通信原理及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业

作者:王秉钧，王少毅，韩敏　编著

出品人:

页数:318

译者:

出版时间:2006-6

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787118045048

丛书系列:

图书标签:

• 通信原理
• 信号与系统
• 调制解调
• 信道编码
• 多址接入
• 无线通信
• 信息论
• 通信系统
• 模拟通信
• 数字通信

《电磁波谱的奥秘与现代通信的基石》 本书旨在深入剖析现代通信赖以生存的电磁波谱，并追溯其在人类社会发展进程中的关键作用。我们将一同探索电磁波谱的物理本质，理解其从无线电波到伽马射线的广阔频谱如何支撑起我们日益互联的世界。这本书并非理论的堆砌，而是力求将抽象的物理概念与具体的通信应用紧密结合，带领读者领略电磁波谱在信息传递、科学研究乃至日常生活中的无限可能。 第一部分：电磁波谱的物理基础与传播特性 我们将从电磁波的基本原理讲起。麦克斯韦方程组不仅是物理学的瑰宝，更是理解电磁波产生、传播与相互作用的基石。本书将以通俗易懂的方式阐释这些方程的物理意义，引出电磁波作为一种横波，其传播无需介质，速度恒定（真空中的光速）的特性。 接着，我们将详细介绍电磁波谱的划分。从频率最低、波长最长的无线电波，到可见光，再到紫外线、X射线和伽马射线，每一个频段都蕴含着独特的能量和信息承载能力。我们会重点关注那些在通信领域扮演着至关重要角色的频段，例如： 低频至高频无线电波（LF, MF, HF, VHF, UHF）： 探讨它们在广播、电视、业余无线电、短波通信等领域的应用，以及它们在不同传播环境下的衰减、反射和衍射现象。例如，长波在夜间可以传播很远，短波则依赖电离层反射实现远距离通信。 微波频段（SHF, EHF）： 揭示微波强大的信息传输能力，及其在卫星通信、雷达、无线局域网（Wi-Fi）、移动通信（4G/5G）中的核心地位。我们会深入分析微波在直线传播、穿透性以及其对天线设计的影响。 红外线和可见光： 虽然不直接用于远距离无线通信，但它们在光纤通信、红外遥控、激光技术以及光学传感器等领域发挥着不可替代的作用。本书将触及光纤通信中光的传输原理，以及可见光在某些特定通信场景下的应用。 更高频段（紫外线、X射线、伽马射线）： 简要介绍这些高能电磁波在天文学、医学成像、材料分析等非通信领域的应用，以拓宽读者的视野，理解电磁波谱的整体性。 除了频段划分，传播特性的研究也是重中之重。我们会深入探讨电磁波的几个关键传播机制： 直线传播（Line-of-Sight, LoS）： 分析其在微波和毫米波通信中的重要性，以及地形、建筑物对直线传播的遮挡问题。 地面波传播： 讲解低频和中频电磁波沿地球表面传播的特性，以及其受地球曲率、地表介质影响的程度。 天波传播（Ionospheric Propagation）： 详细阐述电离层对短波反射的机理，解释其在远距离通信中的作用，并讨论电离层活动（如太阳黑子、地磁暴）对通信质量的影响。 散射传播（Scattering）： 探讨电磁波在不规则表面（如雨滴、大气湍流）上的散射现象，以及其在某些特殊通信场景（如雨衰、大气损耗）下的影响。 第二部分：信息编码与调制——电磁波上的语言 要让电磁波承载并传递信息，就必须对信息进行编码和调制。这部分内容将揭示电磁波如何被“赋予”意义，以及如何巧妙地利用电磁波的物理特性来编码和传输各种类型的信息。 数字信号与模拟信号： 区分这两种信号表示方式，理解数字信号在现代通信中的绝对优势——抗干扰性强、易于处理和存储。 信源编码： 介绍如何将原始信息（语音、图像、数据）转化为数字比特流。我们会触及一些基础的编码概念，如采样、量化和编码，以及熵编码（如霍夫曼编码、算术编码）在数据压缩方面的应用。 信道编码： 讲解如何通过增加冗余信息来提高通信系统的可靠性，抵抗噪声和干扰。本书将介绍纠错码的基本思想，例如奇偶校验、汉明码，并简单提及更复杂的卷积码和BCH码的原理。 调制技术： 这是将数字信息“嫁接”到电磁波载波上的关键步骤。我们将详细讲解几种经典的调制方式： 幅度调制（AM）： 解释如何通过改变载波的幅度来传递信息，及其在早期的广播通信中的应用，同时也分析其易受幅度干扰的缺点。 频率调制（FM）： 探讨如何通过改变载波的频率来传递信息，及其相比AM的优越性，例如在音乐广播中的广泛应用。 相位调制（PM）： 介绍如何通过改变载波的相位来传递信息，以及它与FM的关系。 数字调制技术： 重点介绍现代通信中广泛使用的数字调制技术，如： 振幅键控（ASK）： 最简单的数字调制方式。 频率键控（FSK）： 利用不同频率代表不同比特。 相移键控（PSK）： 如BPSK（二进制相移键控）和QPSK（四相相移键控），利用载波的相位变化来编码信息，是许多无线通信系统的基础。 正交频分复用（OFDM）： 现代高速数据传输（如Wi-Fi、4G/5G）的核心技术，将高速数据流分割成多个低速数据流，并在多个正交的子载波上并行传输，极大地提高了频谱利用效率并有效抵抗多径衰落。 第三部分：通信系统组件与网络架构 理解了电磁波谱和信息编码，我们就能进入到构成现代通信系统的具体组件和整体架构。 天线： 作为电磁波的“发射器”和“接收器”，天线的设计至关重要。我们将介绍不同类型天线（如偶极子天线、抛物面天线、阵列天线）的工作原理，以及它们的辐射方向图、增益、极化等关键参数，并分析天线选择如何影响通信距离和信号质量。 发射机与接收机： 剖析通信链路中这两个核心设备的功能。发射机将信息源信号处理后，通过调制将信息加载到高频载波上，再经功率放大后发射出去。接收机则负责捕捉微弱的电磁信号，将其放大，通过解调还原出原始信息。我们会涉及混频器、滤波器、放大器等关键电路单元的作用。 信道： 无论是开放空间、电缆还是光纤，都是电磁波传递信息的“通道”。我们会分析不同信道的特性，包括带宽、损耗、噪声、失真等，以及它们对通信性能的制约。 多路复用技术： 解释如何在同一通信信道上同时传输多路信号，提高信道利用率。我们会介绍几种重要的多路复用技术： 频分复用（FDM）： 将信道划分成不同的频率子信道。 时分复用（TDM）： 将信道划分成不同的时间时隙。 码分复用（CDM）： 为每路信号分配一个独特的编码，允许多个信号在同一频率和时域上同时传输。 空分复用（SDM）/多输入多输出（MIMO）： 利用多天线技术，在空间域上实现信号的分离与复用，这是现代无线通信（如4G/5G）提高数据速率和可靠性的关键技术。 通信网络架构： 介绍从简单的点对点通信到复杂的全球通信网络的演进。我们将触及： 蜂窝网络： 解释基站、小区、移动切换等概念，以及其如何实现大范围的移动通信。 卫星通信： 探讨卫星在地球同步轨道、中低轨道上的作用，以及它们如何实现跨大陆、跨洋的通信。 光纤通信网络： 介绍光信号在光纤中的传输原理，及其高带宽、低损耗的优势，是互联网骨干网的基础。 无线局域网（WLAN）： 讨论Wi-Fi等技术在家居、办公室等局部区域的无线连接。 第四部分：电磁波谱在现代生活中的应用与未来展望 电磁波谱的理论与技术已渗透到现代生活的方方面面，并仍在不断拓展其边界。 广播与电视： 回顾无线电和电视广播的历史，分析它们如何改变了信息的传播方式，并探讨数字广播的趋势。 移动通信： 深入分析从1G到5G，甚至展望6G的演进历程。重点阐述各代技术在频谱利用、数据速率、延迟、连接密度等方面的突破，以及其对社会生活、经济发展带来的革命性影响。 卫星应用： 除了通信，卫星在导航（GPS、北斗）、遥感、气象监测、科学研究等领域的重要性。 物联网（IoT）： 探讨低功耗广域网（LPWAN）等技术如何利用特定的电磁波频段，实现海量设备的连接，构建万物互联的智能世界。 雷达与传感： 介绍雷达在航空、航海、气象、军事等领域的应用，以及其他基于电磁波的传感技术。 无线供电与通信一体化： 探讨未来通信技术可能融合无线供电，实现设备的无缝连接和能源供应。 频谱管理与挑战： 简要提及有限的频谱资源如何进行高效、公平的管理，以及频谱拥挤、干扰等问题带来的挑战。 本书力求通过理论与实际的结合，使读者不仅能理解电磁波谱的物理规律，更能深刻认识到它作为现代通信“血脉”的不可或缺性。我们希望读者在阅读本书后，能够以更广阔的视角审视我们身边的通信技术，洞察其背后的科学原理，并对其未来的发展充满兴趣与期待。

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我是一名在职进修的工程师，时间非常宝贵，对书籍的实用性和针对性要求极高。这本书最吸引我的地方在于它对“应用”二字的深刻把握。它没有沉溺于过分抽象的数学推导，而是非常务实地将理论与当前的工业标准和实际应用场景紧密结合起来。例如，在讲解信道编码时，它不仅仅是介绍了香农极限，而是花了大量篇幅去对比LDPC和Turbo码在现代5G通信系统中的实际部署考量，包括它们各自的迭代算法和硬件实现的复杂度。我正是需要这种能快速连接理论与工程实践的内容。而且，书中的案例分析非常丰富，每一个案例都像是从真实项目文档中提炼出来的，数据详实，步骤清晰，看完后我立刻就能在自己的工作中找到对应的影子，甚至找到了优化现有算法的灵感。这种“即学即用”的体验，对于我们这种需要快速解决实际问题的从业者来说，价值无可估量。

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这本书的叙事风格非常独特，读起来完全没有传统教材那种枯燥感。作者的笔触非常生动，仿佛一位经验丰富的导师在耐心地与你对话。它经常使用一些历史回顾的小插曲来引入新的概念，比如讲述某个关键算法的诞生背景和最初的局限性，这使得知识点不再是孤立的规则，而是人类智慧不断试错和迭代的结果。这种历史的纵深感，极大地增强了阅读的趣味性。更妙的是，它对未来趋势的展望部分，非常具有前瞻性，虽然没有给出确切的答案，但提出了很多值得深思的开放性问题，比如量子通信对现有加密体系的潜在冲击，以及太赫兹通信在频谱资源利用上的挑战。这本书不仅教你“是什么”，更引导你思考“为什么”以及“未来会怎样”，这对于培养研究型人才至关重要。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的封面设计，第一眼就给人一种专业而可靠的感觉。我拿到手的时候，厚重感很实在，翻开目录，能看出编排的逻辑性很强，章节间的过渡自然流畅，不像有些教材那样堆砌知识点，而是像在引导读者进行一场有组织的探索。特别是对于初学者来说，它似乎预设了我们可能遇到的困惑，用非常清晰的图示和详略得当的文字来铺陈复杂的概念。比如它在讲解某个核心理论时，不是直接抛出数学公式，而是先用一个生活中的类比来帮助理解其物理意义，这一点做得非常到位，极大地降低了理解门槛。我特别喜欢它在每个章节末尾设置的“思考与实践”部分，那不是简单的习题，而是引导你去探究更深层次的问题，激发了想要动手验证理论的冲动。整本书的排版也十分考究，字体大小适中，留白得当，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳，这种对阅读体验的关注，让人感觉作者是用心在做知识的传播，而不是简单的知识的堆砌。

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这本书的理论深度是毋庸置疑的，对于系统掌握通信科学的底层逻辑非常有帮助。我个人对信息论的基础比较感兴趣，这本书在阐述熵、互信息这些基本概念时，展现出了一种数学上的严谨美感。作者似乎很擅长于在复杂的数学体系中提炼出最核心的物理直觉。我尤其欣赏它在处理随机过程和高斯噪声分析时的叙述方式——它没有回避复杂的概率密度函数和傅里叶变换，但同时又用非常精炼的语言点明了每一步转换背后的意义，使得那些原本令人望而生畏的公式也变得“有血有肉”。对于有一定基础的读者来说，这本书能够帮助你把零散的知识点串联成一个完整的知识网络，让你能从更高的维度去审视整个通信系统的架构。它不是一本速查手册，而是一部需要细细品味的学术著作，每一次重读都会有新的领悟。

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我购买这本书主要是为了系统性地复习和查漏补缺，它在这方面表现得堪称完美。它的一个突出优点是其内容的广度与深度的平衡掌握得极其出色。从最基础的信号表示到复杂的数字调制解调技术，覆盖面非常全面，几乎涵盖了本科和研究生阶段核心课程的所有知识点。但关键在于，它在处理不同主题时的细节处理非常到位。比如，在讲解OFDM系统时，它不仅详细描述了IFFT/FFT的应用，还深入分析了循环前缀（CP）的作用机制，包括它如何对抗多径效应以及引入的频谱效率损失，并给出了量化的分析。对于需要进行考试准备的读者来说，这本书的结构清晰，脉络分明，每一个知识点都有其逻辑上的归属，使得复习效率大大提高。它就像一个精心构建的知识地图，让你能快速定位自己的薄弱环节并加以巩固。

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