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出版者:高等教育

作者:唐介

出品人:

页数:133

译者:

出版时间:2007-12

价格:11.60元

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isbn号码:9787040225747

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《电磁波与通信原理》 第一章：电磁波的诞生与传播 本章将深入剖析电磁波的起源，从麦克斯韦方程组出发，揭示电场与磁场如何相互激发、协同演化，最终形成具有独立传播能力的电磁波。我们将详细讲解电磁波的横波特性、极化现象，以及其在真空和不同介质中的传播速度、阻抗和衰减规律。特别地，本章将详细阐述电磁波的反射、折射、衍射和散射等现象，这些现象是理解无线电通信、雷达探测、光学成像等众多应用的基础。我们将通过严谨的数学推导和直观的物理模型，帮助读者建立起对电磁波传播机制的深刻认知。 1.1 麦克斯韦方程组的精髓： 聚焦于四个核心方程（高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律、安培-麦克斯韦定律），阐述其各自物理意义，并重点分析位移电流的概念如何弥合了安培定律的不足，从而预言了电磁波的存在。 1.2 电磁波的产生机制： 深入探讨加速运动的电荷如何产生电磁波，以及不同频率的电磁波（如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线）的产生方式和基本特性。 1.3 电磁波的传播特性： 详细分析电磁波在自由空间、导电介质（如海水、土壤）和电介质（如空气、玻璃）中的传播速度、衰减常数、相速度和群速度。引入波阻抗的概念，解释其在媒质界面处对反射和透射的影响。 1.4 边界条件与传播模式： 探讨电磁波在不同媒质边界（如金属、介质界面）的反射和折射定律（斯涅耳定律），以及全反射现象。讲解电磁波的衍射，特别是惠更斯原理的应用，以及电磁波在散射体上的行为。 第二章：天线的奥秘与辐射 本章将聚焦于电磁波的发射与接收的关键器件——天线。我们将从基本原理出发，详细介绍各种典型天线的结构、工作方式及其辐射特性。内容涵盖单极天线、偶极天线、环形天线、喇叭天线、抛物面天线、阵列天线等。本章的重点在于理解天线的辐射方向图、增益、极化、阻抗匹配等参数，以及它们如何影响天线的性能和实际应用。 2.1 天线的基本概念： 引入天线的定义，并详细阐述天线作为电能与电磁波之间能量转换器的作用。 2.2 典型天线详解： 2.2.1 振子天线（偶极子与单极子）： 详细分析半波长偶极子和四分之一波长单极子的电流分布、辐射场、方向图和阻抗特性。 2.2.2 环形天线： 介绍小尺寸环形天线和共振环形天线的工作原理，分析其辐射特性。 2.2.3 指向性天线： 喇叭天线： 讲解其结构、工作原理以及在微波频段的应用。 抛物面天线（碟形天线）： 阐述其聚焦和定向发射/接收电磁波的原理，以及增益的计算。 缝隙天线： 介绍其结构和特点，以及在特定场景的应用。 2.2.4 天线阵列： 讲解线阵、面阵等天线阵列的组合方式，以及它们如何通过相位控制和幅度加权实现波束的形成和指向。 2.3 天线参数分析： 2.3.1 辐射方向图： 详细解释主瓣、副瓣、零点等概念，以及全向、定向、扫描方向图的特点。 2.3.2 天线增益与有效面积： 深入理解增益的概念，及其与辐射强度的关系。介绍有效面积，并说明其在接收天线性能评估中的重要性。 2.3.3 天线极化： 阐述线极化、圆极化、椭圆极化的形成机制，以及极化匹配对通信效果的影响。 2.3.4 天线阻抗与匹配： 分析天线输入阻抗的构成，以及阻抗匹配对于能量传输效率的关键作用。介绍匹配网络的设计原理。 2.4 天线性能评估与应用： 探讨天线效率、带宽等参数，并结合实际应用（如广播电视、移动通信、雷达）说明不同天线的选择与设计。 第三章：通信系统的基石——调制与解调 本章将深入探讨信息如何在电磁波上传输的奥秘，重点介绍调制与解调技术。我们将从模拟调制（AM、FM、PM）和数字调制（ASK、FSK、PSK、QAM）两大类进行详细讲解。本章将阐述各种调制方式的原理、频谱特性、优缺点，以及它们在实际通信系统中的应用。同时，我们将详细介绍相应的解调技术，确保信息能够被准确地恢复。 3.1 调制的必要性与基本原理： 解释为何需要调制，即如何将低频基带信号（如语音、数据）“搬运”到高频载波上进行传输，以克服信号衰减、实现多路复用以及提高天线效率。 3.2 模拟调制技术： 3.2.1 幅度调制（AM）： 详细分析标准AM、DSB-SC、SSB等调制方式的产生原理、频谱特征和解调方法。讨论其在广播通信中的应用。 3.2.2 频率调制（FM）： 深入讲解FM的瞬时频率变化与基带信号的关系，分析其频谱特性（如载波频偏、最大频偏、调制指数），以及FM的优点（抗干扰能力强）和缺点（带宽占用大）。介绍FM的解调技术。 3.2.3 相位调制（PM）： 阐述PM的瞬时相位变化与基带信号的关系，并分析PM与FM之间的联系。 3.3 数字调制技术： 3.3.1 幅度键控（ASK）： 讲解不同幅度电平代表不同数字比特的原理，分析其简单性与易受噪声干扰的缺点。 3.3.2 频率键控（FSK）： 阐述不同频率电平代表不同数字比特的原理，分析其抗噪声性能相对较好。 3.3.3 相位键控（PSK）： 详细介绍BPSK、QPSK等调制方式，分析其通过相位变化携带信息的方式，以及其在数据通信中的广泛应用。 3.3.4 正交幅度调制（QAM）： 深入理解QAM如何同时利用幅度和相位来携带信息，以提高频谱效率，并分析其在高阶（如16QAM、64QAM）下的工作原理和性能。 3.4 解调技术： 针对各种调制方式，详细介绍其对应的解调原理和电路实现，包括包络检波、相干解调、非相干解调、同步解调等。 3.5 调制技术的选择与比较： 综合分析不同调制技术在带宽占用、抗噪声能力、复杂度、频谱效率等方面的权衡，指导读者根据具体的通信场景选择合适的调制方式。 第四章：无线通信的信道与噪声 本章将聚焦于电磁波在实际无线环境中传播时所面临的挑战——信道特性与噪声。我们将深入分析无线信道的衰落（如多径衰落、快衰落、慢衰落）、多普勒效应、干扰等现象，以及它们对通信质量的影响。同时，我们将详细介绍通信系统中存在的各种噪声源（如热噪声、散粒噪声、外部干扰噪声），并阐述减小噪声影响的常用技术，如滤波、扩频、分集接收等。 4.1 无线信道模型： 4.1.1 自由空间传播模型： 作为理想信道模型，分析其损耗与距离的关系。 4.1.2 路径损耗模型： 介绍不同环境下的路径损耗估算模型（如两射线模型、对数距离模型），解释信号强度随距离衰减的原因。 4.1.3 衰落信道： 多径衰落： 详细解释由于信号经历不同路径到达接收端而产生的干涉现象，分析其对信号幅度和相位的影响，以及平坦衰落和频率选择性衰落的区别。 快衰落与慢衰落： 区分信道变化速度对通信系统的影响。 多普勒效应： 分析移动通信中，由于发送端或接收端相对于电磁波传播介质的运动而引起的信号频率变化。 4.2 噪声的来源与特性： 4.2.1 热噪声（约翰逊-奈奎斯特定理）： 解释由于导体中电子热运动产生的随机电压噪声，分析其功率谱密度和与温度、带宽的关系。 4.2.2 散粒噪声： 描述由于载流子（电子或空穴）的不连续运动在半导体器件中产生的噪声。 4.2.3 外部干扰噪声： 分析来自其他无线电设备、大气放电、宇宙射线等外部源的干扰。 4.3 噪声的影响与抗噪声技术： 4.3.1 信噪比（SNR）与误比特率（BER）： 解释信噪比作为衡量信号质量的关键指标，以及它与数据传输错误率之间的关系。 4.3.2 滤波技术： 介绍低通滤波器、带通滤波器等如何用于滤除噪声，保留有用信号。 4.3.3 扩频技术： 讲解扩频通信（如直接序列扩频、跳频扩频）如何通过扩展信号的频谱来提高抗干扰能力和隐蔽性。 4.3.4 分集接收技术： 阐述通过使用多个接收天线（空间分集）、多个频率（频率分集）或多个时间（时间分集）来组合信号，以降低衰落的影响。 4.3.5 信道编码： 介绍纠错码（如汉明码、卷积码、Turbo码）如何通过在信息中添加冗余位来检测和纠正传输错误。 第五章：通信系统的架构与关键技术 本章将梳理现代通信系统的整体架构，并深入介绍支撑这些系统运行的关键技术。我们将从通信系统的基本组成单元（如发射机、接收机、信道）出发，逐步构建起一个完整的通信模型。本章的重点在于理解不同通信体制（如蜂窝通信、卫星通信、光纤通信）的特点，以及诸如多址技术、信号处理、信息论基础等核心概念，为读者构建起对现代通信科学的宏观认识。 5.1 通信系统模型： 5.1.1 发送端： 源编码、信道编码、调制、功率放大、天线辐射。 5.1.2 信道： 传播介质、衰落、噪声、干扰。 5.1.3 接收端： 天线接收、低噪声放大、解调、信道译码、信源译码、信息恢复。 5.2 多址技术（Multiple Access）： 5.2.1 频分多址（FDMA）： 将整个通信频带划分成若干个独立的信道分配给不同的用户。 5.2.2 时分多址（TDMA）： 将通信时间划分为若干个不重叠的时间隙，分配给不同的用户。 5.2.3 码分多址（CDMA）： 利用不同的伪随机码序列来区分不同的用户，允许用户在同一时间和同一频率上传输。 5.2.4 正交频分复用（OFDM）： 将高速数据流分割成多个低速数据流，并行地加载到多个相互正交的子载波上进行传输，有效对抗频率选择性衰落。 5.3 信号处理技术： 5.3.1 采样定理（奈奎斯特定理）： 解释如何将连续时间信号离散化，以及采样频率的要求。 5.3.2 量化与编码： 介绍模拟信号转换为数字信号的过程。 5.3.3 滤波器设计： 进一步探讨数字滤波器（如FIR、IIR）的设计与应用。 5.3.4 FFT（快速傅里叶变换）： 解释FFT在频谱分析、OFDM等技术中的核心作用。 5.4 信息论基础（香农信息论）： 5.4.1 信息熵： 定义信息的度量单位，理解信息量与事件发生概率的关系。 5.4.2 信道容量： 阐述香农信道容量定理，即在给定信道条件下，能够可靠传输信息的最大速率。 5.4.3 编码理论： 引入信源编码（数据压缩）和信道编码（纠错）的基本思想。 5.5 各类通信系统简介： 5.5.1 蜂窝通信系统（移动通信）： 介绍其分层架构（基站、核心网）、频率复用、切换技术等。 5.5.2 卫星通信系统： 阐述其轨道、转发器、地面站等组成部分，以及其全球覆盖的特点。 5.5.3 光纤通信系统： 介绍光信号的产生、传输（光纤本身）、接收，以及其超高带宽的优势。 5.5.4 卫星导航系统（如GPS）： 简述其工作原理，即通过测量接收信号的到达时间来确定位置。 通过对以上五章内容的系统学习，读者将能够全面理解电磁波的产生、传播、辐射，深入掌握调制解调、信道特性、噪声抑制等核心通信原理，并最终对现代通信系统的架构与关键技术形成清晰的认识，为进一步深入学习通信工程、电子工程等相关领域打下坚实的基础。

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《文艺复兴时期的佛罗伦萨社会生活》这本书，成功地将历史的厚重感与日常的人间烟火气完美融合，读起来令人津津有味。作者没有将笔墨过多集中于达芬奇、米开朗基罗等巨匠的生平，而是巧妙地将视角投向了那些默默支撑起那个辉煌时代的市民阶层、手工业者、以及新兴的银行家族。通过对档案记录、私人信件甚至账本的研究，作者生动地还原了那个时代人们的衣食住行、婚丧嫁娶以及他们的道德观念和幽默感。比如，书中对中世纪晚期行会制度的细致描绘，让我理解了艺术赞助体系是如何运作的，以及艺术创作在当时的经济生态中占据何种地位。最有趣的是关于“时尚与地位”的探讨，不同颜色染料的稀有程度如何直接影响了服装的款式和普通市民的社会焦虑，这种细节的捕捉，使得那个遥远的时代瞬间变得鲜活可感。它打破了历史书往往严肃刻板的印象，让人感觉仿佛真的走进了美第奇家族的宅邸，听着当地人的方言交谈，体会他们对生活的热情与对变革的迷茫，是一部极富人情味的佳作。

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说实话，刚拿到《全球供应链风险管理与韧性构建》时，我担心内容会过于枯燥，充满术语和图表。没想到，这本书却以一种极具现场感的叙事方式，将复杂的全球经济网络剖析得脉络分明。作者的功力在于，他没有停留在理论层面，而是大量引用了近十年间发生的重大事件作为案例研究，比如“苏伊士运河堵塞事件”、“某芯片厂的自然灾害”等，将这些看似孤立的突发事件，串联成一幅完整的风险传导链条图。书中对“牛鞭效应”在跨国物流中的放大效应分析得尤为透彻，并且提出了好几种基于数据模型和情景规划的应对策略，这些策略的实用性非常强，不像有些学术著作那样高悬于实践之上。尤其是关于数字化转型如何增强供应链透明度和预测能力的那几个章节，结合了最新的AI和区块链技术应用实例，让我对如何构建一个更具弹性和可持续性的商业模式有了全新的认识。对于企业管理者和物流从业者而言，这本书简直就是一本预警系统和行动手册的结合体。

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《古典园林艺术赏析》这本书带给我的感受，是一种缓慢、沉静的审美熏陶。它的文字如同园林中的溪水，潺潺流淌，不急不躁，却蕴含着深厚的文化底蕴。与市面上那些侧重于介绍名胜古迹的旅游指南不同，这本书的重点在于“意境”的捕捉和“造园哲学”的剖析。作者深入剖析了中国古典园林“虽由人作，宛自天开”的核心思想，并通过对借景、对景、框景等手法的详细图解，揭示了亭台楼阁、山石水榭是如何在有限的空间内营造出无限的自然情趣。我特别喜欢其中关于“虚实相生”的论述，它解释了为何一个空旷的水面或一片留白的山石，往往比雕梁画栋更能引人入胜。书中配图的选择也极为考究，多为民国时期或更早的黑白照片和写意水墨画，极大地增强了古韵和意境的传达力。读完这本书，我再去看拙政园或留园时，眼光不再是走马观花，而是能看到每一块砖石、每一株植物背后蕴含的匠心和哲学思考，每一次阅读都是一次心灵的洗涤和对东方美学的再确认。

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我对《宇宙的奥秘与人类的未来》这本书的评价，完全可以用“震撼”两个字来形容。这并非一本普通的科普读物，它更像是一次深邃的哲学思辨与前沿科学考察的完美结合体。作者的叙事节奏极其巧妙，开篇并没有急于抛出宏大的理论，而是从古希腊哲人对星空的遐想到现代物理学对暗物质、暗能量的探索，构建了一条清晰而又引人入胜的时间线。尤其让我佩服的是，书中对量子力学概念的阐释，摒弃了那些晦涩难懂的数学公式，而是通过一系列精妙的比喻，例如“薛定谔的猫”的多种现实化解读，让那些抽象的概念变得可以触摸。在讨论宇宙的终极命运时，作者展现了惊人的洞察力，将热寂、大撕裂等理论的科学依据与伦理、生存的终极拷问紧密联系起来，读到后半部分时，我常常需要停下来，凝视窗外，思考人类在浩瀚时空中的位置。这本书的价值不在于给你标准答案，而在于它能激发出你对未知最原始的好奇心和探索欲，让人在浩瀚的知识海洋中重新审视自我。

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最近在书店淘到一本《现代电子技术应用》，真是让人爱不释手。这本书的深度和广度都让人印象深刻，它不仅仅是一本教科书式的理论堆砌，更像是一本实用指南。比如，书中对半导体器件的讲解，不再是干巴巴的物理原理，而是结合了实际电路图和仿真分析，让我这个非科班出身的爱好者也能茅塞顿开。特别是关于功率电子变换器那一章，作者用非常直观的图示和清晰的步骤，将复杂的开关原理阐述得淋漓尽致。我记得过去对MOSFET的驱动电路总是感到头疼，但这本书里提供的几种主流驱动方案的优缺点对比，让我瞬间明白了该如何根据不同的应用场景进行选型。此外，书中还穿插了许多工程实践中的“陷阱”和“窍门”，比如PCB布局对高频信号完整性的影响，或者热管理设计中的常见误区，这些都是课堂上很少接触到的真知灼见。翻阅这本书的过程，就像是跟随一位经验丰富的老工程师在工作室里进行实地考察，每翻过一页，都能感觉到自己的技术视野被拓宽了一圈。对于任何想深入了解现代电子系统设计的人来说，这本书绝对是案头必备的工具书。

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