Fundamentals of Communication Electronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:McDaniel, Drew O.

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页数:0

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价格:543.00 元

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isbn号码:9780757561412

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• 通信电子学
• 电子工程
• 通信工程
• 模拟电路
• 数字电路
• 射频电路
• 微波技术
• 信号处理
• 电子设备
• 电路分析

数字信号处理基础：从理论到实践 本书面向对信号处理技术感兴趣的工程师、研究人员和高年级本科生，旨在提供一个全面、深入且实用的数字信号处理（DSP）基础教程。本书的重点在于建立扎实的理论基础，并辅以大量的实际应用案例和编程示例，使读者能够熟练掌握DSP的原理、方法和工具。 本书的结构经过精心设计，从最基本的信号表示和离散化理论入手，逐步深入到滤波器的设计、快速傅里叶变换（FFT）的应用，以及现代通信和图像处理中的高级技术。我们避免了不必要的数学推导的堆砌，而是将重点放在理解核心概念及其在工程实践中的意义。 第一部分：信号与系统的离散化基础 本部分是理解整个数字信号处理领域的基石。我们将详细探讨如何将连续时间信号转换为数字信号，以及这个过程对信息内容的影响。 第一章：连续时间信号与系统回顾 本章首先快速回顾了连续时间信号的傅里叶变换（FT）和拉普拉斯变换，这些工具是理解离散系统的重要前奏。我们着重阐述了信号的频谱特性，为后续的采样定理做铺垫。 第二章：采样理论与量化 采样是数字化的第一步。本章深入讲解了奈奎斯特-香农采样定理，不仅阐述了其数学原理，还详细讨论了欠采样、过采样以及混叠现象（Aliasing）在实际系统中的具体表现和避免方法。我们引入了理想采样和实际采样（如脉冲采样）的区别，并详细分析了保持器（Sample-and-Hold）电路对信号的影响，包括零阶保持和一阶保持的误差分析。 量化是数字化的第二步，涉及将无限精度的连续幅度值映射到有限的离散级别。本章细致探讨了量化噪声的来源、均匀量化和非均匀量化（如 $mu$-律和 A-律压缩）的原理及其在语音通信中的应用。我们还将介绍抖动（Dithering）技术，以改善低幅度信号的信噪比。 第三章：离散时间信号与系统 本章转向离散时间域。我们定义了离散时间信号（DT信号）和离散时间系统（DTS）。关键的分析工具是Z变换。Z变换的引入使得分析线性时不变（LTI）系统的稳定性、因果性变得直观。我们详细讲解了Z平面，以及系统函数（Transfer Function）的零点和极点如何决定系统的动态特性。本章包含了丰富的双边Z变换、单边Z变换的应用实例，特别是用于解决差分方程。 第二部分：离散时间滤波器的设计与实现 滤波是信号处理中最核心的应用之一。本部分将从理论推导过渡到实际的滤波器设计流程。 第四章：有限脉冲响应（FIR）滤波器设计 FIR 滤波器以其线性相位特性在对信号波形要求严格的应用中占据重要地位。本章首先从理想滤波器的频率响应出发，介绍窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗等）的设计原理和频谱泄露问题。随后，我们将重点介绍更精确的频率采样法和等波纹法（Parks-McClellan 算法），后者是设计最佳FIR滤波器的标准方法。每个设计方法都配有具体的滤波器设计实例和性能评估指标。 第五章：无限脉冲响应（IIR）滤波器设计 IIR 滤波器以其更高的设计效率（更少的阶数）常用于对计算资源敏感的场景。本章首先回顾了连续时间滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）的性能。核心内容是如何利用双线性变换法（Bilinear Transformation）将连续时间滤波器的s域设计精确映射到离散时间系统的z域，同时解决频率映射导致的压缩问题。本章还会对比IIR与FIR在群延迟、稳定性、实现复杂度方面的优缺点。 第六章：滤波器实现与量化效应 本章关注滤波器的实际硬件或软件实现。我们详细介绍了直接形式、级联形式和并联形式的实现结构。对于IIR滤波器，必须面对量化带来的影响，本章将分析系数量化误差和信号量化误差（包括溢出和截断）如何影响滤波器性能，并介绍固定点运算下的实现技巧。 第三部分：变换域分析与应用 变换域分析是理解信号在不同域中特性的关键工具，其中傅里叶变换占据核心地位。 第七章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT是Z变换在单位圆上的采样结果，是频谱分析的基石。本章深入探讨DFT的性质，特别是其周期性和共轭对称性。重中之重是快速傅里叶变换（FFT）算法，详细剖析了按时间抽取（Decimation-in-Time, DIT）和按频率抽取（Decimation-in-Frequency, DIF）的蝶形运算结构，以及FFT在不同数据长度（如2的幂次方）下的实现效率。本章还涵盖了滑动DFT（Sliding DFT）在实时谱分析中的应用。 第八章：谱分析技术 本章专注于如何利用DFT/FFT进行有效的频谱估计。我们首先分析直接计算DFT的局限性，然后引入周期图法（Periodogram）及其方差问题。为解决方差问题，本书详细介绍了韦尔奇平均周期图法（Welch's method），它通过加窗和重叠取样来降低估计噪声。此外，我们还将介绍现代谱估计方法，如自回归（AR）模型法（如 Burg 算法），它们在低信噪比环境下具有更高的分辨率。 第九章：多速率信号处理与滤波器组 多速率技术是现代通信和音频处理的基础。本章引入了抽取（Downsampling）和插值（Upsampling）的概念，并详细推导了理想抽取/插值中的伪信号问题。核心内容是滤波后的抽取/插值，这引出了半带滤波器（Half-band Filters）的设计。最后，本章介绍了子带编码（Subband Coding）和滤波器组的基本原理，为理解小波分析奠定了基础。 第四部分：高级主题与工程实现 本部分将前述的理论知识应用于更复杂的工程场景。 第十章：自适应滤波原理 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数，是通信、回声消除和噪声消除的核心技术。本章详细介绍了最小均方（LMS）算法及其变体（如归一化LMS, NLMS）。我们从维纳滤波器理论出发，推导LMS算法的收敛性和稳定性，并分析学习率的选择对性能的影响。 第十一章：数字滤波器在通信中的应用 本章将DSP理论与现代通信系统相结合。我们将分析信道均衡器（Channel Equalizer）的设计，解释如何使用FIR或自适应滤波器来补偿多径效应带来的码间干扰（ISI）。此外，我们还深入探讨了正交幅度调制（QAM）和相移键控（PSK）系统中载波恢复所需的数字同步技术，包括基于PLL（锁相环）的数字实现。 第十二章：数字图像处理中的基本操作 虽然本书重点是信号处理，但二维信号处理在图像领域至关重要。本章将DFT推广到二维（2D-DFT），并解释了其在图像频域滤波中的应用。我们将重点介绍空间域滤波（卷积），包括均值滤波、中值滤波和高斯滤波，并对比它们在频域实现的效率和效果。我们还将探讨形态学滤波的基本概念。 结语 本书的最终目标是使读者不仅能够理解DSP的“是什么”，更重要的是理解“为什么”以及“如何做”。每章末尾均附有实践练习和编程挑战（使用MATLAB或Python环境），鼓励读者将理论知识转化为可运行的代码，从而真正掌握数字信号处理的精髓。

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老实说，我买这本书纯粹是冲着那个“前沿应用”的宣传语去的，毕竟现在市面上关于经典电子学基础的书籍太多了，我需要一些能让我跟上时代步伐的内容。这本书在讲述半导体器件的工作原理时，确实展现了非常新颖的视角。它没有花太多篇幅去重复讲解早已烂熟于心的PN结结构，而是直接切入了当前主流的硅锗合金工艺的最新进展，并详细分析了它们在高速数据传输中的局限性与突破口。更让我惊喜的是，它对噪声抑制技术——一个在我以往阅读的任何教材中都被一笔带过的部分——进行了近乎百科全书式的梳理。从热噪声到散粒噪声，再到更复杂的电磁干扰（EMI）的源头分析，都有深入的探讨。书中提供了一系列使用最新型示波器和频谱分析仪进行实际故障诊断的案例分析，这些案例的复杂程度和真实性，远超我预想中一本基础读物应有的深度。我能感受到作者在编辑这些材料时，是多么精挑细选，确保每一个例子都能直击现代电子系统设计的痛点，对于已经有一定经验的工程师来说，这本书简直就是一本“升级包”，帮你快速补齐那些在老教材中学不到的“实战经验”。

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我一直认为，一本优秀的教材，其价值不只在于知识的传递，更在于思维方式的塑造。这本书在这方面表现得尤为突出。它似乎在时刻提醒我，作为一名电子工程师，我们思考问题的方式必须是系统性和结构化的。在讨论天线性能时，它没有直接给出常见的偶极子天线的辐射模式公式，而是从麦克斯韦方程组的边界条件出发，一步步推导出了方向图的数学表达，并在推导过程中反复强调“对称性”在简化复杂物理模型中的作用。这种“追本溯源”的教学方法，虽然在短期内增加了学习的难度，但一旦掌握了这种推导逻辑，你就能举一反三，面对全新的电子系统，也能迅速构建起正确的分析框架。我发现自己不再满足于记住现成的结论，而是开始享受探究“为什么是这样”的过程。这本书成功地将我从一个单纯的应用者，提升到了一个具备初步设计思维的探索者层面，这对于我的职业发展而言，是无价的收获。

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这本书的封面设计得非常现代，那种深邃的蓝色调和简洁的字体搭配，一下就抓住了我的眼球。我本来是想找一本关于无线电基础理论的入门书籍，结果偶然翻到了这本。刚拿到手的时候，我有点担心它会不会太偏向理论而显得枯燥乏味，毕竟很多教材都是这个毛病。但是，当我翻开第一章时，那种感觉就完全不一样了。作者在解释一些核心概念，比如阻抗匹配和信号衰减时，没有直接抛出复杂的公式，而是用了很多贴近日常生活的类比。我记得他把电感和电容的相互作用比作水池里的水位波动，一下子就把原本抽象的电路行为具象化了。这让我在理解交流电基础时，感到前所未有的轻松和直观。而且，书中穿插了大量的历史小故事，比如早期的晶体管发明者们在实验室里的“奇思妙想”，这些小插曲让阅读过程充满了探索的乐趣，仿佛不是在读教科书，而是在听一位资深工程师娓娓道来他的毕生所学。我特别欣赏作者在保持技术严谨性的同时，还能如此生动有趣地叙述复杂的电子原理，这绝对是近年来我读过的技术书籍中最具可读性的典范之一，极大地激发了我继续深入学习的热情。

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这本书的排版和图示设计，坦白讲，一开始让我有点摸不着头脑。它的布局非常紧凑，几乎没有冗余的空白页。许多公式和定义被放在了页面的角落，看起来有点像早期的工程手册，而不是我们现在习惯的流线型设计。然而，当我真正沉下心来学习时，我发现这种看似拥挤的排版反而成了一种优势。它强迫你保持专注，无法轻易地跳过任何一行文字。特别是在讲解傅里叶分析在通信系统中的应用那几章，作者把时域图和频域图并置在一页的两侧，并通过极细的虚线将两者之间的对应关系清晰地连接起来。这种强迫性的对比，极大地帮助我理解了频域变换的物理意义。而且，这本书的索引系统做得极其出色，查询特定公式或术语的速度非常快，完全不像那种把所有内容都揉在一起的“大杂烩”。对于需要频繁查阅特定公式进行计算验证的读者，这种“工具书式”的结构设计，无疑是比花哨的视觉效果更实在的帮助。

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这本书的配套资源和售后服务简直是教科书级别的典范。我购买的是实体书，但随书附赠了一个非常详尽的在线学习门户的访问码。这个门户里不仅包含了所有章节的习题答案，更重要的是，它提供了一整套基于MATLAB和Python的仿真脚本。这些脚本可以直接运行，用于验证书中所述的滤波器设计、调制解调过程等。这彻底解决了传统教材中“理论与实践脱节”的难题。我记得我刚开始用Python尝试复现书中一个复杂的数字信号处理例子时遇到了一个编译错误，抱着试试看的心态给作者留下的技术支持邮箱发了邮件，没想到第二天就收到了来自一位博士后研究员的详细回复，不仅指出了我代码中的一个微小语法错误，还附带了一个优化后的版本。这种将教材与前沿仿真工具深度整合，并提供高质量技术支持的做法，极大地提升了这本书的附加值。它不再是一本静态的知识载体，而是一个动态的、持续进化的学习平台。

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