射频功率放大器”，从中我们可以得知其研究的核心领域集中在射频功率放大器的设计与实现，特别是采用开关模式技术的放大器。开关模式放大器是一种采用开关操作来实现信号放大的放大器，具有高效率、高功率密度等优点，广泛应用于无线通信、无线射频（RF）领域。 描述中提到，这是一本专门讲述开关放大器的书，且为全英文版本。这本书对需要深入理解开关放大器工作原理、设计要点以及应用领域的专业人士来说，具有重要的参考价值。"献给有需要的同胞们"这句话表达了作者希望此书能够为同领域内的专业人士带来帮助和启发。 标签“PA”指的是Power Amplifier，即功率放大器，是通信系统中不可或缺的组成部分，其功能是增强信号的功率，以满足远距离传输的要求。开关模式射频功率放大器是功率放大器中的一种，特别适合于现代无线通信系统中对效率和带宽有较高要求的场合。 从提供的部分内容中，我们可以提取出一些有价值的信息。作者Andrei Grebennikov和Nathan O. Sokal是本书的撰写者，其中Andrei Grebennikov是射频功率放大器领域的专家。接着，书的出版信息揭示了出版社和出版时间，2007年Elsevier公司出版了这本书。通过出版社的信息，可以了解到这本书是由Newnes这一著名的科技出版社出版的，它隶属于Elsevier这一大型国际出版集团。这样的出版背景保证了书籍内容的权威性和专业性。 此外，版权信息部分特别指出，未经出版社事先书面许可，不能复制、存储、通过任何手段传输书中内容。这强调了版权的重要性，保护了作者和出版社的权益。同时，出版社还提供了版权声明的获取途径，允许读者通过在线方式或直接联系出版社获取相关许可。 书籍的ISBN编号为978-0-7506-7962-6，ISBN是国际标准书号的简称，是为图书馆、书店、网络书商等提供快速准确地识别图书的一种国际标准编号。通过ISBN，我们可以得知这本书的具体版本信息，以及出版社的注册信息。 书籍最后还提供了图书馆编目数据信息，记录了该书的基本信息，如作者、出版年份、涵盖的科目以及ISBN等。这部分信息对图书馆等文献资料收藏单位非常重要，有助于它们编目和索引。 通过这些内容分析，我们可以看到这本书详细介绍了开关模式射频功率放大器的设计和应用，对于电力电子、射频通信和无线工程等领域的专业人员来说，它不仅是一本学术研究的参考书籍，也是一本实用的设计手册。读者通过阅读这本书，能够深入理解开关模式放大器的工作原理，掌握其设计方法，并了解其在现代通信系统中的应用。

内容概要：本文详细介绍了超宽带0.5-6GHz一分二功分器及其相关微波器件（如合路器、耦合器、滤波器等）的参数化设计与ADS仿真方法。文中强调了功分器在无线通信、卫星接收、网络设备等领域的重要应用，并深入探讨了ADS仿真的具体操作流程和技术细节，包括阻抗变换、参数化建模、仿真验证等环节。此外，还提供了一个MATLAB代码片段，展示了如何利用ADS进行功分器设计的参数化建模和仿真验证。 适合人群：从事射频电路设计、微波工程及相关领域的工程师和技术人员。 使用场景及目标：适用于需要深入了解超宽带一分二功分器设计原理和仿真技术的研究人员，旨在帮助他们掌握ADS仿真工具的使用方法，提高设计效率和精度。 其他说明：本文不仅提供了理论指导，还结合实际案例进行了详细的步骤解析，有助于读者更好地理解和应用所学知识。

《时谐电磁场》（Time-harmonic electromagnetic fields）是罗杰·F·哈灵顿（Roger F. Harrington）所著的一部电磁学领域的经典教材。哈灵顿是电气工程的教授，隶属于纽约州立大学斯托尼布鲁克分校，并且是IEEE天线与传播学会和IEEE微波理论与技术学会的成员。这部作品在IEEE电磁波理论系列中占有重要地位，该系列旨在通过新书的出版以及认可的经典著作的重印和修订，长期保存电磁波理论及其应用的重要档案资料。 该系列书籍由Donald G. Dudley担任主编，并拥有一个由电磁学领域权威人士组成的顾问委员会，其中包括来自Case Western Reserve University的Robert B. Collin、来自University of Washington的Akira Ishimaru以及来自Carnegie Mellon University的Gayle P. Gordon。系列图书的其他编辑也来自不同大学，分别负责不同方面的内容。 在《时谐电磁场》中，哈灵顿教授详细介绍了电磁场的理论，并特别关注了时间谐和或周期性变化的电磁场。书中不仅包括了基础的电磁场理论，还涵盖了散射、积分方程方法和衍射等高级主题。这些主题不仅在理论上有深刻的讨论，而且在实际应用，如天线设计、电磁波传播和微波技术等领域中都具有重要的意义。 哈灵顿的这本书被认为是电磁理论和工程实践中的宝贵资源，因其深入浅出的阐述和内容的权威性，被广泛作为大学相关专业的教材和研究者的参考书。通过这本书，读者可以系统地学习到时谐电磁场的基本理论，包括Maxwell方程组、边界条件、波导和波的传播理论，以及电磁场的散射和辐射问题等。 在哈灵顿的著作中，读者还会接触到复杂的数学工具，如傅立叶变换和格林函数，这些工具在电磁场分析中非常关键。书中的内容不仅包括理论分析，还涉及到数值方法的应用，这对于理解和解决实际问题十分有用。 此外，IEEE Press电磁波理论系列中还包含了其他著名书籍和重要作者的作品，例如Christopoulos、Clemmow、Collin、Dudley、Elliot、Felsen和Marcuvitz等人的作品。这些作品覆盖了电磁波谱的平面波表达、波导传输线模型、平面波理论、天线、衍射、散射及电磁场分析方法等各个方面，共同构成了电磁学领域的经典文献库。 通过这些作品，我们可以看出，整个系列旨在通过各种精选的图书，为电磁学的学术研究和工程应用提供一个全面而权威的理论框架。这些书籍不仅对电磁学专业的学生和研究者具有指导意义，对于跨学科的工程师和技术人员来说，也是解决实际问题的有力工具。 《时谐电磁场》作为IEEE Press电磁波理论系列中的一部经典教材，不仅体现了电磁学理论和应用领域的深厚积累，也反映了作者在该领域的深厚造诣。书中对时谐电磁场的深入探讨以及对相关理论和计算方法的详细论述，使其成为该领域学习者和研究者不可或缺的参考资料。

MATLAB 是一种软件环境和编程语言，拥有超过 1,000,000 名用户。 MATLAB 使您能够进行特定应用和/或自动化测量和测试，从而扩展了安捷伦仪器的功能。 此示例向您展示了如何使用 MATLAB 控制 Agilent RF 功率计、进行测量以及将数据检索到 MATLAB 中并计算测量值的平均值。 用户可以自定义代码以设置其射频功率计的 IP 地址、设置信道测量偏移等。有关用于控制仪器的 SCPI 命令的更多信息，请参阅仪器的程序员指南。 要执行此示例，请在MATLAB命令窗口中键入“ [channelCPower，channelDPower] = readPowerMeter（）”。 注意：将 readPowerMeter.m 文件中的 IP 地址更改为仪器的 IP 地址。 此 MATLAB 示例已使用 Agilent N1914A 射频功率计进行了测试。 要申请免费试

射频识别（RFID）技术在无线通信领域中扮演着重要的角色，特别是在UHF频段，它能在几十米的距离内实现数百千比特每秒（kbps）的数据传输速度，这比LF和HF频段的RFID技术具有更远的读取范围和更高的传输速率。UHF RFID阅读器遵循EPC Global C1G2协议，其接收数据速率可高达640 kbps，信号带宽最大不超过1.28 MHz。对于最低40 kbps速率，信号带宽小于250 kHz。因此，设计的信道选择滤波器需要有0.3到1.3 MHz的可调带宽。 信道选择滤波器的主要任务是过滤掉不必要的信号，确保RFID通信的清晰性和稳定性。根据传输掩模规定，相邻信道间的功率差需达到40 dB，这意味着滤波器必须能有效抑制高于本信道40 dB的干扰，同时在两倍频处有超过45 dB的衰减。此外，由于UHF RFID接收机可能面临的多读写器环境和大干扰信号，滤波器必须具备良好的线性度和噪声性能。 文章中采用了运算放大器-RC结构的六阶Chebyshev低通滤波器设计方案。Chebyshev滤波器虽然在通带内的平坦度不及Butterworth滤波器，但其快速的滚降特性有助于实现所需的选择性。滤波器由多个二阶Chebyshev低通滤波节组成，每个二阶滤波节（Biquad）具有特定的传递函数，以实现所需的频率响应。 运算放大器是滤波器设计的关键组件，需要具有至少70 dB的开环增益、大于65 MHz的增益带宽积、65到70 dB的相位裕度以及大于12 V/μs的上升时间。针对输入端的差分信号处理问题，文章提出使用全平衡差动放大器（FBDDA）来构建全差分缓冲器，这解决了单端输入运算放大器的局限性。FBDDA由两级结构组成，包括差分对和共源级，使用PMOS和NMOS管以优化噪声系数和增益。通过调整MOS管的跨导和输出电阻，可以进一步提升运放的性能，并降低噪声。 设计过程中，运算放大器的第一级添加了共模反馈电路，以确保在所有工艺角下都能保持稳定的性能。全差分缓冲器的输出通过负反馈与FBDDA相结合，以实现理想的输入输出关系。通过这样的设计，滤波器能够在满足信道选择性和抑制干扰的同时，确保了良好的线性度和噪声性能。 该设计旨在为UHF RFID阅读器创建一个高效、可靠的信道选择滤波器，以适应复杂无线环境下的高速通信需求。通过六阶Chebyshev滤波器和定制的运算放大器，实现了高性能的信道选择和干扰抑制，确保了RFID系统的稳定性和效率。

"带有Si5351的10kHz至225MHz VFO / RF发生器-版本2"是一个专为DIY爱好者设计的高频电子项目，它涵盖了射频技术、微控制器编程以及硬件集成等多个领域。Si5351是一款高性能、低成本的数字频率合成器芯片，能够产生宽范围的频率信号，广泛应用于无线电通信和测试设备。 中提到，这个项目是为自制无线电设备设计的，如超外差接收器、软件定义无线电（SDR）、HAM QRP收发器或RF发生器。这些设备通常需要精确且可调的频率源，Si5351的灵活性和精度恰好满足了这一需求。超外差接收器利用混合信号处理技术来转换不同频率的无线电信号；SDR允许用户通过软件控制接收和解码无线电波；而HAM QRP收发器是业余无线电爱好者用于短距离通信的小功率设备，RF发生器则能产生各种频率的射频信号，用于测试和调试。 中的关键词揭示了该项目的技术特点和应用方向： - "cw"：连续波，一种基本的无线电通信方式，常用于HAM电台； - "ham"：业余无线电爱好者，他们经常自行设计和建造无线电设备； - "qrp"：表示低功率通信，是HAM无线电的一个分支； - "sdr"：软件定义无线电，体现了项目中可能包含的现代数字信号处理技术； - "si5351"：上述核心组件，提供频率生成能力； - "ssb"：单边带调制，一种高效利用频谱的通信方式； - "ssd1306"：可能是指用作显示的OLED驱动芯片，用于人机交互界面。 【压缩包子文件的文件名称列表】中的文件提供了项目实现的具体细节： 1. "sketch_si5351_vfo_rf_gen_oled_jcr_v2.c"：这是一个C语言程序，很可能是Arduino或其他微控制器平台上的代码，负责控制Si5351和SSD1306 OLED显示屏。通过编程，用户可以设置和显示频率信息。 2. "v2_jQTBeiigRc.jpg"：这可能是一个项目电路板的设计图或者实物照片，有助于理解硬件布局和连接方式。 3. "10khz-to-225mhz-vfo-rf-generator-with-si5351-version-2-bfa619.pdf"：这是一份PDF文档，可能包含了详细的项目说明书、原理图、电路分析、组装指南以及可能的代码解释。 这个项目结合了Si5351芯片的高精度频率生成能力，通过编程实现了10kHz到225MHz的频率范围调节，适用于各种无线电通信场景。同时，它还融入了OLED显示功能，使用户能够直观地监控和调整频率。对于业余无线电爱好者和电子DIY者来说，这是一个既有挑战性又富有实践价值的项目，不仅提升了他们的技能，也满足了他们的创新需求。

《RF与微波功率放大器设计》一书由Andrei Grebennikov撰写，由McGraw-Hill出版社出版，是一本深入探讨射频（RF）和微波功率放大器设计的专业书籍。该书全面涵盖了功率放大器设计的关键概念、技术和实践方法，对于从事无线通信、雷达系统、卫星通讯等领域的工程师和技术人员来说，是一本不可或缺的参考书。 ### 关键知识点 #### 射频与微波技术基础 书中首先介绍了射频（RF）与微波技术的基础知识，包括电磁场理论、微波传输线理论、阻抗匹配、噪声系数、增益、稳定性以及非线性效应等。这些基础知识为理解功率放大器的设计原理提供了必要的物理背景。 #### 功率放大器分类与性能指标 功率放大器根据其工作频率、功率等级、效率、带宽和应用领域等因素可以分为多种类型。书中详细讨论了各种类型的功率放大器，如A类、B类、AB类和C类放大器，并分析了它们在不同应用场景下的优缺点。同时，书中还阐述了功率放大器的主要性能指标，如输出功率、功率增益、效率、线性度、稳定性和动态范围等。 #### 设计方法与技术 书中深入探讨了功率放大器的设计方法和技术，包括负载牵引、多级放大器设计、宽带放大器设计、高效放大器设计、Doherty放大器、开关模式放大器等。每种设计方法和技术都有其特定的应用场景和优势，书中通过实例分析和设计案例，帮助读者掌握实际设计中的关键步骤和技巧。 #### 器件选择与建模 功率放大器的核心是功率晶体管或功率二极管，书中对常见的功率器件进行了介绍，如硅基、砷化镓、氮化镓等材料制成的晶体管。此外，书中还讨论了功率器件的模型建立，包括小信号模型和大信号模型，以及如何利用这些模型进行电路仿真和优化设计。 #### 测试与测量 书中还涉及了功率放大器测试与测量的方法，包括基本的电性能测试、线性度测试、效率测试和稳定性测试等。这些测试结果对于评估放大器性能、诊断故障和优化设计至关重要。 #### 实际应用与案例研究 为了使读者能够将理论知识应用于实际工程中，书中还包含了许多实际应用案例，如手机基站、雷达发射机、卫星通信系统中的功率放大器设计实例。通过这些案例研究，读者可以了解功率放大器设计在不同领域的具体实现方式和挑战。 ### 结论 《RF与微波功率放大器设计》不仅提供了射频与微波功率放大器设计的理论基础，而且深入讲解了设计方法、器件选择、测试测量及实际应用案例，是一本集理论、技术与实践于一体的综合性专业书籍。对于希望深入了解并掌握功率放大器设计的工程师和技术人员来说，本书无疑是一份宝贵的资源。