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出版者:

作者:林春景 编

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2009-1

价格:31.00元

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isbn号码:9787111260615

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• 11
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《电波的魅影：经典无线电通信技术的探索与实践》 引言： 在我们被数字化浪潮席卷的今天，无线电通信，这个承载着人类跨越时空交流梦想的古老技术，依然在幕后默默地支撑着无数现代通信系统的基石。从广播电台的悠扬乐章，到蜂窝网络的瞬息万变，再到卫星导航的精准指引，电磁波的奇妙舞蹈无处不在。然而，支撑这一切的，是那些看似朴实却蕴含深邃智慧的经典模拟无线电通信原理与技术。本书并非探究复杂的数字信号处理，也不是沉溺于高深的集成电路设计，而是将目光聚焦于那段孕育了无线电通信黄金时代的辉煌岁月，深入剖析那些奠定行业根基的模拟技术，并在此基础上，引导读者进行富有创造性的实践。 本书旨在唤醒您对无线电通信最纯粹本质的理解。我们将一同穿越历史的长河，回溯那些伟大的发明家们是如何在电磁波的海洋中捕捉信号，如何巧妙地利用电感、电容、电阻等基本元件构建起能够传递信息的“耳朵”与“嘴巴”。我们将不仅仅是理论的讲解，更将通过大量的实例分析和动手实践，让您亲身体验模拟电路的设计与调试，感受信号在电路中流动的韵律，理解频率、幅度、相位等关键参数是如何被精确控制和调制的。 第一部分：模拟信号的基石——电磁波与电路元件的和谐共舞 在深入无线电通信的奥秘之前，我们必须牢固掌握其最基本的要素。本部分将以清晰易懂的语言，为您揭示电磁波的生成、传播及其与物质的相互作用。我们将探讨不同频率的电磁波所扮演的角色，以及它们在空间中传递信息的方式。 电磁波的诞生与传播： 从麦克斯韦方程组的宏伟蓝图到赫兹实验的惊艳验证，我们将回顾电磁波发现的历史足迹。了解电磁波的产生机制，例如振荡电路如何激发出电磁波，以及波长、频率、能量之间的关系。我们将探讨电磁波的传播特性，包括直线传播、反射、折射、衍射等现象，以及这些现象在实际通信中的应用，例如天线的辐射方向性、信号的衰减等。 电阻、电容、电感——模拟电路的“三大件”： 这三者构成了模拟电路的骨架。我们将深入理解它们的物理本质，例如电阻是如何阻碍电流的流动，电容是如何存储电荷，电感又是如何抵抗电流的变化。我们将详细阐述它们的伏安特性，以及在交流电路中它们表现出的频率相关性——阻抗。理解容抗和感抗的概念，以及它们在调谐、滤波等电路中的关键作用。 二极管与三极管——电子世界的“开关”与“放大器”： 半导体器件是现代电子技术的基石，而二极管和三极管则是模拟电路中最基础也是最重要的有源器件。我们将详细解析 PN 结的形成与特性，理解二极管的正向导通与反向截止，以及它在整流、稳压等方面的应用。随后，我们将重点深入探讨三极管的工作原理，从共发射极、共集电极、共基极三种基本组态出发，阐述其作为电流放大器和开关的特性。理解跨导、跨阻等关键参数，以及如何利用三极管构建稳定的放大电路。 第二部分：无线电通信的骨骼——信号的产生、调制与解调 当掌握了模拟电路的基本元件后，我们将进入无线电通信的核心领域。本部分将详细阐述如何产生一个携带信息的无线电信号，如何将这些信息“隐藏”在电磁波中进行远距离传输，以及如何在接收端将这些信息“提取”出来。 振荡器的艺术： 振荡器是无线电通信的“心脏”，它负责产生载波信号。我们将探索不同类型的振荡器，例如 RC 振荡器、LC 振荡器（如哈特利振荡器、科尔皮兹振荡器）和晶体振荡器。我们将深入分析它们的电路结构，理解它们的起振条件和频率稳定性。您将学会如何设计一个特定频率的振荡器，并理解温度、电源电压等因素对振荡频率的影响。 调制的智慧： 调制是将信息信号“搬运”到高频载波上的过程，是实现无线电通信的关键。我们将详细讲解各种经典的模拟调制技术： 幅度调制 (AM)： 重点分析双边带调幅 (DSB-AM)、单边带调幅 (SSB-AM) 的原理，理解载波的产生、调制指数的概念，以及 AM 信号的频谱特性。我们将探讨 AM 接收机的工作流程，包括混频、滤波、解调等关键步骤。 频率调制 (FM)： 深入理解频率调制是如何通过改变载波的频率来携带信息的。我们将分析 FM 信号的频谱，理解调频指数的作用，以及 FM 信号相比 AM 信号在抗干扰方面的优势。 相位调制 (PM)： 探索相位调制作为频率调制的另一种形式，以及它们之间的转换关系。 其他经典调制： 简要介绍脉冲幅度调制 (PAM)、脉冲宽度调制 (PWM) 等，为理解更复杂的调制技术打下基础。 解调的妙手： 解调是接收端将调制信号中的信息提取出来的过程。我们将详细讲解各种解调器的原理和电路设计： 包络检波： 针对 AM 信号，我们将分析其电路结构，理解如何通过二极管和 RC 滤波来恢复原始的基带信号。 同步检波： 介绍同步检波在 AM 信号解调中的优势，以及如何通过本地产生的载波来完成解调。 鉴频器： 针对 FM 信号，我们将深入讲解比例鉴频器、斜率鉴频器、相敏鉴频器 (PLL) 等经典鉴频器的原理。 其他解调技术： 简要介绍脉冲解调器等。 第三部分：无线电通信的血肉——接收与发射系统的构建 掌握了信号的产生、调制与解调原理后，本部分将带领您将这些知识融会贯通，构建实际的无线电通信系统。我们将从最基础的接收机和发射机开始，逐步深入。 接收机的设计与优化： 天线基础： 了解不同类型天线的原理（如偶极子天线、环形天线、定向天线），以及天线与自由空间传播的匹配。 射频前端： 介绍滤波器、低噪声放大器 (LNA) 的作用，以及它们如何提高接收灵敏度，抑制干扰。 混频器： 深入理解混频器的工作原理，它如何将射频信号转换为中频信号，以便于后续处理。 中频放大器与滤波器： 讲解中频放大的重要性，以及中频滤波器的选频特性如何决定接收机的选择性。 自动增益控制 (AGC)： 理解 AGC 电路如何适应不同强度的输入信号，保证输出信号的稳定。 发射机的设计与实现： 射频振荡器与倍频器： 如何产生稳定高频载波，以及如何通过倍频器获得更高频率的载波。 调制电路： 如何将基带信号引入到载波上进行调制，例如使用变容二极管进行 FM 调制，或使用电感/电容变化进行 AM 调制。 功率放大器： 介绍不同类型的功率放大器（如 A 类、B 类、AB 类、C 类），以及如何设计能够高效放大射频信号的功率放大器。 滤波与匹配： 介绍输出滤波器和阻抗匹配网络的作用，以确保信号能够有效地辐射出去，并减少能量损耗。 实际系统的考量： 噪声与干扰： 深入探讨各种噪声的来源（热噪声、散粒噪声、外部干扰），以及如何在电路设计中减小噪声的影响。 灵敏度与选择性： 理解接收机的灵敏度（能够接收到的最小信号强度）和选择性（区分不同频率信号的能力）的重要性，以及如何通过合理的设计来优化它们。 稳定性与可靠性： 讨论电路的稳定性设计，避免振荡失控，以及如何提高系统的整体可靠性。 第四部分：实践的乐园——从理论到动手 本书的精髓在于将理论知识转化为实际动手能力。本部分将提供一系列精心设计的实践项目，从简到繁，引导您一步步体验模拟无线电通信的魅力。 基础元件的搭建与测量： 动手制作简单的 RC、RLC 电路，学习使用万用表、示波器、信号发生器等基本仪器进行测量，理解元件参数的实际值与理论值之间的差异。 简易 AM/FM 发射与接收系统： 从最简单的晶体管收音机开始，逐步构建能够进行短距离 AM 或 FM 通信的系统。您将亲手焊接元器件，调试电路，体验信号从产生到接收的全过程。 简易无线电遥控系统： 学习利用编码与解码技术，设计一个简易的无线电遥控装置，例如控制 LED 的开关。 噪声抑制与信号增强的实验： 尝试不同的滤波技术，观察噪声对信号的影响，并学习如何通过电路设计来减小噪声。 使用仿真软件辅助设计： 介绍使用 LTspice、Multisim 等电路仿真软件进行电路设计和验证的方法，提高设计效率和成功率。 项目挑战与创新： 鼓励读者在掌握基础知识后，根据自己的兴趣和需求，设计更复杂的无线电通信系统，例如简易的无线数据传输模块，或具有特定功能的无线电装置。 结语： 《电波的魅影：经典无线电通信技术的探索与实践》不仅仅是一本书，更是一场关于电磁波奥秘的探索之旅。我们希望通过本书，点燃您对无线电通信的浓厚兴趣，让您在亲手构建的电路中，感受技术的力量，体会创新的乐趣。在这个信息爆炸的时代，对模拟无线电通信技术的深入理解，将为您在更广阔的技术领域打下坚实的基础，并为您未来的学习和职业生涯打开更多可能性。拿起工具，跟随本书的引导，让我们一起在电波的海洋中，创造属于您的通信奇迹！

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这本书的习题设计是其一大亮点，它们并非简单的公式代入，而是精心构造的、能真正考验读者对原理掌握程度的问题。很多习题的设置都巧妙地结合了不同的分析技巧，做完一套下来，感觉思路一下子就被打通了。不过，我发现解答部分（如果存在的话，或者是我遗漏了的话）的详细程度可以再加强一些。对于那些需要花费大量时间才能解出来的复杂题目，如果能提供更详尽的解题步骤和不同解法的对比分析，那这本书的自学价值将再次飙升。目前这种“留白”的做法，虽然鼓励了独立思考，但对于那些卡在某个难点上无法突破的学习者来说，可能会造成一些挫败感，急需一个更具指导性的“拐杖”来辅助理解。

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这本书的排版设计真是让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，配上烫金的字体，拿在手里就感觉分量十足。内页的纸张质感也非常好，阅读起来很舒适，即使长时间盯着看也不会觉得眼睛疲劳。不过，我得说，这本书的章节编排逻辑稍微有些跳跃，感觉作者在介绍某些基础概念时，突然就转到了更深入的话题，让我这个初学者有点摸不着头脑，得花额外的时间去回顾前面的知识点才能跟上。比如，在讲解某个重要的分析方法时，前置的基础理论铺垫略显不足，导致我理解起来有些吃力，总觉得像是在半空中抓着一块拼图的边缘。如果能把基础和进阶内容之间的衔接做得更平滑一些，可能会更适合自学者。总的来说，从物理形态上讲，它绝对是一本值得收藏的书，但内容流动的顺畅度，还有提升的空间。

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这本书的理论深度毋庸置疑，作者在处理那些复杂的数学推导时，展现出了非常扎实的功底。我特别欣赏它对一些经典电路模型深入剖析的那些部分，那种层层递进、抽丝剥茧的讲解方式，让人感觉每一步推导都有其必然性，而不是简单地罗列公式。然而，或许是因为过于侧重理论的严谨性，书中对实际应用案例的穿插显得有些保守。很多时候，我看完了一大段抽象的分析，心里会不由自主地想：“这个在实际电路板上会是什么样子？” 比如，关于噪声抑制的章节，理论上讲得很透彻，但缺乏一些真实的硬件设计中的“避坑”经验分享，这对于希望将理论转化为实践的工程师来说，是个小小的遗憾。期望未来修订版能在理论深度保持的同时，增加更多贴近工业实践的工程案例分析，这样这本书的实用价值会大大提升。

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读完这本书的感受，就像经历了一次高强度的智力攀登，那种成就感是无可替代的。作者的语言风格非常直接、犀利，没有过多花哨的修饰词，直奔核心概念而去。这种风格很对我的胃口，因为它极大地提高了阅读效率，没有多余的“废话”。然而，对于那些刚刚接触这个领域的读者来说，这种“干货满满”的叙事方式可能过于冷峻。书中对很多术语的首次出现，并没有给予特别友好的上下文解释，读者需要非常主动地去查阅前置的背景知识。这使得这本书更像是一本为已经有一定基础的进阶学习者准备的“工具箱”，而不是一本入门“向导”。如果能在关键概念的引入处，能多一些通俗易懂的比喻或者类比，相信能帮助更广泛的读者群体建立起稳固的知识框架。

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我注意到这本书在参考资料和索引的组织上做得相当不错，这对于需要快速定位特定信息的专业人士来说是巨大的福音。尤其是书中引用的那些经典文献列表，非常全面，为深入研究提供了可靠的起点。但是，在对新兴技术的覆盖面上，我感觉略显滞后。虽然经典理论是永恒的基石，但在一个快速迭代的领域里，一本教科书若能适当地纳入一些近几年比较成熟的前沿概念，比如在特定集成电路设计或快速原型制作方面的最新进展，会显得更有生命力。目前来看，这本书的重点似乎更集中在那些经过时间检验的“圣经级”理论上，这固然保证了其权威性，但也让它在面对当下快速变化的行业需求时，少了一份“锐度”。

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