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出版者:

作者:Poole, Ian

出品人:

页数:306

译者:

出版时间:2003-9

价格:$ 46.27

装帧:

isbn号码:9780750656122

丛书系列:

图书标签:

• 无线电
• 通信技术
• 电子工程
• Newnes
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• 技术参考
• 电路
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• 电子设备
• 无线通信

《无线电与通信技术新视野：从基础原理到前沿应用》 内容提要： 本书旨在为读者构建一个全面而深入的无线电与通信技术知识体系。它涵盖了电磁波理论的基石、现代通信系统的核心架构，以及当前和未来通信领域中涌现出的关键技术和应用。全书结构严谨，内容详实，不仅适合工程专业的学生和初级工程师打下坚实的基础，也为资深从业人员提供了一个回顾经典、把握前沿的参考平台。 第一部分：电磁波与基础理论的重塑 本部分着重于理解无线电通信的物理基础，即电磁波的产生、传播与接收。我们不满足于教科书式的简单描述，而是深入探讨了电磁场理论在通信场景中的实际应用。 第一章：麦克斯韦方程组与场论基础 本章从物理学的基本定律出发，详细阐述了麦克斯韦方程组在时域和频域中的形式，并重点分析了波动方程的推导过程。通过引入边界条件分析，我们深入剖析了电磁波在不同介质界面（如自由空间、导体、电介质）的反射、折射和吸收现象。特别地，本章利用矢量分析工具，对坡印廷矢量（Poynting Vector）进行了详细的讲解，使其在描述能量流密度时更具直观性，为后续的辐射功率计算奠定理论基础。 第二章：传输线与波导理论 传输线理论是实现信号保真传输的关键。本章系统介绍了不同类型的传输线，如双线、同轴线和微带线。我们着重分析了传输线上的电压、电流驻波比（VSWR）以及回波损耗。史密斯圆图（Smith Chart）被用作核心工具，详细演示了如何进行阻抗匹配，包括单段和多段匹配网络的设计。随后，我们转向波导理论，对比了矩形波导、圆波导和介质波导的模式结构（TE、TM、TEM模式），并计算了截止频率，讨论了波导在微波高功率传输中的优势与限制。 第三章：天线理论与辐射特性 天线是无线电系统的“门户”。本章从辐射单元（如半波偶极子、垂直地线）的理论出发，深入探讨了复杂天线阵列的设计原理。我们详细阐述了天线方向图的各项指标，包括增益、有效辐射面积、波束宽度和交叉极化隔离度。本章的亮点在于对相控阵天线的分析，通过引入泰勒加权、蔡比雪夫等赋形加权方法，精确控制了旁瓣电平，以满足现代通信系统对干扰抑制的严格要求。此外，对宽带天线，如螺旋天线和对数周期天线，在频谱监测和宽带接入中的应用也进行了详尽的案例分析。 第二部分：现代通信系统的架构与实现 本部分将理论知识转化为实际的系统设计，聚焦于如何高效、可靠地在噪声和干扰环境中传输信息。 第四章：信号与系统分析的深化 本章回归到信号处理的核心。傅里叶分析是理解频域特性的关键，我们详细考察了连续时间和离散时间系统的卷积、相关性，以及频谱泄漏的成因与抑制。本章特别关注了随机过程理论在通信中的应用，对高斯白噪声、平稳过程和通过线性系统的随机信号进行了概率密度函数的推导和分析，为噪声容限和误码率（BER）的计算提供了精确的数学工具。 第五章：调制解调技术精讲 调制是连接信息源与物理信道的桥梁。本章不再仅仅介绍线性的调幅（AM）、调频（FM），而是将重点放在数字调制技术上。我们系统地分析了线性调制（ASK, PSK, QAM）和恒包络调制（FSK, GMSK）的星座图、功率谱密度和抗噪声性能。特别是对高阶QAM调制（如64QAM, 256QAM）在信噪比（SNR）要求下的频谱效率权衡进行了深入的数学建模和仿真验证，揭示了提高频谱效率所付出的非线性成本。 第六章：信道编码与纠错机制 可靠性是通信的生命线。本章深入探讨了信道编码的原理，从早期的汉明码、循环冗余校验（CRC）到现代的卷积码和Turbo码。本章详细分析了维特比（Viterbi）译码算法的原理和复杂度，并对低密度奇偶校验码（LDPC）的迭代译码过程进行了透彻的讲解，展示了现代编码技术如何逼近香农极限。对交织（Interleaving）技术在突发错误信道中的作用也进行了专门论述。 第七章：多址接入技术与频谱共享 频谱资源的有限性催生了复杂的多址接入技术。本章对比了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA）的优缺点。CDMA部分，我们深入讲解了扩频序列的伪随机特性、沃尔什-阿达玛码，并分析了“近远效应”及其对系统容量的影响。OFDMA部分，重点分析了其在应对多径衰落和实现灵活频谱分配方面的卓越性能，为理解4G/5G系统的核心架构打下基础。 第三部分：先进通信技术与未来展望 本部分关注那些正在重塑通信行业的高级技术，从空间维度到认知维度进行拓展。 第八章：散射、衰落与信道建模 理解无线信道的复杂性至关重要。本章详细分析了无线信道中的多径效应，并介绍了瑞利（Rayleigh）和莱斯（Rician）衰落模型的适用场景及参数提取方法。重点探讨了大规模衰落（阴影效应）和小的快速衰落之间的区别。本章还引入了最新的信道测量技术和穿透损耗模型，为室内和城市峡谷环境下的系统规划提供精确的输入数据。 第九章：MIMO与空间复用技术 多输入多输出（MIMO）技术是现代高速无线通信的关键驱动力。本章深入剖析了空间复用（Spatial Multiplexing）、空间分集（Diversity）和波束赋形（Beamforming）的原理。我们通过奇异值分解（SVD）来分析多径信道容量的提升机制，并对比了迫零（ZF）接收器和最小均方误差（MMSE）接收器的性能差异和复杂度权衡。对于大规模MIMO（Massive MIMO）系统，本章讨论了信道状态信息（CSI）的获取和预编码的设计挑战。 第十章：软件定义无线电（SDR）与认知通信 本章探讨了通信系统设计的范式转变。软件定义无线电（SDR）通过软件重构硬件功能，极大地提高了系统的灵活性和可升级性。我们详细介绍了SDR的硬件架构（ADC/DAC、FPGA）和软件框架（如GNU Radio）。在此基础上，我们深入研究了认知无线电（CR）——一种能够感知环境并动态调整通信参数的智能系统。本章解释了频谱感知（Energy Detection, Matched Filtering, Cyclostationary Detection）算法的优劣，以及如何利用这些信息实现高效的频谱接入，为未来动态频谱共享奠定理论框架。 结论： 本书力求在理论的深度和应用的广度之间找到完美的平衡。它不仅仅是一本技术手册，更是一份对无线电通信领域发展脉络的系统梳理，旨在激发读者对未来连接技术的探索热情。通过对电磁学、信号处理、编码理论和高级天线技术等领域的系统性讲解，读者将能够独立分析并设计出下一代通信解决方案。

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我必须承认，这本书对那些追求快速应用和即时满足感的读者来说，可能会显得有些“慢热”。它不会告诉你“三步搭建一个Wi-Fi热点”的秘诀，也不会教你如何配置最新的5G模块。它的重点在于“为什么”和“如何设计”，而不是“如何使用现成的产品”。这种侧重于底层原理和工程思维的培养，使得阅读过程充满了挑战，需要投入时间和精力去消化吸收。但正是这种扎实的训练，赋予了读者一种强大的迁移能力。当你理解了基本的通信链路是如何被噪声干扰、如何通过编码和调制来抵抗这种干扰时，再去面对任何新兴的技术，比如LoRa、卫星通信，你都能迅速地找到其理论上的对应点，从而快速掌握其工作机制。这本书培养的是一种“通用技术素养”，而不是针对某一特定设备的速成手册。对于渴望建立坚实技术根基，希望未来能够适应技术快速迭代的专业人士或发烧友而言，这种“慢工出细活”的教学方式，其价值是无法用快速掌握某些工具来衡量的。

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如果你的目标是成为一个能够设计和调试复杂现代通信系统的工程师，那么你可能需要翻阅更深奥的教材。但这本指南的价值恰恰在于它的“不求甚解，但求精通核心”。它避开了那些过于前沿、变动极快的技术领域，而是将笔墨聚焦在那些经过时间检验、构成了所有现代通信技术基石的原理上。我发现，很多工程师在处理现代系统时遇到的瓶颈，往往根源在于对这些基础原理理解不透彻。这本书就像是把“地基”部分打磨得异常坚固。例如，它对传输线理论的讲解，不是那种仅仅停留在电压和电流反射系数上的表面功夫，而是深入探讨了阻抗匹配在实际布线中的重要性，以及如何通过图表工具进行初步的分析。对于那些业余无线电爱好者（Ham Radio Operators）来说，这本书简直就是一本救星。它提供的设计理念和故障排除思路，完全可以在业余电台的搭建和维护中派上大用场。它教会你如何像一个老派的电子匠人一样去思考问题，而不是仅仅依赖软件仿真工具的默认设置。

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这本书的排版和图示质量，说实话，有点像二十年前出版的教科书，坦白讲，初看之下，缺乏那种现代感十足的扁平化设计和鲜艳的色彩。然而，一旦你开始阅读内文，你就会意识到这种“复古”风格其实是一种优势。它的电路图和波形图清晰、线条干净，没有多余的装饰分散注意力。每一张图都是为了说明一个特定的概念而被精心绘制的，比例和标注都非常准确。我特别喜欢它在讲解滤波器设计时所使用的那些手工绘制的等效电路图，那些复杂的RC和LC网络的连接关系，在纸面上展现得淋漓尽致，远比那些被压缩在小方框里的软件生成图要直观得多。读这本书，更像是在一位经验丰富的师傅身边学习，师傅会用铅笔在草稿纸上为你画出最核心的逻辑结构。这种注重本质、不追求表面花哨的编辑风格，反而让学习过程更加专注和高效。对于需要反复查阅关键公式和电路结构的人来说，这种清晰的、高对比度的印刷质量是至关重要的。

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这本书简直是给那些刚踏入电子世界、对无线电和通信技术充满好奇的新手量身定做的指南。我拿到它的时候，还对很多基础概念一知半解，什么波长、频率、调制解调这些词汇听起来就像外星语。但翻开这本书后，我的感觉完全变了。作者似乎有一种魔力，能把那些复杂、枯燥的技术原理，用非常生活化、易于理解的方式娓娓道来。比如讲解天线理论时，他们没有直接扔出一大堆复杂的傅里叶变换公式，而是通过一些日常生活中能观察到的现象来打比方，让我很快就抓住了核心思想——信息是如何通过空气传播的。这本书的结构安排得极其合理，从最基础的电磁波物理学开始，逐步过渡到收音机的工作原理，再到更现代的数字通信概念，每一步都走得踏实而稳健。对于我这种需要从零开始建立知识体系的人来说，它就像一位耐心十足的导师，指引我逐步走出迷雾。我尤其欣赏它在介绍经典电路设计时的那种严谨性，即便是简单的晶体管收音机，书中也会深入剖析其工作机制，保证你不仅仅是会“做”出来，更是懂得“为什么”会这样工作。对于任何想要真正理解无线电技术底层逻辑的爱好者来说，这无疑是一份无可替代的入门宝典。

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说实话，我对技术手册的耐性通常很有限，很多书读着读着就开始觉得索然无味，充斥着晦涩难懂的专业术语和只有专家才看得懂的图表。然而，这本《Newnes Guide to Radio and Communications Technology》却成功地抓住了我的注意力，让我愿意一口气读完好几个章节。它的叙述口吻非常英式，带着一种老派的、对知识的尊重和对读者的体贴。特别是在讨论通信协议和标准时，作者并没有采取那种填鸭式的灌输，而是采用了历史发展的视角，让你明白为什么某些标准会被采纳，它们解决了当时什么样的问题。这种叙事方法极大地增强了学习的趣味性。我记得有一章专门讲了调频（FM）和调幅（AM）的区别，它没有仅仅停留在技术指标的对比上，而是深入探讨了在不同环境噪声下，这两种技术对音频质量的影响，甚至配有了一些老式收音机工作时的音频特性描述，让人仿佛置身于那个年代，感受技术的演进。对于有一定基础，希望系统性梳理知识脉络的读者来说，这本书提供的深度和广度都恰到好处，它既有理论的深度，又不失实践的可操作性，平衡拿捏得极为精准。

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