本書全面講解了射頻與微波電晶體放大器的各種類型，包括低噪聲、窄帶、寬頻、線性、高功率、高效率、高壓放大器，以及離散、單片集成與混合集成放大器。主要的研究主題包括電晶體建模、分析、設計、表征、測量、封裝、熱設計及製造技術。本書特彆強調理論與實踐的結合，讀者將了解並學會解決與放大器相關的各類設計問題，從放大器的匹配網路設計、偏置電路設計到穩定性分析等。超過160道的習題有助於提高讀者對基本的放大器和電路設計技巧的掌握。
基本介紹
- 中文名：國外電子與通信教材系列:射頻與微波電晶體放大器基礎
- 外文名：Fundamentals of RF and Microwave Transistor Amplifiers
- 作者：I.J.巴爾 (Inder J.Bahl)
- 類型：基本電子電路
- 出版日期：2013年3月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787121196393
- 品牌：電子工業出版社
- 譯者：鮑景富
- 出版社：電子工業出版社
- 頁數：499頁
- 開本：16
- 定價：75.00
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,文摘,
內容簡介
《國外電子與通信教材系列:射頻與微波電晶體放大器基礎》注重理論、聯繫實踐，可作為高等院校電子信息工程專業的高年級本科生或研究生的教材，也可作為廣大教師、科研工作者和從事相關工作的專業技術人員的參考手冊
作者簡介
作者：（美國）I.J.巴爾（Inder J.Bahl） 譯者：鮑景富 孫玲玲
圖書目錄
第1章引言
1.1電晶體放大器
1.2電晶體放大器的早期歷史
1.3電晶體放大器的優點
1.4電晶體
1.5放大器的設計
1.6放大器製造技術
1.7放大器的套用
1.8放大器的成本
1.9目前的趨勢
1.10本書的結構
參考文獻
第2章線性網路分析
2.1阻抗矩陣
2.2導納矩陣
2.3ABCD參數
2.4S參數
2.4.1單連線埠網路的S參數
2.5雙連線埠參數之間的關係
參考文獻
習題
第3章放大器特性和定義
3.1頻寬
3.2功率增益
3.3輸入和輸出電壓駐波比
3.4輸出功率
3.5功率附加效率
3.6交調失真
3.6.1 IP3
3.6.2 ACPR
3.6.3 EVM
3.7諧波功率
3.8峰均比
3.9合成器效率
3.10噪聲特性
3.10.1噪聲係數
3.10.2噪聲溫度
3.10.3噪聲頻寬
3.10.4最佳噪聲匹配
3.10.5等噪聲係數圓和等增益圓
3.10.6輸入和噪聲同時匹配
3.11動態範圍
3.12多級放大器特性
3.12.1多級放大器IP3
3.12.2多級放大器PAE
3.12.3多級放大器噪聲係數
3.13柵極和漏極的推移因子
3.14放大器的溫度係數
3.15平均失效時間
參考文獻
習題
第4章電晶體
4.1電晶體類型
4.2矽雙極型電晶體
4.2.1關鍵性能參數
4.2.2矽雙極型電晶體的高頻噪聲
特性
4.2.3功率特性
4.3 GaAs MESFET
4.3.1小信號等效電路
4.3.2性能參數
4.3.3 MESFET器件的高頻噪聲特性
4.4異質結場效應電晶體
4.4.1 HEMT器件的高頻噪聲性能
4.4.2磷化銦pHEMT器件
4.5異質結雙極型電晶體
4.5.1 HBT的高頻噪聲特性
4.5.2 SiGe異質結雙極型電晶體
4.6 MOSFET
參考文獻
習題
第5章電晶體模型
5.1電晶體模型的類型
5.1.1基於物理學/電磁學理論的模型
5.1.2解析或混合模型
5.1.3以測量結果為基礎的模型
5.2 MESFET模型
5.2.1線性模型
5.2.2非線性模型
5.3 pHEMT模型
5.3.1線性模型
5.3.2非線性模型
5.4 HBT模型
5.5 MOSFET模型
5.6 BJT模型
5.7電晶體模型縮放
5.8源牽引和負載牽引數據
5.8.1理論負載牽引數據
5.8.2測試功率和PAE的源牽引和負載牽引
5.8.3測試IP3的源和負載阻抗
5.8.4源和負載阻抗尺度變化
5.9依賴溫度的模型
參考文獻
習題
第6章匹配電路的元件
6.1阻抗匹配元件
6.2傳輸線匹配元件
6.2.1微帶線
6.2.2共面線
6.3集總元件
6.3.1電容
6.3.2電感
6.3.3電阻
6.4鍵合線電感
6.4.1單線
6.4.2地平面效應
6.4.3多路線
6.4.4線允許的最大電流
6.5寬頻電感
參考文獻
習題
第7章阻抗匹配技術
第8章放大器分類及分析
第9章放大器設計方法
第10章高效率放大器技術
第11章寬頻放大器
第12章線性化技術
第13章高壓功率放大器設計
第14章混合放大器
第15章單片放大器
第16章熱設計
第17章穩定性分析
第18章偏置網路
第19章功率合成
第20章集成的功能放大器
第21章放大器封裝
第22章電晶體和放大器的測量
附錄A物理常數和其他數據
附錄B單位和符號
附錄C頻帶命名
附錄D分貝單位
附錄E數學關係式
附錄F史密斯圓圖
附錄G圖形符號
附錄H首字母縮略詞及縮寫詞
附錄I符號列表
附錄J多通道與調製技術
1.1電晶體放大器
1.2電晶體放大器的早期歷史
1.3電晶體放大器的優點
1.4電晶體
1.5放大器的設計
1.6放大器製造技術
1.7放大器的套用
1.8放大器的成本
1.9目前的趨勢
1.10本書的結構
參考文獻
第2章線性網路分析
2.1阻抗矩陣
2.2導納矩陣
2.3ABCD參數
2.4S參數
2.4.1單連線埠網路的S參數
2.5雙連線埠參數之間的關係
參考文獻
習題
第3章放大器特性和定義
3.1頻寬
3.2功率增益
3.3輸入和輸出電壓駐波比
3.4輸出功率
3.5功率附加效率
3.6交調失真
3.6.1 IP3
3.6.2 ACPR
3.6.3 EVM
3.7諧波功率
3.8峰均比
3.9合成器效率
3.10噪聲特性
3.10.1噪聲係數
3.10.2噪聲溫度
3.10.3噪聲頻寬
3.10.4最佳噪聲匹配
3.10.5等噪聲係數圓和等增益圓
3.10.6輸入和噪聲同時匹配
3.11動態範圍
3.12多級放大器特性
3.12.1多級放大器IP3
3.12.2多級放大器PAE
3.12.3多級放大器噪聲係數
3.13柵極和漏極的推移因子
3.14放大器的溫度係數
3.15平均失效時間
參考文獻
習題
第4章電晶體
4.1電晶體類型
4.2矽雙極型電晶體
4.2.1關鍵性能參數
4.2.2矽雙極型電晶體的高頻噪聲
特性
4.2.3功率特性
4.3 GaAs MESFET
4.3.1小信號等效電路
4.3.2性能參數
4.3.3 MESFET器件的高頻噪聲特性
4.4異質結場效應電晶體
4.4.1 HEMT器件的高頻噪聲性能
4.4.2磷化銦pHEMT器件
4.5異質結雙極型電晶體
4.5.1 HBT的高頻噪聲特性
4.5.2 SiGe異質結雙極型電晶體
4.6 MOSFET
參考文獻
習題
第5章電晶體模型
5.1電晶體模型的類型
5.1.1基於物理學/電磁學理論的模型
5.1.2解析或混合模型
5.1.3以測量結果為基礎的模型
5.2 MESFET模型
5.2.1線性模型
5.2.2非線性模型
5.3 pHEMT模型
5.3.1線性模型
5.3.2非線性模型
5.4 HBT模型
5.5 MOSFET模型
5.6 BJT模型
5.7電晶體模型縮放
5.8源牽引和負載牽引數據
5.8.1理論負載牽引數據
5.8.2測試功率和PAE的源牽引和負載牽引
5.8.3測試IP3的源和負載阻抗
5.8.4源和負載阻抗尺度變化
5.9依賴溫度的模型
參考文獻
習題
第6章匹配電路的元件
6.1阻抗匹配元件
6.2傳輸線匹配元件
6.2.1微帶線
6.2.2共面線
6.3集總元件
6.3.1電容
6.3.2電感
6.3.3電阻
6.4鍵合線電感
6.4.1單線
6.4.2地平面效應
6.4.3多路線
6.4.4線允許的最大電流
6.5寬頻電感
參考文獻
習題
第7章阻抗匹配技術
第8章放大器分類及分析
第9章放大器設計方法
第10章高效率放大器技術
第11章寬頻放大器
第12章線性化技術
第13章高壓功率放大器設計
第14章混合放大器
第15章單片放大器
第16章熱設計
第17章穩定性分析
第18章偏置網路
第19章功率合成
第20章集成的功能放大器
第21章放大器封裝
第22章電晶體和放大器的測量
附錄A物理常數和其他數據
附錄B單位和符號
附錄C頻帶命名
附錄D分貝單位
附錄E數學關係式
附錄F史密斯圓圖
附錄G圖形符號
附錄H首字母縮略詞及縮寫詞
附錄I符號列表
附錄J多通道與調製技術
文摘
著作權頁：
插圖：
第4章電晶體
自1948年矽電晶體問世以來，半導體器件的工作頻率迅速提高。這一方面得益於高性能半導體材料的使用，另一方面得益於電晶體臨界尺寸的減小。尺寸的減小帶來了電子轉移時間的減少及寄生電容的減小，從而帶來了固態電晶體工作頻率的提高。光刻設備的進步主要歸功於矽半導體工業的需求，而這種進步在當前支撐著工作頻率高於100 GHz、臨界尺寸小於0.5μm器件的常規製造。電晶體的電流和電壓處理能力總是伴隨著臨界尺寸的減小而降低，其輸出功率也相應降低了。這就解釋了為什麼半導體可以轉換60Hz的發電廠輸出功率，卻很難在100GHz得到1W的輸出功率。
本章的目的就是為後面的放大器設計做必要的準備，使讀者對多種電晶體的基本工作原理有個大體的認識，它們的特性（如等效電路和性能參數）都將在本章進行回顧。
4.1 電晶體類型
放大器電路因數個固態器件的使用而得到發展。這些器件包括矽雙極結型電晶體（BJT），金屬氧化物半導體場效應電晶體（MOSFET）和橫向擴散金屬氧化物半導體（LDMOS）電晶體，砷化鎵（GaAs）金屬半導體場效應電晶體（MESFET），或者僅僅是場效應管（FET），以GaAs和磷化銦（InP）為基礎的高電子遷移率電晶體（HEMT），以鍺化矽（SiGe）和GaAs為基礎的異質結雙極型電晶體（HBT），以及基於碳化矽（sic）的FET器件和氮化鎵（GaN）HEMT器件。這些器件工作的電源電壓可以覆蓋2 V（小信號設備）到48 V（高功率套用）的範圍。在小信號套用中，器件常常工作在低漏極電壓狀態，如2～3 V；如果要改善噪聲性能或者是在功率套用中，這些器件則工作在5～10 V。BJT、LDMOS、sic基器件等超大功率電晶體通常工作在高得多的電源電壓下，這類電晶體將在第13章進行討論。本章將對器件及其基本工作原理和模型進行總體介紹。在第5章，我們將介紹用於放大器設計的廣泛適用的電晶體模型。每個器件都有幾種不同的型號，它們的區別在於尺寸、柵極或發射極結構及溝道構成上的不同，而這些參數是在設計階段由放大器的工作頻率和功能所決定的。由於這些可變因素不可能在一個小章節中全部覆蓋，在此只介紹其顯著特徵。讀者可以參考本章結尾的參考文獻[1～53]來獲得更多器件細節。一些生產商為自定義設計提供了以GaAs和InP為基礎的FET、pHEMT和HBT，以及以矽為基礎的電晶體加工。
電晶體的製造是從晶圓類型或基底的選擇開始的。套用在有源器件上的各種基底材料包括矽、碳化矽、藍寶石、GaAs、InP和GaN。它們的電學和物理性質在表4.1中進行了比較。除了矽，所有其他基底材料都稱為混合型半導體。矽在市場上占據著主導地位，排在第二位的GaAs被遠遠地拋在了後面，在它之後還有現在新興的但技術不成熟的一些材料，如InP、SiC和GaN。基底材料的半絕緣特性是至關重要的，它為單片微波積體電路（MMIC）提供了高的器件隔離度和低的介質損耗。例如，當矽器件能夠工作在大於100 GHz時，體矽相對低的電阻率將使它不適合進行高性能單片集成。GaAs半導體絕緣基底在大約l00 GHz時仍然能夠表現出很好的絕緣性。InP已經在高達280 GHz的毫米波HEMT器件中使用。相比於相同幾何結構的GaAs基底pHEMT器件，InP基底上生產的假晶HEMT器件在增益、噪聲係數和功率方面表現出更好的性能。
插圖：
第4章電晶體
自1948年矽電晶體問世以來，半導體器件的工作頻率迅速提高。這一方面得益於高性能半導體材料的使用，另一方面得益於電晶體臨界尺寸的減小。尺寸的減小帶來了電子轉移時間的減少及寄生電容的減小，從而帶來了固態電晶體工作頻率的提高。光刻設備的進步主要歸功於矽半導體工業的需求，而這種進步在當前支撐著工作頻率高於100 GHz、臨界尺寸小於0.5μm器件的常規製造。電晶體的電流和電壓處理能力總是伴隨著臨界尺寸的減小而降低，其輸出功率也相應降低了。這就解釋了為什麼半導體可以轉換60Hz的發電廠輸出功率，卻很難在100GHz得到1W的輸出功率。
本章的目的就是為後面的放大器設計做必要的準備，使讀者對多種電晶體的基本工作原理有個大體的認識，它們的特性（如等效電路和性能參數）都將在本章進行回顧。
4.1 電晶體類型
放大器電路因數個固態器件的使用而得到發展。這些器件包括矽雙極結型電晶體（BJT），金屬氧化物半導體場效應電晶體（MOSFET）和橫向擴散金屬氧化物半導體（LDMOS）電晶體，砷化鎵（GaAs）金屬半導體場效應電晶體（MESFET），或者僅僅是場效應管（FET），以GaAs和磷化銦（InP）為基礎的高電子遷移率電晶體（HEMT），以鍺化矽（SiGe）和GaAs為基礎的異質結雙極型電晶體（HBT），以及基於碳化矽（sic）的FET器件和氮化鎵（GaN）HEMT器件。這些器件工作的電源電壓可以覆蓋2 V（小信號設備）到48 V（高功率套用）的範圍。在小信號套用中，器件常常工作在低漏極電壓狀態，如2～3 V；如果要改善噪聲性能或者是在功率套用中，這些器件則工作在5～10 V。BJT、LDMOS、sic基器件等超大功率電晶體通常工作在高得多的電源電壓下，這類電晶體將在第13章進行討論。本章將對器件及其基本工作原理和模型進行總體介紹。在第5章，我們將介紹用於放大器設計的廣泛適用的電晶體模型。每個器件都有幾種不同的型號，它們的區別在於尺寸、柵極或發射極結構及溝道構成上的不同，而這些參數是在設計階段由放大器的工作頻率和功能所決定的。由於這些可變因素不可能在一個小章節中全部覆蓋，在此只介紹其顯著特徵。讀者可以參考本章結尾的參考文獻[1～53]來獲得更多器件細節。一些生產商為自定義設計提供了以GaAs和InP為基礎的FET、pHEMT和HBT，以及以矽為基礎的電晶體加工。
電晶體的製造是從晶圓類型或基底的選擇開始的。套用在有源器件上的各種基底材料包括矽、碳化矽、藍寶石、GaAs、InP和GaN。它們的電學和物理性質在表4.1中進行了比較。除了矽，所有其他基底材料都稱為混合型半導體。矽在市場上占據著主導地位，排在第二位的GaAs被遠遠地拋在了後面，在它之後還有現在新興的但技術不成熟的一些材料，如InP、SiC和GaN。基底材料的半絕緣特性是至關重要的，它為單片微波積體電路（MMIC）提供了高的器件隔離度和低的介質損耗。例如，當矽器件能夠工作在大於100 GHz時，體矽相對低的電阻率將使它不適合進行高性能單片集成。GaAs半導體絕緣基底在大約l00 GHz時仍然能夠表現出很好的絕緣性。InP已經在高達280 GHz的毫米波HEMT器件中使用。相比於相同幾何結構的GaAs基底pHEMT器件，InP基底上生產的假晶HEMT器件在增益、噪聲係數和功率方面表現出更好的性能。
