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出版者:电子工业

作者:林春方主编

出品人:

页数:189

译者:

出版时间:2007-1

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787121033827

丛书系列:

图书标签:

• 电子线路
• 高频电路
• 射频电路
• 模拟电路
• 电路分析
• 电子工程
• 通信工程
• 微波技术
• 滤波器设计
• 放大器设计

《现代信号处理基础与应用》 内容简介 本书全面系统地阐述了现代信号处理领域的核心理论、关键算法及其在工程实践中的广泛应用。全书结构严谨，内容详实，旨在为电子信息、通信工程、自动控制等相关专业的学生和工程师提供一本深入浅出、兼具理论深度与实践指导意义的参考教材。 全书共分为八章，从信号与系统的基础概念出发，逐步深入到离散时间信号处理、数字滤波器设计、快速傅里叶变换（FFT）、谱分析技术，以及现代自适应滤波理论与应用。 第一章：信号与系统基础回顾 本章首先对连续时间信号和离散时间信号的表示方法、分类（如周期、非周期、能量信号、功率信号）进行了系统梳理。随后，详细介绍了线性时不变（LTI）系统的基本性质，包括卷积和积分在连续域和离散域中的定义与计算。重点讲解了系统响应（冲激响应和阶跃响应）的概念及其对系统特性的决定作用。此外，本章还引入了傅里叶级数和傅里叶变换，作为分析周期和非周期信号频域特性的重要工具，为后续章节的频谱分析奠定了坚实的理论基础。拉普拉斯变换和Z变换作为系统分析的代数工具，其收敛域的确定和反变换方法也得到了详尽的阐述，特别是Z变换在离散系统分析中的核心地位被充分强调。 第二章：离散时间信号与系统分析 本章聚焦于离散时间信号处理的核心——离散时间系统。讨论了离散卷积的计算方法，并着重分析了离散时间系统的因果性、稳定性判据，特别是利用Z变换分析离散系统的稳定性和频率响应。本章详细介绍了离散傅里叶变换（DFT）的定义、性质及其与连续傅里叶变换的关系，为数字信号处理的实现奠定了理论基础。对序列的频谱表示和采样理论（如理想采样、过采样、欠采样）进行了深入探讨，强调了混叠现象的成因与避免。 第三章：快速傅里叶变换（FFT）算法 傅里叶变换的有效计算是现代信号处理得以广泛应用的关键。本章专门阐述了快速傅里叶变换（FFT）算法，特别是对最常用的蝶形运算和基-2 FFT算法的原理进行了细致的分解。详细推导了时间抽取（Decimation-in-Time, DIT）和频率抽取（Decimation-in-Frequency, DIF）FFT的运算流程和结构图。此外，本章还讨论了非2的N次方的序列的FFT实现方法，如分段FFT和混合基 FFT。对FFT计算的复杂度、精度和实际应用中的流片限制进行了工程层面的分析。 第四章：数字滤波器理论与设计 I：无限冲激响应（IIR）滤波器 本章开始深入数字滤波器的设计。首先阐述了滤波器分类（低通、高通、带通、带阻）及其理想指标（如过渡带宽度、通带/阻带衰减）。重点讲解了无限冲激响应（IIR）滤波器的设计方法。详细介绍了双线性变换法（Bilinear Transformation）的设计流程，它能够精确地将模拟滤波器的性能映射到数字域。对经典的模拟原型滤波器，如巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）滤波器的设计公式、幅频特性和相位特性进行了详尽的对比分析，并指出了IIR滤波器在处理线性相位要求下的局限性。 第五章：数字滤波器理论与设计 II：有限冲激响应（FIR）滤波器 本章集中讨论有限冲激响应（FIR）滤波器的设计。FIR滤波器最大的优势在于其固有的线性相位特性，这对于保持信号波形至关重要。详细介绍了窗函数法（Windowing Method），包括矩形窗、汉宁窗、海明窗等各类窗函数的选择原则、主瓣宽度与旁瓣衰减之间的权衡关系。随后，深入讲解了频率采样法和最优滤波器设计方法，特别是Parks-McClellan算法（最小二乘法）的设计原理，该方法能够在给定规格下设计出最优的等波纹FIR滤波器。本章还对比了IIR和FIR滤波器的优缺点，指导读者根据实际需求做出合理选择。 第六章：数字滤波器实现与量化效应 本章从工程实现的视角，探讨了数字滤波器的结构和实现中的实际问题。详细介绍了直接形式、并联形式和级联形式的差分方程实现结构。重点分析了定点运算对数字滤波器的影响，包括系数量化误差和信号量化误差（量化噪声的功率计算），这些是嵌入式系统和硬件实现中必须面对的关键问题。通过实例分析，阐述了如何通过选择合适的字长和结构来控制舍入噪声对滤波性能的劣化。 第七章：数字谱分析技术 谱分析是将信号从时域转换到频域，以揭示信号内在频率成分的关键技术。本章系统介绍了多种数字谱估计方法。首先回顾了基于DFT的周期图法，分析了其方差大、分辨率低的缺点。随后，重点讲解了提高谱估计性能的方法，包括：平均周期图法（Periodogram Averaging）和Welch方法，这些方法通过分段和平均来有效降低估计方差。更进一步，本章深入探讨了高分辨率的参数化方法，如自回归（AR）模型、自回归滑动平均（ARMA）模型，以及最大熵谱估计（MEM），展示了它们在分辨相近频率分量上的优越性。 第八章：自适应滤波原理与应用 自适应滤波是信号处理领域的前沿与热点。本章介绍了自适应系统的基本结构，即滤波器结构、性能指标（代价函数）和自适应算法。详细推导了维纳滤波（Wiener Filter）的最优解。核心内容聚焦于最常用的自适应算法——最小均方（LMS）算法的收敛性、步长选择对收敛速度和稳态误差的影响。随后介绍了归一化LMS（NLMS）算法。本章最后列举了自适应滤波在回声消除、噪声消除、信道均衡等多个重要工程领域的应用实例，展示了其强大的环境适应能力。 本书的特点在于理论推导扎实，公式的来龙去脉清晰，同时每章都配有大量的典型算例和 MATLAB/Python 仿真代码示例，帮助读者将理论知识快速转化为解决实际工程问题的能力。本书内容覆盖了从基础理论到先进算法的完整脉络，是信号处理专业人员不可或缺的学习资源。

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这本《高频电子线路》的封面设计就很有吸引力，那种深邃的蓝色背景，配上简洁有力的白色字体，一下子就能抓住我的眼球。我之前对高频电路一直是有点畏惧的，总觉得它充满了复杂的数学公式和抽象的概念，但这本书的排版和章节划分却让我感到非常友好。一开始的绪论部分就用了很多生动的比喻来解释为什么我们需要研究高频电路，而不是停留在低频的理论上，这比我以前看过的任何教材都要直观。特别是作者在讲解传输线理论时，没有直接抛出复杂的亥姆霍兹方程，而是先从能量的传播角度切入，让我这个初学者很快就建立了对波导和阻抗匹配的基本认知。书里的插图质量非常高，很多电路图和波形图都清晰到可以直接用作复习的笔记，而且每个章节后面都有大量的例题和习题，这些习题的设计很有层次感，从基础的计算到实际的应用分析，循序渐进，真正做到了学以致用。我特别喜欢它在讲解晶体管高频特性时，引入了S参数的概念，讲解得深入浅出，不像其他书那样只是干巴巴地罗列公式，而是结合实际的放大器设计流程来阐述，让理论和实践的结合点变得非常清晰。总体来说，这本书给我的感觉是既有严谨的学术深度，又不失对初学者的体贴关怀，是一本值得反复阅读的优秀教材。

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这本书的配套资源和排版细节体现了作者极高的匠人精神。首先，它的索引做得非常出色，当你遇到一个陌生的名词时，翻阅索引可以迅速定位到它在书中首次被详细介绍的位置，这对于经常需要查阅特定知识点的工程师来说，无疑是巨大的便利。其次，印刷质量值得称赞，书本采用的纸张反光度适中，长时间阅读眼睛不容易疲劳，这对于一本动辄需要熬夜攻克难关的技术书籍来说至关重要。在内容上，作者对现代技术的跟进速度也令人印象深刻。例如，在谈到新型半导体材料（如GaAs和GaN）在高频应用中的优势时，它并没有停留在传统的硅基器件上，而是结合了最新的半导体工艺进展，讨论了器件的功率密度和击穿电压对电路架构选择的影响，这保证了书中的知识不会很快过时。最打动我的是作者在讲述S参数到Z参数/Y参数转换时，没有直接给出一个庞大的矩阵公式，而是通过一个非常清晰的等效电路模型来展示这种转换的物理意义，让原本枯燥的代数运算变得形象起来。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的前辈，耐心细致地为你铺平了通往高频电子世界的所有荆棘，让我对这个领域产生了更深层次的热爱和信心。

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这本书的逻辑组织简直是教科书级别的典范。从头到尾的阅读体验就像是跟随一位经验丰富的大师傅在建一座精密的电子大厦。它不是堆砌知识点，而是层层递进地构建知识体系。作者首先花了相当大的篇幅来打“基础桩”，也就是传输线理论和史密斯圆图，但与其他教材不同的是，它非常注重物理图像的建立。举个例子，当讲解行波的反射和驻波时，它不仅仅是给出反射系数 $Gamma$ 的公式，而是通过一个动态的水波模型来类比，让你直观地理解能量是如何在不匹配的端口处“回头”的。这种叙事方式极大地降低了高频概念的抽象感。进入到放大器设计部分，作者采用了一种“先定指标，再选拓扑，最后微调”的清晰路线图，这完全符合工程实践的思维方式。我特别赞赏作者在分析噪声系数时所采取的严谨态度，他没有回避那些复杂的数学推导，而是将推导过程分解成若干个可理解的小步骤，每一步都清晰地标注了其物理意义，让我第一次真正理解了“有效温度”这个概念的由来。这本书的语言风格非常专业、严谨，但又不失温度，读起来让人感到心安理得，知道自己正在学习的是一套经过精心打磨的知识体系。

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我最近在准备一个关于射频前端设计的面试，翻阅了手头好几本资料，最终发现《高频电子线路》这本简直是“救命稻草”。它的优势在于其对“一致性”的极高要求，也就是指书中所有概念的相互印证和衔接得天衣无缝。比如，当你学习完有源器件的匹配后，它立刻会带入到一个实际的LNA（低噪声放大器）设计实例中，用之前学到的噪声匹配理论来指导输入级的增益和噪声系数的优化。这种紧密的知识关联性，极大地提高了学习效率。我尤其欣赏它对“稳定性分析”的重视。很多教材只是简单地提一下K因子和$Delta$，但这本书却详细阐述了为什么一个放大器在某个频率下可能振荡，并提供了如何通过设计反馈网络来确保其工作在稳定区域的实用方法。书中的公式推导非常详尽，尤其是在引入反馈和稳定性分析时，作者甚至引用了控制论的视角来解释电路的动态特性，这让我的理解从纯粹的电路层面提升到了系统层面。这本书的深度足以支撑科研工作，广度又能满足工业界对基础的考察要求，堪称是一本“双刃剑”式的利器。

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说实话，我拿到这本书的时候，是带着怀疑态度的，因为市面上号称“通俗易懂”的高频教材实在太多了，结果往往是内容空泛，关键点一带而过。然而，《高频电子线路》完全颠覆了我的印象。它最让我欣赏的一点是它对“射频思维”的培养。作者似乎非常了解我们工程师在实际工作中遇到的痛点，比如噪声、寄生参数的影响，这些在很多教科书中只是被简单提及的内容，在这里却被提升到了核心地位进行深入剖析。例如，在讲解滤波器设计时，作者不仅详细介绍了巴特沃斯和切比雪夫的理论特性，更重要的是，他花了大篇幅讨论了如何处理实际器件的非理想性，比如元件容差对通带边缘频率的影响，以及如何通过仿真软件验证设计，这简直是教科书里的“武功秘籍”啊！我拿它对照我正在进行的一个微波匹配项目，书中对于史密斯圆图的使用技巧讲解得极其细致，连那些容易让人困惑的“等效电路”变换步骤都用颜色和箭头标示得清清楚楚。更让我惊喜的是，书的最后几章对现代无线通信系统中的关键模块，如混频器和锁相环的结构原理也做了较为详尽的介绍，这使得这本书的适用范围远远超出了基础课程的要求，俨然成了一本可以贯穿本科到研究生阶段的参考书。这本书的厚度让人望而生畏，但每一页都充满了干货，绝无水分。

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