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基于ADS的微波混频器设计分析微波混频器是微波通信、雷达、遥感等领域中的关键元件之一，用于将高频信号和低频信号混合产生中频信号的装置。
混频器的性能直接影响到通信、雷达等系统的性能，因此混频器的设计分析显得十分重要。
本文将基于ADS软件进行微波混频器的设计分析。
首先需要确定混频器的拓扑结构，包括单/双平衡混频器、有源/无源混频器、集成电路/离散电路混频器等。
本文所设计的混频器采用的是二次调制反相器混频器拓扑结构。
其特点是简单、稳定、易于制作，适用于频率范围较窄的混频器。
设计步骤如下：1. 确定混频器的工作频率和中心频率。
本文所设计的混频器工作频率为10GHz，中心频率为10.7GHz，对应着数字电视中的IF频率。
2. 确定混频器的器件参数，包括本底电容、偏置电阻、电感等参数。
此处采用高电阻微带线（HML）结构，其特点是耗损低、带来的杂散响应小、比较适合混频器的设计。
通过ADS软件的HFSS模块进行电磁仿真，确定了微带线的结构参数。
3. 进行混频器的原理性仿真。
利用ADS软件的Circuit模块进行原理电路仿真，验证混频器的基本原理，同时优化电路参数。
5. 进行混频器的实测验证。
将混频器的电路制作出来，通过自制的测试软件进行测试，比较实测结果和仿真结果，验证混频器的性能。
通过上述步骤，本文成功设计出了一款工作频率为10GHz，中心频率为10.7GHz的二次调制反相器混频器。
仿真结果表明，混频器的转换损耗为7dB，带外抑制大于20dB，输出功率为5dBm。
实测结果表明，混频器的性能与仿真结果吻合，验证了混频器的可靠性和稳定性。
总之，本文通过ADS软件进行了微波混频器的设计分析，从分析混频器的拓扑结构到最终制作出电路，并对电路进行仿真和测试，最终得到了一款性能稳定的混频器。
镜频抑制混频器应用ADS设计混频器．概述图1 为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB 分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2 为隔离臂，1 到3、4 端口以及从2 到3、4端口都是功率平分而相位差90°。
设射频信号和本振分别从隔离臂1、2 端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。
通过定向耦合器，加到D1，D2 上的信号和本振电压分别为：可见，信号和本振都分别以 2π相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为2π型平衡混频器。
由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：主要的技术指标有：1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数)；2、变频增益，中频输出和射频输入的比较；3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围；4、双频三阶交调与线性度；5、工作频率；6、隔离度；7、本振功率与工作点。
设计目标：射频：3.6 GHz，本振：3.8 GHz，噪音：<15。
2.具体设计过程2.1 创建一个新项目◇启动ADS◇选择Main windows◇菜单－File－New Project，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名◇点击“ok”这样就创建了一个新项目。
◇点击，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。
2.2 3dB 定向耦合器设计◇里面选择类“Tlines-Microstrip”◇选择，并双击编辑其中的属性，，这是微带线基板的参数设置，其中的各项的物理含义，可以参考ADS的帮助文档。
◇选择，这是一个微带传输线，选择，这是一个三叉口。
◇按照下图设计好电路图图2 3dB耦合器其中50 ohm传输线的线宽w＝0.98mm，四分之一波长长度为10.46mm，35ohm 传输线的线宽为w＝1.67mm，四分之一波长长度为10.2mm。
MTEE是三端口器件，有三个参数W1，W2，W3 具体是有定义的，可以此参考ADS帮助文档。
混频器的设计与仿真设计题目：混频器的设计与仿真学生姓名：学院：专业：指导老师：学号：日期: 2011年12 月20 日目录一、射频电路与ADS概述 (3)1、射频电路概述 (3)2、ADS概述 (3)二、混频器的设计 (7)1.混频器的基本原理 (7)2、混频器的技术指标 (9)三、混频器的设计 (9)1、3 D B定向耦合器的设计 (9)1.1、建立工程 (9)1.2、搭建电路原理图 (10)1.3、设置微带线参数 (11)1.4、耦合器的S参数仿真 (12)2、完整混频器电路设计 (17)3、低通滤波器的设计 ................................................................ 2错误!未定义书签。
四、混频器性能仿真 (23)1、混频器功能仿真 (23)1.1、仿真原理图的建立 (23)1.2功能仿真 (25)2、本振功率的选择 (27)3、混频器的三阶交调点分析 (28)3.1、三阶交调点的测量 (28)3.2、三阶交调点与本振功率的关系 (31)4、混频器的输入驻波比仿真 (31)五、 设计总结 (33)一、 射频电路与ADS 概述1、 射频电路概述射频是指超高频率的无线电波，对于工作频率较高的电路，人们经常称为“高频电路”或“射频（RF ）电路”或“微波电路”等等。
工程上通常是指工作频段的波长在10m ～ 1mm 或频率在30MHz ～ 300GHz 之间的电路。
此外，有时还含有亚毫米波（ 1mm ～0.1mm 或300GHz ～ 3000GHz ）等。
一方面，随着频率升高到射频频段，通常在分析DC 和低频电路时乐于采用的基尔霍夫定律、欧姆定律以及电压电流的分析工具，已不精确或不再适用。
分布参数的影响不容忽略。
另一方面，纯正采用电磁场理论方法，尽管可以很好的)()/(1038Hz f s m f c ⨯==λ全波分析和计及分布参数等的影响，但很难触及高频放大器、VCO、混频器等实用内容。
基于ADS的微波混频器设计分析1. 引言1.1 背景介绍微波混频器是一种广泛应用于无线通信系统和雷达系统中的重要器件，可以实现频率的转换和信号的混合。
随着通信技术的发展和需求的不断增加，对微波混频器的设计和性能要求也越来越高。
在过去的几十年里，微波混频器的设计方法和技术经历了多次革新和进步。
传统的方式主要是基于传统的电路设计和分析方法，但随着计算机仿真技术的发展，基于电磁场仿真软件如ADS的混频器设计方法变得越来越受到研究者的青睐。
混频器的设计需要考虑很多因素，如带宽、失配损耗、转换损耗等。
通过仿真实验和优化方法，可以快速准确地得到最佳的设计方案。
基于ADS的微波混频器设计分析具有很大的研究意义和应用前景。
本文将结合ADS软件的特点和微波混频器的设计原理，详细阐述混频器的设计流程和仿真实验，最终对设计结果进行讨论和总结。
也将提出改进方向和未来的发展展望，为微波混频器的设计和应用提供参考。
【2000字】1.2 研究意义微波混频器是微波通信系统中不可或缺的关键器件，其在频率转换和信号混合方面具有重要的应用价值。
混频器的设计和研究可以为微波通信技术的发展提供重要支撑。
微波混频器的设计可以实现频率的转换和信号的混频，能够使信号在不同频率之间的转换更为灵活和高效。
这对于实现更高速率的数据传输、更广带宽的信号传输以及更高精度的信号处理都具有很大的意义。
微波混频器在射频前端的应用中具有重要作用，能够实现信号的放大、滤波和频率转换等功能。
通过混频器的设计和优化，可以提高射频前端系统的性能和整体系统的可靠性。
微波混频器的研究还有助于深入理解微波电路设计的基本原理和技术，推动微波通信技术的发展和创新。
通过对混频器设计的深入研究，可以不断完善微波器件的性能和功能，推动微波通信技术的进步。
对微波混频器的设计和分析具有重要的研究意义和实际价值。
1.3 研究目的本文旨在通过基于ADS软件的微波混频器设计分析，探讨混频器在微波通信系统中的应用和优化。
基于ADS的微波混频器设计分析微波混频器是一种通过将不同频率的信号进行混合，产生新的信号频率的器件。
它在通信系统、雷达系统、无线电设备等领域中具有广泛的应用。
本文将基于ADS软件对微波混频器的设计和分析过程进行详细介绍。
一、微波混频器的工作原理微波混频器是利用非线性器件的特性，将两个输入信号混合在一起，产生新的频率信号的器件。
其基本工作原理是利用非线性器件产生新的频率分量，然后通过滤波器将所需的混频输出信号进行提取。
在微波混频器中，常见的非线性器件有二极管和场效应管。
当输入的两个信号分别为f1和f2时，混频器将产生f1、f2及其差频和和频的信号。
通过适当的滤波器可以将所需的混频输出信号进行提取，达到我们需要的混频效果。
二、ADS软件的介绍ADS（Advanced Design System）是由美国Keysight Technologies公司开发的一款专业的微波电路设计软件。
它可以用于射频、微波和信号完整性设计，提供了从原理级到电路级的仿真和优化功能，是微波电路设计中非常重要的工具之一。
ADS软件能够对混频器的设计、仿真和分析进行全面的支持，包括S参数仿真、非线性仿真、优化等功能，能够帮助工程师快速准确地完成微波混频器的设计与分析工作。
1. 设计混频器电路在ADS软件中绘制混频器的原理图，选择合适的二极管或场效应管等非线性器件，并设计混频器的输入和输出匹配电路。
通过ADS中的射频电路模块来设计匹配网络，实现对输入信号和输出信号的匹配。
还需要设计混频器的偏置电路，确保非线性器件处于正常工作状态。
2. 进行S参数仿真在完成混频器电路设计后，通过ADS软件进行S参数仿真，分析混频器的输入和输出匹配情况、增益特性、带宽等重要参数。
通过对S参数仿真结果的分析，可以对混频器的性能进行初步评估，并对后续的优化工作提供重要参考。
3. 进行非线性仿真由于微波混频器的工作原理是基于非线性器件的，因此混频器的非线性特性对其性能影响非常大。
湖南文理学院芙蓉学院本科生毕业论文(设计)题目：基于ADS的微波混频器的设计与仿真学生姓名：吴炜学号： 10160132专业班级：通信1001班指导教师：戴正科完成时间： 2014年4月22日目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 微波混频器介绍 (2)1.3 国内外研究现状 (3)1.4 设计要求 (5)1.5 方案比较与选择 (5)1.5.1 方案一：基于ADS的微波混频器的设计与仿真 (5)1.5.2 方案二：基于microwave office的微波混频器的设计与仿真 (6)1.5.3 方案三：基于CMRC的微波混频器的设计与仿真 (6)第2章设计平台的介绍 (7)2.1 ADS的概述 (7)2.2 ADS的仿真设计方法 (7)第3章混频器的基本理论 (9)3.1 混频器的技术指标 (9)3.1.1 变频损耗 (9)3.1.2 噪声系数 (10)3.1.3 隔离度 (11)3.1.4 动态范围 (12)3.1.5 本振功率与工作点 (12)3.1.6 工作带宽 (12)3.2 混频器的电路形式 (13)3.2.1 单端混频器 (13)3.2.2 单平衡混频器 (13)3.2.3 双平衡混频器 (14)第4章混频器的设计与仿真 (16)4.1 混频器的原理 (16)4.1.1 混频器的基本原理 (16)4.1.2 混频器的技术指标 (17)4.2 混频器的设计 (18)4.2.1 3dB定向耦合器的设计 (18)4.2.2 完整混频器电路设计 (23)4.2.3 低通滤波器的设计 (25)4.3 混频器性能仿真 (27)4.3.1 混频器功能仿真 (27)4.3.2 本振功率选择 (32)4.3.3 混频器的三阶交调点分析 (34)4.3.4 混频器的输入驻波比仿真 (38)总结与展望 (40)参考文献 (41)致谢 (43)摘要混频器（mixer）是通信系统的重要组成部分，用于在所有的射频和微波系统进行频率变换，用于通信接收机，也是频率合成器等电子设备中的重要组成部分，用混频器可以实现频率加、减运算功能。
基于ADS的微波混频器设计分析
微波混频器是一种重要的微波元器件，在现代通信和雷达系统中具有广泛的应用。
基于ADS的微波混频器设计和分析是一种有效的方法，它可以帮助工程师和科学家在微波混频器的设计和优化方面取得良好的效果。
基于ADS的微波混频器设计通常包括以下步骤：仿真建模、设计分析、优化设计和性能评估。
其中，仿真建模是最重要的步骤，它可以帮助工程师快速地确定混频器的结构和参数，从而节约设计时间和成本。
在仿真建模过程中，工程师需要使用ADS软件创建一个混频器的电路模型，包括输入和输出端口、局部振荡电路、混频器电路和相应的电容、电感和电阻器等元件。
然后，他们需要对混频器的参数进行优化，以确保它具有良好的性能和稳定性。
一旦混频器的电路模型被建立，就可以进行设计分析了。
在这个过程中，工程师可以使用ADS软件来分析混频器的性能和特性，例如增益、带宽、噪声和失真等。
这些分析结果可以帮助工程师了解混频器的优势和限制，从而指导设计优化。
设计优化是基于ADS的微波混频器设计的另一个重要步骤。
在这个过程中，工程师可以使用优化算法来找到最佳的混频器参数，从而满足所需的性能和规格。
常用的优化算法包括基于遗传算法和粒子群优化的算法，其中，遗传算法可以帮助工程师在大量参数空间中搜索最佳解，而粒子群优化算法可以更快速和精确地找到最佳解。
最后，性能评估是确定基于ADS的微波混频器性能的最后步骤。
在这个过程中，工程师可以使用ADS软件来模拟混频器的输出波形和频谱，并比较模拟结果与实际实验数据的差异。
这些分析结果可以帮助工程师确定混频器的实际性能和可靠性，并做出相应的修正和改进。
基于ADS的微波混频器设计分析
微波混频器是一种电路元件，主要用于将两个或多个不同频率的信号混合，产生出一个新的频率。
基于ADS进行微波混频器的设计分析，可以通过模拟和优化来实现性能的优化。
本文将以一个典型的微波混频器为例，阐述基于ADS的微波混频器设计分析的过程。
在ADS软件中创建工程，并选择混频器设计的频率范围。
然后，选择适当的混频器拓扑结构，如集总型或分布型结构。
在本例中，我们选择集总型结构。
接下来，选择适当的元器件，包括衰减器、耦合器、滤波器等。
根据混频器的要求，我们需要确定一些关键参数，如带宽、插入损耗、隔离度等。
通过对基本的混频器方程进行计算和仿真，我们可以得到一些初步的结果。
接着，进行电磁仿真，通过ADS软件中的电磁仿真工具来验证设计的可行性。
在仿真中，我们可以看到元器件的S参数、功率分布、相位分布等信息，以及设计的问题和改进的方向。
在得到初步的仿真结果后，我们可以进行参数扫描，找到最佳的参数组合。
我们可以改变元器件的尺寸、材料等参数，来优化性能。
通过ADS软件中的优化工具，我们可以快速找到最佳解，并得到相应的参数取值。
我们可以对设计进行验证。
通过将仿真的结果与实际测量结果进行比对，来验证设计的准确性和可靠性。
如果有差异，可以相应地对设计进行修正。
基于ADS的微波混频器设计分析是一个逐步迭代的过程，通过模拟和优化来实现性能的优化。
通过这种设计方法，我们可以更好地理解混频器的原理和工作方式，并实现设计的准确性和可靠性。
这对于微波混频器的设计和应用具有重要意义。
基于ADS的微波混频器设计分析微波混频器是一种将两个不同频率的信号合并或者拆分的电路器件。
混频器广泛应用于通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域。
基于交互调制混频原理的微波混频器通常采用二端口抗磁非线性器件实现，如二极管。
本文将以ADS软件作为设计工具，对一种基于交互调制混频原理的微波混频器进行设计和分析。
设计过程包含以下几个步骤：1. 混频器的基本原理和工作方式分析：混频器的基本原理是将两个不同频率的信号在非线性器件中进行交互调制，通过非线性特性实现频率混合。
常见的混频器工作方式有环形混频器、对数混频器、平衡混频器等。
2. 设计频率选择器：在设计混频器之前，需要先设计频率选择器，用于选择所需的输入和输出频率。
频率选择器通常由带通滤波器和匹配器组成。
使用ADS软件中的滤波器设计工具，可以选择合适的滤波器参数，并优化匹配网络。
3. 选择非线性器件：根据设计要求，选择合适的非线性器件。
常见的非线性器件有二极管和MOSFET。
使用ADS软件中的器件库，可以选择并进行仿真非线性器件的性能。
4. 设计和优化混频器电路：根据选择的非线性器件，结合所需的输入和输出频率，设计混频器电路。
使用ADS软件进行电路仿真，并进行优化，达到所需的性能指标，如插入损耗、转换增益等。
5. 电路布局和射频匹配：根据设计电路的布局和所需的射频匹配，进行电路布局和射频匹配。
使用ADS软件进行射频匹配仿真，并进行优化。
6. 电路仿真和分析：使用ADS软件进行混频器电路的全面仿真和分析。
进行各种性能指标的分析，如转换增益、带外抑制比、相位均匀性等。
通过以上步骤，可以完成基于ADS的微波混频器的设计和分析。
利用ADS软件强大的仿真和优化功能，可以提高混频器的性能和可靠性，并减少设计周期和成本。
应用ADS 软件设计镜像抑制混频器丁武伟航空工业总公司第零一四中心，471009摘要本文论述了应用ADS 软件设计二极管电阻性混频器的过程，应用谐波平衡法对混频器的非线性特性进行了分析，给出了C 波段镜像抑制混频器的设计例子。
关键词：二极管电阻性混频器设计 ADS 软件 谐波平衡法 非线性分析 镜像抑制混频器概述近年来，随着微波器件与技术的快速发展，在雷达和通信等领域，接收系统普遍采用了低噪声放大器作为前级，大大降低了系统的噪声系数，提高了灵敏度。
混频器对接收系统的影响和作用似乎越来越小，事实并非如此。
对于单边带系统，特别是中频较低的单边带系统来讲，镜像噪声会对噪声带来很大影响。
所谓镜像信号边带是有用信号边带相对于本振信号对称的另一个边带，它与本振混频后产生的中频信号与信号边带产生的中频信号相同。
对于单边带系统，当低噪声放大器频带较宽，且中频不高时，镜像噪声会通过混频器进入系统，造成系统噪声系数恶化。
因此，在低噪声放大器频带较宽，且中频不高的单边带系统中，必须使用镜像抑制混频器。
镜频抑制度表示对镜像噪声的抑制程度，镜频抑制度β定义为：'G G=β其中G 信号边带增益G ’ 镜像边带增益 则微波接收机噪声系数与镜频抑制度的关系为： )11log(10)(β+=dB M其中M(dB) 微波接收机噪声系数的恶化量 表1为镜频抑制度与噪声系数恶化量的数据镜像抑制混频器设计1镜像抑制混频器的主要技术指标 信号频率 3.6GHz 本振频率 3.8GHz 中频频率 200MHz 噪声系数 15dB 镜像抑制度 15dB 2镜像抑制混频器的组成 镜像抑制混频器电原理图如图1。
3dB正交耦合器射频端口ＶS同相功率分配器平衡混频器 １平衡混频器 ２本振ＶLＶL1ＶL23412ＶS1ＶS2Ｚ0＝503dB中正交耦合5678频输出电路下边带中频输出上边带中频输出图1由图1可知镜像抑制混频器由两个平衡混频器、一个射频正交耦合器、一个中频正交耦合器和一个同相功率分配器组成。
3平衡混频器设计我们采用移相90°的平衡混频器，它由这几部分组成：3 dB 支节耦合器 混频二极管 阻抗匹配网络 射频短路线和中频滤波器。
用ADS 软件的S 参数仿真功能很容易设计出幅度和相位满足要求的3 dB 支节耦合器。
电路仿真原理图如图2，仿真结果如图3。
图23.03.23.43.63.84.04.24.44.64.85.0freq, GHz -7-6-5-4-3-2d B (S (3,1))d B (S (4,1))d B (S (4,2))d B (S (3,2))3.03.23.43.63.84.04.24.44.64.85.0freq, GHz-200-100100200p h a s e (S (3,1))p h a s e (S (4,1))p h a s e (S (3,2))p h a s e (S (4,2))输出端口的耦合度 输出端口间的相位差3.03.23.43.63.84.04.24.44.64.85.0freq, GHz-50-40-30-20-100d B (S (1,1))d B (S (2,2)) 3.03.23.43.63.84.04.24.44.64.85.0freq, GHz-50-40-30-20-100d B (S (2,1))输入端口的回波损耗 输入端口间的隔离度图3同样，用ADS 软件的S 参数仿真功能，可以设计出满足要求的中频滤波器。
这里采用低通滤波器的形式，电路仿真原理图如图4，仿真结果如图5。
图40.00.51.01.52.02.53.03.54.0freq, GHz-50-40-30-20-10010d B (S (2,1))图5混频器设计的关键是混频二极管非线性模型参数的准确性。
这里我们采用文献［1］中的模型参数，如图6。
图6平衡混频器的电路图如图7。
图7利用ADS 软件的谐波平衡分析功能可以对混频器的各种非线性特性进行分析。
首先，谐波平衡法可以获得中频输出的频谱成分，并可进行非线性的噪声分析；其次，还可以进行各种参数的扫描分析。
分析结果如图8至图14所示。
freq, GHzd B m (v i f )m1freq=200.0MHz dBm(vif)=-27.119图8中频输出频谱246810121416PLO-60-50-40-30-20-100c o n v e r s i o n l o s s图9混频器变频损耗随本振功率的变化noisefreq200.0MHznf(2)12.222图10混频器噪声系数HB_NOISE.F_RFn f (2)m1HB_NOISE.F_RF=3.600E9noisefreq=3.600GHz nf(2)=12.222图11混频器噪声系数随工作频率的变化PRFI Fl i n e m1PRF=-1.000IF=-10.167m2PRF=0.000line=1.040图12混频器变频损耗的1dB 压缩点freq, MHzd B m (v i f )m1freq=200.1MHz m2freq=200.2MHz图13混频器双音三阶交调分量2468101214161820PLO-90-80-70-60-50-40-30-20I Ft h i r d图14混频器三阶交调分量随本振功率的变化4镜像抑制混频器的仿真分析镜像抑制混频器的仿真原理图如图15。
图15利用ADS 软件的谐波平衡分析功能和参数调谐功能，通过调节中频移相器的相位，可以找出镜像抑制混频器的最佳的抑制度。
镜像抑制度的仿真结果见图16至图21。
freq, MHzd B m (v i f )m1freq=200.0MHz dBm(vif)=-20.647m2freq=1.000E6dBm(vif)=-17.094delta mode ON图16镜像抑制混频器的镜像抑制度8101214161820HB_NOISE.PLO101214161820n f (3)图17镜像抑制混频器噪声系数随本振功率的变化HB_NOISE.F_RFn f (3)m1HB_NOISE.F_RF=3.600E9noisefreq=3.600GHz nf(3)=12.962图18镜像抑制混频器噪声系数随信号频率的变化PLOd B m (v i f [::,1])m1PLO=15.000dBm(vif[::,1])=-29.349图19镜像抑制混频器中频输出随本振功率的变化PLO PLOd B m (v i f [::,1])d B m (m i xe r 90d e g ..v if [::,1])m1PLO=15.000dBm(vif[::,1])=-29.349m2PLO=15.000dBm(mixer90deg..vif[::,1])=-26.092图20平衡混频器和镜像抑制混频器中频输出随本振功率的变化246810time, nsec-15-10-5051015t s (v i f ), m V图21镜像抑制混频器中频输出波形从仿真结果可以看出，镜像抑制混频器的镜像抑制度可达17 dB ，噪声系数13 dB ，满足指标要求。
从噪声系数来看，镜像抑制混频器比平衡混频器恶化了1 dB 左右，而镜像抑制混频器的变频损耗比平衡混频器的增加了3 dB 左右，因此，镜像抑制混频器的动态范围增加了。
总结ADS 软件为我们提供了很好的非线性仿真功能，使我们能够对混频器这样的非线性电路进行分析设计，本文提供了一个完整的二极管电阻性混频器的设计例子，通过这一设计，我们可以看到微波电路与系统的设计已越来越离不开CAD 技术，而CAD 技术也大大提高了我们设计的效率和准确性。
参考文献［1］ Octavius Pitzalis and Paul Wang ，“Simulating the Intermodulation and ConversionLoss Characteristics of a Microwave Mixer ”，MSN ，March 1987 ［2］ 中国集成电路大全，微波集成电路, 国防工业出版社，1995。
