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出版者:McGraw-Hill Higher Education

作者:Charles K. Alexander

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-12

价格:1680.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780072977189

丛书系列:

图书标签:

• 电路分析
• 电路原理
• 电气工程
• 电子技术
• 基础电路
• 电路设计
• 模拟电路
• 电工学
• 大学教材
• 工程教育

深入解析：现代通信系统中的信号处理与调制技术 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨现代通信系统背后的核心——信号处理与调制技术。我们避开了基础电路理论的重复阐述，直接聚焦于信息如何在复杂的物理信道中被高效、可靠地传输和恢复。 本书结构严谨，内容涵盖了从理论基础到前沿应用的广阔范围，适合具有一定信号与系统基础的工程师、研究生以及对无线通信有浓厚兴趣的专业人士。 第一部分：离散时间信号处理的基石 在数字通信的浪潮中，信号的离散化处理是不可或缺的第一步。本部分将重点剖析连续时间信号如何被准确地转换为离散时间序列，并深入探讨数字化过程中不可避免的量化误差及其对系统性能的影响。 1. 采样理论的深度剖析： 我们不仅重温奈奎斯特-香农采样定理，更侧重于其在实际非理想信道中的应用，例如欠采样技术（Undersampling）在高频射频前端中的实践，以及如何利用抗混叠滤波器（Anti-aliasing Filters）来优化系统带宽利用率。 2. 有限脉冲响应（FIR）与无限脉冲响应（IIR）滤波器设计： 本章将详细对比FIR和IIR滤波器的设计范式，超越传统的窗函数法，深入探讨基于频率取样法（Frequency Sampling Method）和最小相位设计（Minimum Phase Design）在高实时性应用中的优势。对于IIR滤波器，重点分析了双线性变换（Bilinear Transformation）在将模拟原型转换为数字实现时的映射特性及其稳定性考量。 3. 离散傅里叶变换（DFT）及其高效算法（FFT）： DFT是分析离散信号频域特性的关键工具。我们将详尽阐述快速傅里叶变换（FFT）的各种实现结构（如蝶形运算），并讨论其在自适应均衡器和频谱分析中的实际计算复杂度优化策略。特别关注周期延展效应（Aliasing Effect）与DFT长度选择的关系。 4. 现代滤波技术： 引入自适应滤波器的概念，重点介绍最小均方误差（LMS）算法及其变种（如NLMS）在信道均衡、噪声消除中的应用，解析其收敛速度与稳态误差之间的权衡。 第二部分：随机过程与信道建模 通信的本质是在不确定性中传递信息。本部分将随机过程理论作为核心，构建信道传输的数学模型，为后续的调制和译码设计奠定坚实的概率基础。 1. 随机过程基础与平稳性分析： 从定义出发，深入探讨广义平稳（WSS）和严格意义上的平稳过程。重点分析了维纳过程（Wiener Process）在布朗运动模型中的应用，以及如何利用功率谱密度（PSD）来刻画随机信号的能量分布。 2. 高斯过程与窄带随机过程： 高斯过程在建模加性高斯白噪声（AWGN）中至关重要。本书详细推导了如何利用解析信号（Analytic Signal）和希尔伯特变换（Hilbert Transform）来表示窄带随机过程的瞬时幅度和相位，这直接服务于模拟调制的数学描述。 3. 衰落信道建模： 详细介绍多径传播效应，并系统性地分析瑞利（Rayleigh）和莱斯（Rician）衰落模型。讨论了Jakes模型在生成时域相关性方面的应用，以及如何利用这些模型来评估系统的时变性能。对多普勒效应（Doppler Effect）如何导致频率偏移和时间色散进行了深入的数学刻画。 第三部分：数字调制与解调技术：效率与鲁棒性的博弈 本部分是全书的核心，聚焦于如何将离散数据映射到可发射的波形上，以及接收端如何最大化地从受噪声和干扰影响的信号中提取信息。 1. 基础线性调制技术： 深入分析了ASK, FSK, PSK（如BPSK, QPSK）的星座图、能量效率和抗噪声性能（BER vs. $E_b/N_0$ 曲线）。重点探讨了正交性设计如何允许接收端进行理想的匹配滤波解调。 2. 高阶与多维调制： 详细考察了M-PSK和M-QAM（如16QAM, 64QAM）的设计原理，阐述了频谱效率提升的代价——对信噪比的更高要求。引入了网格编码调制（TCM），解释了如何通过卷积编码与星座映射的结合，在不增加发射功率的情况下提高抗错误率。 3. 非相干与相干解调： 严谨推导了相干解调（Coherent Demodulation）中所需的载波恢复技术，如Costas环和Gardner定时同步算法。对比分析了在信道信息缺失或难以精确恢复时，非相干解调（如非相干FSK）的性能折衷。 4. 正交频分复用（OFDM）的原理与实现： 将OFDM视为多载波调制的一种极端形式，详细阐述了其如何通过将一个宽带信道分割成多个窄带正交子载波来对抗信道色散（ISI）。重点剖析了循环前缀（CP）的作用、IFFT/FFT在收发机中的核心地位，以及实际OFDM系统中对定时和频率同步的严苛要求。 第四部分：先进通信系统中的信号处理应用 本部分将理论与现代通信系统的关键技术相结合，展示信号处理在提升系统容量和可靠性方面的巨大潜力。 1. 信道编码：代数译码的艺术： 深入研究了前向纠错（FEC）的核心机制。详细介绍了卷积码（Convolutional Codes） 及其维特比译码（Viterbi Decoding）的动态规划过程，并着重分析了分组码（Block Codes），特别是里德-索罗门码（Reed-Solomon Codes）在应对突发错误（Burst Errors）方面的卓越性能。 2. 多天线系统（MIMO）的信号处理： 探讨了利用空间维度来提升容量和可靠性的基础。系统分析了空间复用（Spatial Multiplexing）的原理，以及如何应用迫零（ZF） 和最小均方误差（MMSE） 等线性预编码/解码技术来分离多径信道中的多流信号。 3. 频谱效率的终极探索——信道容量： 本章将香农-哈特利定理作为指导性原则，分析了在有限功率和带宽限制下，系统可以达到的理论极限。随后，本书将探讨限失真信源编码（Source Coding），例如熵编码（Huffman/Arithmetic Coding）与通道编码的协同工作，以实现端到端的优化。 通过这四个部分的系统学习，读者将能够掌握设计和分析下一代通信系统的关键信号处理工具和理论框架，理解不同调制、编码和多天线技术背后的性能取舍逻辑。

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在证明Fourier Transform的Time Integration (Chp18.2 p828)这个性质时，用到了 U(ω)=1/jω+πδ(ω) Eq.(18.36)，而它正是用Time Integration这个性质得出的，不就成了循环论证了吗？  

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在证明Fourier Transform的Time Integration (Chp18.2 p828)这个性质时，用到了 U(ω)=1/jω+πδ(ω) Eq.(18.36)，而它正是用Time Integration这个性质得出的，不就成了循环论证了吗？  

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在证明Fourier Transform的Time Integration (Chp18.2 p828)这个性质时，用到了 U(ω)=1/jω+πδ(ω) Eq.(18.36)，而它正是用Time Integration这个性质得出的，不就成了循环论证了吗？  

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这本书的语言风格和逻辑推进方式，简直是为“应试教育”量身定做的。它更像是一份官方标准，而不是一个热情的导师。每一个章节的组织都高度结构化：先定义，再定理，然后是数学证明，最后是几个例题。这种模式在讲解确定性的、遵循明确规则的定律时是有效的，但一旦涉及到系统级别的分析或设计思路的培养时，就显得力不从心了。例如，在讨论电路故障诊断和排除时，书里只是提到了几种典型的开路和短路情况，但没有提供一个通用的、可重复的排查流程或思维导图。我更希望看到的是，作者能够跳出纯粹的理论框架，分享一些“过来人”的经验，比如在实际布线时需要注意的电磁干扰、元器件选型时需要考虑的容差影响等等。但这本书将这些“工程实践”的经验几乎完全排除了，聚焦于一个理想化的、不存在损耗的纯粹电路世界。因此，虽然我掌握了如何计算任何给定电路的理论解，但当我尝试将这些知识应用到一个真实的、充满不确定性的电子设备中时，我发现自己还是像一个刚刚学会走路的人，对周围的复杂环境感到茫然无措。这本书，真的只是“基础电路理论”的教科书，离“理解电路工程”还差着十万八千里。

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说实话，这本书的习题集部分是真正体现其“难度”的地方。很多习题的设置，明显偏离了电路基础知识的巩固，而更像是在考察学生对特定解题技巧的掌握熟练度。我遇到过好几道题，它们需要的电路拓扑结构极其复杂，远超课堂上老师讲解的典型案例，感觉像是直接从专业研究生的考试真题里抄录下来的。如果我只是想练习一下如何应用叠加定理或者戴维南定理来简化电路，这本书提供的练习往往会要求我同时运用三个以上的定理，并且引入了非线性元件或者时间相关的参数，这使得解题过程变得异常冗长和容易出错。此外，书后提供的参考答案也常常是缺失了关键的中间步骤，这使得我无法判断自己是在哪个环节出了逻辑错误。这种设计极大地打击了学习的积极性。一本好的基础教材，习题应该起到巩固概念、建立信心的作用，但这本书的习题更像是筛选机制，筛选那些已经拥有丰富解题经验的人。对于我这样的新手来说，做完一道题可能需要一整天，而其中大部分时间都消耗在了繁琐的代数运算而不是电路思维上。

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从排版和资料的组织结构来看，这本书显得相当陈旧和刻板。整本书给人的感觉就是一种冷冰冰的、自上而下的知识灌输，缺乏现代教材应有的互动性和启发性。例如，在介绍半导体器件的基本概念时，它只是简单地给出了PN结的图示和工作原理的文字描述，对于二级管的单向导电性是如何在微观层面实现的，讲解得含糊其辞。我本以为作为一本“基础”教材，它应该会花时间去建立起“从原子到器件”的完整认知链条，但显然，作者的兴趣点完全集中在如何用基尔霍夫定律和节点分析法来解决大型网络问题上。书中关于功率和能量的部分也处理得比较仓促，对于无功功率、视在功率这些在交流电系统中至关重要的概念，区分得不够清晰，导致我在计算实际应用中的效率和电容补偿时感到非常困惑。如果说有什么优点，那就是它覆盖的知识点非常全面，几乎涵盖了所有传统电路分析课程会涉及的内容，但这种“全面”是以牺牲深度理解为代价的，读完一遍，很多知识点只是“知道有这么回事”，而无法真正内化为解决问题的能力。

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这本《Fundamentals of Electric Circuits》的教材，真是让我这个初学者头疼不已。打开书本，面对那些密密麻麻的公式和各种我叫不出名字的符号，感觉就像在看一本外星语辞典。我以为电气工程的基础会比较直观一些，毕竟电灯、风扇这些东西我们天天都在用，但这本书却偏偏选择了一种极其抽象的方式来讲解。比如，刚开始讲电阻和欧姆定律时，作者似乎默认读者已经对电路的“精神世界”有了深刻的理解，直接抛出了一堆复杂的数学推导，而不是从实际的电流流动、电压差对生活中的影响来举例说明。我花了好大力气才勉强理解了串联和并联电路的等效电阻计算，但一旦涉及到更复杂的混合电路，我的大脑就开始宕机了。书中的插图也帮不了太多忙，那些简笔画一样的电路图，虽然标准，但缺乏那种能让人立刻“看到”电流走向的立体感。很多时候，我需要去网上搜索相关的教学视频，看别人是如何用更生动的方式解释同一个概念，才能勉强跟上这本书的进度。对我来说，这本书更像是一份高度浓缩的、为已经入门的人准备的参考手册，而不是一本能带着新手蹒跚学步的入门读物。它要求你不仅要懂电学，还要对高等数学有极强的敏感度，这让学习过程充满了挫败感，感觉自己总是在追赶，而不是在理解。

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这本书在处理瞬态响应和交流电路部分，简直就是一本“理论的堡垒”。我原本期待能看到一些关于RLC电路在不同激励信号下的动态行为的细致剖析，最好是能结合实际应用中的滤波器设计或者开关电源的启动过程。然而，作者似乎对这些“应用层面的细节”不屑一顾，而是将大量的篇幅用于求解微分方程和拉普拉斯变换的纯数学演绎。虽然我承认这些数学工具的严谨性是必要的，但阅读体验却异常枯燥。比如，当讲到正弦稳态分析时，它直接跳到了相量表示法，完全没有铺垫说明为什么我们需要使用复数来简化对相位和幅度的描述。结果就是，我不得不停下来，回头翻阅线性代数和复变函数的知识，才能勉强跟上电路分析的思路。更令人抓狂的是，书中的例题虽然给出了答案，但中间的步骤往往是跳跃性的，似乎作者认为读者应该能心算出好几步复杂的代数运算。对于我这种需要看到每一步拆解才能建立信心的人来说，这简直是“不友好”的典范。这本书更适合那些已经掌握了深厚数学功底，只想快速回顾或查阅特定公式的工程师，而不是像我这样，需要一个循序渐进、充满物理直觉引导的学习伙伴。

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