Fields and Waves in Communication Electronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Simon Ramo

出品人:

页数:864

译者:

出版时间:1994-02-09

价格:1579.00 元

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471585510

丛书系列:

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• 电磁场与电波
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现代通信系统中的信号、网络与集成技术 一本书的深度探索：从基础到前沿的系统设计 本书旨在为电子工程、通信工程以及相关领域的专业人士和高级学生提供一套全面、深入且具有高度实用性的参考指南。它聚焦于现代通信系统设计的核心支柱：信号处理、射频电路、电磁波传播与集成技术。不同于侧重于特定领域（如仅关注麦克斯韦方程或仅专注于通信协议）的教科书，本书采取一种系统化的、自底向上构建知识体系的方法，确保读者不仅掌握理论基础，更能理解这些基础如何在复杂的实际系统中交织运作。 --- 第一部分：通信信号与系统基础的重构 本部分深入探讨支撑所有现代通信系统的数学框架与物理实现基础，侧重于信号的表示、变换以及系统对信号的处理能力。 1. 信号的现代表示与分析： 我们首先超越传统的傅里叶分析，引入时间-频率联合分析工具，如小波变换（Wavelet Transform）及其在非平稳信号分析中的应用。重点解析了数字信号处理（DSP）在通信链路中的核心作用，包括采样定理在高速数据传输中的实际限制与突破，以及高效的滤波设计（FIR/IIR）如何满足低失真、低功耗的要求。对随机过程理论的复习将聚焦于噪声模型（如高斯白噪声、瑞利衰落）如何影响接收机的性能极限，特别是信噪比（SNR）的精确计算和优化策略。 2. 线性与非线性系统响应： 详细剖析了系统稳定性、瞬态响应和稳态响应的工程意义。着重探讨了通信系统中常见的非线性失真问题，例如功率放大器（PA）的非线性对信号星座图的影响（EVM分析），以及如何利用预失真技术（Predistortion）在数字域或模拟域进行补偿，以实现高线性度与高效率的权衡。系统传输函数的概念将被细致阐述，它如何决定了基带和射频信号在经过多级处理后的最终表现。 3. 多元调制与编码技术： 本章深入M进制调制方案（如QPSK, 16QAM, 64APSK）的性能边界，并引入了先进的频谱效率优化技术，如正交频分复用（OFDM）的原理与实现细节，包括循环前缀（CP）的设计以对抗多径效应，以及峰均功率比（PAPR）抑制技术（如DFT-spread-OFDM）。在信道编码方面，重点介绍了现代信道编码的演进，从Turbo码到低密度奇偶校验码（LDPC），探讨了它们如何通过迭代译码逼近香农极限，以及在不同硬件平台上的实现复杂度考量。 --- 第二部分：射频电路与前端设计精要 本部分是本书的工程核心，关注信号如何在从基带转换为高频载波并进行有效传输的物理过程中被实现和优化。 4. 微波网络理论与参数化建模： 本书强调S参数（散射参数）作为射频（RF）和微波（Microwave）电路分析的基石。详述了如何利用S参数进行阻抗匹配、功率增益计算（如可用增益MAG和稳定增益MSG）、噪声系数（NF）的精确测量与最小化。史密斯圆图不再仅仅是绘图工具，而是被视为一种动态的、可视化的阻抗转换器，用于指导多级放大器链路的级联设计，以实现整体带宽和噪声性能的最优化。 5. 射频放大器与低噪声设计： 深度分析了从LNA（低噪声放大器）到PA（功率放大器）的设计差异和挑战。LNA设计部分聚焦于如何在保证足够增益的同时，将输入端的等效噪声系数降至最低，讨论了雪崩二极管、HBT和HEMT晶体管在不同工作频率下的适用性。PA设计则侧重于效率与线性度的矛盾，详细讲解了甲类、甲乙类、乙类、丙类的操作模式，以及高效率的D类和F类开关模式放大器在线性约束下的应用。 6. 混频器、振荡器与频率合成： 混频器被视为实现上下变频的关键，本书详细分析了单平衡、双平衡混频器的结构，以及它们的隔离度、噪声上边带（UNS）抑制和本振（LO）泄漏问题。振荡器设计部分着重于相位噪声（Phase Noise）的物理根源（如晶体管的1/f噪声和热噪声），并介绍了LC振荡器和晶体振荡器的设计优化，随后过渡到如何利用锁相环（PLL）技术实现高精度、低抖动的频率合成器，这对现代多频段通信至关重要。 --- 第三部分：电磁兼容性与集成技术 本部分将理论基础提升到系统层面，探讨信号如何在物理载体中传播，以及如何确保系统在复杂电磁环境中稳定运行。 7. 传输线理论与无源元件模型： 本书对传输线的讨论超越了简单的RLC等效电路。详细阐述了特性阻抗、传输线长度对相位的影响、以及史密斯圆图在高阶无源网络（如巴特沃斯、切比雪夫滤波器）设计中的应用。对电感器、电容器和电阻在射频频率下表现出的寄生效应（如Q值下降、自谐振频率SRF）进行了深入分析，并提供了在PCB设计中选择和布局这些元件的实用准则。 8. 电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI）： 信号完整性被视为高速数字系统与射频前端的交汇点。SI章节关注信号在高速PCB走线上的反射、串扰（Crosstalk）和时延，并引入了串扰模型和走线设计规则（如阻抗控制、端接技术）。EMC部分则探讨了辐射发射（EMI）的产生机制、接地设计（单点接地、多点接地）的优劣，以及屏蔽技术（Shielding）如何有效地隔离敏感电路和抑制噪声耦合，确保设备符合国际电磁标准。 9. 现代微系统与集成技术： 本章展望了未来通信硬件的发展方向。深入讨论了半导体技术在射频前端集成方面的进展，如CMOS、SiGe和GaAs技术平台在不同频率和功耗点上的优劣对比。重点介绍了射频集成电路（RFIC）的设计流程，包括版图设计对寄生参数的敏感性，以及先进封装技术（如Fan-Out WLP、3D集成）如何减小互连电感、降低系统尺寸和功耗，从而推动了下一代移动通信和物联网设备的发展。 --- 总结： 本书结构严谨，理论推导详实，并贯穿了大量的工程案例与实际设计考量。它不是一个单纯的理论汇编，而是一个将电磁学、电路理论、信号处理与系统实现紧密结合的实践指南。读者通过系统学习，将能独立完成从系统级架构选择到关键射频模块性能优化的全过程设计工作，并深刻理解现代通信系统在性能、尺寸和功耗之间所做的复杂权衡。

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这本书的阅读体验，很大程度上取决于读者的主动性。它绝不是那种读完就能立刻出师的“速成宝典”，它更像是一本需要反复研磨的工具书和理论基石。特别是关于电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）那一章，内容翔实，涉及了屏蔽、接地、去耦等多个方面，提供了大量实用的设计准则和注意事项。这些内容往往是初级教材中一带而过，但在实际工作中却是决定产品成败的关键。作者似乎深知这一点，因此将这些“工程陷阱”都系统地整理了出来。我发现自己经常会翻回去查阅书中关于“集肤效应”和“邻近效应”的数学模型，它们对分析高密度电路板上的信号完整性提供了坚实的理论支撑。书后的习题设计也十分巧妙，它们不仅仅是公式的代入，很多都是对实际工程问题的简化抽象，迫使读者必须将理论知识应用于解决一个具体的问题场景，真正做到了学以致用，这对我巩固知识起到了不可替代的作用。

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这本书的开篇就如同将我拉入了一个充满电磁波律动的奇妙世界，作者的叙事手法非常吸引人，不同于那些干巴巴的教科书，它更像是一位经验老到的工程师在娓娓道来，用生动的比喻将那些抽象的波动方程和传输线理论具象化了。我特别欣赏它在讲解基础概念时那种深入浅出的功力，比如，当谈到史密斯圆图时，它没有直接抛出一堆复杂的数学公式，而是先从一个实际的阻抗匹配问题入手，让我清晰地理解了为什么需要这个工具，以及它在实际工程中的应用价值。书中的插图和图表设计也十分精良，每一个示意图都恰到好处地补充了文字的不足，使得那些复杂的场分布和波形演变过程一目了然。读完前几章，我对高频电路设计中的“损耗”和“驻波”有了全新的认识，不再是机械地记忆公式，而是真正理解了它们背后的物理机制。这种由表及里、循序渐进的讲解方式，极大地提升了我学习的兴趣和效率，感觉这本书真正做到了将理论与工程实践紧密结合，为后续更深入的学习打下了坚实的基础。对于初入射频微波领域的学生来说，这本书无疑是一盏明灯，它没有故作高深，而是脚踏实地地引导读者构建起坚实的知识体系。

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我不得不说，这本书在理论的严谨性上达到了一个很高的水准，它对麦克斯韦方程组的解读和在不同介质中的应用，讲解得极其透彻。但真正让我感到惊喜的是，它成功地在数学的冰冷与工程的实用之间找到了一个绝佳的平衡点。它没有因为追求数学的完备性而让读者迷失在复杂的偏微分方程中，而是总能及时地将推导结果联系到具体可测量的物理量——比如反射系数、插入损耗或者某个特定频率下的场强分布。书中对波导理论的阐述，从矩形波导到同轴线，逻辑清晰，每一个模式的截止频率计算都给出了明确的物理意义解释。对我而言，这本书的价值在于它提供了一个扎实的“内功心法”，一旦掌握了其中关于场的概念和波动传播的基本规律，再去学习任何新兴的射频技术，都会感到事半功倍，因为所有的技术创新最终都逃不出这些基本物理原理的范畴。它就像是武侠小说里那些顶级的内功心法，虽然招式可能过时，但一旦练成，便可融会贯通。

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说实话，刚翻开这本书时，我有点担心内容会过于陈旧，毕竟电磁学和通信电子领域技术迭代很快。然而，这本书的经典性在于它抓住了核心不变的物理定律，并且巧妙地将这些基础原理映射到现代通信系统的关键模块上，这一点处理得非常高明。例如，在讲解传输线的阻抗匹配时，它不仅详细回顾了传统的Lumped Element匹配网络，还用大量的篇幅阐述了微带线、带状线等现代PCB技术中的实现方法，这种跨越历史和现代技术的整合视角，非常有助于建立一个全面的知识框架。书中对各种滤波器拓扑结构的分析，从最基础的LC并联谐振，到后来复杂的耦合腔滤波器，其设计思想的演变过程被描绘得层次分明。我尤其欣赏作者在讨论设计权衡（Trade-off）时的坦诚态度，它没有宣称任何一种设计都是“万能钥匙”，而是明确指出了每种选择背后的优缺点和适用场景，这对于培养一个成熟的工程师至关重要。

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这本书的深度和广度都令人印象深刻，尤其是在对非线性效应和噪声分析的处理上，简直是教科书级别的典范。我记得有一章专门探讨了晶体管在工作于高频段时，其S参数如何随工作点和频率变化的复杂情况，作者没有回避这些现实中的“脏数据”和“不完美”，反而将其视为深入理解器件特性的关键。书中对高阶谐波的分析和如何通过电路设计来抑制它们的部分，写得尤其到位，引用了大量的实际测量案例和仿真结果作为佐证，这让抽象的理论分析充满了说服力。相比于市面上其他侧重于特定器件的教材，这本书的视野更为宏大，它不仅仅关注单个元器件的性能，更着眼于整个通信链路中信号的完整性和系统的可靠性。我个人认为，这本书最宝贵的一点在于它教会了读者如何“思考”而不是仅仅“计算”——面对一个实际的通信系统设计挑战，如何根据已知的理论工具，有条不紊地进行建模、仿真和优化，每一步的逻辑推导都清晰可见，充满了工程师的严谨与智慧。

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