高频电子技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:徐正惠

出品人:

页数:334

译者:

出版时间:2011-9

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787030231178

丛书系列:

图书标签:

• 电子技术
• 高频电路
• 射频电路
• 微波技术
• 电路分析
• 电磁场与电磁波
• 通信工程
• 电子工程
• 模拟电路
• 无线通信

电子世界漫游指南：从基础原理到前沿应用 （书名暂定：数字信号处理与现代通信系统构建） 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探索现代电子技术皇冠上的明珠——数字信号处理（DSP）及其在现代通信系统构建中的核心作用。我们避开传统模拟电子技术中对高频谐振、电磁波传播特性的直接探讨，而是聚焦于信息如何在离散化的世界中高效、可靠地被编码、传输和解码。 本书分为五大部分，力求将抽象的数学理论与实际的工程应用紧密结合，带领读者从信息论的基石出发，逐步构建起一个稳固的现代通信系统框架。 --- 第一部分：信息论与离散化基础 (Foundations of Information Theory and Discretization) 本部分是理解数字系统的理论基石。我们不再关注器件的物理特性，而是深入研究信息本身的本质。 1.1 香农-哈特利定律的工程诠释 我们将详细剖析香农的信道容量理论，重点讨论在存在噪声的环境下，如何通过优化调制和编码方案来逼近信道容量的极限。这不仅仅是公式的堆砌，更是对“信息熵”这一核心概念的深入理解。我们探讨了不同信源模型（如马尔可夫信源）如何影响熵的计算，并引出数据压缩的理论上限。 1.2 采样理论与量化误差控制 在本章中，我们彻底转向时域离散化。奈奎斯特-香农采样定理被置于核心地位，但我们更侧重于其实际工程应用中的挑战：非理想采样（如混叠效应）的处理方法，以及抗混叠滤波器的设计考量（侧重于滤波器特性而非具体高频电路实现）。 量化过程是模拟信号数字化的关键一步。我们深入研究了均匀量化和非均匀量化（如 $mu$-律和 A-律压缩），并详细分析了量化噪声的功率谱密度，指导读者如何选择合适的量化位数以满足特定的信噪比要求。 1.3 离散时间系统分析 本章过渡到离散系统的数学描述。Z变换（而非拉普拉斯变换）成为核心工具。我们详细阐述了Z变换的收敛域（ROC）对系统稳定性的意义，并引入了周期卷积的概念，这是理解快速傅里叶变换（FFT）的基础。 --- 第二部分：数字信号处理核心算法 (Core Algorithms in Digital Signal Processing) DSP是实现现代通信功能的核心“大脑”。本部分专注于算法的原理和实现效率。 2.1 离散傅里叶变换 (DFT) 与快速傅里叶变换 (FFT) DFT是分析离散信号频谱的基石。我们系统性地推导了FFT的蝶形运算结构（如Cooley-Tukey算法），并讨论了不同FFT算法（如基2、分裂因子）的适用场景和复杂度分析。特别强调了频谱泄漏问题及其通过窗函数（如汉宁窗、海明窗）的抑制方法。 2.2 有限脉冲响应 (FIR) 与无限脉冲响应 (IIR) 滤波器设计 本章对比了FIR和IIR滤波器的优缺点。在FIR滤波器设计中，我们重点讲解了频率采样法和窗函数法，强调线性相位响应的优势。对于IIR滤波器，则侧重于如何通过双线性变换（Bilinear Transformation）将连续时间滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）映射到离散时间域，并分析了映射可能引入的频率畸变。 2.3 适应性滤波原理 (Introduction to Adaptive Filtering) 本部分引入了更高级的信号处理技术。我们介绍了最小均方误差 (LMS) 算法的基本原理，并探讨了其在回声消除和噪声抑制等实际通信场景中的应用，无需涉及复杂的射频前端设计。 --- 第三部分：数字调制与编码技术 (Digital Modulation and Coding Techniques) 本部分是连接信号处理与信息传输的桥梁，关注如何将比特流转化为可传输的波形，并确保其鲁棒性。 3.1 基带传输与脉冲整形 我们研究了如何在基带传输中实现最大功率谱效率。重点分析了升余弦滤波器（Raised Cosine Filter）的充裕度（Roll-off Factor）对码间干扰（ISI）的控制作用。这部分着重于时域波形设计，而非载波的射频实现。 3.2 带通数字调制技术 详细分析了主要的数字调制方案：ASK, FSK, PSK, QAM。我们使用星座图 (Constellation Diagram) 来直观展示这些调制方式，并计算了在相同平均功率下，不同调制方案的误码率（BER）性能曲线，侧重于理论上的功率效率和带宽效率的权衡。 3.3 信道编码理论与实践 为了对抗信道噪声，我们引入了前向纠错（FEC）的概念。我们将重点介绍线性分组码（如汉明码、循环冗余校验CRC）的代数结构和校验矩阵的构建，以及卷积码的维特比（Viterbi）译码过程，强调了如何通过增加冗余信息来提高接收端的可靠性。 --- 第四部分：现代通信系统架构 (Architecture of Modern Communication Systems) 本部分将前三部分的理论知识整合成一个系统的视图，特别关注正交频分复用 (OFDM) 技术。 4.1 OFDM系统的核心原理 OFDM是现代无线通信（如Wi-Fi, 4G/5G）的基石。我们首先解释了OFDM如何通过将高速数据流划分为多路低速子载波来对抗多径时延带来的ISI。然后，详细分析了循环前缀 (CP) 的引入机制及其消除 ISI 的作用。 4.2 OFDM的数字化实现 OFDM的实现高度依赖于DSP技术。我们展示了如何使用IFFT/FFT来高效地执行串并/并串转换和调制解调过程。此外，我们探讨了载波同步和定时恢复在OFDM系统中的重要性，这些都是纯数字域处理的关键环节。 4.3 多输入多输出 (MIMO) 系统的基础 我们将MIMO视为通过空间维度增加容量和可靠性的手段。我们从信道容量矩阵的角度出发，介绍了空间复用 (Spatial Multiplexing) 和分集增益 (Diversity Gain) 的基本概念，以及预编码（Precoding）在优化多用户信道时的作用。 --- 第五部分：系统性能评估与仿真 (System Performance Evaluation and Simulation) 本部分强调了理论与实际之间的鸿沟，并通过仿真手段弥合它。 5.1 噪声模型与信道建模 我们不再关注具体的物理信道，而是使用衰落模型（如瑞利分布、莱斯分布）来模拟无线环境。重点在于如何将这些统计模型引入到系统仿真中，以准确预测误码率 (BER) 随信噪比 (SNR) 的变化曲线。 5.2 仿真平台与结果分析 本章指导读者使用标准的科学计算工具（如MATLAB/Python环境）来搭建一个端到端的数字通信系统仿真模型。我们将仿真验证理论预测，包括不同编码率下的纠错性能，以及OFDM系统在不同多径时延下的鲁棒性测试。这部分强调的是系统级的验证，而非底层硬件的调试。 --- 目标读者 本书适合于电子信息工程、通信工程、计算机科学专业的高年级本科生、研究生，以及致力于深入理解现代无线通信底层算法和信号处理机理的工程师和研究人员。它假设读者具备扎实的微积分、线性代数和基础电路理论知识，但不要求读者熟悉射频电路、电磁波理论或高频器件的细节。本书提供的是一套完整的、从信息到比特再到波形数字域构建的信息传输的内在逻辑和数学框架。

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这本《高频电子技术》的译者在电磁场理论的应用上着实下了不少功夫，书中对传输线理论的讲解深入浅出，即便是初次接触射频电路设计的读者，也能通过那些详实的图示和清晰的推导迅速建立起对阻抗匹配和驻波比的直观认识。尤其让我印象深刻的是关于史密斯圆图的章节，作者不仅给出了传统的解法，还融入了现代EDA工具的应用思路，使得理论联系实际的效率大大提高。在分析无源器件，如电感、电容在高频下的寄生效应时，作者没有停留在理想模型上，而是引入了实际元件的等效电路模型，这对于设计高性能滤波器和耦合器至关重要。不过，我个人觉得在非线性效应的讨论上还可以再丰富一些，比如对功放类器件的饱和区和失真特性，如果能增加更多实际的测量数据佐证，那就更完美了。总体来说，对于希望打下扎实射频基础的工程师来说，这本书是不可多得的参考书，它成功架起了从基础电磁理论到实际高频电路设计之间的桥梁。

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这本书的排版和图文搭配堪称业界典范，阅读体验极其流畅。对于像我这样更偏向动手实践的工程师而言，理论的趣味性往往取决于它能否指导实际操作。这本书在这方面做得非常出色，书中大量的S参数分析工具的应用示例，几乎可以作为软件操作手册来使用。例如，如何利用S参数矩阵来计算多端口网络的插入损耗、回波损耗以及隔离度，每一步都有对应的仿真截图作为参考。更难能可贵的是，作者在讨论非对称传输线和差分电路设计时，非常注重版图布局（Layout）对高频性能的影响，这往往是教科书容易忽略的“工程陷阱”。它提醒我们，在微波频率下，PCB走线本身就是电路的一部分。虽然有些章节的数学推导略显繁复，但作者总能及时用一个实际的工程案例来“锚定”这些公式，避免了读者陷入纯粹的数学泥潭。

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我带着对射频前端的许多困惑来阅读此书，最大的收获在于对“为什么是这个值”的理解得到了极大提升。很多市面上的资料只告诉你某个电容或电感取多少值是“标准做法”，而这本书则深入探讨了背后的物理机制。例如，在讲解匹配网络设计时，作者没有直接给出T型或π型的公式，而是从输入阻抗变换的角度，一步步推导出这些电路的等效模型，使得读者能够根据实际的源阻抗和负载阻抗灵活调整电路结构。这种“授人以渔”的教学方法，极大地增强了解决未知问题的能力。如果说有什么可以改进的地方，那就是对于更高频段（如毫米波及以上）中使用的特种传输线（如带状线、共面波导的耦合效应）的讨论可以再增加一些篇幅，因为当前无线技术正快速向这些频段迁移，前沿技术的知识储备对工程师来说至关重要。

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翻开这本书，首先感受到的是作者在电路系统级分析上的深厚功底。它并非仅仅停留在单个元器件的参数介绍上，而是着眼于整个系统的链路预算和噪声分析。对于接收机灵敏度和抗干扰能力这些核心指标的剖析极为透彻，让我明白了为什么在实际系统中，低噪声放大器（LNA）的设计往往比功率放大器（PA）更考验工程师的功力。书中关于混频器和本振电路的设计实例，展现了从理论到实践的完整路径，特别是对相位噪声和杂散抑制的量化分析，提供了一套非常实用的设计规范。我特别赞赏其中关于现代通信系统架构的介绍，比如超外差和直接变频架构的优劣对比，使得读者能清晰地知道在不同应用场景下应如何取舍。唯一的遗憾是，涉及到最新的数字预失真（DPD）技术来线性化高功率放大器部分的内容相对薄弱，这在当前5G及更高频段的基站设计中已是主流，期待未来版本能有所补充。

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这本书的视角非常宏大，它巧妙地将电子技术、电磁波理论和系统工程学这三大块内容熔于一炉。它不仅仅是一本教你怎么设计电路的工具书，更是一本关于如何构建一个可靠高频系统的思维导图。书中对滤波器设计理论的阐述，特别是切比雪夫和椭圆滤波器的设计过程，逻辑清晰，步骤明确，让人第一次体会到理论上的最优设计是如何通过工程近似和实际制造约束进行权衡的。作者对器件选型和公差分析的关注，体现了高度的工程成熟度。它让我明白了，一个好的高频设计，30%靠理论，70%靠对实际器件特性的理解和严谨的系统性验证。对于希望从“电路实现者”成长为“系统架构师”的读者来说，这本书提供的系统性框架是极其宝贵的财富，它教会我如何从系统的角度去审视每一个局部电路的选择和设计。

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