电磁理论：高速模拟与数字通信电路设计 图书分享

在现代电子设计的世界里，随着信号速率的不断攀升，无论是数字通信还是模拟射频领域，工程师们都面临着一个共同的挑战：当电路的尺寸和信号的波长变得可以比拟时，传统的电路理论似乎不再万能。寄生效应、信号完整性、电磁干扰等问题日益凸-显，而这些问题的根源，都指向了电磁理论。

长期以来，电路理论和电磁场理论似乎是电子工程领域的两个分支。然而，技术的飞速发展要求我们必须将二者融会贯通。现代通信技术要求电路更小、更快、更高效，而优秀的设计离不开对电路理论和电磁学的深刻理解。当信号频率进入GHz时，一根导线可能不再是简单的零电阻连接，而是一个具有复杂阻抗特性的传输线；一个过孔也不再是简单的垂直连接，而是一个会产生寄生电感和电容的不连续点。

这本由加州大学伯克利分校的阿里·M·尼克内贾德（Ali M. Niknejad）教授撰写，电子工业出版社引进出版，张为 等人翻译的《电磁理论：高速模拟与数字通信电路设计》，ISBN:9787121133831。正是为了打破电路与电磁场之间的壁垒而生。它并非一本纯粹的物理或数学著作，而是紧密围绕着高速电路设计中的实际问题，从电路设计师的视角出发，系统地阐述了电磁理论的基础及其在现代集成电路设计中的应用。

本书的作者阿里·M·尼克内贾德是加州大学伯克利分校的杰出教授，同时也是伯克利无线研究中心（BWRC）的学术主任。他的研究领域涵盖了模拟、射频、混合信号及毫米波电路，器件物理与建模，以及应用电磁学等。尼克内贾德教授因其在电磁学和射频集成电路领域的教科书而荣获了2012年ASEE弗雷德里克·埃蒙斯·特曼奖（Frederick Emmons Terman Award），并且在科研和技术转化方面都取得了卓越成就。他不仅在顶级学术会议上屡获殊荣，还是多家高科技公司的联合创始人，致力于将前沿技术应用于医疗健康等领域。

这本书最大的特色在于其内容的组织和深度。它首先回顾了电阻、电容和电感这些基本概念的起源，并从电路和电磁场的双重角度进行了解析，帮助读者建立直观而深刻的物理图像。

在此基础上，本书逐步深入到更高级的主题，其内容结构清晰，层层递进：

• 无源器件的设计与布局： 详细探讨了电感、电容、电阻等无源器件在高速下的行为，以及如何进行有效的设计与优化布局。
• 谐振与阻抗匹配： 这是射频和高速电路设计的核心，书中对此进行了系统性的讲解，涵盖了各种匹配网络的设计方法。
• 传输线、变压器与分布式电路： 当信号波长与电路尺寸相当时，传输线效应变得至关重要。本书对传输线理论、变压器设计以及分布式电路的概念和应用做了详尽的阐述。
• 高速开关电路与放大器： 结合实例，分析了小信号高速放大器和高速开关电路的设计挑战与解决方案。
• 耦合与隔离技术： 深入探讨了高速电路中无处不在的寄生耦合问题，并提供了有效的隔离技术来保证信号完整性。
• 电磁波传播与辐射： 介绍了天线的基本原理，帮助读者理解电路如何与外部电磁环境相互作用。
• 微波电路与前沿进展： 涵盖了最先进的硅基宽带模拟、射频、微波和毫米波电路的设计实例与技术。

谁应该阅读这本书？

高等院校的本科生或研究生： 本书将为你提供电磁学在现代电子学中应用的全新视角，是课堂学习的绝佳补充和深化。

从事射频/微波/毫米波集成电路设计的工程师： 书中大量的实用案例、设计技巧和前沿成果将直接为你的日常工作提供指导和启发。

从事高速数字电路和信号完整性分析的工程师： 本书将帮助你从根源上理解信号完整性问题，并掌握分析和解决这些问题的基本工具。

图书目录

第1章 绪论
1.1 写作初衷
1.2 封装系统：芯片与封装的协同设计
1.3 未来无线通信系统
1.4 电路和电磁仿真

第2章 电容
2.1 静电学回顾
2.2 电容
2.3 非线性电容
2.4 本章参考文献

第3章 电阻
3.1 欧姆定律
3.2 半导体中的导电性
3.3 扩散
3.4 热噪声
3.5 本章参考文献

第4章 安培、法拉第以及麦克斯韦
4.1 安培：静磁场
4.2 磁性材料
4.3 法拉第的伟大发现
4.4 麦克斯韦的位移电流
4.5 本章参考文献

第5章 电感
5.1 简介
5.2 电感
5.3 磁能和电感
5.4 关于电感的讨论
5.5 部分电感和返回电流
5.6 阻抗和品质因数
5.7 电感的频率响应
5.8 电感的品质因数
5.9 电感和开关电路
5.10 概述：电感如何变成电容
5.11 本章参考文献

第6章 无源器件的设计与版图
6.1 环线电感
6.2 经典线圈
6.3 螺线管
6.4 对称电感
6.5 多层电感
6.6 电感的等效电路模型
6.7 集成电容
6.8 借助磁位矢量进行计算
6.9 本章参考文献
6.10 本章附录：线状局部互感

第7章 共振和阻抗匹配
7.1 共振
7.2 Q值的各种表达形式
7.3 阻抗匹配
7.4 分布式匹配网络
7.5 滤波器
7.6 本章参考文献

第8章 小信号高速放大器
8.1 宽带放大器
8.2 经典双端口放大器设计
8.3 晶体管的性能指数
8.4 本章参考文献

第9章 传输线
9.1 分布式电缆
9.2 无限梯形网络
9.3 分布式梯形网络传输线
9.4 传输线终端
9.5 无损传输线
9.6 有损传输线
9.7 传输线的场理论
9.8 T形线结构
9.9 传输线电路
9.10 史密斯圆图
9.11 传输线匹配网络
9.12 本章参考文献

第10章 变压器
10.1 理想变压器
10.2 打点习惯
10.3 耦合电感变压器
10.4 耦合电感等效电路
10.5 变压器设计与版图
10.6 不平衡变压器
10.7 混合变压器
10.8 变压器寄生效应
10.9 变压器性能参数
10.10 变压器电路
10.11 本章参考文献

第11章 分布式电路
11.1 分布式RC电路
11.2 传输线变压器
11.3 高频情况下的场效应晶体管
11.4 分布式放大器
11.5 本章参考文献

第12章 高速开关电路
12.1 传输线和高速转换电路
12.2 传输线的瞬态特性
12.3 无限传输线的阶跃函数激发
12.4 带终端的传输线
12.5 电抗终端
12.6 传输线色散
12.7 本章参考文献

第13章 磁、电耦合与隔离
13.1 电耦合
13.2 磁耦合
13.3 地噪声耦合
13.4 衬底耦合
13.5 封装耦合
13.6 本章参考文献

第14章 电磁传播与辐射
14.1 无源区中的麦克斯韦方程组
14.2 波在导体中的渗透
14.3 坡印亭矢量
14.4 平面波传输的电磁能
14.5 复数坡印亭定理
14.6 完美导体的反射
14.7 电介质上的法向入射
14.8 本章参考文献

第15章 微波电路
15.1 什么是微波电路
15.2 微波网络
15.3 洛伦兹互易定理
15.4 网络公式
15.5 散射矩阵
15.6 三端口网络属性
15.7 四端口网络属性
15.8 两个导体耦合
15.9 本章参考文献参考文献

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