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出版者:

作者:汤伟芳 编

出品人:

页数:170

译者:

出版时间:2010-8

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787115224996

丛书系列:

图书标签:

• 模拟电路
• 电子技术
• 模拟电子
• 电路分析
• 电子工程
• 仿真
• 元器件
• 信号处理
• 电路设计
• 高等教育

《现代通信原理与应用》 第一章 信号与系统基础 本章深入探讨了现代通信系统中的核心数学工具——信号与系统理论。我们将从最基本的信号分类与表示方法入手，详细介绍连续时间信号和离散时间信号的傅里叶变换、拉普拉斯变换以及Z变换。重点分析了线性时不变（LTI）系统的基本性质，包括卷积积分和卷积和的物理意义及其在系统分析中的应用。 信号的频谱分析是理解信息传输的关键。本章会详述傅里叶级数和傅里叶变换的性质，特别是周期信号和能量信号的频谱特性。我们还将引入随机过程理论的基础，包括平稳随机过程、窄带高斯过程的描述及其功率谱密度（PSD）的计算方法。这为后续讨论噪声对通信系统的影响奠定了理论基础。 系统响应的分析将聚焦于系统的频率特性，例如带宽、通带、阻带和群延迟等关键参数的定义与计算。通过对滤波器（理想滤波器、巴特沃斯、切比雪夫等）的特性分析，读者将掌握如何根据特定通信需求设计或选择合适的信号处理单元。 第二章 调制技术与编码 本章全面覆盖了现代通信系统中实现信息有效、可靠传输的调制技术。我们将从模拟调制出发，详细解析调幅（AM）、调频（FM）和调相位（PM）的原理、调制指数、功率谱和带宽需求。重点分析了它们的抗干扰性能与复杂度之间的权衡。 模拟调制之后，深入探讨数字调制技术，这是现代数字通信系统的核心。本章详细介绍线性调制的各种形式，包括二相相移键控（BPSK）、四相相移键控（QPSK）以及MPSK的原理、星座图、误码率性能分析。随后，转向幅度-相位调制（如QAM），分析其如何通过增加调制阶数来提高频谱效率，并讨论其对噪声和非线性失真的敏感性。 对于非线性调制，如频带调制（FSK），我们将分析其在不同信噪比下的性能，并与相移键控进行对比。此外，本章还会介绍调制信号的互信息量、信道容量的概念，并初步探讨信道编码（如海明码、卷积码）在提高传输可靠性方面所起的作用，为后续的信道编码章节做铺垫。 第三章 数字信道与噪声 噪声是限制通信系统性能的根本因素。本章专注于分析通信系统中所遇到的各种噪声源及其对信号传输的影响。我们将细致区分热噪声（Johnson-Nyquist噪声）、散粒噪声和交信干扰（ISI）。 关键在于理解噪声的统计特性。本章将深入讲解高斯噪声的特性，特别是如何使用功率谱密度来描述噪声的分布。随后，我们将分析噪声在通过线性系统（如带通滤波器）后的变化，并引入信噪比（SNR）和载波噪声比（CNR）的概念。 对于数字通信系统，本章的核心任务是分析加性高斯白噪声（AWGN）信道下的性能。我们将推导BPSK、QPSK在AWGN信道中的理论误码率（BER）表达式，并结合Q函数和互信息理论，量化不同调制方式的抗噪能力。同时，探讨最佳接收器的原理——匹配滤波器和平方检波器的结构与性能分析，这是实现最优解调的基础。 第四章 多址接入技术与蜂窝系统 随着移动通信的普及，如何高效利用有限的频谱资源成为关键挑战。本章聚焦于多址接入技术，即允许多个用户共享同一通信资源的机制。 首先，详细分析频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）的原理、优缺点及应用场景。重点阐述FDMA系统中的邻道干扰抑制问题，以及TDMA系统中的定时同步和帧结构设计。 接着，深入研究码分多址（CDMA）技术，特别是扩频通信（Spread Spectrum）的基本原理，如直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）。本章将详细分析CDMA系统的关键性能指标，如处理增益、多址接入干扰（MAI）的统计模型及其对系统容量的影响。读者将理解如何通过正交扩频码（如Walsh码）来区分用户。 最后，本章将这些技术置于现代蜂窝移动通信系统的背景下进行讨论。分析蜂窝网络的基本概念，如频率复用、小区划分、越区切换（Handoff）的机制。探讨频域、时域和码域的结合使用，为理解2G/3G/4G等移动通信系统的架构提供坚实的理论基础。 第五章 现代信道编码与纠错理论 为了对抗信道中的随机错误和突发错误，信道编码技术至关重要。本章系统性地介绍信息论中的信源编码和信道编码的基本概念，并深入研究信道编码的理论和实现。 我们将从线性分组码入手，讲解汉明码、循环冗余校验码（CRC）的代数结构、编码器和译码器的构建方法。重点分析其纠错能力和冗余度。 随后，转向更先进的序列式编码技术。详细介绍卷积码的编码过程、状态图和树状图的绘制，并阐述维特比（Viterbi）译码算法，这是最大似然序列译码的经典实现。 本章还将引入现代高速率系统广泛使用的强大编码技术，包括Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）。分析其接近香农极限的优异性能，及其在现代5G通信系统中的应用潜力。读者将掌握如何通过合理的信道编码设计，在不显著增加发射功率的情况下，大幅度降低系统的误码率。 第六章 接收机设计与同步技术 本章专注于通信系统中最复杂的部分——接收机。我们将理论分析信号的最佳解调策略，并探讨实现这些策略所需的关键模块。 核心内容是最佳线性接收机，特别是匹配滤波器（Matched Filter）的设计，它在最大化信噪比方面的重要性。随后，分析相干解调和非相干解调的原理及其在不同调制方式下的适用性。我们将结合AWGN信道下的判决理论，推导出最小错误概率的判决准则。 同步技术是保证通信可靠性的另一关键。本章详细讨论载波频率和相位同步的必要性，介绍科斯塔斯（Costas）环路、Gardner定时同步算法等，分析这些同步技术如何从接收信号中恢复出精确的载波相位和定时信息。 最后，本章将讲解载波恢复和位定时恢复在实际接收机结构中的集成，以及接收机中实际使用的均衡器（Equalizer）技术，如何有效补偿信道引起的符号间干扰（ISI），从而保障数字信号的准确判决。

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这本厚重的书，我得说，从拿到手的那一刻起，就散发着一种不容小觑的专业气息。我原以为能从中找到一些关于现代电子产品设计中那些炫酷的数字电路或前沿的微处理器应用技巧，毕竟现在科技发展这么快。然而，当我翻开目录，看到那些密密麻麻的晶体管、放大器、偏置电路这些字眼时，心里咯噔一下，这分明是回到了那个“模拟时代”的殿堂。我记得我花了大量的时间试图理解那个小小的三极管是如何在不同的工作区里扮演着“开关”和“放大器”的双重角色。书里的公式推导，尤其是涉及到小信号模型和频率响应分析的部分，简直是一场数学的马拉松。我不得不经常停下来，对照着附录里的数学知识，重新审视那些微分方程和傅里叶分析，感觉自己仿佛不是在读一本电子技术书籍，而是在攻克一本高等数学的习题集。特别是关于运放（运算放大器）的章节，讲解得极为细致，从理想运放到实际应用中的各种非理想特性，如共模抑制比、失调电压等，都被剖析得淋漓尽致，这对于我这种习惯了用现成集成电路模块的人来说，简直是一次“溯源教育”。它迫使你真正去思考，那些我们习以为常的“黑盒子”内部是如何运作的，而不是简单地把引脚接对就行。这本书的深度，绝对不是那种浅尝辄止的入门读物可以比拟的，它更像是一本为专业工程师准备的工具书，充满了扎实的理论基础和严谨的逻辑推理。

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我必须承认，这本书的章节编排逻辑性极强，它构建了一个非常清晰的学习路径图。从最基本的半导体器件特性开始，逐步过渡到单个元件的应用，再到组合电路的搭建，最后上升到系统级的分析。这种层层递进的结构，保证了读者不会因为基础不牢而掉队。不过，相对来说，它的“实用性”展示得比较间接。书中更多的是展示如何设计和分析一个独立的、功能明确的模拟模块，比如振荡器、滤波器或者稳压电源。它很少直接展示如何将这些模块集成到一个现代消费电子产品中去解决一个具体的工程问题。例如，对于数字通信中的信道均衡或者电源管理中的PWM控制，这本书更多的是提供了基础的、通用的模拟电路模块作为构建块，你需要自己去“想象”如何将它们串联起来。因此，这本书更适合那些目标是成为基础电子电路设计专家的读者，他们需要对电路的每一个环节都有绝对的控制权。对于项目驱动型的学习者来说，这本书提供的“原材料”丰富到让人眼花缭乱，但缺乏一个明确的“成品”指导手册。

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这本书的排版和插图风格也很有年代感，字体清晰，线条工整，但缺乏现代出版物中常见的彩色图例或动态演示的辅助。所有的波形图、等效电路图都是用黑白线条勾勒出来的，这要求读者必须具备很强的空间想象能力。我记得在看反馈电路那章时，分析不同类型的反馈（电压串联、电流并联等）对输入输出阻抗的影响时，我必须反复在时域和s域之间切换思维，并在脑海中不断绘制阻抗变换的等效电路。书中对反馈理论的讲解非常透彻，从Barkhausen准则到相位裕度，每一个细节都解释得丝丝入扣。然而，正因为其纯理论的特质，导致在应用举例时显得略微保守和理论化，鲜有当下流行的宽带射频设计或者高效开关电源的实例。对于希望了解如何应对现代集成电路制造工艺带来的各种寄生参数和工艺差异的读者来说，这本书提供的指导可能显得有些“理想化”。总而言之，它是一部建立稳固基石的典范之作，但要将这些基石转化为现代工程实践，还需要读者自己进行大量的知识迁移和扩展学习。

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说实话，我对这本书的整体印象是：内容极其扎实，但阅读体验略显“复古”。我一直以为电子技术学习的重点应该放在高速电路设计或者嵌入式系统的软件优化上，毕竟现在哪个设备不是高度数字化的？结果，这本书仿佛把我带回了上世纪七八十年代的实验室。那些关于分立元件（比如电阻、电容、电感和晶体管）如何组合起来实现特定功能的讲解，细致到让人有些头皮发麻。例如，解析功率放大器的效率和散热问题，书中不仅给出了理论公式，还配上了大量的图表来展示不同架构下的性能权衡。我尝试着跟着书中的步骤去设计一个简单的两级耦合放大器，结果发现光是确定静态工作点和选择合适的反馈电阻，就需要反复计算和迭代，这比直接调用一个数字滤波器库要复杂太多了。这本书的叙事风格是那种典型的教科书式，严谨、不苟言笑，每一句话都仿佛经过了无数次推敲，不留任何揣测的余地。这对于追求精确性的读者来说是好事，但对于我这样希望快速掌握应用技巧的人来说，消化起来确实有点费劲，需要极大的耐心去啃下那些密集的理论支撑点。它更像是一部需要经常查阅和回顾的参考手册，而不是一本可以轻松通读的小说。

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这本书最大的特点，我认为是它对“基本原理”的执着探究。我过去接触的一些资料，往往会跳过一些看似基础但实则至关重要的环节，直接给出结论或简化模型。但在这本《模拟电子技术》中，作者似乎抱着一种“刨根问底”的态度，对每一个现象都要给出深层次的物理解释。比如在讲解PN结特性时，它没有满足于给出一个二极管的伏安特性曲线公式，而是深入到半导体物理的本征载流子浓度、费米能级等概念，虽然这些内容让我花了好大力气去理解，但一旦想通，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。它让我明白，我们现在使用的那些高度集成的芯片，其背后的物理基础是多么的精妙和脆弱。书中对噪声的分析部分也尤其出色，从热噪声到散弹噪声，作者详细描述了它们产生的机理以及如何在电路设计中进行最小化处理。这部分内容，在很多面向快速开发的教材中往往是一笔带过，但这本书却给予了足够的篇幅，强调了在精密测量和低噪声放大电路设计中的重要性。总而言之，这是一部要求读者不仅仅是“会用”，更要“懂得为什么”的书籍。

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