تکنیک‌های فرکانس بالا: مقدمه‌ای بر طراحی RF و مایکروویو و شبیه‌سازی کامپیوتری ۲۰۱۶
High Frequency Techniques: An Introduction to RF and Microwave Design and Computer Simulation 2016

این کتاب درسی، مقدمه‌ای بر مهندسی مایکروویو است. گستره‌ی این کتاب از مباحث یک دوره‌ی مقدماتی در مهندسی برق، که در آن امپدانس‌ها با استفاده از اعداد مختلط تجزیه و تحلیل می‌شوند، آغاز شده، به معرفی خطوط انتقال که با استفاده از نمودار اسمیت تحلیل می‌شوند، می‌رسد و سپس به موضوعات سطح تحصیلات تکمیلی، مانند مدارهای معادل برای موانع در موج‌برهای توخالی که با استفاده از توابع گرین تجزیه و تحلیل می‌شوند، می‌پردازد. این کتاب در واقع یک دایره‌المعارف جامع از روش‌های طراحی مدار است.

علیرغم پیچیدگی مباحث، مطالب به شیوه‌ای محاوره‌ای برای سهولت در درک ارائه شده‌اند. این کتاب نه تنها یک متن عالی در سطوح کارشناسی و کارشناسی ارشد است، بلکه یک مرجع دقیق برای مهندسین شاغل نیز به شمار می‌رود.

تصور کنید مهندسی که با مباحث زیر که در کتاب “تکنیک‌های فرکانس بالا” مورد بررسی قرار گرفته‌اند، آشنا شود، تا چه حد اطلاعات کاملی خواهد داشت: (به ترتیب ارائه)

تاریخچه‌ی مختصر بی‌سیم (رادیو) و کد مورس
تخصیص فرکانس رادیویی در ایالات متحده
مقدمه‌ای بر بردارها
تحلیل AC و چرایی استفاده از اعداد مختلط و امپدانس
تقابل مدار و آنتن
معیار دسی‌بل
انتقال حداکثر توان
اثر پوستی
شبیه‌سازی کامپیوتری و بهینه‌سازی شبکه‌ها
تطبیق LC یک امپدانس با دیگری
رزوناتورهای کوپل‌شده
خطوط انتقال یکنواخت برای انتشار
VSWR، افت برگشتی و خطای عدم تطابق
معادلات تلگرافچی (استخراج شده)
سرعت فاز و گروه
معادله‌ی تبدیل امپدانس برای خطوط (استخراج شده)
محدودیت‌های تطبیق فانو و بود
نمودار اسمیت (استخراج شده)
اندازه‌گیری امپدانس خط شکاف‌دار
دایره‌های Q ثابت روی نمودار اسمیت
تقریب خط انتقال با المان‌های گسسته‌ی L و C
روش‌های تحلیل ماتریس ABCD، Z، Y و پراکندگی برای مدارها
طراحی آماری و تحلیل بازده محصولات
میدان‌های الکترومغناطیسی
قانون گاوس
ضرب داخلی بردار، دیورژانس و کرل
پتانسیل استاتیک و گرادیان
قانون آمپر و کرل برداری
معادلات ماکسول و تجسم آن‌ها
لاپلاسین
مختصات مستطیلی، استوانه‌ای و کروی
اثر پوستی
معادله موج
معادلات هلمهولتز
امواج صفحه‌ای منتشر شونده
محوشدگی ریلی
قطبش دایره‌ای (بیضوی)
قضیه‌ی پویینتینگ
میدان‌های EM روی خطوط انتقال
محاسبه‌ی امپدانس خطوط کواکسیال
محاسبه و تجسم میدان‌ها در موج‌برها
ثابت‌های انتشار و مدهای موج‌بر
توسعه‌ی سری تیلور
سری فوریه و توابع گرین
مدهای مرتبه بالاتر و نحوه‌ی سرکوب آن‌ها
پتانسیل برداری و پتانسیل‌های تاخیری
آنتن‌های سیمی و روزنه‌ای
انتشار رادیویی و افت مسیر
شبیه‌سازی کامپیوتری الکترومغناطیسی ساختارها
کوپلرهای جهت‌دار
هایبرید Rat Race
تحلیل مد زوج و فرد اعمال شده بر کوپلر موج برگشتی
اندازه‌گیری‌های امپدانس و انتقال با آنالایزر شبکه
پارامترهای پراکندگی دو-پورت (ماتریس s)
کوپلر حلقوی هایبرید
تقسیم‌کننده‌ی توان ویلکینسون
طراحی فیلتر: پاسخ‌های باترورث، ماکزیمم فلت و چبیشف
Q فیلتر
فیلتر دیپلکسر، میان‌گذر و بیضوی
تبدیل ریچارد و هویت‌های کورودا
فیلترهای استاب خط انتقال مامفورد
طراحی تقویت‌کننده‌ی ترانزیستوری: بهره، بایاس، پایداری و تطبیق مزدوج
نویز در سیستم‌ها، عدد نویز یک آبشار تقویت‌کننده
غیرخطی بودن تقویت‌کننده و محدوده‌ی دینامیکی عاری از سیگنال‌های ناخواسته
طراحی آماری و تحلیل بازده

This textbook is an introduction to microwave engineering. The scope of this book extends from topics for a first course in electrical engineering, in which impedances are analyzed using complex numbers, through the introduction of transmission lines that are analyzed using the Smith Chart, and on to graduate level subjects, such as equivalent circuits for obstacles in hollow waveguides, analyzed using Green’s Functions. This book is a virtual encyclopedia of circuit design methods.

Despite the complexity, topics are presented in a conversational manner for ease of comprehension. The book is not only an excellent text at the undergraduate and graduate levels, but is as well a detailed reference for the practicing engineer.

Consider how well informed an engineer will be who has become familiar with these topics as treated in High Frequency Techniques: (in order of presentation)

Brief history of wireless (radio) and the Morse code
U.S. Radio Frequency Allocations
Introduction to vectors
AC analysis and why complex numbers and impedance are used
Circuit and antenna reciprocity
Decibel measure
Maximum power transfer
Skin effect
Computer simulation and optimization of networks
LC matching of one impedance to another
Coupled Resonators
Uniform transmission lines for propagation
VSWR, return Loss and mismatch error
The Telegrapher Equations (derived)
Phase and Group Velocities
The Impedance Transformation Equation for lines (derived)
Fano’s and Bode’s matching limits
The Smith Chart (derived)
Slotted Line impedance measurement
Constant Q circles on the Smith Chart
Approximating a transmission line with lumped L’s and C’s
ABCD, Z, Y and Scattering matrix analysis methods for circuits
Statistical Design and Yield Analysis of products
Electromagnetic Fields
Gauss’s Law
Vector Dot Product, Divergence and Curl
Static Potential and Gradient
Ampere’s Law and Vector Curl
Maxwell’s Equations and their visualization
The Laplacian
Rectangular, cylindrical and spherical coordinates
Skin Effect
The Wave Equation
The Helmholtz Equations
Plane Propagating Waves
Rayleigh Fading
Circular (elliptic) Polarization
Poynting’s Theorem
EM fields on Transmission Lines
Calculating the impedance of coaxial lines
Calculating and visualizing the fields in waveguides
Propagation constants and waveguide modes
The Taylor Series Expansion
Fourier Series and Green’s Functions
Higher order modes and how to suppress them
Vector Potential and Retarded Potentials
Wire and aperture antennas
Radio propagation and path loss
Electromagnetic computer simulation of structures
Directional couplers
The Rat Race Hybrid
Even and Odd Mode Analysis applied to the backward wave coupler
Network analyzer impedance and transmission measurements
Two-port Scattering Parameters (s matrix)
The Hybrid Ring coupler
The Wilkinson power divider
Filter design: Butterworth, Maximally flat & Tchebyscheff responses
Filter Q
Diplexer, Bandpass and Elliptic filters
Richard’s Transformation & Kuroda’s Identities
Mumford’s transmission line stub filters
Transistor Amplifier Design: gain, biasing, stability, and conjugate matching
Noise in systems, noise figure of an amplifier cascade
Amplifier non-linearity, and spurious free dynamic range
Statistical Design and Yield Analysis