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出版者:東方科龍

作者:尾崎弘

出品人:

頁數:345

译者:林鵬

出版時間:2004-8

價格:25.00元

裝幀:

isbn號碼:9787030131713

叢書系列:

圖書標籤:

• 電子
• 電子電路
• 電路分析
• 模擬電路
• 數字電路
• 電子技術
• 電路設計
• 元器件
• 信號處理
• 嵌入式係統
• 電力電子

現代信號處理理論與應用 作者：張偉, 李明 著 齣版社：科技文獻齣版社 齣版日期：2023年10月 --- 圖書簡介 《現代信號處理理論與應用》是一部全麵而深入探討數字信號處理（DSP）核心概念、前沿算法及其在工程實踐中廣泛應用的前沿教材與參考手冊。本書旨在為電子工程、通信工程、計算機科學、自動化以及相關領域的學生、研究人員和專業工程師提供一個堅實且富有洞察力的知識框架。 本書嚴格遵循從基礎理論到復雜應用循序漸進的編排邏輯，內容覆蓋瞭信號處理領域的經典理論基石，並緊密結閤當今信息技術飛速發展所催生的新挑戰與新機遇。 第一部分：信號與係統基礎的深化理解 本書的開篇部分並未簡單重復入門級教材中對信號和係統的基礎定義，而是側重於對這些核心概念進行更深層次的數學和物理意義的剖析。 連續時間與離散時間信號的統一錶示： 詳細闡述瞭采樣理論（如著名的Nyquist-Shannon采樣定理）的嚴格推導過程，並深入分析瞭欠采樣、超分辨采樣在特定場景下的可行性與局限性。討論瞭信號在不同域（時域、頻域、小波域）錶示的優勢與劣勢。 綫性時不變（LTI）係統的頻域分析： 重點探討瞭捲積的傅裏葉變換性質，引入瞭廣義函數的概念來嚴謹描述衝激函數和周期信號的頻譜。對於係統的頻率響應函數，我們不僅分析瞭幅度譜和相位譜，還特彆關注瞭群延遲和相位延遲對信號波形的影響，這是高精度係統設計中的關鍵考量。 Z變換及其在穩定性分析中的應用： Z變換被提升到係統辨識和數字濾波器設計的基礎層麵。我們詳述瞭單邊Z變換和雙邊Z變換的區彆與聯係，並利用Z平麵上的零點和極點位置，係統地推導瞭因果係統和穩定係統的充要條件，為後續的IIR濾波器設計奠定理論基礎。 第二部分：傅裏葉分析的進階與革命 本部分是全書的核心之一，著重介紹離散傅裏葉變換（DFT）的理論構建及其計算方法的優化。 離散傅裏葉變換（DFT）的數學結構： 深入解析瞭DFT的矩陣形式，並闡明瞭其與循環捲積的關係。詳細討論瞭DFT的周期性、共軛對稱性等重要性質，這些性質是高效算法設計的前提。 快速傅裏葉變換（FFT）算法的深度剖析： 不僅僅停留在Cooley-Tukey算法的流程描述，我們深入探討瞭FFT的蝶形運算結構、數據重排（Bit Reversal）的必要性與實現技巧。此外，還係統比較瞭Goertzel算法、Chirp-Z變換（CZT）等其他頻譜分析方法的適用場景和計算復雜度，特彆是在非標準頻率點或頻率掃描任務中的應用。 譜泄漏與窗函數技術： 詳細解釋瞭信號截斷引入的頻譜泄露現象，並對主流窗函數（如漢寜窗、海明窗、Blackman窗、Kaiser窗）的頻率特性進行瞭量化比較，包括主瓣寬度、旁瓣衰減率和旁瓣能量分布，幫助讀者根據實際應用需求選擇最優窗函數。 第三部分：數字濾波器設計與實現 本部分聚焦於構建和優化實現特定頻率選擇功能的數字濾波器，這是信號處理工程中最直接的應用環節。 無限脈衝響應（IIR）濾波器設計： 采用經典的模擬濾波器（如Butterworth, Chebyshev, Elliptic）原型，係統地介紹瞭雙綫性變換法（Bilinear Transformation）的設計流程。重點分析瞭雙綫性變換引入的頻率映射畸變（Warpage）問題及其補償方法。同時，討論瞭將模擬濾波器轉化為數字濾波器時，量化誤差和溢齣對係統性能的具體影響。 有限脈衝響應（FIR）濾波器設計： 詳細講解瞭窗函數法、頻率采樣法和Parks-McClellan最優算法（最小-最大平坦化）。Parks-McClellan算法部分，我們將引入綫性規劃的概念來求解最優濾波器係數，確保濾波器在通帶和阻帶內達到最優的平坦度要求。 濾波器結構與量化效應： 探討瞭直接型、級聯型和並行型等不同濾波器結構在硬件實現上的差異。特彆強調瞭定點運算環境下，係數和信號的量化噪聲是如何影響濾波器的通帶紋波和阻帶衰減的，並介紹瞭抖動（Dithering）技術來減輕低信噪比環境下的量化失真。 第四部分：現代時頻分析與多徑信道處理 本部分將內容擴展至傳統傅裏葉分析難以有效處理的非平穩信號領域。 小波變換（Wavelet Transform）： 詳細介紹瞭連續小波變換（CWT）和小波包分解（Wavelet Packet Decomposition）。我們著重分析瞭不同母小波（如Haar, Daubechies, Morlet）的選擇對信號特徵提取（如突變點檢測、去噪）的敏感性，並探討瞭小波逆變換的重建過程。 短時傅裏葉變換（STFT）與時頻分布： 討論瞭STFT固有的時頻分辨率矛盾。為解決此問題，本書引入瞭更先進的非綫性時頻錶示方法，如Wigner-Ville分布（WVD），並分析瞭其交叉項（得失項）問題及其利用Cohen's類分布進行平滑處理的策略。 自適應濾波與維納濾波： 引入瞭隨機信號處理的視角。係統闡述瞭最小均方誤差（LMMSE）準則，並詳細推導瞭維納濾波器（Wiener Filter）的解。隨後，深入講解瞭LMS（最小均方）和RLS（遞歸最小二乘）等自適應算法的迭代過程、收斂速度和穩態誤差分析，這些是現代通信均衡器和主動噪聲消除係統的核心。 第五部分：參數化建模與係統辨識 本部分關注如何從實際觀測數據中估計産生信號的物理模型，這是雷達信號處理、地震勘探和係統控製的關鍵技術。 綫性預測編碼（LPC）： 詳細講解瞭自相關法和自協方差法求解LPC係數的過程，並展示瞭如何利用LPC模型來高效地壓縮語音信號或估計窄帶信號的基頻。 AR/MA/ARMA模型： 闡述瞭隨機過程的描述，並運用Yule-Walker方程來估計自迴歸（AR）模型的參數。本書強調瞭對模型階數（Order Selection）的閤理選擇，介紹瞭AIC和BIC準則在模型定階中的應用。 結語 《現代信號處理理論與應用》以嚴謹的數學推導為骨架，以工程實踐中的具體問題為導嚮，力求實現理論深度與實用價值的完美平衡。全書配有大量精心設計的數學例題、仿真習題，並提供瞭關鍵算法的僞代碼實現思路，旨在培養讀者獨立分析和解決復雜信號處理問題的能力。本書是緻力於在信息、通信、控製領域深耕的專業人士不可或缺的工具書。

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對我而言，一本好的技術書籍，其價值體現在它能否激發我進行更深層次探索的欲望。《電子電路》在這方麵做得非常齣色。它在介紹完基本的濾波器設計（如巴特沃斯和切比雪夫）之後，並沒有就此打住，而是引齣瞭更復雜的數字濾波器的概念，並對比瞭它們的優缺點。這種“承上啓下”的結構，讓我對傳統模擬濾波器和新興的數字信號處理（DSP）之間的技術路綫有瞭更清晰的認識。書中對係統建模的講解也十分到位，例如使用狀態空間法來分析復雜多級放大器的瞬態響應，這在其他入門書籍中是很少見的。通過閱讀，我不僅學會瞭如何設計一個電路，更學會瞭如何**分析**一個係統，如何用更高級的數學工具去預測它的行為。這本書的參考價值極高，它為我後續深入研究控製理論和射頻電路打下瞭堅實的基礎，絕對是案頭必備的工具書。

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說實話，我買瞭很多關於電子學的書，但大多都是講概念的教科書，讀起來就像在啃乾巴巴的說明書。然而，這本《電子電路》卻有著一種獨特的“敘事感”。它不像傳統的教材那樣死闆，反而更像一位經驗豐富的老教授在手把手地帶你走進這個迷人的微觀世界。書中的章節安排非常注重邏輯的流暢性，從基礎的二極管特性到復雜的數字邏輯門電路，過渡得非常自然，絲毫沒有生硬的跳躍感。我記得我之前對鎖相環（PLL）一直是一知半解，但翻開這本書後，作者用非常直觀的例子——比如頻率閤成和時鍾恢復——將環路濾波器的作用、鑒相器的非綫性特性闡述得淋灕盡緻。更令人稱道的是，作者在講解每一個電路模塊時，都會穿插一些曆史上的經典設計，這不僅增加瞭閱讀的趣味性，也讓讀者明白，我們今天使用的這些技術是如何一步步演化而來的。讀完後，我感覺自己對電子係統的整體架構有瞭更宏觀的理解，不再是碎片化的知識點堆砌。

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我是一個對模擬電路有深刻恐懼的人，那些關於噪聲分析和失真補償的部分總是讓我頭痛欲裂。因此，在打開《電子電路》之前，我的預期值是很低的。然而，這本書徹底顛覆瞭我的看法。它對非綫性失真（如Total Harmonic Distortion, THD）的講解，不再是簡單地套用泰勒展開式，而是結閤瞭實際的音頻放大器反饋迴路，用波形圖清晰地展示瞭二次諧波和三次諧波是如何疊加並影響音質的。作者在處理高頻效應時，引入瞭史密斯圓圖（Smith Chart）的概念，並且沒有止步於理論計算，而是展示瞭如何在PCB布局層麵通過控製阻抗綫來最小化反射和串擾。這種將理論與工程實踐無縫銜接的寫作風格，極大地降低瞭我對模擬電路的畏懼感。這本書仿佛在告訴我，噪聲和失真是可以被量化、被控製的，而不是無法捉摸的“玄學”。對於那些被傳統教材的抽象公式嚇跑的同行們，這本書絕對是一劑強心針。

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這本書在數字邏輯和微處理器接口方麵的論述，體現齣極強的時代前沿性。它沒有沉湎於過時的TTL係列邏輯門，而是將重點放在瞭現代CMOS技術和低功耗設計上。我特彆欣賞它對時序邏輯（Sequential Logic）的講解，尤其是關於建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的分析，非常透徹。作者不僅解釋瞭這些參數的物理來源，還配有動態時序圖，讓讀者能夠準確判斷係統在不同工作頻率下的穩定性邊界。更進一步，書中對SPI、I2C等常用串行通信協議的底層時序圖解，細緻入微，甚至連電平轉換和仲裁機製都講解得清清楚楚。這使得我閱讀完後，直接上手編寫嵌入式係統的驅動程序時，思路清晰，很少齣現時鍾不同步或數據錯亂的問題。這本書不僅僅是電路理論，它更像是手把手教你如何設計一個穩定、可靠的現代電子係統的操作手冊。

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這本《電子電路》的深度和廣度簡直令人驚嘆。初讀時，我還在擔心復雜的半導體物理和晶體管特性會不會讓人望而卻步，但作者的處理方式極其巧妙。他們沒有一上來就拋齣那些艱澀的數學公式，而是先通過一係列精心設計的實驗案例來引導讀者理解核心概念。比如，講解運算放大器時，他們不是直接給齣復雜的等效電路模型，而是先從一個簡單的音頻放大器搭建開始，讓讀者親手體會到反饋機製對增益穩定性的決定性影響。書中對BJT和MOSFET的深入剖析，更是清晰得如同剝洋蔥，層次分明地展示瞭不同工作區的工作原理和實際應用中的限製。我尤其喜歡其中關於電源設計的那一章，講解開關模式電源（SMPS）的拓撲結構時，不僅展示瞭工作波形，還詳盡分析瞭EMI抑製和熱管理這些實際工程問題，這對於一個想從理論走嚮實踐的工程師來說，無疑是寶貴的財富。這本書的圖示質量極高，幾乎每一頁都有幫助理解的示意圖，避免瞭純文字帶來的枯燥感。對於那些想真正弄懂“為什麼”而不是僅僅記住“怎麼做”的讀者，這本書絕對是本殿堂級的參考書。

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