本書是電子科技大學研究生教改項目“現(xiàn)代網(wǎng)絡理論與綜合”精品課程建設項目的配套教材。該項目致力于建設適合普通高等學校工科研究生學習使用的“現(xiàn)代網(wǎng)絡理論與綜合”的教材及相關的配套資源,幫助學生將所學知識學以致用,提高工程應用和實踐能力。本書主要涉及現(xiàn)代電路的網(wǎng)絡分析與綜合方法,重點介紹集總元器件的分析與綜合理論,并適當引入和討論了射頻微波電路的網(wǎng)絡分析與綜合。全書共3篇,并分為8章,主要內(nèi)容涉及集總參數(shù)、分布參數(shù)及多頻段電路的網(wǎng)絡理論及其應用。第1~3章主要內(nèi)容為低頻網(wǎng)絡分析,包括緒論、網(wǎng)絡圖論與電路方程、網(wǎng)絡函數(shù)與分析;第4~6章主要內(nèi)容為低頻網(wǎng)絡綜合,包括濾波器逼近方法及無源網(wǎng)絡綜合和有源網(wǎng)絡綜合;第7章和第8章主要討論分布參數(shù)元件(簡稱分布元件)構造的射頻微波網(wǎng)絡的分析與綜合,其中,第7章主要討論射頻微波網(wǎng)絡基礎,第8章主要介紹多頻段網(wǎng)絡的理論與綜合。本書可作為電類,特別是弱電類(電子科學與技術、信息與通信工程、電子信息、自動化與自動控制和計算機科學等)專業(yè)的高年級本科生及研究生的教材,也可以作為廣大電子技術相關領域科研人員和愛好者的參考書。
陳會,電子科技大學電子科學與工程學院副教授,畢業(yè)于電子科技大學電路與系統(tǒng)專業(yè),研究方向為通信與雷達系統(tǒng)信號處理和射頻微波電路混合集成,2019年,主講的“電網(wǎng)絡理論與綜合”課程入選電子科技大學研究生精品課程。主持并參與"共成型相控陣天線研究”"5G毫米波通信多功能芯片研究”等科研項目,負責“電網(wǎng)絡理論與綜合”“通信與雷達系統(tǒng)概論”等課程項目建設。
第一篇 低頻網(wǎng)絡分析
第1章 緒論 1
1.1 電路網(wǎng)絡的頻譜特性 1
1.2 集總元件及電路理論 2
1.2.1 電短傳輸線(電短線) 3
1.2.2 集總網(wǎng)絡的簡單分析 4
1.2.3 集總元件的網(wǎng)絡參數(shù) 5
1.3 分布元件及傳輸線理論 6
1.3.1 電長傳輸線(電長線) 6
1.3.2 典型的微帶傳輸線元件 7
1.3.3 傳輸線等效電路及其重要參數(shù) 8
1.3.4 傳輸線網(wǎng)絡參數(shù) 11
1.4 電路與網(wǎng)絡的CAD技術 11
1.4.1 Filter Solutions軟件 11
1.4.2 MATLAB軟件 13
1.4.3 RFSim99軟件 15
1.5 習題 16
1.6 “特別培養(yǎng)計劃”系列之課程設計 17
第2章 網(wǎng)絡圖論與電路方程 18
2.1 網(wǎng)絡圖論基礎 18
2.1.1 基本概念與術語 18
2.1.2 基本定理 21
2.2 圖的矩陣描述 22
2.2.1 關聯(lián)矩陣 22
2.2.2 回路矩陣 23
2.2.3 割集矩陣 24
2.2.4 矩陣A、Bf、Qf之間的關系 25
2.3 網(wǎng)絡方程及分析方法 26
2.3.1 KCL的矩陣形式 26
2.3.2 KVL的矩陣形式 28
2.3.3 VCR的矩陣表示 28
2.3.4 支路電流分析法 29
2.3.5 支路電壓分析法 31
2.3.6 節(jié)點方程 33
2.3.7 割集方程 33
2.3.8 回路方程 34
2.4 習題 34
2.5 “特別培養(yǎng)計劃”系列之課程設計 36
第3章 網(wǎng)絡函數(shù)與分析 37
3.1 網(wǎng)絡函數(shù)及零極點 37
3.1.1 網(wǎng)絡函數(shù)的基本概念 37
3.1.2 零極點的基本概念 39
3.1.3 多端口網(wǎng)絡函數(shù) 39
3.2 不定導納矩陣 41
3.2.1 定義及特性 41
3.2.2 原始不定導納矩陣的直接形成 43
3.2.3 不定導納矩陣的端部變換 47
3.3 不定導納矩陣的變換及其應用 49
3.4 有源網(wǎng)絡的不定導納矩陣分析法 52
3.5 網(wǎng)絡分析的拓撲公式法 54
3.5.1 節(jié)點導納的拓撲分析 55
3.5.2 ?jj的拓撲分析 58
3.5.3 ?ij的拓撲分析 61
3.5.4 策動點函數(shù)和轉移函數(shù)的拓撲分析 63
3.6 網(wǎng)絡分析的狀態(tài)變量法 66
3.6.1 狀態(tài)變量的基本概念 67
3.6.2 線性非常態(tài)網(wǎng)絡的狀態(tài)方程 67
3.7 靈敏度分析 69
3.7.1 基本概念和定義 70
3.7.2 基本公式及應用 72
3.8 習題 74
3.9 “特別培養(yǎng)計劃”系列之課程設計 76
第二篇 低頻網(wǎng)絡綜合
第4章 濾波器逼近方法 77
4.1 基本概念和重要函數(shù) 78
4.1.1 網(wǎng)絡參數(shù)的歸一化 78
4.1.2 濾波器的分類 79
4.1.3 幾個重要的濾波器函數(shù) 80
4.1.4 逼近類型 83
4.1.5 濾波器的技術參數(shù) 87
4.2 巴特沃斯逼近 88
4.3 切比雪夫逼近 92
4.4 橢圓逼近 98
4.5 頻帶和電路參數(shù)變換 102
4.5.1 低通到高通的變換 102
4.5.2 低通到帶通的變換 103
4.5.3 低通到帶阻的變換 104
4.5.4 電路參數(shù)變換 104
4.6 習題 105
第5章 無源網(wǎng)絡綜合 107
5.1 正實函數(shù) 107
5.2 電抗函數(shù)的性質(zhì)和實現(xiàn) 112
5.2.1 電抗函數(shù)的性質(zhì) 112
5.2.2 電抗函數(shù)的實現(xiàn) 115
5.3 RC函數(shù)的性質(zhì)和實現(xiàn) 120
5.3.1 RC函數(shù)的性質(zhì) 120
5.3.2 RC函數(shù)的實現(xiàn) 123
5.4 雙端接載的電抗雙口網(wǎng)絡 128
5.4.1 轉移函數(shù)H(s) 128
5.4.2 反射系數(shù)與特征函數(shù) 129
5.4.3 多項式P(s)、E(s)和F(s) 132
5.5 電抗雙口網(wǎng)絡的設計參數(shù) 133
5.6 電抗函數(shù)的極點移出綜合法 137
5.6.1 電抗函數(shù)的分類 138
5.6.2 極點移出法 139
5.6.3 部分極點移出法 143
5.6.4 基于極點移出法的雙端接載電抗網(wǎng)絡的綜合 145
5.7 習題 149
5.8 “特別培養(yǎng)計劃”系列之課程設計 151
第6章 有源網(wǎng)絡綜合 153
6.1 反饋型單運放二階有源網(wǎng)絡 153
6.1.1 負反饋二階網(wǎng)絡 153
6.1.2 正反饋二階網(wǎng)絡 157
6.2 高階有源網(wǎng)絡的直接綜合法 161
6.3 電抗梯形網(wǎng)絡的元件模擬法 163
6.3.1 廣義導抗變換器和頻變負阻元件 164
6.3.2 電感模擬法 165
6.4 習題 167
6.5 “特別培養(yǎng)計劃”系列之課程設計 167
第三篇 射頻微波網(wǎng)絡
第7章 射頻微波網(wǎng)絡基礎 168
7.1 線性網(wǎng)絡參數(shù)簡介 168
7.1.1 N端口網(wǎng)絡的阻抗/導納參數(shù) 169
7.1.2 二端口網(wǎng)絡的矩陣參數(shù) 170
7.1.3 散射參數(shù) 173
7.2 射頻微波網(wǎng)絡應用實例 174
7.2.1 小信號放大器級聯(lián)的網(wǎng)絡分析 174
7.2.2 微波匹配放大器網(wǎng)絡分析 175
7.2.3 射頻濾波器的網(wǎng)絡分析 179
7.3 多端口射頻微波網(wǎng)絡的S參數(shù)及其應用 181
7.3.1 功率分配與合成網(wǎng)絡 181
7.3.2 三端口環(huán)形器 182
7.3.3 三端口巴倫 184
7.3.4 四端口耦合器 186
7.4 習題 189
第8章 多頻段網(wǎng)絡的理論與綜合 190
8.1 多頻段電路網(wǎng)絡理論基礎 190
8.1.1 基于經(jīng)典濾波器理論的設計方法 191
8.1.2 引入傳輸零點進行設計 193
8.1.3 使用多模諧振器進行設計 195
8.1.4 通過級聯(lián)獨立的單頻段或雙頻段濾波器進行設計 195
8.2 多頻段傳輸函數(shù)的綜合技術 196
8.2.1 基本的低通傳輸函數(shù) 196
8.2.2 基于變換技術的多頻段濾波器的傳輸函數(shù)綜合 198
8.2.3 基于優(yōu)化技術的多頻段濾波器的傳輸函數(shù)綜合 200
8.3 基于零極點優(yōu)化技術的傳輸函數(shù)綜合 201
8.4 習題 203
8.5 “特別培養(yǎng)計劃”系列之課程設計 204
參考文獻 205