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出版者:机械工业出版社

作者:哈里・霍尔马

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2002-1-1

价格:29.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787111096689

丛书系列:

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现代电力电子系统中的开关电源设计与优化 本书聚焦于现代电力电子系统中日益重要的开关电源技术，深入探讨了从基础理论到复杂系统设计的全过程，旨在为工程师和研究人员提供一套全面、实用的设计与优化指南。 随着信息技术、新能源和工业自动化领域的飞速发展，对高效、可靠、紧凑的电源解决方案的需求达到了前所未有的高度。开关电源（Switching Mode Power Supply, SMPS）凭借其高效率、高功率密度和优异的动态性能，已成为替代传统线性电源的主流选择。本书全面覆盖了当前电力电子领域最前沿的开关电源拓扑结构、控制策略、磁性元件设计以及电磁兼容性（EMC）处理。 第一部分：开关电源基础理论与关键元件 本书首先建立坚实的理论基础。详细阐述了开关变换器的工作原理，包括脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）等关键调制技术。我们深入分析了理想开关器件（如MOSFET、IGBT）和新型宽禁带半导体（如SiC、GaN）的特性曲线、导通损耗与开关损耗模型，为器件选型提供精确依据。 重点章节深入剖析了核心磁性元件的设计与优化。变压器和电感的准确设计是实现高效率和小型化的关键。本书不仅讲解了传统磁芯材料（如铁氧体、坡莫合金）的磁学特性，更引入了有限元分析（FEA）在磁性元件绕组损耗和漏感分析中的应用。详细阐述了集成功率电感（IPM）的设计挑战与解决方案，以及如何通过优化磁芯几何形状和绕组结构来有效抑制趋肤效应和邻近效应。 第二部分：主流拓扑结构及其高级应用 本书系统梳理并对比了各类主流的DC-DC开关变换器拓扑。 非隔离型拓扑： 详细分析了Buck、Boost、Buck-Boost及其耦合电感版本（如SEPIC、Cuk）。针对高压输入或输出要求，我们重点探讨了交错（Interleaving）和桥式（Half-Bridge/Full-Bridge）拓扑在降低纹波电流和提高额定功率方面的优势与设计考量。 隔离型拓扑： 针对对地隔离要求，本书全面覆盖了正激（Forward）、反激（Flyback）、推挽（Push-Pull）、半桥和全桥谐振变换器。特别地，我们详细阐述了LLC谐振变换器的设计流程，包括其软开关特性（ZVS/ZCS）的实现条件、增益曲线分析以及在服务器电源和LED驱动中的应用案例。 高密度集成技术： 针对面向下一代数据中心和5G基站的电源需求，本书引入了先进的功率集成架构，如多电平变换器和无桥图腾柱（Totem-Pole PFC），分析了它们在超高效率和功率密度方面带来的突破。 第三部分：先进控制策略与环路设计 电源的稳定性和瞬态响应能力取决于其控制系统。本书摒弃了传统的经验式设计方法，强调基于精确模型的高级控制设计。 经典控制与现代控制： 深入讲解了电压模式控制和电流模式控制（峰值电流控制、平均电流控制）的原理与局限性。对于电流模式控制，我们详细分析了其平均电流模式控制（Average Current Mode Control）如何有效解决峰值电流控制中的斜坡补偿问题，实现真正意义上的双环控制。 无源/有源功率因数校正（PFC）： 对升压式PFC和无桥PFC电路的建模、补偿器设计进行了详尽的讲解，确保输入端功率因数接近单位值，并符合IEC标准。 环路补偿设计： 这是本书的核心难点之一。我们采用状态空间平均法精确建立开关电源的线性模型，利用波特图分析和零极点配置技术，设计出满足特定相位裕度和带宽要求的Type II、Type III补偿器。此外，本书还介绍了数字控制下的反馈环路设计，包括采样延迟、量化误差对稳定性的影响。 瞬态响应优化： 探讨了前馈技术、可调开关频率技术以及针对输入/负载突变优化的快速环路响应策略。 第四部分：电磁兼容性（EMC）与热管理 高频开关操作不可避免地产生噪声。本书将EMC设计视为与电路功能同等重要的环节。 噪声源识别与抑制： 详细分析了开关电源中主要的噪声源（如开关节点电压过冲、栅极驱动的电流尖峰、共模噪声的产生机制）。 传导与辐射抑制： 系统介绍了输入/输出滤波器的设计原则，包括共模扼流圈（CM Choke）和差模滤波器的选择。针对PCB布局，提供了严格的EMC指导方针，例如最小化高频电流回路面积、优化接地平面设计以控制阻抗。 热设计与可靠性： 探讨了系统级热管理策略。通过计算关键热点（如MOSFET、电感）的结温，讲解了如何选择合适的散热方案（如热沉、热管、风冷），确保设备在极端环境下的长期可靠性。 读者对象： 本书适合于从事电力电子产品研发的工程师、电子系统设计师、研究生以及相关领域的科研人员。通过本书的学习，读者将能够掌握从概念设计到最终产品实现的全周期工程能力，设计出高性能、高可靠性、符合国际标准的现代开关电源系统。 --- (本书内容完全侧重于开关电源的理论、拓扑、控制、磁性元件设计、EMC和热管理，不涉及任何无线通信技术，如CDMA、WCDMA、TD-SCDMA等移动通信系统的原理、协议栈、射频链路、基带处理或网络架构等任何相关主题。)

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对于任何一个希望深入理解 WCDMA 技术并参与实际系统设计的工程师来说，这本书都具有不可替代的价值。它不仅仅是对 WCDMA 技术标准的罗列，更是一种将理论知识转化为实际工程应用的思想指导。书中大量运用了专业的术语和工程化的思维方式，帮助读者建立起从抽象概念到具体实现的桥梁。例如，在讲解 RNC（无线网络控制器）的功能时，书中详细描述了 RNC 在核心网与用户设备之间的协调作用，包括信令处理、资源管理、切换控制等，并分析了 RNC 的处理能力对整个网络性能的影响。书中还对 NodeB 的硬件架构和软件设计进行了深入的剖析，揭示了 NodeB 如何高效地执行扩频、解扩、调制、解调等关键任务。更重要的是，书中对于系统容量的分析和优化方法，给出了非常实用的建议。例如，如何通过调整功率控制门限、优化切换参数、合理分配码资源等手段来提升网络容量，并详细阐述了这些优化措施背后的原理。书中的一些章节还涉及到了 WCDMA 网络的安全性设计，包括鉴权、加密等机制，以及如何保证用户数据的隐私和通信的安全性。这些内容都展现了作者在 WCDMA 系统设计领域的深厚功底和丰富的实践经验。

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这是一本深入探讨 WCDMA 技术核心原理和系统设计实践的力作。当我翻开这本书时，立刻被其严谨的逻辑和详实的阐述所吸引。作者从基础的通信理论出发，逐步引申到 WCDMA 的特有技术，例如扩频和解扩技术，其背后的数学原理讲解得非常透彻，即使是对通信领域稍有了解的读者，也能从中获得深刻的理解。特别是关于上行链路和下行链路的功率控制机制，以及它们如何协同工作以优化系统性能，作者用了大量的篇幅进行分析，并通过图表和公式清晰地展示了其中的复杂性。书中对于多址技术的选择，以及 WCDMA 如何通过码分多址（CDMA）来区分不同的用户，并在此基础上进一步介绍了其在速率、覆盖和容量方面的优势，让我对 WCDMA 的设计理念有了全新的认识。书中还涉及到了小区切换、小区重选等移动性管理技术，以及这些技术在实际网络运行中的作用，这些细节的展现，无疑增加了本书的实用价值。读者可以通过这本书，不仅了解 WCDMA 是什么，更能深入理解 WCDMA 如何实现其强大的通信能力，以及在设计过程中需要考虑的各种关键因素。它不仅仅是一本技术手册，更像是一次系统而全面的 WCDMA 知识的深度探索之旅。

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这本书的另一个亮点在于其对 WCDMA 系统设计各个层面的详尽解析。从物理层到网络层，作者都给予了足够的关注。在物理层方面，书中对每个关键参数的定义、作用以及它们对整个系统性能的影响都进行了详细的说明。例如，在介绍上行链路的发射功率控制时，作者不仅解释了其必要性，还详细描述了开环和闭环功率控制的算法，以及它们如何根据信道条件的变化进行实时调整，以保证用户信号的质量并避免干扰。在介绍下行链路的调度算法时，书中对比了不同的调度策略，分析了它们在不同业务场景下的优劣，例如对于实时性要求较高的语音业务和对带宽要求较高的分组数据业务，应该采用何种调度策略才能最大化系统的吞吐量和用户体验。此外，书中对节点B（基站）的设计要素，包括天线配置、功放选择、基带处理单元等都进行了深入的探讨，并分析了这些设计决策如何影响网络的覆盖范围、容量和能耗。书中还特别强调了用户设备（UE）的设计考量，例如其射频前端的设计、基带处理能力以及功耗管理，这些都直接关系到用户的通信质量和续航能力。通过阅读这些章节，我仿佛置身于一个真实的 WCDMA 系统设计环境中，能够深刻体会到每一个细节的考量和每一个决策的重要性。

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这本书并非仅仅停留在理论层面，它更注重于将理论知识转化为实际的系统设计。书中对 NodeB 的硬件设计选型，例如功率放大器的效率、基带处理单元的性能指标，以及天线系统的增益和覆盖范围等，都进行了深入的分析，并提供了具体的工程化建议。书中还探讨了 RNC 的处理能力和容量规划，以及如何根据业务需求和用户数量来设计 RNC 的硬件配置和软件功能。在讲解 WCDMA 系统的切换机制时，书中详细描述了不同类型的切换，例如硬切换和软切换，以及它们在不同场景下的适用性，并分析了切换过程中需要考虑的参数和优化策略，以确保用户在移动过程中通信的连续性。书中对 WCDMA 网络的频率规划和信道分配也进行了深入的探讨，包括如何避免同频干扰和邻频干扰，以及如何最大化频谱利用效率。这些内容对于理解 WCDMA 网络的部署和优化至关重要。

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在阅读这本书的过程中，我深刻体会到了 WCDMA 技术设计的精妙之处。书中对无线资源管理（RRM）的探讨尤为深入，它详细阐述了如何有效地分配和管理有限的无线资源，以满足不同用户的服务质量（QoS）要求。例如，关于上行链路的信道估计和干扰消除技术，作者通过详细的数学推导和仿真结果，展示了这些技术如何提高接收端的信噪比，从而保证了通信的可靠性。书中还分析了 WCDMA 在处理多业务流时的挑战，以及如何通过灵活的调度策略和资源分配机制来同时支持语音、数据和视频等多媒体业务。对于载波聚合（Carrier Aggregation）技术在 WCDMA 演进中的应用，书中也进行了初步的介绍，预示了未来移动通信技术的发展方向。书中的一些章节还涉及到了 WCDMA 网络的性能监测和优化，例如如何通过采集关键性能指标（KPI）来评估网络运行状况，以及如何根据监测结果调整系统参数以提升用户体验。这些关于网络优化的具体方法和步骤，对于网络运维人员来说具有极高的参考价值。

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我尤其欣赏书中在探讨 WCDMA 的性能优化时所展现出的深度和广度。作者不仅列举了各种优化手段，更重要的是，他们深入分析了每种优化措施背后的原理，以及它们对系统性能的影响。例如，书中对上行链路的干扰管理技术进行了详细的阐述，包括如何通过功率控制、码分复用和干扰抑制技术来降低同系统内干扰，从而提高网络的容量和覆盖范围。在介绍下行链路的调度算法时，书中对比了不同的调度策略，例如比例公平调度、最大吞吐量调度等，并分析了它们在不同业务场景下的性能表现，以及如何根据实际情况选择最优的调度算法。书中还对 WCDMA 网络的容量规划和扩展性进行了深入的探讨，包括如何通过增加 NodeB 数量、升级 NodeB 设备、优化网络参数等方式来满足不断增长的用户需求。这些内容为读者提供了解决实际网络问题的思路和方法。

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这本书在介绍 WCDMA 技术的同时，也为读者提供了对移动通信未来发展趋势的洞察。书中在探讨 WCDMA 的演进，如 HSPA 和 HSPA+ 时，也初步提及了 LTE（长期演进）等下一代移动通信技术，并分析了 WCDMA 向 LTE 演进的技术路径和挑战。这使得读者不仅能够深入理解 WCDMA 的技术细节，更能对整个移动通信技术的发展脉络有一个宏观的认识。书中还对 WCDMA 在不同国家和地区的应用情况进行了一些介绍，以及在实际部署过程中所遇到的挑战和解决方案。例如，书中分析了在频谱限制、用户密度差异等因素下，如何进行 WCDMA 网络的优化和调整，以达到最佳的性能表现。书中的一些章节还涉及到了 WCDMA 网络的互联互通，以及如何与 GPRS、EDGE 等其他移动通信技术进行融合，构建多网络协同的通信环境。

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总而言之，这是一本集技术深度、系统广度和实践指导性于一体的优秀著作。作者在内容组织上非常用心，从基础概念到高级特性，层层递进，使得读者能够逐步建立起对 WCDMA 技术的全面理解。书中对 WCDMA 的关键技术，如扩频、解扩、软切换、干扰管理等，都进行了非常深入和透彻的讲解，并通过大量的公式、图表和实例来辅助说明，使得复杂的概念变得易于理解。此外，书中对 WCDMA 系统设计中的各种权衡和取舍，以及如何在实际工程中做出最优决策，也提供了非常有价值的指导。对于任何希望在移动通信领域深耕的工程师而言，这本书都将是他们宝贵的财富，它不仅能够帮助他们掌握 WCDMA 的核心技术，更能培养他们进行系统设计和优化的能力，为他们在这个快速发展的行业中取得成功奠定坚实的基础。

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本书的内容结构非常完整，从技术原理到系统设计，再到实际应用，几乎涵盖了 WCDMA 的所有重要方面。作者在编写过程中，似乎充分考虑到了读者的学习曲线，循序渐进地引导读者进入 WCDMA 的世界。例如，在介绍上行链路和下行链路的扩频和解扩原理时，书中不仅提供了详细的公式推导，还辅以生动的类比，使得原本抽象的概念变得直观易懂。书中还对 WCDMA 中的关键协议，例如 RRC（无线资源控制）协议，进行了详细的解析，包括其在建立、修改和释放通信链路中的作用，以及其与用户设备和网络侧设备之间的交互过程。此外，书中还分析了 WCDMA 系统在面对日益增长的数据流量时所面临的挑战，以及如何通过技术升级和网络优化来应对这些挑战。对于 UTRAN（通用陆地无线接入网）的组成部分，如 RNC 和 NodeB 的接口和功能，书中也进行了详细的说明，帮助读者理解整个无线接入网的架构。

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这本书对于初学者可能稍显晦涩，但对于有一定通信基础的读者而言，它提供了一个绝佳的学习路径。作者的写作风格非常清晰，即使是复杂的概念，也能通过层层剥茧的解释变得易于理解。书中对于 WCDMA 的发展历程和在移动通信领域中的地位也进行了简要的介绍，这有助于读者更好地理解这项技术的背景和重要性。例如，书中对比了 WCDMA 相对于 GSM 等前代技术的优势，例如更高的频谱效率、更大的数据传输速率以及更低的终端功耗，这些优势是如何通过其独特的设计实现的。在介绍 WCDMA 的演进，如 HSPA（高速分组接入）和 HSPA+ 时，书中也详细阐述了这些技术是如何在 WCDMA 的基础上进行优化和增强的，从而实现了更高的吞吐量和更低的延迟，为移动宽带业务的发展奠定了基础。书中还探讨了 WCDMA 在不同应用场景下的部署策略，例如在城市密集区域、郊区以及室内覆盖等不同环境下的设计考量，以及如何根据实际需求调整系统参数和网络规划。这些实践性的内容，让读者能够将书中的知识与实际工作相结合，从而提升解决问题的能力。

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