具体描述
本书系统地介绍射频通信电路设计的基本原理和方法，共分11章，前3章介绍射频设计前沿动态、基本原理及射频电路中最基本的元器件；后8章详细介绍了滤波器、匹配网络、放大器、混频器、振荡器和锁相环等通信工程必不可少的组成部分的原理分析及设计过程，对于设计中常常遇到问题的章节还配有例子。每章开始有一小段对本章内容的简单介绍，让读者可以在较短时间融入该章节的学习境界中；每一章节的结束部分为本章小结及参考文献，这样可以让读者在学习之余巩固学习效果，拓宽知识面。
本书内容全面、逻辑与结构合理，讲解由浅入深、示例丰富、注释详尽，是一本理论联系实际的射频电路设计书，也是一本很好的射频电路应用指导书。既可作为通信类和电子类(通信工程、电子信息工程、无线电技术、微波/毫米波通信、计算机通信等)专业本科生的射频原理与设计的教书或参考用书，也可作为从事射频电路的工程技术人员的参考用书。
《精密测量与仪器仪表原理》 内容概述 本书系统地阐述了精密测量与仪器仪表领域的核心理论、关键技术与实际应用。内容涵盖了从基础的测量不确定度分析到复杂的传感器信号调理、数据采集与处理，再到各类精密测量仪器的工作原理、设计方法及其在不同领域的集成应用。全书结构严谨，逻辑清晰，理论与实践相结合，旨在为读者提供一个全面、深入的学习平台，使其能够掌握精密测量仪器仪表的设计、开发、应用与维护所需的核心知识与技能。 第一篇 测量基础与误差分析 本篇内容奠定了整个精密测量领域的基础。 第一章 测量基本概念与量纲分析： 测量目的与意义： 深入探讨测量在科学研究、工程实践、生产制造、质量控制乃至日常生活中的不可替代性。分析精确测量如何支撑技术进步，推动工业发展，保障产品质量。 物理量与单位： 系统梳理国际单位制（SI）及其七个基本单位（长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度）的定义和演变，以及常用的导出单位。讲解量纲的概念，分析不同物理量之间的量纲关系，为后续的公式推导和模型建立提供理论依据。 测量系统构成： 详细介绍一个完整的测量系统通常包括哪些组成部分：被测对象、传感器、信号调理电路、数据采集系统、数据处理与显示单元，以及与测量相关的环境因素。分析各部分的功能及其相互作用。 量纲分析方法： 阐述利用量纲分析（如 Buckingham π 定理）来简化复杂物理问题的步骤与应用，如何根据物理量纲推导变量之间的函数关系，从而预测实验结果或指导工程设计。 第二章 测量不确定度理论与评定： 不确定度的概念与分类： 详细解释测量结果的不确定度是衡量测量结果质量的重要指标，而非错误或误差。区分不确定度的主要来源，如测量仪器的精度限制、环境影响、操作人员的技能差异、样品的不均匀性等。讲解A类不确定度（基于统计分析）和B类不确定度（基于经验、文献或规范）的评定方法。 不确定度的传播： 重点介绍多变量测量中，各输入量不确定度如何传播到最终输出量不确定度的计算方法，包括线性近似法（基于一阶导数）和更一般的非线性传播公式。 扩展不确定度的计算与表述： 讲解如何通过引入包含因子（通常为k=2）来计算扩展不确定度，使其覆盖一定置信概率（如95%）范围。强调不确定度结果的完整表述，包括数值、单位和置信概率。 不确定度评定的实例分析： 通过具体的测量场景，如电阻的测量、液位传感器的校准等，详细演示不确定度评定和报告的完整流程，包括不确定度分量的识别、评定、合成以及最终的扩展不确定度计算。 第三章 测量误差的类型、来源与减免： 误差的定义与分类： 区分测量误差（测量值与真值之间的差异）与不确定度。详细阐述绝对误差、相对误差、系统误差（包括零点误差、增益误差、线性度误差等）、随机误差（也称偶然误差）和过失误差（也称错误）的概念。 误差的产生根源： 深入分析系统误差和随机误差在测量过程中产生的具体原因，例如：仪器本身的缺陷、环境因素（温度、湿度、压力、电磁干扰）、操作方法不当、以及被测对象本身的随机波动性。 误差的分析与量化： 介绍常用的误差分析方法，如最小二乘法拟合、数据滤波、多次重复测量取平均值等，如何有效识别和量化不同类型的误差。 误差的减免与控制策略： 提出一系列减免误差的有效途径，包括：选择高精度仪器、优化测量环境、改进测量方法、采用补偿技术、利用统计学原理进行数据处理、对仪器进行定期校准与维护等。 第二篇 传感器技术与信号调理 本篇聚焦于将物理量转化为可处理电信号的关键环节。 第四章 传感器基本原理与分类： 传感器的定义与功能： 明确传感器作为测量系统的“眼睛”和“耳朵”，能够感受和响应特定的物理或化学刺激，并将其转化为可测量的电信号。 传感器的工作原理： 深入介绍多种主流传感器的基本工作原理，包括： 电阻式传感器： 如电位器、应变片、热敏电阻（NTC/PTC），分析其阻值随被测量变化的机理。 电容式传感器： 如电容式位移传感器、液位传感器，阐述介电常数或极板间距变化引起电容变化的原理。 电感式传感器： 如LVDT（线性可变差动变压器）、电感式接近开关，解释其电磁感应原理。 压电式传感器： 如加速度计、力传感器，介绍压电效应（正压电效应和逆压电效应）。 半导体传感器： 如霍尔传感器、光敏传感器（光电二极管、光电三极管）、气体传感器，基于半导体材料的物理特性。 热电偶与热电阻： 涉及塞贝克效应和电阻温度系数。 光学传感器： 如红外传感器、激光传感器，利用光电转换。 传感器的关键参数： 详细解释传感器的灵敏度、线性度、迟滞、重复性、响应时间、工作范围、稳定性等重要性能指标，以及这些参数如何影响测量精度和适用性。 传感器在不同领域的应用： 列举传感器在工业自动化、医疗诊断、环境监测、汽车电子、航空航天等领域的典型应用案例。 第五章 信号调理电路设计： 信号调理的目的： 阐述信号调理是为了使传感器输出的原始信号（通常是微弱、高阻、低阻、存在噪声或偏移的）满足后续数据采集系统的要求。 放大电路： 仪表放大器： 重点介绍仪表放大器的结构、工作原理、高共模抑制比（CMRR）的优势，以及其在精密测量中的应用。 运算放大器（Op-Amp）基础： 回顾运算放大器的基本特性，并介绍其作为各种信号调理电路的核心元件，如同相放大器、反相放大器、差分放大器等。 滤波电路： 低通滤波器： 用于滤除高频噪声，保留低频信号。 高通滤波器： 用于滤除直流偏移或低频干扰。 带通滤波器： 用于选择特定频率范围内的信号。 陷波滤波器（Notch Filter）： 用于去除特定频率的干扰，如工频50/60Hz。 滤波器的设计参数： 讨论截止频率、通带增益、阻带衰减等设计要素。 阻抗匹配与隔离： 讲解高阻抗传感器与低阻抗输入电路之间的阻抗匹配问题，以及光电耦合器、隔离放大器等用于实现电信号隔离的技术，以防止地线回路、噪声耦合。 信号变换与基准电压： 介绍如何使用恒流源、恒压源、电压跟随器等电路处理传感器信号。讲解基准电压源在模拟-数字转换（ADC）和信号处理中的重要性。 第六章 数据采集系统（DAQ）与模拟-数字转换（ADC）： ADC的采样定理： 深入讲解Nyquist-Shannon采样定理，理解奈奎斯特频率的概念，以及欠采样可能导致的混叠失真。 ADC的类型与原理： 逐次逼近型ADC： 分析其工作流程和精度特点。 双重积分型ADC： 介绍其高抗干扰能力。 Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC： 讲解其高分辨率和过采样原理。 流水线型ADC： 阐述其高速度优势。 ADC的关键参数： 详细解释分辨率（位数）、采样率（速度）、非线性度、积分非线性度（INL）、微分非线性度（DNL）、信噪比（SNR）、无杂散动态范围（SFDR）等，以及这些参数对数据采集质量的影响。 数据采集卡的组成与功能： 介绍一个典型的DAQ系统包括模拟输入（AI）、模拟输出（AO）、数字输入（DI）、数字输出（DO）、计数器/定时器等模块。 DAQ系统软件接口： 讲解如何使用各种驱动程序（如LabVIEW, MATLAB/Simulink, Python接口）来配置和控制DAQ设备，进行数据采集与实时处理。 第三篇 精密测量仪器与系统 本篇将前两部分的理论知识应用于具体的仪器设计与集成。 第七章 数字信号处理（DSP）与算法： 数字滤波技术： FIR（有限脉冲响应）滤波器： 介绍其线性相位特性，以及设计方法（如窗函数法、频率采样法）。 IIR（无限脉冲响应）滤波器： 讲解其结构与设计，以及与模拟滤波器的对应关系。 傅里叶变换及其应用： 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 阐述其在频域分析中的作用，如何从时域信号中提取频率成分，识别噪声和干扰。 FFT在信号分析中的典型应用： 如频谱分析、谐波分析、系统频率响应测量。 统计信号处理： 均值、方差、标准差的计算与意义： 在数据处理中用于表征信号的统计特性。 自相关与互相关函数： 分析信号的周期性、信号间的相似性，以及在噪声抑制、信号检测中的应用。 信号估计与重构： 卡尔曼滤波器： 介绍其在动态系统状态估计中的强大能力，如何融合模型信息和测量数据来优化估计。 曲线拟合与回归分析： 如何使用多项式、指数函数等模型来拟合测量数据，提取趋势。 第八章 各类精密测量仪器的设计与工作原理： 数字示波器： 采样原理： 深入理解实时采样与等效时间采样。 触发系统： 讲解边沿触发、脉冲触发、视频触发等多种触发方式，以及其在捕捉复杂信号中的重要性。 时域与频域分析功能： FFT功能、测量参数（幅度、频率、周期、上升/下降时间等）。 频谱分析仪： 调谐滤波器与包络检波： 讲解其扫描测量频率的方法。 扫频原理与分辨率带宽（RBW）： 分析RBW对分辨信号细节和测量动态范围的影响。 视频带宽（VBW）： 讨论VBW与信号显示平滑度的关系。 灵敏度与动态范围： 解释这些关键参数的含义。 逻辑分析仪： 状态模式与时序模式： 区分两种工作模式，以及它们分别适合分析的对象（同步与异步）。 触发条件设置： 讲解如何根据特定总线协议或数据模式设置复杂触发。 协议解码： 演示逻辑分析仪如何自动解码常见的数字总线（如I2C, SPI, UART, USB）。 信号发生器（函数发生器、任意波形发生器）： 基本波形生成： 正弦波、方波、三角波、锯齿波。 调制功能： AM, FM, PWM等。 任意波形生成（AWG）： 强调其灵活性，可生成用户自定义的复杂波形。 数字万用表（DMM）与台式仪表： 精密电压、电流、电阻测量： 讨论其内部电路与量程切换。 真有效值（True RMS）测量： 解释其在测量非正弦波信号时的优势。 频率、电容、温度等测量功能。 阻抗测试仪： LCR Meter： 测量电感（L）、电容（C）、电阻（R）及其等效串联/并联电阻（ESR/ESR）。 阻抗分析仪： 测量复阻抗，分析元件在不同频率下的特性。 第九章 仪器仪表系统的集成与应用： 虚拟仪器（Virtual Instruments, VI）： 概念与特点： 软件定义仪器，利用通用计算平台（PC）和标准硬件，通过软件来实现仪器功能。 LabVIEW等开发环境： 讲解图形化编程语言在构建虚拟仪器中的优势。 虚拟仪器的优势： 灵活性、可重构性、低成本、易于升级。 自动化测试系统（ATE）： 系统架构： 协调多个测试仪器，实现对被测对象（DUT）的自动、高效、重复性测试。 测试序列与脚本： 演示如何编写测试程序来控制仪器、执行测试步骤、记录结果。 ATE在产品质量控制中的作用： 提高生产效率，确保产品一致性。 嵌入式测量系统： 微控制器（MCU）与FPGA在测量中的应用： 如何将测量功能集成到小型设备或产品中。 低功耗与小型化设计： 讨论嵌入式系统在便携式仪器和IoT设备中的挑战。 测量系统校准与验证： 校准流程与标准： 讲解如何使用标准器对测量仪器进行周期性校准，以溯源至国家计量基准。 验证方法： 如何通过独立的检查来确认仪器是否符合其规格要求。 校准证书与可追溯性： 强调校准结果的有效性与重要性。 案例研究： 特定行业（如通信、医疗、汽车）的精密测量解决方案： 结合具体应用场景，展示如何设计和集成一套完整的测量系统，解决实际问题。例如，如何设计一个用于精密位移测量的系统，包含高精度传感器、低噪声信号调理、高速数据采集和实时分析。 结论 《精密测量与仪器仪表原理》通过系统性的知识体系，从理论基础到实际应用，全面介绍了精密测量领域所需的关键技术。本书不仅为读者提供了扎实的理论框架，更通过大量的实例分析和技术讲解，帮助读者理解并掌握如何设计、构建、应用和维护高性能的测量仪器与系统。本书适合高等院校相关专业的师生、从事仪器仪表研发、生产、应用及维护的工程师和技术人员阅读。
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