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电子信息科学与电气信息类基础课程

宽带高效可重构射频电路

模块与建模研究

南敬昌高明明著

内容简介

本书主要针对未来智能无线通信系统需要突破的关键问题

—

宽频带、高效率和智能化，开展宽带高效

可重构射频电路模块设计与研究，同时为了能够高效开发射频模块，研究了射频电路模块逆向建模。

本书收录了著者及所带团队在射频微波电路模块与器件设计，以及模块建模方面所取得的成果，共 4 章，

分别为宽带高效可重构功率放大器、超宽带多陷波天线、超宽带滤波器设计与研究和射频模块建模。主要内

容包括宽带高效 E 类功率放大器、可重构多频功率放大器、并发双频可重构功率放大器、超宽带多陷波天线、

可重构超宽带天线、多陷波超宽带滤波器、天线和滤波器逆向建模、功率放大器逆向建模等。本书提出了应

用于无线通信系统的关键电路模块的设计方法和创新结构，以及有源和无源模块的逆向建模算法，为智能无

线通信系统的实现奠定了理论基础和设计思路。

通过设计实例，读者能够了解射频微波模块创新性的设计理论和设计方法，学习射频微波模块的设计过

程、步骤、实验及仿真测试方法，以及分析不同频率、不同结构、不同类别射频微波模块设计之间的差异等，

从中总结和吸收宽带高效可重构射频模块的设计方法，进而理解和搭建智能无线通信系统，为成为射频电路

和系统工程师积累经验。

本书适用于电子信息工程、电子科学与技术、通信工程等本科高年级学生和电子信息类相关方向的研究

生阅读，也适用于从事该方面设计的射频电路与系统工程师参考。

未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。

图书在版编目（CIP）数据

宽带高效可重构射频电路模块与建模研究 / 南敬昌，高明明著．—北京：电子工业出版社，2023.1

ISBN 978-7-121-44744-0

Ⅰ. ①宽… Ⅱ. ①南… ②高… Ⅲ. ①射频电路—电路设计—研究 Ⅳ. ①TN710.02

中国版本图书馆 CIP 数据核字（2022）第 243580 号

责任编辑：王羽佳特约编辑：武瑞敏

印刷：

装订：

出版发行：电子工业出版社

北京市海淀区万寿路 173 信箱邮编 100036

开本：787×1 092 1/16 印张：9.25 字数：236.8 千字

版次：

2023 年 1 月第 1 版

印次：2023 年 1 月第 1 次印刷

定价：79.00 元

凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联

系及邮购电话：（010）88254888，88258888。

质量投诉请发邮件至 zlts@phei.com.cn，盗版侵权举报请发邮件至 dbqq@phei.com.cn。

本书咨询联系方式：（010）88254535，wyj@phei.com.cn。

前言

随着智慧城市、智慧地球等的提出及广泛应用，社会信息化、智能化程度也越来越高，

作为信息化重要手段的无线通信系统起到了越来越关键的作用。无线通信系统的智能、宽带、

高效和集成小型化是未来实现智能无线通信系统需要突破的关键技术，而其无线收发前端模

块的设计是实现智能无线通信系统的关键所在。

射频功率放大器、滤波器与天线等是无线基站收发系统的最关键、最核心的部分，其性

能指标直接影响无线通信系统的通信性能，同时也影响功耗，因此宽带、高效、高线性功率

放大器、超宽带滤波器和天线是目前研究的热点。可重构技术是实现无线通信系统的关键技

术，将可重构技术应用在射频电路模块的设计中，能够实现无线收发系统的智能化，符合无

线通信系统的发展方向。

辽宁工程技术大学“无线通信电路与系统”学术研究团队自 2009 年创建以来（在此基础

上，2020 年组建学校学科培育团队“智能无线射频”），先后承担 5 项国家自然科学基金，在

射频微波电路设计、预失真与建模方面取得了较为突出的科研成果，形成了两部著作，即《高

效宽带双频高线性射频模块设计与实现》和《射频功放非线性建模分析与预失真算法研究》，

并已出版。2017 年获批国家自然科学基金青年项目“压缩感知框架下认知无线电系统功放设

计建模与预失真研究（61701211）”，以及 2019 年获批国家自然科学基金面上项目“面向未来

无线可重构智能射频模块与神经网络建模研究（61971210）”，在压缩感知认知无线电功放建

模及预失真、宽带高效可重构智能射频模块，以及模块逆向建模方面取得了一定的学术成果。

为了展现并总结在此方面所取得的成果，特考虑再次形成著作回馈读者。

本书收录了著者及所带领团队在射频微波电路模块与器件设计，以及模块建模方面所取

得的成果，共 4 章。第 1 章主要针对宽带、高效、可重构功率放大器的功能特性，介绍设计

的几款功率放大器的原理，并给出了设计方法；第 2 章综合几款超宽带多陷波天线，并给出

了详细的设计；第 3 章介绍几款超宽带滤波器及设计方法；第 4 章重点介绍了射频模块建模、

滤波器和天线的逆向建模方法及其应用。通过设计实例和建模方法，读者可以了解射频微波

模块的设计理论、设计方法、设计过程和步骤、实验验证方法及仿真测试结果，以及不同频

率、不同结构、不同类别射频微波模块设计之间的差异等，掌握射频电路模块的建模方法，

并从中总结各类模块的设计方法，积累设计经验，激发设计灵感，为学习智能无线通信系统

仿真设计和模块智能设计打下基础，尽快成为一名卓越的射频工程师。

本书主要分工：第 1～3 章由南敬昌教授负责分类、总结与编写，第 4 章由高明明副教授

负责总结编写。本书成果贡献者主要包括南敬昌、高明明、刘婧、刘银玲、陶成健、臧净、

张鹏俊、胡婷婷、吴凡、余航、左嫣然、赵泽慧、王梓琦、樊爽和吴炜圣等。本书编写过程

中，刘婧老师，研究生王宛、李文佳、杜晶晶、王艺扉、曹馨元、谢欢、赵久阳、王明寰、

汪晖、范钧、张凯威、宋杨、李春晨、王远、毛雪、徐家富、林圣夫、唐江勃、王皓、边廷

月、王姝婷、李政、韩欣欣、孙雯雯、陆筝等投入了许多精力；团队教师卢永、李蕾、刘超、

第 1 章宽带高效可重构功率放大器

............

1.1 平衡式 E/F 类功率放大器

........................

1.1.1

引言

...............................................

1.1.2

平衡式功率放大器原理

................

1.1.3

E/F

类功率放大器设计与仿真

.....

1.1.4

平衡式

E/F

类功率放大器仿真

与实测结果

....................................

1.1.5

结论

...............................................

1.2 宽带高效 E 类功率放大器

........................

1.2.1

引言

.............................................

1.2.2

宽带高效

类功率放大器

原理

.............................................

1.2.3

宽带高效

类功率放大器的

设计与仿真

..................................

1.2.4

结论

.............................................

1.3 多频可重构功率放大器

..........................

1.3.1

引言

.............................................

1.3.2

多频可重构功率放大器原理

......

1.3.3

可重构器件设计与仿真

..............

1.3.4

多频可重构功率放大器设计与

仿真

.............................................

1.3.5

多频可重构功率放大器的

实物与测试结果

..........................

1.3.6

结论

.............................................

1.4 并发双频可重构功率放大器

..................

1.4.1

引言

.............................................

1.4.2

并发双频可重构功率放大器

原理

.............................................

1.4.3

二极管开关电路的设计

.......

1.4.4

并发双频匹配电路的设计

..........

1.4.5

并发双频可重构功率放大器的

设计与仿真

..................................

1.4.6

结论

.............................................

1.5 双频射频功率放大器

..............................

1.5.1

引言

..............................................

1.5.2

双频匹配结构原理

......................

1.5.3

多频偏置电路设计与仿真

..........

1.5.4

双频射频功率放大器实物与

测试结果

......................................

1.5.5

结论

..............................................

参考文献

...........................................................

第 2 章多陷波超宽带天线

............................

2.1 紧凑型多陷波超宽带天线设计

..............

2.1.1

多陷波超宽带天线结构

..............

2.1.2

实验结果与分析

..........................

2.1.3

结论

..............................................

2.2 具有双陷波特性的蜂窝结构分形超宽带

天线

..........................................................

2.2.1

引言

..............................................

2.2.2

双陷波特性的蜂窝结构分形

超宽带天线结构

..........................

2.2.3

实验结果与分析

..........................

2.2.4

结论

..............................................

2.3 具有三陷波特性的类 Sierpinski 分形

超宽带天线

..............................................

2.3.1

三陷波特性的类

Sierpinski

分形

超宽带天线结构

..........................

2.3.2

实验结果与分析

..........................

2.3.3

结论

..............................................

2.4 具有可重构特性陷波超宽带天线

...........

2.4.1

双陷波超宽带天线结构

..............

2.4.2

实验结果与分析

..........................

2.4.3

结论

..............................................

参考文献

...........................................................

第 3 章超宽带滤波器设计与研究

...............

3.1 基于多模谐振器的陷波超宽带滤波器

.....

3.1.1

引言

..............................................

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国杭

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