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出版者:电子工业

作者:顾宝良

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:2007-8

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787121044045

丛书系列:

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现代信息技术前沿探索：数字信号处理与通信系统设计 本书导读： 在信息爆炸的时代，如何高效、可靠地传输和处理海量数据，是摆在所有工程师和研究人员面前的核心挑战。本书并非聚焦于传统的模拟或基础电子元件层面，而是深入探讨支撑现代通信与信息处理的底层理论与前沿技术——数字信号处理（DSP）及其在复杂通信系统中的架构设计与实现。 本书旨在为具备一定电子学和数学基础的读者，提供一个从理论基石到工程实践的完整路径。我们不再纠缠于基本的电阻、电容、电感构成的电路拓扑，而是将视角提升至抽象的数学模型、算法效率和系统级性能优化。 --- 第一部分：数字信号处理的理论基石与高效算法 本部分内容是理解所有现代通信系统的“语言”。我们构建的是处理离散时间信号的数学框架。 第一章：离散时间系统与Z变换分析 本章首先区别于传统的傅里叶分析在连续时间信号中的局限性，引入离散时间信号的定义、采样定理（香农-奈奎斯特定理的深度应用）以及频率混叠的实际影响。 Z变换及其应用： 详细阐述单边和双边Z变换的性质，如何利用Z变换分析离散系统的稳定性（利用收敛域ROC判断）。重点讨论双线性变换（Bilinear Transformation），作为将连续时间滤波器映射到离散时间域的关键工具，包括其引入的频率压缩现象及其补偿方法。 差分方程与系统响应： 建立离散线性时不变（LTI）系统的差分方程表示，推导系统的频率响应函数（H(z)），并分析阶数对系统复杂度和延迟的影响。 第二章：快速傅里叶变换（FFT）及其高性能实现 傅里叶分析在数字域的实现，其效率直接决定了通信系统的实时性。本章侧重于算法的工程优化。 DFT的矩阵形式与计算复杂度： 分析直接计算离散傅里叶变换（DFT）的时间复杂度O(N²)，为引入快速算法做铺垫。 Radix-2 FFT算法的分解原理： 深入剖析蝶形运算（Butterfly Operation）的核心结构，讲解如何通过分治策略将计算量降至O(N log N)。 先进FFT实现策略： 探讨定点和浮点运算对精度和资源消耗的影响。介绍混合基FFT和基于地址重排（Bit Reversal）的内存访问优化技术，以适应现代处理器和FPGA的并行处理架构。 第三章：数字滤波器设计——从理论到硬件加速 滤波器是信号调理、抗干扰和信道均衡的核心组件。本章专注于设计满足特定指标要求的IIR和FIR滤波器。 IIR滤波器设计： 详细介绍利用巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器原型，通过模拟域设计后，使用冲激不变法和双线性变换法向数字域迁移的过程。着重分析IIR结构带来的非线性相位失真问题。 FIR滤波器设计： 强调FIR滤波器固有的线性相位特性。深入讲解窗函数法（如Hamming, Blackman窗）以及频率采样法。重点介绍Parks-McClellan算法（Equiripple设计），这是实现最佳幅度响应的通用方法。 量化效应与有限字长设计： 探讨在实际硬件中，系数和状态变量的有限精度（如16位、32位）对滤波器性能（如纹波、通带衰减）的影响，并介绍截断误差和溢出保护的设计规范。 --- 第二部分：现代通信系统架构与关键模块 本部分将DSP技术应用于构建高性能、高频谱效率的通信链路。这里的重点是系统级集成和动态性能。 第四章：信道建模与数字调制技术 本章描述信息如何在噪声和衰落信道中传输，以及如何通过编码和调制来对抗信道损伤。 信道特性分析： 深入探讨多径效应、瑞利和莱斯信道衰落模型，以及如何用Jakes模型进行仿真。分析多普勒频移对时域同步的挑战。 高阶线性调制（M-PSK/M-QAM）： 详细推导M-QAM星座图的概率误码率（BER）随信噪比（SNR）的变化曲线。讨论幅度和相位联合变化对功率效率和带宽效率的权衡。 脉冲成形与带限信道： 引入升余弦滤波器（Raised Cosine Filter），分析其滚降系数（$alpha$）如何平衡码间干扰（ISI）与带外辐射。讨论维特比算法在判决均衡中的应用。 第五章：同步与频偏估计的鲁棒性设计 在实际无线环境中，接收机必须精确恢复载波频率和符号定时，这是链路建立的前提。 载波恢复技术： 比较科斯塔斯（Costas）环和Gardner定时提取算法的优劣。深入分析锁相环（PLL）在跟踪频率偏移时的动态响应和环路带宽选择原则。 定时同步： 探讨非数据辅助（NDA）同步技术，如基于零交点检测和最大似然估计的算法，并分析其在低SNR条件下的性能阈值。 大规模MIMO与波束赋形的基础： 引入信道状态信息（CSI）的概念，探讨如何通过预编码矩阵优化能量集中，以实现对特定用户的空间复用。 第六章：高效编码与信道纠错 本章探讨如何通过增加冗余信息来提高传输的可靠性，是实现“超高可靠性”通信的关键。 卷积码与Viterbi译码： 详细推导状态图和网格图，并完整实现Viterbi译码器的状态转移和度量更新过程。分析约束长度（Constraint Length）与译码性能的折衷。 Turbo码与LDPC码（前沿介绍）： 概述现代高速通信标准（如5G、Wi-Fi 6）中采用的迭代译码机制。介绍LDPC码的因子图表示和贝尔曼-福特（Belief Propagation）译码算法的计算流程。 交织器（Interleaver）的作用： 解释交织器如何打乱数据块，使突发性错误转化为随机错误，从而最大化前向纠错（FEC）的效能。 --- 本书面向读者： 本书适合于通信工程、电子信息、信号处理等专业的高年级本科生、研究生，以及从事基带处理、射频前端接口、或软件定义无线电（SDR）系统开发的工程师。阅读本书需要扎实的微积分、线性代数基础，以及对基础电子学原理的初步了解。本书的重点在于“如何设计”一个能够处理复杂信号的系统，而非简单地“如何搭建”一个模拟电路。 核心价值： 本书提供的是一套从数学模型到硬件算法实现的完整知识链条，帮助读者跨越从理想理论到真实世界数字处理的鸿沟，理解现代通信系统的核心瓶颈与优化方向。

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我最近读完了一本关于“通信电子线路”的书，说实话，这本书的内容对我来说，绝对是一场知识的“盛宴”。在打开这本书之前，我对于电子线路的认知，可能还停留在高中物理课本里那几个简单的电路图。但这本书，彻底颠覆了我的认知，让我看到了一个更加广阔、更加精妙的微观世界。它不仅仅是关于“电子”的，更是关于“通信”的，是关于信息如何在瞬间穿越时空，连接你我的秘密。 最令我着迷的是，书中对“调制与解调”这一核心概念的深入剖析。我一直对无线通信的原理很好奇，我们平时听到的广播、看到的电视节目，甚至手机里传递的信息，都是如何被“打包”并“发送”出去的呢？这本书详细介绍了各种调制技术，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等，以及它们在不同通信场景下的应用。更重要的是，它还解释了如何通过相应的解调电路，将这些被“编码”过的信息“还原”出来。这种从信息编码到信号传输，再到信息还原的完整过程，让我对通信的复杂性有了全新的认识。 书中对“天线理论”的讲解，也让我受益匪浅。一直以来，我总觉得天线就是一个简单的金属杆，殊不知它的设计也蕴含着深刻的物理原理。这本书介绍了不同类型天线的结构和工作方式，比如偶极子天线、八木天线、喇叭天线等，并解释了它们在不同频段和应用场景下的优缺点。特别是关于天线的“方向性”和“增益”的讲解，让我明白了一个简单的天线，是如何被设计来更好地捕捉或发射特定方向的信号，从而提高通信效率和质量的。 此外，书中对“噪声抑制”技术的探讨，也让我印象深刻。我了解到，在电子线路中，噪声是不可避免的，它会干扰信号的传输和接收，导致信息失真。这本书详细介绍了各种噪声的来源，如热噪声、散粒噪声等，并提供了一系列有效的噪声抑制方法，比如使用低噪声放大器、优化电路布局、进行信号滤波等。这些技术细节，让我明白了一个高质量的通信系统，不仅仅需要强大的信号处理能力，更需要精心的“降噪”设计。 总而言之，这本书以其严谨的逻辑、详实的案例和深入浅出的讲解，为我提供了一个全面而深入的通信电子线路的学习视角。它让我不仅仅是“知道”了通信电子线路的存在，更是“理解”了它们是如何工作的，以及它们是如何支撑起我们现代社会的通信体系的。这本书不仅仅是一本技术手册，更是一本关于信息如何传递的“科普读物”，它让我对科技的发展有了更深的敬畏和好奇。

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最近入手一本关于“通信电子线路”的书，我当初是被它书名里“通信”和“电子”这两个词吸引的。我一直觉得，现代社会离不开各种各样的通信技术，从我们每天用的手机、电脑，到电视、广播，再到更复杂的卫星通信、光纤通信，这些都太神奇了。而这一切的背后，必然离不开精妙的电子线路设计。我一直很好奇，那些将信息从一个地方传到另一个地方的“幕后英雄”，到底是怎么工作的，它们由哪些“零件”组成，又是如何协同工作的。 这本书给我最直观的感受是，它非常系统地梳理了通信电子线路这个庞大的知识体系。从最基础的半导体器件的物理特性，比如PN结的形成和工作原理，到各种二极管、三极管、场效应管的特性曲线和应用，都做了非常详尽的介绍。我尤其欣赏的是，书中并没有把这些元器件简单地罗列出来，而是通过大量的实验数据和图示，生动地展示了它们在不同工作状态下的行为。这让我对“为什么”要用这些器件，以及它们在电路中到底起到了什么作用，有了更深刻的理解。 书中关于“滤波器”的章节，给我留下了非常深刻的印象。我了解到，在通信系统中，对信号进行选择和滤除是不容忽视的一步。比如，一个通信系统需要接收特定频率的信号，同时又要抑制掉其他干扰信号，这时候就需要用到滤波器。书里详细介绍了各种类型的滤波器，比如低通、高通、带通、带阻滤波器，以及它们的实现方式，比如LC滤波器、有源滤波器等。通过阅读这部分内容，我才真正明白，原来我们平时听收音机时，选择不同频道，背后也是有精密的滤波电路在起作用。 另外，书中对“信号的产生和接收”的讲解，也让我大开眼界。它不仅仅是介绍了简单的正弦波、方波的产生，更深入地讲解了调制和解调的过程。我一直对无线通信的原理感到好奇，比如一束看不见的电波是如何承载着丰富的音频、视频信息的。书里对AM、FM、PM等调制方式的原理，以及相应的解调电路的设计，都有非常清晰的阐述。这让我从一个全新的角度去理解，原来我们手机里播放的音乐，是通过电磁波的形式，经过一系列复杂的编码、调制、发射、接收、解调、解码的过程，最终呈现在我们耳边的。 总的来说，这本书为我打开了一扇通往通信电子线路世界的大门。它不仅仅是枯燥的理论知识的堆砌，更是通过丰富的图例、实例和深入浅出的讲解，让我能够逐渐理解那些复杂的电路是如何工作的，以及它们在现代通信系统中扮演着怎样不可或缺的角色。虽然我可能无法完全掌握所有的细节，但它成功地激发了我对这个领域的探索欲，让我对那些我们习以为常的通信技术有了更深的敬畏和好奇。

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这本书，我当初真是抱着极大的兴趣和一点点忐忑的心情买下的。在翻阅之前，我脑海里对“通信电子线路”这个主题的想象，可以说是既具体又模糊。我期待它能像一把钥匙，解锁我心中那些关于信号传输、信息编码、设备工作原理的种种疑问。尤其是那些在日常生活中司空见惯却又难以解释的现象，比如手机信号为什么有时候会断断续续，Wi-Fi为什么会有信号盲区，又或者收音机是如何接收到远方的声音的，这些背后隐藏的科学原理，我一直很想深入了解。 翻开书页，我首先被其严谨的结构和细致的章节划分所吸引。从最基础的半导体器件原理开始，逐步深入到各种放大电路、振荡电路、滤波电路，再到更复杂的调制解调、天线理论等等，整个知识体系的构建非常清晰。作者似乎非常注重理论与实践的结合，书中不仅有扎实的理论推导，还穿插了不少实际电路的设计实例和分析，这对于我这样希望将理论知识转化为实际应用的学习者来说，无疑是一大福音。我尤其关注了关于射频前端设计的部分，那里的讲解让我在理解滤波器、匹配网络等关键组件时，不再感到那么晦涩难懂。 书中关于信号完整性（Signal Integrity）的论述，给我留下了深刻的印象。在高速数字电路设计中，信号完整性问题常常是导致系统不稳定或性能下降的罪魁祸首。这本书对此进行了详细的剖析，从传输线理论到阻抗匹配，再到串扰和反射的抑制，每一个环节的讲解都鞭辟入里，配以大量的仿真图和实际测量数据，让我对如何有效避免和解决这些棘手问题有了更清晰的认识。特别是关于PCB布局布线的一些黄金法则，以及如何在设计早期就考虑信号完整性，这些实用性的建议，对于日后的项目设计具有极高的参考价值。 更令我惊喜的是，书中对通信系统中的各种噪声及其抑制方法进行了深入的探讨。无论是热噪声、散粒噪声，还是闪烁噪声，书中都对其来源、特性以及在不同电路中的表现进行了详细的阐述。更重要的是，它提供了多种有效的抑制噪声的策略，比如采用低噪声放大器、优化电路布局、使用屏蔽技术，甚至通过数字信号处理手段来降低噪声的影响。这对于我正在进行的某个低功耗通信设备项目来说，简直是雪中送炭，我从中找到了许多可以借鉴和改进的方向。 最后，这本书在介绍通信协议和编码技术方面，也展现了其广博的知识面。虽然我并非通信协议的专家，但书中对不同通信标准（如TCP/IP、802.11系列等）的基本原理和底层实现逻辑的简要介绍，为我提供了一个宏观的视角。它让我理解了数据是如何被打包、传输和解析的，以及各种编码方式（如卷积码、LDPC码）在提高数据传输可靠性方面所起到的关键作用。这种“触类旁通”式的讲解，让我对整个通信系统的运作流程有了更全面的认识，也激发了我进一步学习更深入的通信理论的兴趣。

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我最近刚入手一本关于“通信电子线路”的书，说实话，我买它的初衷，更多的是想找点事儿做，打发一下工作之余的时间。我本身不是这个领域的专业人士，对电子线路的了解也仅限于一些非常基础的概念。但平时工作和生活中，总会接触到一些电子产品，比如手机、电脑、甚至是家里的智能家电，它们背后肯定都有一套复杂的电路在支撑着。我一直对这些“看不见摸不着”的科学原理感到好奇，总想着能有机会去了解一下，看看它们是如何工作的。 这本书的封面设计很朴素，但内页的排版倒是挺工整的。我大致翻了一下目录，感觉内容还是挺丰富的，涵盖了从基本的元件介绍到比较高级的系统设计。一开始，我比较关注那些关于“元器件”的部分，比如电阻、电容、电感是怎么工作的，还有各种晶体管、二极管在电路中扮演的角色。书里对这些基础知识的讲解，我觉得还算是比较通俗易懂，没有用太多让人望而生畏的数学公式，更多的是通过图示和简单的比喻来解释。这一点对我来说很重要，毕竟我不是科班出身，太理论化的东西容易让我产生畏难情绪。 再往后看，我被书中关于“放大电路”和“振荡电路”的章节吸引住了。我一直对音频设备很感兴趣，比如音响、耳机这些，它们里面肯定少不了放大电路来增强信号。这本书里对不同类型的放大电路，比如共射、共集、共基放大器，以及它们各自的特点和应用场景，都做了详细的介绍。虽然我可能无法完全理解所有的电路设计细节，但至少让我明白了一个大概的原理。至于振荡电路，我一直觉得它很神奇，怎么能凭空产生出周期性的信号来，书里对LC振荡、RC振荡的讲解，多少解答了我的一些疑惑。 我特别喜欢书中一些“小贴士”或者“设计注意事项”的环节。这些内容往往是作者结合多年的实践经验总结出来的，非常实用。比如在设计某个电路时，需要注意哪些参数的选取，哪些地方容易出错，以及如何进行调试。这些零散的知识点，虽然不一定构成完整的理论体系，但对于我这种想要尝试动手实践的人来说，非常有价值。它们能帮助我避免走一些不必要的弯路，也能让我在遇到问题时，有更多的思考方向。 总的来说，这本书给了我一个初步认识通信电子线路的窗口。它并没有要求我成为一个电路设计专家，更多的是让我对这个领域有一个大致的了解，感受到科学的魅力。虽然有些章节我可能理解得不是很深入，但它成功地激起了我对这个话题的兴趣，让我觉得以后有机会还可以继续深入学习。对于像我这样对电子技术有初步兴趣的读者来说，它是一个不错的起点，能够帮助我建立起最基本的概念框架。

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最近有机会接触到一本关于“通信电子线路”的书，我本来对这方面了解不多，主要是觉得“通信”这个词听起来就很高大上，跟我的日常生活息息相关，但又觉得它背后一定充满了各种复杂的公式和看不懂的图纸。所以，我带着一种既好奇又有点打退堂鼓的心情翻开了它。不过，读了几页之后，我的感觉就完全不一样了。这本书的叙述方式，比我想象的要亲切很多，它似乎并没有把读者当成一个必须掌握所有细节的工程师，而是更像一个耐心的引导者，一步一步地把我带入这个领域。 让我印象深刻的是，书中在讲解一些比较复杂的电路概念时，会经常引用一些生活中的例子来类比。比如，在解释“噪声”的概念时，它可能会拿我们生活中听到的“杂音”来类比，然后深入到电子线路中各种噪声的来源和影响。这种方式让我在理解抽象的理论时，能够找到一个具象的参照物，大大降低了理解的难度。我尤其喜欢它对“阻抗匹配”这个概念的解释，书中用了一个生动的比喻，说明了能量在不同介质之间传递时，阻抗的匹配程度如何影响能量的损耗，这让我一下子就明白了为什么在设计电路时，阻抗匹配如此重要。 这本书对于“电路的可靠性”和“功耗管理”这两个方面，也给予了足够的重视。在现代电子设备越来越小型化、集成化的今天，如何让电路在长时间工作下保持稳定，同时又能降低功耗，是一个非常关键的设计挑战。书中详细介绍了各种可能导致电路失效的因素，比如过热、过压、信号干扰等，并提供了相应的防护措施和设计原则。对于功耗管理，书中也介绍了一些低功耗设计技巧，比如选择合适的元器件、优化电路拓扑结构、采用节能模式等。这些内容对于我理解为什么很多电子产品会发热，以及为什么一些电池续航能力特别强，都提供了解释。 另一个让我觉得很有收获的部分，是书中关于“频率选择性衰减”的讲解。我一直对无线通信中的“频率”这个概念比较模糊，不知道不同频率的电波有什么区别，为什么有的频率适合传输语音，有的适合传输视频。这本书通过讲解“频率选择性衰减”这个概念，让我理解了不同频率的信号在传输介质中传播时，会受到不同的衰减程度。这也就解释了为什么在设计通信系统时，选择合适的载波频率至关重要，因为它直接关系到信号的传输距离和稳定性。 总的来说，这本书就像一个通俗易懂的向导，带我领略了通信电子线路的迷人之处。它没有让我成为一个理论上的巨人，但却让我成为了一个实践上的“明白人”。它教会我如何去观察和思考身边的电子设备，理解它们工作的基本原理，并且在遇到一些技术问题时，能够有一个基本的判断和分析能力。这本书的价值，在于它不仅仅传授知识，更重要的是点燃了我对这个领域的兴趣，让我愿意去继续探索和学习。

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