生物医学传感器原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:彭承琳

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:30.4

装帧:

isbn号码:9787040079913

丛书系列:

图书标签:

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• 生物传感器
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《现代通信系统设计与仿真》 图书简介 本书深入探讨了现代通信系统的基本原理、关键技术以及实际工程应用。内容涵盖从信号的产生、调制、传输到接收与解调的完整流程，并重点关注当前主流的数字通信技术及其在不同场景下的实现策略。全书结构严谨，理论与实践紧密结合，旨在为通信工程、电子信息工程、电子科学与技术等相关专业的学生、工程师及研究人员提供一本系统、前沿的参考指南。 --- 第一部分：通信系统基础与信号处理 本部分奠定了理解复杂通信系统的理论基石。首先，从信息论的视角出发，系统阐述了信息熵、信道容量、信源编码（如Huffman编码、算术编码）和信道编码（如线性分组码、卷积码、Turbo码和LDPC码）的核心概念及其在数据压缩和可靠传输中的作用。 信道模型与噪声分析： 详细分析了不同物理信道（如加性高斯白噪声信道、衰落信道、频率选择性信道）的数学模型，并引入了功率谱密度、自相关函数等工具，用于描述和量化噪声对信号传输的影响。重点分析了瑞利（Rayleigh）和莱斯（Rician）衰落模型在移动通信环境下的适用性。 调制解调技术： 深入讲解了数字调制技术，包括线性调制（如ASK、FSK、PSK、QAM）和非线性调制。对星座图、欧氏距离、误码率（BER）性能进行了严格的理论推导和性能比较。特别关注了高阶调制（如256-QAM）在频谱效率提升方面的挑战与应对措施。同时，介绍了最优接收机（如相干解调和非相干解调）的设计原理。 同步技术： 通信的准确性依赖于精确的同步。本书详述了载波同步（如Costas环、Gardner定时误差检测器）和位定时同步（如最大似然序列估计）的算法和实现。针对多径环境，分析了盲同步技术的局限性与前沿进展。 --- 第二部分：先进数字通信与多址接入技术 本部分聚焦于现代高速、高容量通信系统的核心技术，特别是正交频分复用（OFDM）技术及其在无线接入网络中的应用。 正交频分复用（OFDM）： 系统阐述了OFDM的原理，包括快速傅里叶变换（FFT）在实现IFFT/FFT转换中的核心地位。详细分析了OFDM的优点（对抗多径干扰）和固有缺点（高带外辐射、对频率偏移敏感）。针对峰均功率比（PAPR）问题，本书全面介绍了各种抑制技术，如时域削波（Clipping）、信号域扩展（SEFDM）和选择映射（SLM）等，并对比了它们的复杂度与性能折中。 多址接入技术（MA）： 探讨了如何允许多个用户共享有限的频谱资源。对比分析了FDMA、TDMA、CDMA（包括扩频技术和伪随机序列的设计）的优缺点。深入讲解了正交频分多址接入（OFDMA）作为4G/5G核心接入技术的原理、子载波分配策略以及对保护间隔（Guard Interval）的需求。 MIMO与空间复用： 介绍了多输入多输出（MIMO）系统的基本结构，着重分析了信道容量的提升机制（空间复用和分集增益）。详细讲解了空分复用（SDM）中的迫零（ZF）预编码和迫零检测算法，以及基于线性最小均方误差（MMSE）的接收技术在实际系统中的应用和性能优势。 --- 第三部分：通信系统仿真与性能评估 现代通信系统的设计离不开精确的仿真验证。本部分侧重于利用工具软件对理论模型进行验证和优化。 仿真环境搭建： 提供了使用MATLAB/Simulink等主流工具进行通信系统建模的实践指导。重点介绍了如何搭建一个端到端的仿真链路，包括信源、信道、噪声源和接收机的完整流程。 性能指标仿真： 详细指导读者如何通过仿真计算误码率（BER）曲线和互信息曲线。讲解了蒙特卡洛（Monte Carlo）仿真方法的正确应用，以及如何通过仿真验证解析结果的准确性。针对复杂的信道环境（如大规模衰落），提供了加速仿真收敛的专业技巧。 系统级仿真与分析： 探讨了如何将单个链路的仿真扩展到整个网络级仿真，以评估系统吞吐量、延迟和资源利用率。特别关注了在不同调制编码方案（MCS）下，系统吞吐量随信噪比（SNR）变化的特性分析。 --- 第四部分：前沿技术与未来趋势 本部分对当前正在迅速发展的通信技术热点进行剖析。 认知无线电与动态频谱共享： 介绍了认知无线电的基本架构，包括频谱感知、频谱决策和频谱共享机制。重点分析了基于能量检测、匹配滤波和循环平稳性检测的频谱感知技术。 软件定义无线电（SDR）： 探讨了SDR的硬件平台（如USRP）与软件框架（如GNU Radio）的结合应用，展示了如何利用SDR平台快速实现和验证新的通信协议原型。 蜂窝网络演进（5G/6G基础）： 简要概述了5G NR（New Radio）的关键技术，如大规模MIMO的波束赋形（Beamforming）原理、毫米波（mmWave）信道特点，以及未来6G可能采用的太赫兹通信技术面临的挑战。 全书内容逻辑清晰，公式推导严谨，图表丰富直观，是通信工程师深入理解和掌握现代通信系统工程实践的必备参考书。它不仅教授“是什么”，更着重解释“为什么”和“如何做”，确保读者能够将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。

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这本书的讲解风格简直是一股清流，它绝对不是那种干巴巴的教科书，倒像是请了一位经验丰富的行业老教授在跟你一对一交流。作者在阐述生物信号采集和处理的挑战时，那种“过来人”的语气非常真诚。比如，书中花了大量的篇幅去剖析实际应用中传感器面临的“鬼影信号”问题，那些细微的环境噪声、交叉干扰是如何污染我们的生物数据的，并且没有停留在理论层面，而是直接给出了几种经过实战检验的滤波算法和电路设计技巧。我特别喜欢它在案例分析部分的设计，它没有选择那些已经被说烂的经典案例，而是深入探讨了几个极具挑战性的研究课题，比如实时监测细胞内代谢物的动态变化，或者开发非侵入式的血糖监测方案。每当引入一个新的传感器结构时，作者都会先抛出一个实际的临床痛点，然后再循序渐进地展示技术是如何“对症下药”的，这种“问题导向”的学习路径，极大地激发了我的探究欲。读到后面，我甚至开始尝试自己设计一些简化的信号采集电路框图，书中的启发性图示和流程图功不可没，它们清晰地勾勒出从生物分子到可读电子信号的整个转换链条，让抽象的原理变得触手可及。

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我必须强调这本书的图文排版和学习支持系统的优秀之处。对于一本涉及大量物理、化学、电子学概念的专业书籍来说，清晰的插图和标注至关重要。这本书在这方面做得非常出色，几乎每一个复杂的结构图或原理示意图都经过了精心设计，线条流畅，层次分明，有效避免了阅读过程中的认知疲劳。更值得称赞的是，作者在每章末尾设置的“拓展思考题”和“推荐阅读列表”极具价值。这些思考题往往不是简单的概念回顾，而是要求读者结合所学知识去分析一个尚未完全解决的工程难题，有效地锻炼了读者的批判性思维和解决问题的能力。而推荐的文献则精准地指向了该领域的经典论文和最新进展，为我后续的深入研究节省了大量筛选信息的时间。总的来说，这本书的设计理念非常人性化，它不仅仅是知识的载体，更像是一个高效的学习伴侣，引导读者从初识概念到精通应用，最终达到能独立进行前沿探索的水平。这种全方位的知识构建和能力培养的体验，是我在其他教材中很少获得的。

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这本书的视野之开阔，超出了我对一本技术专著的预期。它成功地将基础的电化学、光学原理，与当前最前沿的医疗应用场景进行了无缝对接。我特别欣赏它对“即时检验”（Point-of-Care Testing, POCT）设备系统集成的讨论。书中详细分析了如何将微流控技术与柔性电子技术结合，以实现便携式、低成本的快速诊断平台。作者没有仅仅罗列现有的POCT产品，而是深入剖析了驱动这些产品商业化背后的核心瓶颈——比如电池续航、数据传输的安全性，以及如何通过软件算法来补偿硬件的局限性。这种跨学科的整合能力非常令人印象深刻。此外，书中还展望了未来，如植入式传感器的能量采集技术，以及如何利用机器学习来解读复杂的生物信号数据，提升诊断的准确性。这种对未来趋势的精准把握和前瞻性的探讨，使得这本书不仅是一本回顾过去和总结现在的工具书，更像是一份面向未来的行业路线图。它让我思考的不再仅仅是如何搭建一个传感器，而是如何设计一个能真正改变临床实践的医疗系统。

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这本书的封面设计就给我一种很强烈的专业感，那种深邃的蓝色背景配上精密的电路图线条，瞬间就让人联想到高科技的医疗前沿。我最开始翻阅这本书的时候，主要是被它的系统性所吸引。它不是那种零散地罗列各种传感器技术的书，而是像搭建一座精密的仪器，从最基础的物理原理讲起，逐步深入到生物电化学、光学传感这些核心领域。作者在解释那些复杂的半导体物理和材料科学概念时，用了非常形象的比喻，比如将载流子的运动比作城市里的交通流，这样即使是对初学者来说，也能迅速抓住重点。我尤其欣赏它在介绍新型纳米材料在生物传感中的应用时所展现的广度和深度，比如碳纳米管、石墨烯这些前沿材料如何被巧妙地集成到微流控芯片上，实现超灵敏的分子检测。书中对这些技术的描述，既有理论上的严谨推导，又不乏实际工程上的考量，比如如何解决信号漂移、如何提高生物相容性等实际问题。读完这部分内容，我感觉自己对“如何用物理学和化学的语言去理解生命活动”这件事有了全新的认识，这对于任何想进入生物电子学或医疗设备开发领域的人来说，都是一份非常扎实的理论基石。它让我体会到，真正的创新不是凭空产生的，而是建立在对基础科学深刻理解之上的。

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如果说市面上很多书籍侧重于“是什么”，那么这本教材的独特之处在于它深入探讨了“为什么会这样”以及“如何做得更好”。特别是关于生物传感器界面的设计部分，简直是教科书级别的深度。作者对生物分子固定化技术（Immobilization）的探讨极其详尽，从传统的共价键合、吸附，到最新的基于纳米结构的功能化表面修饰，每一种方法背后的热力学和动力学因素都被剖析得一丝不苟。我记得有一章详细对比了不同酶固定化策略对传感器长期稳定性的影响，图表清晰地展示了活性维持率随时间的变化曲线，这对于从事生物活性物质负载研究的人来说，是无可替代的参考资料。更难得的是，它并没有回避工程实现中的难点，比如如何在大规模生产中保证批次间的一致性，如何进行微纳加工以实现高通量检测。这些内容往往是其他同类书籍中一笔带过的内容，但在本书中却被提升到了核心地位，体现了作者深厚的工程实践背景。读完这部分，我感觉自己对一个高性能传感器的诞生过程，从分子层面到器件层面，有了一个非常立体的认知框架。

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