现代通信技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:243

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出版时间:2010-6

价格:27.00元

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isbn号码:9787121109461

丛书系列:

图书标签:

• 通信技术
• 现代通信
• 无线通信
• 移动通信
• 信号处理
• 信息论
• 通信原理
• 网络通信
• 5G
• 物联网

浩瀚星河中的回响：现代声学与信号处理的奥秘 图书简介 本书并非聚焦于电磁波的传输与调制，亦非探讨光纤网络与移动通信的最新标准。它深入探索的是一个更为基础、更为普适的物理现象——声波，及其在现代工程领域中的应用与理论基础——信号处理。 《浩瀚星河中的回响：现代声学与信号处理的奥秘》旨在为读者构建一个坚实而精妙的知识体系，使读者能够理解声音是如何产生、传播、被捕获、被分析，并最终转化为可操作信息的科学原理。本书的视角独特，它将声学作为一种特殊的波动现象，置于广义的信号理论框架下进行考察，从而揭示出声学现象与通信技术在数学模型上的共通之处，但其物理载体和工程实现路径截然不同。 本书分为五大部分，共二十章，内容涵盖了从基础理论到尖端应用的全面剖析。 --- 第一部分：基础声学原理与波动方程的艺术（第1章至第4章） 本部分奠定了理解所有后续声学应用的基础。我们首先从流体力学的基本假设出发，推导出描述声波传播的欧拉方程和连续性方程，并将其线性化，最终得到核心的三维声波方程。我们详细讨论了声波在理想介质（如空气、水）中的传播特性，包括波速、波长、声阻抗的概念及其在不同介质界面处的反射与透射。 重点章节探讨了平面波、球面波和柱面波的解析解，并引入亥姆霍兹方程作为稳态声场分析的关键工具。我们着重分析了声压、粒子速度与声能密度之间的物理关联，并对声功率的量纲和度量方式进行了严谨的定义。对于听觉生理学上的敏感度问题，本书从物理声学角度阐述了分贝（dB）刻度的工程意义，而非侧重于生物学感知。 --- 第二部分：信号理论的普适性视角（第5章至第8章） 本部分将声学现象转化为标准的数学信号模型。我们跨越了介质的限制，进入纯粹的信号域。详细阐述了傅里叶级数与傅里叶变换在分析周期性声波和非周期性瞬态声波中的核心作用。读者将学习如何利用频谱分析来揭示声源的本质特征。 我们深入探讨了时域与频域的对偶性，并通过实例展示了如何用卷积定理来描述声波在复杂系统（如房间声学环境）中的响应。采样定理（奈奎斯特-香农）在这里被重新审视，不是作为数字通信的先决条件，而是作为将连续声波转化为离散数字信号的理论基石。此外，本书对随机过程理论在分析环境噪声和随机声场建模中的应用进行了详尽的介绍，例如如何使用功率谱密度（PSD）来量化噪声的特性。 --- 第三部分：声场测量与数字信号处理（第9章至第13章） 本部分聚焦于如何精确地捕获、记录和处理声学数据。我们详细对比了各种麦克风（电容式、压电式、光纤式）的工作原理、频率响应特性和指向性模式，重点分析了其作为声压传感器的局限性。 在数字信号处理（DSP）环节，本书着墨于数字滤波器的设计与实现。我们详细推导了FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）滤波器的设计方法，并以消除特定频率的机械振动噪声为例，展示了滤波器的实际应用。 更进一步，本书引入了快速傅里叶变换（FFT）算法，并结合实际应用，讨论了谱泄漏、窗函数选择等工程实践中的关键考量。此外，我们还系统介绍了阵列信号处理的基础，例如延迟与求和波束形成（Delay-and-Sum Beamforming），用以增强特定方向声源的接收灵敏度，这与雷达或声纳中的波束形成原理同源，但物理介质不同。 --- 第四部分：室内与建筑声学（第14章至第17章） 本部分将理论应用于人居环境的优化。我们不再关注单个波的传播，而是关注大量反射波的统计特性。详细阐述了瑞利（Rayleigh）定律在描述混响时间中的应用，并引入爱林公式（Eyring Formula）来处理具有高吸声率表面的复杂室内。 本书的核心贡献之一是对混响时间（RT60）的精确测量方法和影响因素进行了深入分析。我们解释了早期反射、侧向能比（Lateral Energy Fraction, LEF）和清晰度指数（Clarity Index, C80）等评价室内声学质量的关键客观参数的物理意义。对于音乐厅和专业录音棚的设计，我们运用几何声学模型和射线追踪法来预测声能的分布和扩散。 --- 第五部分：水声学、超声波与非线性效应（第18章至第20章） 最后一部分将视野扩展到水下环境和高强度声场。我们探讨了水声传播的独特性，特别是声速在海洋温度、深度和盐度梯度下的变化如何导致声道（Sound Channel）的形成，以及斯奈尔定律在水下层界面的应用。 超声波技术被视为高频声波在固体和液体介质中应用的典范。我们分析了压电效应在超声波发生器中的作用，并详细阐述了声学成像（A-scan, B-scan, C-scan）的基本原理，这些原理本质上是基于声波在不同组织界面上的声阻抗匹配与反射。 最后，本书触及了非线性声学的范畴，解释了在高声压级下，介质的弹性不再是恒定的，这会导致谐波的产生和声波衰减率的增加，为高强度声束的应用（如声致空化）提供了理论基础。 --- 总结 本书的结构旨在使读者认识到，无论是无线电波、光波，还是我们日常听闻的声波，它们本质上都是信息的载体，服从相似的波动方程和信号分析方法。通过学习《浩瀚星河中的回响》，读者将掌握分析和设计任何基于波传播和信号解析的工程系统的核心能力，极大地拓宽其对物理世界信号处理的理解边界。

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