射频放大器的设计与实现
射频功率放大器设计、仿真与实现

书中首先介绍了射频功率放大器的理论基础,包括其工作原理、性能指标以 及设计流程。这部分内容为读者提供了必要的背景知识,帮助他们理解后续章节 中的内容。
在理论部分之后,书中详细介绍了各种射频功率放大器的设计和仿真方法。 这些方法包括晶体管的选择、偏置网络的设计、阻抗匹配的实现以及效率优化等 等。书中还通过大量的实例,向读者展示了如何使用这些方法来实现不同类型的 射频功率放大器。
本书介绍了射频功率放大器的基本概念和理论,包括射频信号的特点、放大器的性能指标、以及 射频功率放大器的基本工作原理。这些基本理论为后续的设计和仿真提供了基础。
本书详细介绍了射频功率放大器的设计和仿真技术。在设计中,包括电路设计、元件选择、匹配 网络设计等环节,同时也详细介绍了如何利用计算机仿真软件进行电路仿真,预测放大器的性能。 本书还提供了多个实际设计案例,这些案例既有简单的电路设计,也有复杂的系统设计,使读者 能够从实践中学习和掌握射频功率放大器的设计方法。
这一章介绍了射频功率放大器的背景和重要性,为读者提供了本书后续内容 的背景知识。
这一章深入浅出地介绍了射频功率放大器的基本原理,包括其工作机制、性 能指标等。
这一章详细介绍了射频功率放大器的设计过程,包括设计目标、方案选择、 器件选择等。
这一章讲解了如何使用仿真工具对射频功率放大器进行建模和性能预测,包 括常用的仿真软件和步骤。
书中的另一个亮点是对于仿真的介绍。作者通过使用业界主流的仿真软件, 向读者展示了如何对射频功率放大器进行精确的仿真。这些仿真包括电路级别的 仿真、系统级别的仿真以及电磁级别的仿真。通过这些仿真,读者可以验证设计 的正确性,预测可能出现的问题,从而减少试制和调试的时间。
书中还涵盖了射频功率放大器的实现细节。这部分内容涉及到了制造工艺、 版图设计、装配测试等环节。作者通过介绍业界通用的做法,帮助读者了解如何 在实际中实现射频功率放大器。
2.4GHz射频功率放大器的设计

毕业论文(设计)论文(设计)题目:2.4GHz射频功率放大器的设计目录中文摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)第二章理论基础 (5)2.1 二端口网络 (5)2.2 技术指标 (6)2.2.1 输出功率 (7)2.2.2 功率增益 (8)2.3 匹配网络 (9)2.3.1共轭匹配 (11)2.3.2负载牵引 (11)2.4 传输线理论简介 (12)2.5 ADS软件简介 (12)第三章电路设计 (14)3.1器件选型和功率分配 (14)3.1.1器件选型 (14)3.1.2 功率和增益分配 (14)3.2 单级放大器设计 (15)3.2.1功率级(Power stage)设计 (15)3.2.2驱动级(Driver stage)设计 (23)3.2.3 两级功率放大器系统设计 (26)第四章总结与展望 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录翻译 (33)中文摘要近年来,RFID技术的应用在全球掀起一场热潮。
2.4G技术标准由于它的广泛应用,更是成为技术和市场领域的宠儿。
RFID最重要的部分是发射机,而射频功率放大器作为发射机的核心部件,它的性能是制约整个RFID系统性能和技术水平的关键因素。
本文介绍了基于ADS用于RFID系统的2.4GHz射频功率放大器的硬件电路设计方法。
整个系统以MOSFET器件为核心功放晶体管,在2.4GHz、工作电压为3.3V 条件下,采用两级功放级联方式,前端驱动级工作于小信号状态,为后端提供高功率增益,后端功率级工作于大信号,提供高功率输出。
级联之后的效果是实现了27dB功率增益和高达近27dBm功率输出。
该系统主要应用于超高频射频识别读写器系统。
本文深入探讨了整体硬件电路的设计方案,详细阐述了电路设计的原理和方法,最后给出了具体的实现过程。
关键词:GaAs FET;RFID;ADS;2.4G无线系统;射频功率放大器AbstractIn recent years, RFID technology has led to a boom in the world. 2.4G technology standard has become a cosset of the technology and market field, just because of its wide range of applications. Transmitter is the most important part of the RFID system. As the core component of a transmitter, the performance of RFPA becomes to the key factor restricting capability and technical level of the whole RFID systemThis paper introduces a method of 2.4GHz RFPA hardware circuit designing used in RFID system based on ADS. The entire system using MOSFET component as the core power transistor contains two-stage cascade amplifiers working in 3.3V supply voltage, 2.4GHz. The driver-level works in small-signal state, providing high power gain for the back-end; power-level works in large-signal state, providing high output-power for the load. The effect after cascade is to achieve a 27dB power gain and a 27dBm output-power.We discuss the blue print of the overall hardware circuit design in this paper, expatiate the principles and methods of circuit design in detail, and finally give a concrete realization of the process.Key words: GaAs FET; RFID; ADS; 2.4G wireless system; RF Power Amplifier第一章绪论随着人类社会进入信息时代,无线通信技术有了飞速的发展,尤其是射频微波通信技术的产生和发展无疑对无线通信技术的发展起到了决定的作用。
具有调幅到调相(AMPM)补偿的射频功率放大器的制作方法

具有调幅到调相(AMPM)补偿的射频功率放大器的制作方法射频功率放大器是无线电传输中至关紧要的器件,尤其广泛应用于通信、雷达和卫星等领域。
射频功率放大器可将低功率信号放大成为高功率信号,为无线电传输供给强有力的保障和支持。
本文将介绍一种具有调幅到调相(AMPM)补偿功能的射频功率放大器的制作方法。
一、理论介绍1. 调幅到调相(AMPM)调幅到调相(AMPM)是指信号在放大过程中,由于非线性特性引起的模拟幅度调制信号被转换为模拟相位变化信号的过程。
在射频放大器中,非线性元件会产生非线性失真,使得信号的幅度和相位发生变化。
当信号通过非线性元件时,其幅度和相位的变化比例是不相同的。
因此,调幅到调相(AMPM)失真是由信号通过非线性元件引起的,这对于对信号质量要求较高的应用来说是特别不利的。
2. 补偿方法针对调幅到调相(AMPM)失真问题,在射频功率放大器中使用特别的电路来弥补失真是一种解决方法。
通过对放大器的输入信号进行增益和相位的调整,可以除去失真过程中的非线性响应,从而获得更好的信号质量和精准的输出功率。
调幅到调相(AMPM)补偿可以提高放大器的线性度、带宽和输出功率,使得信号能够更好地传输,并且可以帮忙降低系统的总成本和多而杂度。
二、制作方法1. 设计电路为了制作具有调幅到调相(AMPM)补偿功能的射频功率放大器,我们需要设计一个特别的电路。
此电路需要使用特定信号源、功率放大器和调制器等构成,实在设计方法如下:(1) 选择信号源:我们可以选择一个具有高动态范围和高频率稳定性的信号源,如微波信号源或信号发生器等。
(2) 选择功率放大器:我们需要选择一个具有高功率输出和低失真的射频功率放大器,以确保信号能够经过放大器时获得高质量的输出信号。
(3) 选择调制器:我们需要选择一个具有高幅度和相位调整范围的调制器,以便能够调整信号的幅度和相位,以实现调幅到调相(AMPM)补偿功能。
2. PCB制作完成电路设计后,我们需要将电路制作在PCB板上。
实验六射频放大器的设计

实验六射频放⼤器的设计实验六射频放⼤器的设计、仿真和测试⼀、实验⽬的1、了解描述射频放⼤器的主要性能参数及类型2、掌握放⼤器偏置电路设计⽅法3、了解最⼩噪声、最⼤增益放⼤器的基本设计⽅法4、掌握放⼤器输⼊、输出⽹络的基本结构类型5、掌握⽤ADS 进⾏放⼤器仿真的⽅法与步骤⼆、实验原理常⽤的微波晶体管放⼤器有低噪声放⼤器、宽带放⼤器和功率放⼤器。
⽬的是提⾼信号的功率和幅度。
低噪声放⼤器的主要作⽤是放⼤天线从空中接收到的微弱信号,减⼩噪声⼲扰,以供系统解调出所需的信息数据。
功率放⼤器⼀般在系统的输出级,为天线提供辐射信号。
微波低噪声放⼤器的主要技术指标有:噪声系数与噪声温度、功率增益、增益平坦度、⼯作频带、动态范围、输⼊输出端⼝驻波和反射损耗、稳定性、1dB 压缩点。
1、⼆端⼝⽹络的功率与功率增益及主要指标信号源的资⽤功率实际功率增益转换功率增益资⽤功率增益*max in sin a in P P P Γ=Γ==*out LL L max an =P P P ==ΓΓ22212222(1)1(1)L Lin L in S P G P S -Γ==-Γ-Γ222210222211/11s LT L a s Ls in LG P P S G G G S -Γ-Γ===-ΓΓ-Γ()22212211(1)/11s avsan a soutS GP P S -Γ==-Γ-Γ2.放⼤器的稳定性⽆条件稳定:不管源阻抗和负载阻抗如何,放⼤器输⼊输出端反射系数的模都⼩于1,⽹络⽆条件稳定(绝对稳定)条件稳定:在某些范围源阻抗和负载阻抗内,放⼤器输⼊输出反射系数的模⼩于1,⽹络条件稳定(潜在不稳定)由于放⼤器件内部S12产⽣的负反馈导致放⼤器⼯作不稳定!稳定性设计是设计放⼤器时⾸要考虑的问题。
匹配⽹络与频率有关;稳定性与频率相关;可能情况是设计的频率稳定⽽其他频率不稳定。
⽆条件稳定的充分必要条件:稳定性系数K输⼊、输出稳定性圆(条件稳定):|Гin|=1 或 |Гout|=1在Smith 圆图上的轨迹输出稳定性圆判别该输出稳定性区域?稳定圆不包含匹配点,|S11|<1时: |Гin|<1,稳定,匹配点在稳定区 |S11|>1时: |Гin|>1,不稳定,匹配点在不稳定区输⼊稳定性圆(条件稳定)3.最⼤增益放⼤器设计(共轭匹配)源和负载与晶体管之间达到共轭匹配时,可实现最⼤增益。
《2024年基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》范文

《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言随着无线通信技术的不断发展,射频功率放大器(RF Power Amplifier, 简称PA)作为无线通信系统中的关键组件,其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
因此,设计一款高性能的射频功率放大器显得尤为重要。
本文将介绍一种基于ADS(Advanced Design System)的射频功率放大器设计与仿真方法,以期为相关领域的研究人员和工程师提供一定的参考。
二、设计原理与方案1. 设计原理射频功率放大器的主要功能是将低功率的射频信号放大到适合传输的功率水平。
设计过程中需考虑的主要因素包括放大器的增益、效率、线性度以及稳定性等。
基于ADS的设计方法主要利用ADS软件进行电路仿真,通过优化电路参数,以达到设计目标。
2. 设计方案本文提出的设计方案主要包括以下几个步骤:(1)确定设计指标:根据系统需求,确定射频功率放大器的设计指标,如工作频率、增益、输出功率、效率等。
(2)选择器件:根据设计指标,选择合适的晶体管、电容、电感等器件。
(3)电路设计:利用ADS软件进行电路仿真,通过优化电路参数,以达到设计目标。
(4)仿真验证:对设计好的电路进行仿真验证,检查是否满足设计指标。
三、基于ADS的仿真过程1. 建立模型:在ADS软件中,根据选定的器件建立电路模型。
2. 参数设置:设置仿真参数,如工作频率、输入功率、负载阻抗等。
3. 仿真分析:进行电路仿真,分析放大器的增益、效率、线性度等性能指标。
4. 优化设计:根据仿真结果,对电路参数进行优化,以提高放大器的性能。
四、仿真结果与分析经过仿真验证,本文设计的射频功率放大器在以下几个方面表现出色:1. 增益:放大器的增益达到了设计要求,且在工作频率范围内保持稳定。
2. 效率:放大器的效率较高,达到了预期目标,有效提高了能量的利用率。
3. 线性度:放大器的线性度良好,输出信号失真较小,满足系统需求。
4. 稳定性:放大器在工作过程中表现出良好的稳定性,没有出现自激振荡等问题。
射频功率放大器电路设计

本文主要对射频功率放大器电路设计进行介绍,主要介绍了射频功率放大器电路设计思路部分,以及部分设计线路图一、阻抗匹配设计大多数PA都内部集成了到50欧姆的阻抗匹配设计网络,不过也有一些高功率PA 将输出端匹配放在集成芯片外部,以减小芯片面积。
常用的匹配设计有微带线匹配设计、分立器件匹配设计网络等,在典型设计中有可能会将两者共同使用,以改善因为分立器件数值不连续带来的匹配设计不佳的问题。
PA阻抗匹配设计原理和射频中的阻抗匹配相同,都是共轭匹配设计,主要实现功率的最大传输。
常用工具可以使用Smith圆图来观察阻抗匹配设计变化,同时用ADS软件来完成仿真。
二、谐波抑制由本人微博《射频功率放大器 PA 的基本原理和信号分析》得知,谐波一般是由器件的非线性产生的倍频分量。
谐波抑制对于CE、FCC认证显得尤为重要。
由于谐波的频率较分散,所以一般采用无源滤波器来衰减谐波分量,达到抑制谐波的效果。
不仅PA,其它器件包括调制信号输出端都有可能产生谐波,为了避免PA对谐波进行放大,有必要在PA输入端即添加抑制电路。
上图所示无源滤波器常用于2.4G频段的芯片输出端位置,该滤波器为五阶低通滤波器,截止频率约为3GHz,对2倍频和3倍频的抑制分别达到45.8dB和72.8dB。
使用无源滤波器实现谐波抑制有以下优点:l 简单直接,成本有优势l 良好的性能并且易于仿真l 可以同时实现阻抗匹配设计三、系统设计优化系统设计优化主要从电源设计,匹配网络设计出发,实现PA性能的稳定改善。
3.1 电源设计功率放大器是功耗较大的器件,在快速开关的时候瞬间电流非常大,所以需要在主电源供电路径上加至少10uF的陶瓷电容,同时走线尽量宽,让电容放置走线上,充分利用电容储能效果。
PA供电电源一般有开关噪声和来自其它模块的耦合噪声,可以在PA靠近供电管脚处放置一些高频陶瓷电容。
有必要也可以加扼流电感或磁珠来抑制电源噪声。
从SE2576L的结构框图可以看出,该PA一共由三级放大组成,每一级都单独供电,前面两级作为小信号电压增大以及开关偏置电路,其工作电流较小,最后一级功率放大,其电流很大。
《2024年基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》范文

《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言射频功率放大器(RF Power Amplifier,简称RPA)是无线通信系统中的关键部件,广泛应用于手机、电视、卫星通信等无线通信领域。
因此,设计和仿真射频功率放大器是无线通信技术领域的重要研究内容。
本文将介绍基于ADS(Advanced Design System)的射频功率放大器设计与仿真过程,以期为相关研究提供参考。
二、设计目标与要求在设计射频功率放大器时,需要明确设计目标与要求。
首先,根据应用场景和系统需求,确定射频功率放大器的频段、输出功率、增益、效率等关键指标。
其次,考虑到射频功率放大器的工作环境,需要具备良好的稳定性和可靠性。
最后,在满足性能要求的前提下,还需考虑成本、体积等因素。
三、ADS软件介绍ADS是一款功能强大的电子设计自动化软件,广泛应用于射频、微波和毫米波电路的设计与仿真。
在射频功率放大器的设计与仿真过程中,ADS提供了丰富的电路元件模型、仿真算法和优化工具,可有效提高设计效率和仿真精度。
四、射频功率放大器设计与仿真1. 电路拓扑结构设计根据设计要求,选择合适的电路拓扑结构。
常见的射频功率放大器电路拓扑结构包括共源极、共栅极、推挽式等。
在ADS中,可以建立相应的电路模型,对不同拓扑结构进行仿真与比较,以确定最优的电路拓扑结构。
2. 元件参数选择与优化在确定了电路拓扑结构后,需要选择合适的元件参数。
这些参数包括晶体管、电容、电感、电阻等元件的数值。
在ADS中,可以通过仿真实验,对元件参数进行优化,以获得最佳的电路性能。
3. 仿真与分析利用ADS的仿真功能,对设计的射频功率放大器进行仿真与分析。
通过观察仿真结果,分析电路的性能指标,如增益、输出功率、效率、稳定性等。
根据仿真结果,对电路进行进一步的优化和调整。
五、实验结果与讨论在完成射频功率放大器的设计与仿真后,需要进行实验验证。
通过实际测试,对比仿真结果与实验结果,分析误差原因。
射频功率放大器模块的设计与实现

设计要合理布局 , 功率放大器部分应 该与其他低功
率 或 者数 字 部 分 尽 量 远 离 , 在 中 间 加 装 金属 隔 并 条 、 蔽 罩或微 波 吸 附 材 料 , 免 功 率放 火器 与其 屏 避
射频电路工作在很高的频率上 , 在元件引脚或
者电路引线上 会产生一定 的寄生参量。而射频功 一 率放大器中 , 在高功率 、 大电流的环境下, 寄生参量
指标 。 为 了尽 可能减 小 电磁 干扰 的影 响 , 要在 电路 需 设 计及 P B设 计 中采 取 电磁 兼 容 ( MC) 施 , C E 措 这
环境中的稳定 、 高速的数据传输是未来移动通信系 统研究者的主要 目标之一 。射频功率放大器是 发
射机的末级 , 它将已调制的频带信号放大到所需要 的功率, 保证在覆盖区域 内的接收机可以收到满意 的信号电平, 但不能过于干扰相邻 信道的通信, 同
( 中科技大学 电信 系 华 武汉 4 0 7 ) 3 04
摘
要
提 比了功率放大器设计中的两个关键问题 , 结合 G M 直放站 功率放 大器模块 的工程 实例 , S 详细 分析 了该 功
功率放 大器
T 8 N3
率放 大器模块 的设计 过程.最 后给出该 模块样机 的实测结果 , 步验证 了设 计方法 的有效性 。 进一
对 于系统 的影 响 大 大增 加 , 外 , 另 引线 电感 及走 线
电感等又是引起高频辐射干扰 的重要因素 , 这些功
率不小的电磁干扰 ( M ) E I 可能会使功率放大器本 身、 电源部 分或者 系统 的其他部 分 的性 能大幅 下 降 , 多 情 况 下 会 直 接 影 响 系 统 的 多 项 主 要 很
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第 6 卷 第 3 期 2009 年 9 月苏 州 工 职 院 Journal of SIIT Vol. 6 No.3 Sep.2009
一、引言
放大器是射频接收机中的主要部件,它处于接收系统的前段,对射频信号进行放大,由于放大器在接收系统中的特殊地位和作用,因此该部件的设计对接收系统的性能有极其重要的影响。
在对低噪声放大器的设计中,要考虑放大能力、噪声性能,稳定性等许多特殊因素,给设计工作带来较大的困难。
本文使用Agilent公司的ADS软件对放大器进行了设计,获得了较好的仿真效果。
二、放大器设计理论
在射频放大器设计中,最重要的设计观念是电路的输入输出阻抗的匹配性、电路的稳定性、功率增益、工作带宽、噪声和直流偏置。
一个射频放大器的设计常常开始于最初的要求和适当的有源射频器件的选择,然后通过系统数值解和辅助作图法来决定晶体管在特定稳定度和功率增益要求下的工作条件(即信号源和负载的反射系数)。
一个绝对稳定的晶体管在任何无源置端条件下,不会产生振荡。
换句话说,用一个潜在不稳的晶体管进行设计时,必须经过仔细的分析和考虑,才能用无源置端获
射频放大器的设计与实现
王 栋
(苏州工业职业技术学院 电子工程系,江苏 苏州 215104)
【摘要】本文首先介绍了低噪声放大器的设计理论、方法和过程,然后介绍使用射频微波仿真设计软件Agilent公司的ADS进行分析和设计一个放大器的过程和方法。
仿真得到了比较理想的效果。
【关键词】放大器;ADS
Design and Realization of RF Ampli fi er
WANG Dong
Abstract: First,the designing theory 、method and process of Amplifer are introduced. Then an ampli fi er is
designed by the microwave software ADS designed by the company Agilent. the simulation result is perfect.Key words: Ampli fi er ;ADS 得稳定的放大器。
各种电路的分析选择正确的直流工作点以及适当的直流偏置电路,对于获得设计要求的交流特性也是十分重要的。
对射频放大器的设计电路的输入输出阻抗的匹配性是及其重要的,在微波频段,传输线问题和匹配电路问题的分析都很麻烦。
Smith圆图为这些问题的分析提供了一个非常有用的图解法。
通过归一化阻抗和导纳Smith圆图,可以很容易并且快速设计出实现微波放大器最佳性能的匹配电路。
微带传输线作为无源电路分析和全部微波放大器工艺的载体被广泛的应用。
微波传输线相互连接的方式是跨越式的。
芯片中或者封装式的晶体管可以很容易地贴到微带线的导体上。
很多电路设计中采用了微带线方式。
三、放大器的仿真设计1、放大器设计目标
●输入输出阻抗为50欧姆,工作在0.75~1.25GHZ。
●放大器增益大于20dB。
●放大器噪声低于10dB。
●放大器处于绝对稳定状态(稳定因子k>1)。
2、放大器设计步骤
●选取符合要求的射频放大管。
收稿日期:2009 - 02 - 14
作者简介:王栋(1981 - ),浙江湖州人,助教,研究方向:应用电子。
●在ADS软件中做电路直流仿真,找出射频管的直流工作偏置点。
●对射频管做交流仿真,观察管子的增益性和噪声。
●对射频管进行S参数仿真,得出射频管的 参数。
●根据射频管的S参数设置输入、输出匹配网络。
●对晶体管放大电路进行S参数的优化使其输入、输出阻抗与50欧姆阻抗相匹配。
3、放大器设计过程
(1)晶体管型号和参数
晶体管如图1
图1 晶体管模型
(2)晶体管的直流仿真电路
仿真结果如下
图2 晶体管的直流仿真结果
(3)晶体管的交流仿真电路
根据DC仿真结果选择好晶体管的直流工作点ICC、IBB、VCE,根据直流工作点求出偏置电阻的值。
确定好电阻值后进行AC仿真,插入AC 模拟器,交流电源,50欧姆负载以及隔直流电
容。
电路如图3
图3 晶体管的交流仿真电路
插入计算公式计算放大器的增益并绘出放大器的噪声值随频率的变化。
图4 晶体管的增益和噪声
(4)放大电路设计
提取出晶体管的S参数,并设计输入、输出匹配网络使其与50欧姆阻抗相匹配,在设计时要插入S参数控制器、端口Term1和Term2、优化目标dB(S(1,1))、dB(S(2,2))、dB(S(2,1)),因为dB(S(1,1))、dB(S(2,2))越小表示输入输出阻抗越与50欧姆阻抗相匹配,dB(S(2,1))越大表示放大器的增益越大。
因此可以设定优化目标值如下图,优化控制器OPRIM的优化方式设置为Gradient即梯形扫描法,反复次数为500次。
电路如图5
图5 一级放大电路的匹配
第 6 卷 第 3 期 2009 年 9 月苏 州 工 职 院
Journal of SIIT
Vol. 6 No.3
Sep.2009
优化目标设置如图6
图6 电路的优化设置
仿真结果如图7,8所示
(a) 放大电路S(2,1)参数(增益)
(b)放大电路的噪声系数
图7 一级放大电路的增益和噪声系数(a)放大电路的S(1,1)参数
(b)放大电路的S(2,2)参数
(c)Smith圆图
图8 放大电路的S参数图与Smith 圆图
由上图可知,dB(S(1,1))、dB(S(2,2))在0.75~1.25GHz时均小于-20dB,说明放大器的匹配良好,由Smith圆图也可看出在中心1GHz 时S(1,1)、S(2,2)非常接近50欧姆中心点,dB(S(2,1))在1GHz大约为23dB,这就说明管子在匹配良好的状态下单管增益达到了我们的设计目标20dB。
四、结论
该放大器工作在0.75~1.25GHZ,输入输出阻抗匹配良好,放大器增益大于20dB,放大器噪声低于10dB,且处于绝对稳定状态,设计完全符合要求。
参考文献
[1]张玉兴.射频模拟电路[M].北京:电子工业出版社,2002.
[2]Stephen A. Mass著,王惠功等编译.非线性微波毫米波电路分析与设计[M].北京:北
京邮电学院出版社,1990.。