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出版者:McGraw-Hill Professional

作者:Ulrich Rohde

出品人:

页数:656

译者:

出版时间:2000-12-6

价格:USD 100.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780071361217

丛书系列:

图书标签:

• communication
• 通讯接收器
• 无线电
• 信号处理
• 电子工程
• 通信技术
• 接收系统
• 频谱分析
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• 电子设备
• 信号传输

《通讯接收机：从基础原理到前沿应用》 本书深入探讨了通讯接收机的设计、原理与技术发展，是一部系统性的学术专著。它旨在为电子工程、通信工程以及相关领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面的知识框架。本书内容涵盖了从最基础的信号接收概念到当前最先进的接收机架构和关键技术。 第一部分：通讯接收机基础理论 本部分奠定了理解现代通讯接收机所需的所有基础知识。 信号与系统基础： 首先回顾了信号的分类（模拟与数字）、频谱分析（傅里叶变换）、采样定理以及基本的系统响应概念。这为理解后续的信号处理过程提供了必要的数学和物理基础。 噪声与干扰： 详细阐述了接收机环境中可能遇到的各种噪声源，包括热噪声、散粒噪声、闪烁噪声以及外部干扰。引入了噪声系数、信噪比（SNR）等关键性能指标，并讨论了它们对接收机整体性能的影响。 射频（RF）基础： 介绍了射频信号的特性，包括频率、波长、阻抗匹配、S参数等。阐述了射频电路的基本组成单元，如放大器、滤波器、混频器和振荡器，以及它们在接收机链中的作用。 超外差接收机原理： 详细讲解了超外差接收机的基本工作流程，包括下变频、中频（IF）放大和解调。分析了镜像频率问题及其抑制方法，以及中频频率选择的考虑因素。 直放式（Direct Conversion）接收机原理： 探讨了直放式接收机的工作原理，其将射频信号直接下变频到零中频（Zero IF）。分析了其优缺点，如直流偏移、本振泄露和I/Q不平衡等挑战，以及克服这些挑战的技术。 第二部分：关键接收机组件与设计 本部分深入剖析了构成高性能通讯接收机的各个关键组件及其设计要点。 低噪声放大器（LNA）： 详细探讨了LNA的设计，包括噪声匹配、增益、线性度（IP3, P1dB）以及输入回波损耗的要求。介绍了不同类型的LNA拓扑结构，如共源放大器、共栅放大器等，并讨论了影响其性能的工艺和布局因素。 滤波器设计： 涵盖了各种滤波器的设计与应用，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。讨论了不同的滤波器逼近方式（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆），以及它们在射频和中频阶段的性能权衡。重点介绍了如何在有限的Q值下实现高选择性。 混频器（Mixer）设计： 深入研究了混频器的原理和类型，如Gilbert Cell混频器、二极管混频器和FET混频器。分析了混频器的关键性能指标，如转换损耗、本振注入功率、噪声和线性度，并讨论了各种设计技术以提高其性能。 本振（LO）产生与控制： 讲解了如何产生稳定且频率可控的本振信号，包括压控振荡器（VCO）、锁相环（PLL）及其在接收机频率合成中的作用。讨论了相位噪声对接收机性能的影响，以及降低相位噪声的策略。 解调器（Demodulator）技术： 详细介绍了不同调制方式（AM, FM, PSK, QAM等）的解调技术，以及相应的解调器电路设计。重点关注了数字解调技术在现代接收机中的应用。 第三部分：先进接收机架构与技术 本部分聚焦于现代和未来通讯接收机的先进设计理念和关键技术。 数字预失真（DPD）与数字后失真（DPD）的应用： 讨论了如何在数字域内进行失真补偿，以提高接收机链路的线性度，尤其是在处理高功率信号时。 软件定义接收机（SDR）： 探讨了SDR的概念，即通过软件控制和配置硬件来适应不同的通信标准和应用。分析了SDR在灵活性和可重构性方面的优势，以及其对ADC/DAC采样率和处理能力的要求。 高采样率ADC/DAC： 深入研究了高分辨率、高采样率模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）在实现直接采样接收机和高级信号处理中的关键作用。讨论了它们的非理想特性（如量化噪声、孔径抖动）对接收机性能的影响。 数字下变频（DDC）与数字上变频（DUC）： 详细阐述了DDC和DUC在数字信号处理中的实现，以及它们如何与SDR架构协同工作。 自适应均衡技术： 探讨了自适应均衡器在补偿信道失真、抑制多径效应等方面的作用，以提高接收信号的质量。 接收机中的机器学习（ML）应用： 展望了机器学习技术在接收机信号分类、干扰抑制、信道估计以及性能优化等方面的潜在应用。 第四部分：实际应用与设计考量 本部分将理论与实践相结合，讨论了接收机在不同应用场景下的设计考量。 多标准兼容接收机： 讨论了如何设计能够支持多种通信标准（如GSM, LTE, Wi-Fi, Bluetooth）的通用接收机。 低功耗接收机设计： 针对电池供电设备，深入探讨了低功耗接收机的设计策略，包括电路架构优化、时钟门控、电源管理等。 射频集成电路（RFIC）设计： 介绍了在CMOS、SiGe等工艺平台上实现接收机RFIC的设计挑战与技术。 电磁兼容（EMC）与电磁干扰（EMI）： 讨论了接收机设计中需要考虑的EMC/EMI问题，以及如何通过布局、屏蔽和滤波等手段来解决。 本书力求提供严谨的理论分析、清晰的电路原理图以及实用的设计技巧，旨在培养读者对通讯接收机领域的深刻理解和实际设计能力。它不仅是学习和研究的宝贵参考，也是为下一代无线通信系统开发高性能接收机的坚实基石。

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让我特别惊喜的是，这本书在讲解一些复杂技术时，并没有使用过于晦涩的术语，而是尽量用通俗易懂的语言来解释。作者在描述“反馈控制”在接收机中的应用时，并没有直接抛出复杂的数学模型，而是将其比作“自动驾驶系统”，接收机通过不断地监测和调整，来保持信号的稳定接收。他对“自动增益控制（AGC）”的讲解尤其生动，他详细阐述了AGC的原理，以及它如何根据输入信号的强度动态调整放大器的增益，从而防止信号过载或过弱。书中还提到了“自适应均衡”技术，作者将其比作“变色龙”，能够根据环境的变化调整自身的参数，以达到最佳的信号恢复效果。这种将抽象技术与生活场景联系起来的讲解方式，极大地降低了学习的难度，让我能够更轻松地掌握这些复杂的技术概念。同时，作者在描述这些技术时，也保留了其科学的严谨性，并没有为了通俗而牺牲准确性。

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这是一本让我脑洞大开的书籍。我原以为通信接收机只是一个接收电磁波的“盒子”，但读完这本书，我才意识到它背后蕴含着如此丰富的物理学和工程学的智慧。我特别被书中关于“多接收机技术”的章节所吸引。作者不仅介绍了双工接收机、分集接收机等基本概念，还深入探讨了MIMO（多输入多输出）接收机的工作原理。他详细解释了MIMO技术如何利用空间分集和空间复用来提高信道容量和通信可靠性，并结合了先进的信号处理算法，如波束赋形、最大似然检测等。这让我对5G、6G等新一代通信技术有了更深刻的理解。另外，作者对“软件定义接收机”的论述也让我眼前一亮。他阐述了如何通过软件来实现接收机的各种功能，从而提高其灵活性和可重构性。这种开放式的设计理念，无疑是未来通信设备的发展趋势。我尤其欣赏作者在描述这些前沿技术时，并没有回避其复杂性，而是以一种清晰且循序渐进的方式，将读者带入到这些高深领域。读这本书，让我感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在洞察未来的通信技术发展方向。

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在阅读这本书的过程中，我最惊喜的莫过于作者对于“信号处理”部分的深入探讨。通信接收机并非仅仅是“收集”信号，更重要的是对信号进行“加工”和“还原”。这本书在这方面的内容详实且极具前瞻性。我尤其赞赏作者对“解调”这一核心环节的细致解读。他不仅介绍了AM、FM、PM等经典解调方式，还详细讲解了数字解调技术，如QPSK、QAM等，并解释了它们在现代通信系统中的应用。他对不同解调方式的优缺点、适用场景进行了深入剖析，并结合了大量的仿真波形图和表格，使得抽象的理论概念变得直观易懂。让我受益匪浅的是关于“均衡器”的部分。作者解释了信号在传输过程中由于多径效应等原因产生的失真，以及均衡器如何通过补偿这些失真来提高接收信号的质量。他对不同均衡器算法的原理、实现复杂度进行了详细的介绍，并给出了一些实际设计中的权衡考量，这对于理解现代通信系统中的信号恢复技术至关重要。这本书让我意识到，通信接收机的设计是一个集信号理论、电路设计、数字信号处理等多个学科于一体的复杂工程，而本书在这各个层面都给予了非常深入的讲解。

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这本书的排版设计是我接触过的技术书籍中最为出色的之一。精美的图表、清晰的电路图、以及恰到好处的留白，都使得阅读体验非常舒适。我特别喜欢作者在图表的使用上，他不仅仅是简单地展示数据，而是通过精心设计的图表，将抽象的概念可视化，让读者能够一目了然地理解复杂的原理。例如，在讲解“互调失真”时，他使用了一系列精美的星座图，直观地展示了不同阶数的互调产物如何影响接收信号的质量。在涉及电路分析时，他提供的电路图不仅准确，而且标注清晰，关键节点和元件都一目了然，这对于我理解电路的信号路径和工作原理起到了巨大的帮助。我尤其赞赏作者在一些关键公式推导过程中的图形化辅助，他会用箭头、阴影等方式来指示信号的流动方向和能量的转化过程，这使得原本可能令人望而却步的数学推导变得更容易理解。这本书的视觉呈现，极大地增强了我对书中内容的吸收和记忆，让我感觉不仅仅是在阅读文字，更是在“看”和“理解”接收机的工作细节。

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这本书的语言风格既严谨又不失风趣，作者在一些技术难点之处，常常会穿插一些历史典故或者生活化的类比，让原本枯燥的技术内容变得生动有趣。我特别欣赏他在讲解“混频器”这一关键模块时所用的比喻。他将其类比为“音乐的合奏”，不同频率的信号通过混频器相互作用，产生新的频率分量，而接收机正是要从中“挑选”出我们需要的那个“旋律”。他对不同类型混频器的优缺点，如平衡混频器、倍频器等，进行了详细的分析，并给出了在实际设计中如何选择合适混频器的指导。此外，书中关于“锁相环（PLL）”的章节也让我印象深刻。作者将PLL比作一个“精准的指挥家”，能够让接收机内部的振荡器与输入的参考信号精确同步。他对PLL的工作原理、环路滤波器设计、以及常见的锁定问题进行了详细的讲解，并给出了解决这些问题的实用技巧。阅读过程中，我常常会被作者的洞察力和幽默感所打动，仿佛在与一位经验丰富的工程师进行一场关于通信接收机的深度交流。

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这本书的价值不仅仅在于其内容的丰富和深入，更在于它所传递出的工程思维方式。作者在讲解每一个设计决策时，都充分考虑了现实世界的各种约束和权衡。我尤其赞赏他对“功耗优化”这一主题的关注。在如今移动通信和物联网蓬勃发展的时代，接收机的功耗是至关重要的考量因素。作者详细探讨了降低接收机功耗的各种策略，包括选择低功耗的器件、优化电路设计、以及采用先进的电源管理技术等。他对不同设计方案的功耗表现进行了详细的对比分析，并给出了在实际设计中如何平衡性能和功耗的建议。此外，作者在讨论“成本效益”时，也展现了他务实的工程态度。他分析了不同器件和设计方案对整体成本的影响，并提供了如何在保证性能的前提下降低接收机成本的实用技巧。读完这本书，我感觉自己不仅仅是学习了技术知识，更学到了如何成为一名优秀的通信系统工程师，学会如何从全局的角度思考问题，并在技术、成本、功耗等多个维度之间做出明智的权衡。

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这本书的封面设计相当有品位，简约而不失专业感，深邃的蓝色调仿佛预示着信号海洋的广阔与神秘。当我第一次翻开它，一股沉甸甸的知识感扑面而来，纸张的触感细腻，印刷清晰，这本身就营造了一种学习的仪式感。我尤其欣赏作者在开篇部分对于接收机基本原理的阐述，那种循序渐进、抽丝剥茧的讲解方式，让我这个初涉此领域的人也能迅速抓住核心概念。他并没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从最直观的信号传输过程入手，通过生动形象的比喻，将电磁波的传播、天线的接收、信号的衰减等概念一一剖析。举例来说，作者在解释“噪声”这一概念时，并没有止步于简单的定义，而是将其比作嘈杂环境中的窃窃私语，并深入探讨了不同类型的噪声，如热噪声、散粒噪声等，以及它们对接收信号质量的影响。这种贴近生活、深入浅出的讲解，极大地降低了学习门槛，让我对后续内容的学习充满信心。而且，作者非常注重理论与实践的结合，在讲解某个原理时，常常会穿插一些实际的接收机应用场景，比如早期的收音机、现代的手机通信，甚至是专业的雷达系统。这让我明白，书中所讲授的知识并非空中楼阁，而是有实际价值和应用前景的。我期待在这本书中，能够更深入地了解这些接收机是如何将微弱的信号从纷繁复杂的信息洪流中“打捞”出来，并将其转化为我们所能理解的信息的。

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当我深入阅读这本书时，我发现它不仅仅是一本技术手册，更是一位资深工程师智慧的结晶。作者在讲解每一个模块时，都融入了他丰富的实践经验和深刻的洞察力。我尤其赞赏他对“噪声抑制”这一问题的多角度分析。他不仅从理论上阐述了各种噪声的来源和特性，还从实际工程的角度，提供了多种抑制噪声的方法，例如合理的滤波器设计、低噪声放大器的选择、以及数字信号处理中的降噪算法等。他甚至分享了一些他在实际项目中遇到的具体噪声问题，以及他是如何一步步找到并解决这些问题的，这让我感觉非常亲切和受启发。此外，作者在讨论“抗干扰”能力时，也展现了他深厚的功底。他详细分析了不同类型的干扰信号，如强信号干扰、宽带干扰等，并介绍了相应的抗干扰技术，如门限检测、自适应滤波等。他对于不同抗干扰技术的权衡和取舍，以及在实际应用中的注意事项，都给了我非常宝贵的启示。读这本书，让我不仅仅学到了知识，更学到了解决实际工程问题的思路和方法。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原以为它会集中讲解某一类接收机，但实际上，它涵盖了从基础的模拟接收机到前沿的数字接收机，再到各种特种用途的接收机。我尤其对书中关于“射频前端”的章节非常着迷。作者详细介绍了射频前端的各个关键组件，如低噪声放大器（LNA）、混频器、振荡器、滤波器等，并深入探讨了它们的设计原理、性能指标以及在实际电路中的应用。他对LNA的设计特别有见解，详细阐述了如何平衡噪声系数、增益和稳定度之间的关系。此外，作者对“下变频”和“上变频”的讲解也十分透彻。他解释了混频器在实现频率搬移中的关键作用，并分析了不同混频器拓扑的优缺点。他对IQ信号的处理和恢复，以及如何避免镜像效应，都进行了详细的阐述。这本书让我对通信接收机的整体架构有了更全面的认识，也让我明白了不同模块之间是如何协同工作的。

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这本书以一种非常系统且严谨的方式，构建了一个关于通信接收机的完整知识体系。我个人特别喜欢作者在章节安排上的逻辑性，从基础的信号理论，到各种接收机的组成模块，再到性能指标的分析，环环相扣，毫无遗漏。每个章节的结尾都会有一个小结，帮助读者巩固所学内容，同时还会提出一些思考题，引导读者将知识融会贯通。我印象深刻的是关于“选择性”这一章节的讲解，作者详细阐述了滤波器在接收机中的关键作用，以及如何通过不同类型的滤波器（如带通滤波器、低通滤波器等）来抑制邻道干扰。他对不同滤波器设计的优缺点进行了深入的对比分析，并结合实际的电路图进行解释，这使得我能够清晰地理解不同设计方案所带来的性能差异。此外，作者对于“灵敏度”的阐释也颇具匠心。他不仅仅是给出了灵敏度的定义和计算公式，更是深入剖析了影响灵敏度的各种因素，例如噪声系数、带宽等，并提供了提高灵敏度的各种实用技巧。他甚至还讨论了一些先进的降噪技术，这让我对接收机设计的复杂性和精妙之处有了更深的认识。总而言之，这本书的内容编排极具条理，逻辑清晰，对于想要系统性掌握通信接收机知识的读者来说，无疑是一本不可多得的宝藏。

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