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出版者:Prentice Hall

作者:N. S. Jayant

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1984-03

价格:USD 86.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780132119139

丛书系列:

图书标签:

• 数字编码
• 波形
• 信号处理
• 通信系统
• 数据传输
• 模数转换
• 数字电路
• 信息论
• 编码技术
• 电子工程

好的，这是一本关于《模拟信号处理与现代滤波技术》的图书简介，内容力求详实、专业，避免任何可能暴露其为人工智能生成痕迹的表述。 --- 图书简介：《模拟信号处理与现代滤波技术》 面向对象： 电子工程、通信工程、控制科学、仪器仪表等领域的本科高年级学生、研究生，以及从事信号采集、处理、分析的研发工程师与技术人员。 关键词： 连续时间系统、傅里叶分析、拉普拉斯变换、Z变换、模拟滤波器设计、有源滤波器、开关电容滤波器、噪声与失真、实际应用。 --- 第一部分：模拟信号处理的基石——连续时间系统理论 本书旨在为读者构建一个扎实、全面的模拟信号处理理论框架，特别侧重于连续时间系统的分析方法及其在实际工程中的应用。我们深知，在数字化浪潮席卷一切的今天，理解模拟信号处理的底层逻辑，是掌握现代复杂系统（包括数字系统）设计与调试的先决条件。 第一章 信号与系统的基本要素 本章从最基本的信号表示出发，定义了连续时间信号的性质，包括周期性、能量与功率。随后，系统理论被引入，详细阐述了线性、时不变性（LTI）的严格定义及其重要性。我们通过卷积积分这一核心数学工具，揭示了LTI系统对任意输入信号的响应机制。本章对信号的分解与合成进行了深入探讨，为后续的频域分析奠定了坚实的基础。 第二章 傅里叶分析的工程视角 傅里叶分析是连接时域与频域的桥梁。本章详细阐述了傅里叶级数和傅里叶变换的数学推导及其物理意义。重点讨论了周期信号和非周期信号的频谱特性，如收敛性、对称性等。特别地，我们引入了信号的带宽概念，并探讨了理想低通滤波器与实际信号频谱之间的关系。此外，本章深入分析了冲激函数（Dirac Delta Function）在频谱分析中的特殊作用，并结合工程案例，展示了如何利用傅里叶变换来分析调制信号和通信信道。 第三章 传递函数与系统稳定性 将傅里叶变换推广至复频域，本章系统地介绍了拉普拉斯变换及其逆变换。拉普拉斯变换使微分方程的求解转化为代数运算，极大地简化了LTI系统的分析过程。我们定义了系统的传递函数（Transfer Function），并探讨了它如何完全刻画一个LTI系统的动态特性。稳定性分析是本章的重中之重，通过分析传递函数的极点（Poles）位置，读者将掌握判断系统稳定性的金标准——复平面分析法。 --- 第二部分：现代滤波技术——从理论到实践 滤波是信号处理中最核心的操作之一，用于消除噪声、隔离特定频带或提取有效信息。本书的第二部分聚焦于模拟滤波器的设计原理、分类及其实现技术，力求达到理论深度与工程实用性的完美结合。 第四章 模拟滤波器的基本要求与性能指标 本章首先明确了理想滤波器的特性，并以此为参照，定义了通带、阻带、截止频率、纹波（Ripple）、衰减斜率等关键性能指标。我们探讨了滤波器的幅频特性和相频特性之间的相互影响，特别是群延迟（Group Delay）对脉冲信号波形的影响。本章还对滤波器的幅度响应类型进行了初步分类，为后续章节的经典滤波器设计打下基础。 第五章 经典模拟滤波器设计：巴特沃斯与切比雪夫 这是滤波器设计部分的理论核心。本章详细推导了巴特沃斯（Butterworth）滤波器的幅度平方函数，强调其“最平坦”的通带特性。随后，深入剖析了切比雪夫（Chebyshev）滤波器的特性，阐明了其如何在牺牲通带平坦度的情况下，换取更高的阻带衰减速率。本章提供了清晰的设计流程图，指导读者如何根据给定的技术指标（如阶数、截止频率）确定具体的归一化原型函数。 第六章 椭圆滤波器与贝塞尔滤波器 为追求极致的性能，本章介绍了椭圆（Elliptic/Cauer）滤波器，探讨了它如何在通带和阻带同时引入等波纹，实现最优的阶数效率。同时，我们强调了贝塞尔（Bessel）滤波器在处理瞬态响应（如方波、脉冲）时的重要性，详细分析了其等群延迟特性，这在数据采集和脉冲测量系统中至关重要。 第七章 模拟滤波器的有源实现技术 理论设计完成后，必须付诸电路实现。本章从运算放大器（Op-Amp）的基本特性出发，介绍了萨伦-基（Sallen-Key）拓扑结构，这是实现二阶巴特沃斯和切比雪夫滤波器最常用的方法。我们详细分析了其灵敏度问题和高阶滤波器（如级联法）的设计与实现。此外，本章还引入了状态变量滤波器（State-Variable Filter），展示了其可调谐性与多功能性，并讨论了如何利用反馈机制实现高Q值（高品质因数）的调谐。 第八章 先进滤波概念：开关电容与频率选择性 面对集成电路设计对元件精确度的挑战，本章介绍了开关电容（Switched-Capacitor, SC）滤波器的基本原理。我们解释了如何利用开关和电容阵列来模拟电阻，从而实现高精度、低漂移的频率选择性网络，特别是在低频应用中的优势。最后，本章简要触及了谐振电路的品质因数与Q值控制，以及晶体振荡器作为高精度滤波元件的应用前景。 --- 第三部分：信号质量与系统集成 任何实际系统都无法脱离噪声与失真的影响。本书的最后一部分将理论分析与工程现实相结合，探讨信号质量的量化与改善。 第九章 噪声分析与信噪比优化 本章聚焦于系统中的热噪声（Johnson Noise）和散粒噪声（Shot Noise），并探讨了放大器和滤波器本身引入的噪声。我们引入了噪声系数（Noise Figure, NF）的概念，并分析了如何通过选择合适的输入级和增益结构来最大化系统的整体信噪比（SNR）。信号失真方面，本章讨论了非线性失真，特别是三阶交调失真（IMD3），并阐述了其在多频带系统中引入的严重干扰问题。 第十章 信号的离散化前准备 尽管本书专注于模拟处理，但理解信号的数字化过程是现代工程的必然要求。本章系统回顾了采样定理（Nyquist-Shannon Theorem），并深入讨论了混叠（Aliasing）现象的机理及其在采样前进行抗混叠滤波（Anti-Aliasing Filtering）的必要性。我们详细分析了抗混叠滤波器必须具备的陡峭滚降特性和极低的通带纹波要求，并将其与本章所学的滤波器设计技术相结合。 --- 总结： 《模拟信号处理与现代滤波技术》不仅仅是一本关于电路设计的教科书，更是一部关于信号完整性、系统性能优化和基础理论深层理解的工具书。它通过严谨的数学推导、丰富的工程实例以及对前沿实现技术的介绍，确保读者能够熟练掌握从信号建模、频域分析到高精度滤波器设计与实现的完整技能链条，为后续的复杂电子系统开发提供坚实的理论支撑。

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这部作品的深入探讨，无疑为该领域的初学者和资深研究者提供了一份宝贵的参考指南。作者以极其细腻的笔触，勾勒出了从基础理论到前沿应用的宏大图景，尤其是在信号处理的底层逻辑阐释上，展现了极高的学术素养。阅读过程中，我最大的感受是其内容的系统性和逻辑的严密性。例如，在讲解特定编码方案的效率优化时，作者并未停留在概念的堆砌，而是辅以大量的数学推导和实际案例分析，使得即便是复杂的优化算法，也变得清晰可辨。书中对于不同采样率和量化位深对最终波形保真度的影响分析，尤其引人深思。它促使读者重新审视在追求数据压缩与保持信息完整性之间的微妙平衡点。此外，作者对于噪声模型和误差修正机制的详尽论述，也极大地拓宽了我在实际工程中处理不完美信号的能力边界。这本书并非仅仅是一本技术手册，更像是一场关于信息本质的哲学思辨，引导我们去理解数字世界中信息是如何被精确捕获和忠实再现的。那些关于时域与频域转换的章节，更是如同艺术品般精妙，将抽象的数学工具具象化，让人在掌握技能的同时，也能体会到背后的美感。

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我必须指出，这本书的深度是毋庸置疑的，它要求读者具备一定的预备知识，但对于愿意投入精力的学习者来说，回报是巨大的。作者在处理非线性系统对信号的影响这一章节中，展现了令人惊叹的洞察力。他没有简单地将失真视为需要规避的瑕疵，而是将其置于信息论的框架下进行量化分析，探讨了在特定失真容忍度内，系统能够承载的最大信息熵。这种处理方式彻底颠覆了我过去对信号质量评判的刻板印象。另外，书中对数字滤波器设计在波形重建过程中的敏感性分析也极其到位。作者通过详尽的数值模拟展示了阶数、截止频率和纹波对最终恢复信号的精细影响，这对于任何从事高精度数据采集和还原工作的专业人士来说，都是至关重要的知识点。总而言之，这本书的内容密度极高，每一页都蕴含着作者多年的研究结晶，阅读体验是充实且富有挑战性的，它更像是一部工具书中的“百科全书”，随时可以翻阅并从中汲取新的灵感。

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与其说这是一本关于数字技术的书籍，不如说它是一部关于信息保真度哲学的著作。作者的叙事视角非常独特，他总是将目光聚焦于“信息流的完整性”这一核心命题上。书中对于数据压缩技术的讨论，绝非停留在JPEG或MP3的表面，而是深入到信息源熵编码的理论极限，以及在实际操作中如何通过非均匀量化和自适应编码来无限逼近这一理论值。让我印象深刻的是，作者巧妙地运用了统计物理学的概念来解释随机过程中的信号特性，这为理解随机噪声下的信号恢复提供了全新的思维模型。阅读过程中，我不断地被引导去思考：我们所处理的“波形”，在多大程度上是物理实在的反映，在多大程度上是数字世界的抽象？这种深层次的思考，使得这本书的价值远远超出了单纯的技术手册范畴。它激发了我在现有技术框架之外寻找创新解决方案的动力，因为它清晰地揭示了当前方法的理论瓶颈所在，并暗示了突破的方向。这是一部能真正提升读者思维层次的作品。

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这本书的价值，在于它成功地架起了一座连接纯理论与工程实践的桥梁。许多教材在讲解理论时往往过于抽象，让人感觉与真实世界相去甚远，而另一些实践指南又常常因为缺乏理论支撑而显得浮躁。然而，这部作品的作者似乎找到了一个完美的平衡点。例如，在讨论数据传输中的信道编码时，书中不仅详细介绍了卷积码和TURBO码的代数结构，还紧接着分析了在真实无线信道模型（如瑞利衰落信道）下，这些编码方案的BER（误码率）曲线是如何表现的。这种“理论—仿真—分析”的闭环结构，极大地提升了内容的可信度和实用性。我个人特别欣赏作者对“工程妥协”的探讨。书中不回避技术路线选择中的成本、功耗和实时性之间的矛盾，并引导读者去思考如何在特定的约束条件下做出最优化的决策。这种贴近现实的视角，使得这本书不仅适合于学术研究，更是对那些身处一线进行系统开发和调试的工程师来说，一本不可多得的工具书。它教我们的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这样做”。

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读完这本著作，我最大的感触是作者在构建知识体系时的那种近乎偏执的严谨性。它不像市面上很多同类书籍那样，热衷于罗列最新的、花哨的技术名词，而是扎扎实实地从最核心的原理出发，步步为营地搭建起坚实的知识框架。特别是对于那些历史悠久但至今仍是基石的编码方法，作者没有采用敷衍了事的态度，而是深入挖掘了其设计初衷和局限性，这对于理解后续更复杂算法的迭代发展至关重要。比如，在对比几种经典调制解调策略的性能指标时，书中提供了一套统一的评估标准，这使得读者能够跳出特定技术的藩篱，从更宏观的视角去比较和选择最适合特定应用场景的方案。阅读体验上，虽然技术性很强，但作者的行文风格却出奇地保持了一种克制而优雅的节奏感，没有给读者带来强烈的压迫感。它更像是一位经验丰富的导师，在关键节点给予你精准的引导，而非生硬地灌输知识点。这种叙事方式让技术学习的过程充满了探索的乐趣，让人愿意沉浸其中，细细品味每一个公式背后的深意。

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