正版书籍 非线性射频和微波器件表征、建模和设计(美)David. E. Root(D. E. 鲁特),(美)Jan Verspecht(J 电子工业出版社 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

本书由浅入深、系统地介绍了非线性静态与动态X参数的概念和原理以及它们的测量、建模和设计应用实例。全书共6章。第1章对线性S参数理论做了简明回顾；第2、3、4章系统介绍在大信号单音激励下，静态非线性X参数的基本理论、数学形式及参数的物理意义，测量与仿真平台，以及模型参数提取方法和应用实例；第5章介绍在大信号双音和多音激励下，静态非线性X参数的基本理论、数学形式及参数的物理意义；第6章介绍如何将静态非线性X参数扩展到动态非线性X参数理论，及其实验方案、模型记忆、辨识实例和有效性检验手段。

目 录

第1章 S参数的简要回顾1

1.1 引言1

1.2 参数1

1.3 波变量2

1.4 S参数的测量6

1.5 S参数是一种频谱映射7

1.6 叠加8

1.7 S参数所描述元件的时不变性9

1.8 级联性10

1.9 直流工作点12

1.10 非线性器件的S参数12

1.11 S参数的附带优势15

1.11.1 S参数适合高频上的分布参数元件15

1.11.2 在高频上S参数易于测量15

1.11.3 二端口S参数的解释15

1.11.4 用S参数进行分层行为设计16

1.12 S参数的局限性16

1.13 总结17

习题17

参考文献18

补充阅读材料18

第2章 X参数的基本概念19

2.1 概述19

2.2 非线性行为和非线性频谱映射19

2.3 多谐波频谱映射21

2.4 负载和源失配效应23

2.5 级联DUT24

2.6 实例：两个带有独立偏置的RF功率放大器的级联26

2.7 与谐波平衡的关系28

2.8 交叉频率相位28

2.8.1 同量信号28

2.8.2 交叉频率相位的定义29

2.9 多谐波多端口激励的基本X参数32

2.9.1 Fp,k(?)函数的时不变性及相关特性33

2.9.2 X参数的定义和行为模型34

2.9.3 实例：X参数集35

2.10 基本X参数的物理含义36

2.10.1 参考激励和响应36

2.10.2 物理含义37

2.11 使用X参数行为模型37

2.11.1 实例：源和负载失配的放大器38

2.12 总结41

习题41

参考文献42

补充阅读材料42

第3章 频谱线性化近似43

3.1 微弱失配时基本X参数的简化43

3.1.1 非解析映射（Non-analytic Maps）44

3.1.2 大信号工作点（Large-signal Operating Point）46

3.2 加入小信号激励（非线性频谱映射线性化）48

3.2.1 小信号交互：射频项49

3.2.2 小信号交互：直流项50

3.3 小信号交互项的物理含义52

3.4 讨论：X参数和频谱的雅可比（Jacobian）行列式57

3.5 X参数是S参数的超集57

3.6 两级放大器设计62

3.7 大信号激励下的放大器匹配65

3.7.1 输出匹配及hot-S2265

3.7.2 输入匹配74

3.8 实例：一个GSM放大器76

3.9 总结79

习题80

参考文献82

补充阅读材料82

第4章 X参数的测量83

4.1 硬件测量平台83

4.1.1 硬件测量要求83

4.1.2 基于混频器的测量系统83

4.1.3 基于采样器的测量系统86

4.1.4 激励信号要求87

4.2 校准88

4.2.1 标量损耗修正88

4.2.2 S参数校准89

4.2.3 NVNA校准90

4.3 相位参考91

4.3.1 相位参考信号92

4.3.2 测量注意事项93

4.3.3 实际相位参考信号94

4.4 测量技术95

4.4.1 大信号响应测量95

4.4.2 小信号响应测量96

4.4.3 实际测量考量98

4.4.4 基于仿真的X参数提取100

4.5 X参数文件100

4.5.1 结构100

4.5.2 命名规则101

4.5.3 文件实例102

4.6 总结104

参考文献104

补充阅读材料104

第5章 多音及多端口X参数105

5.1 引言105

5.2 同量信号——大信号A1,1和A2,1：负载相关X参数106

5.2.1 时不变、相位归一化及同量双音大信号工作点107

5.2.2 频谱线性化108

5.3 利用负载调谐器建立大信号工作点：无源负载牵引109

5.4 同量信号的其他考虑事项111

5.4.1 在受控负载下提取X参数函数111

5.4.2 谐波叠加原理111

5.4.3 无源负载牵引下负载相关X参数的局限性111

5.4.4 三射频自变量空间定义的参考大信号工作点采样112

5.4.5 负载相关X参数硬件测量平台112

5.4.6 校准修正不可控谐波阻抗113

5.5 GaAs工艺FET晶体管在任意阻抗下的负载相关X参数113

5.5.1 GaN工艺HEMT的负载相关X参数模型：估计单独调谐

谐波阻抗的影响115

5.6 设计实例：Doherty功率放大器的设计与有效性检验121

5.6.1 Doherty功率放大器121

5.6.2 晶体管的X参数表征122

5.6.3 X参数模型的有效性检验123

5.6.4 利用X参数设计Doherty功率放大器126

5.6.5 设计结果128

5.7 非同量信号129

5.7.1 非同量双音（two-tone）X参数的符号129

5.7.2 非同量双音X参数的时不变性130

5.7.3 参考大信号工作点132

5.7.4 频谱线性化132

5.7.5 讨论134

5.7.6 负频率互调成分134

5.7.7 混频器的X参数模型135

5.8 总结137

习题138

参考文献138

补充阅读材料139

第6章 记忆效应和动态X参数140

6.1 引言140

6.2 已调信号：包络域140

6.3 在包络域中的准静态X参数的估计141

6.3.1 从静态单音X参数模型描述准静态双音（two-tone）互调失真142

6.3.2 利用准静态法估计ACPR147

6.3.3 静态法的一些局限性149

6.3.4 数字调制中准静态X参数的优点149

6.4 记忆效应的表现150

6.5 记忆效应的起因151

6.5.1 自热151

6.5.2 偏置调制152

6.6 记忆效应的重要性155

6.6.1 调制引入的基带记忆和载波记忆155

6.6.2 动态X参数156

6.6.3 记忆核辨识：概念的起因159

6.6.4 记忆核的阶跃响应160

6.6.5 应用于真实放大器161

6.6.6 记忆模型的有效性检验163

6.6.7 动态X参数的解释167

6.6.8 宽带X参数（XWB）168

参考文献173

补充阅读材料174

附录A 符号和通用定义175

A.1 集合175

A.2 矢量和矩阵175

A.3 信号表示176

A.3.1 时域信号（实信号）176

A.3.2 复表示（复包络信号）176

A.4 傅里叶分析177

A.5 波定义178

A.5.1 广义功率波178

A.5.2 电压波180

A.6 线性网络矩阵描述180

A.6.1 S参数181

A.6.2 Z参数181

A.6.3 Y参数181

附录B X参数和Volterra理论182

B.1 引言182

B.2 数学符号与问题定义182

B.3 Volterra理论的应用183

B.4 麦克劳林级数的推导184

B.5 直流输出的麦克劳林级数185

B.6 结论186

附录C 并行Hammerstein 模型的对称性187

附录D 宽带记忆近似189

附录E 习题解答191

David E. Root 安捷伦科技有限公司研究员。他通过商业化运作，合作领导了Agilent（安捷伦科技有限公司）X参数的研究和开发。他是IEEE 会士，并与他人合作编著了专著Nonlinear Transistor Model Parameter Extraction Techniques （2011）。 Jan Verspecht 安捷伦科技公司主任研究工程师，IEEE 会士，于2006 年发明了X 参数。 Jason Horn 安捷伦科技有限公司资深设计工程师，致力于X参数测量的开发。 Mihal Marcu 安捷伦科技有限公司高级顾问，致力于非线性建模X参数的开发与应用。

林茂六 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院二级教授，博士生导师。中国电子学会高级会员，IEEE高级会员。中国电子学会电子测量与仪器分会理事，电子测量与仪器学报编委。研究方向为信息测量理论，非均匀采样信号理论及应用，视频信号处理和无线系统的非线性表征、建模与设计。

苟元潇 1988年出生，2015年获得哈尔滨工业大学博士学位。研究方向为NANV相关领域，包括宽带谐波相位参考设计与定标、微波测量理论以及基于测量的非线性行为模型等。

卢鑫 1986年出生，2013年获得英国华威大学博士学位，现聘任为哈尔滨工业大学讲师，硕士研究生导师。研究方向为非线性测量理论、视频编码标准、数据压缩以及图像和视频信号处理等。

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