Fourier Transforms in Radar and Signal Processing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Brandwood, David

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页数:216

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价格:$ 129.95

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isbn号码:9781580531740

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• 傅里叶变换
• 雷达
• 信号处理
• 通信
• 数学
• 工程
• 电子工程
• 图像处理
• 模式识别
• 无线通信

好的，这是一份针对您的要求而撰写的图书简介，该书聚焦于电磁场理论、天线设计与电磁兼容性，旨在为工程师和高级学生提供深入的理论基础和实际应用指南，完全避开了傅里叶变换在雷达与信号处理中的应用。 --- 深入解析：电磁场理论、天线系统与电磁兼容性工程 图书概述 本书是一部面向专业工程师、高级研究生以及对电磁现象有深入探究需求的专业人士的综合性专著。它系统地构建了经典电磁场理论的坚实基础，并将其无缝衔接到现代高频电路、精密天线设计以及关键的电磁兼容性（EMC）工程实践之中。全书的核心目标是深化读者对麦克斯韦方程组在复杂介质、结构和动态环境中的应用能力，超越基础的场论介绍，直击前沿工程挑战。我们摒弃了对时间序列分析工具的侧重，转而聚焦于电磁波的空间分布、边界条件下的散射行为以及系统层面的辐射与抗扰度。 第一部分：电磁场理论的深化与边界值问题 本部分重建了读者对麦克斯韦方程组的理解，重点阐述其在非均匀介质、时变源驱动下的数学形式与物理意义。 第一章：矢量微积分与静电场 本章详细回顾了矢量微分算子（梯度、散度、旋度）在直角、柱面和球坐标系下的表达，并深入探讨了电位和场强的内在联系。重点分析了库仑定律在无限大空间和有限边界条件下的积分形式，并引入了泊松方程和拉普拉斯方程的求解技巧，尤其关注电极间隙的场分布问题。我们详细分析了介质材料（线性、各向同性、各向异性）的宏观电磁性质，以及它们如何影响电场强度和电位移矢量的关系。 第二章：稳恒电流与磁场 本章从毕奥-萨伐尔定律出发，推导了安培环路定理的积分和微分形式。对稳恒磁场的分析集中于洛伦兹力在复杂导线结构上的应用，例如螺线管和环形电流的磁场模型。引入了磁矢势的概念，作为求解静态磁场问题的有力工具，并探讨了磁介质（顺磁、抗磁、铁磁）对场分布的显著影响。 第三章：时变场、感应与麦克斯韦方程组 这是全书的理论核心。本章将静力学和稳态分析扩展到时变领域，严格推导了位移电流的概念，并完整阐述了麦克斯韦方程组的四条基本形式。重点剖析了法拉第电磁感应定律在时变磁场梯度下的具体体现，以及如何利用这些方程组来预测瞬态电磁现象的传播特性。 第四章：电磁波的传播与特性 本章从麦克斯韦方程组出发，推导了电磁波的波动方程，并求解了理想导电体（PEC）边界条件下的平面波解。分析了均匀有损介质中的波传播，包括传播常数、衰减常数、相位常数以及波阻抗的概念。深入研究了坡印廷矢量，用于量化电磁能的流向和密度，这是理解辐射功率的基础。本章对比了横电磁波（TEM）、横电波（TE）和横磁波（TM）在不同传播介质中的特性。 第二部分：波导、传输线与结构耦合 本部分将抽象的场论知识应用于实际的电磁传输结构，重点关注能量如何被引导和限制。 第五章：传输线理论与低频模型 本章侧重于宏观模型，分析了两导体系统（如平行板线、同轴线）的电压、电流关系，推导了传输线方程。详细讨论了特性阻抗、输入阻抗的概念，并引入了史密斯圆图作为阻抗匹配和负载分析的核心工具。分析了反射系数和驻波比，并阐述了在不同负载端点（开路、短路）下的电流和电压分布。 第六章：导引电磁波：波导理论 本章深入研究了理想矩形波导和圆波导中的电磁波模式。严格推导了TE、TM模式的截止频率、导波波速和特性阻抗。详细分析了波导中能量的传输机制，并探讨了模式转换器的设计原理。本部分强调了波导的色散特性及其对信号波形的影响。 第七章：杂散效应与非理想结构 本章关注实际工程中传输线和波导的非理想性。分析了导线电阻、介质损耗对传输效率的影响。引入了非均匀结构（如阶梯阻抗匹配器、T型和π型网络）的分析方法，并探讨了非均匀结构导致的能量反射和损耗机制。 第三部分：天线原理与辐射特性 本部分完全聚焦于电磁能量从空间中的导引结构到自由空间辐射的物理过程，以及如何量化和优化这些辐射特性。 第八章：基本辐射单元 本章以赫兹偶极子（半波长和微元偶极子）为起点，详细推导了其远场辐射方向图和输入阻抗。随后扩展到单极天线（$lambda/4$）、环形天线等基础结构，分析了不同几何形状对辐射效率和极化的影响。 第九章：天线参数与性能评估 本章系统定义了衡量天线性能的关键指标：辐射方向图、天线增益、有效辐射功率（ERP）、输入阻抗与带宽。重点解析了方向性系数与最大增益之间的关系。通过分析远场场的分布，读者将能够精确预测天线在不同方向上的能量集中程度。 第十篇：复杂天线阵列与孔径辐射 本章研究多单元天线系统。分析了阵列因子（Array Factor）如何影响整体方向图，并讨论了均匀激励和加权激励（如泰勒加权）在旁瓣抑制中的作用。针对孔径天线（如喇叭天线和反射面天线），本章阐述了孔径效率和焦平面场的分布关系。 第四部分：电磁兼容性（EMC）与系统级防护 本部分将理论与工程实践相结合，探讨了系统内部和系统间电磁干扰的产生、传播、接收和抑制机制，这是现代电子设备可靠性的基石。 第十一章：干扰源与耦合机制 本章分类讨论了主要的电磁干扰源（传导发射、辐射发射）。重点剖析了三种主要的耦合通路：导线间的串扰（Crosstalk）、辐射耦合（通过空间传播）和公共阻抗耦合（通过地线或电源线共用阻抗）。分析了瞬态过电压（如ESD和雷击）对敏感电路的影响机理。 第十二章：电磁屏蔽与接地技术 本章是EMC防护的核心。详细分析了法拉第笼效应，包括电磁波穿透屏蔽体的反射、吸收和透射机理，并定量计算了屏蔽效能（SE）。深入探讨了单点接地、多点接地和混合接地的拓扑结构选择及其对低频/高频噪声的影响。分析了屏蔽材料的选择（导电性、磁导率）与屏蔽效果之间的关系。 第十三章：滤波与去耦设计 本章聚焦于抑制传导干扰。详细分析了电源线滤波器（共模/差模扼流圈）的设计原理及其在抑制高频噪声中的作用。在高速电路设计方面，本章强调了去耦电容的选择、放置策略及其对瞬态电流路径的影响，确保系统在快速开关操作时能维持稳定的电压基准。 第十四章：系统级电磁兼容性分析 本章将前述知识应用于系统集成。讨论了PCB布局中的信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的耦合，分析了高速信号的回流路径问题对辐射的影响。最后，介绍了电磁兼容性测试标准（如CISPR、FCC标准）的基本要求和测试环境的构建原则，指导工程师如何验证和确保产品的电磁合规性。 --- 本书的结构旨在培养读者从基本物理定律出发，通过严谨的数学推导，最终解决复杂高频结构和系统级电磁问题的综合能力。它为那些需要在射频、微波、通信硬件、航空电子及精密仪器领域工作的专业人士，提供了一个坚实且实用的理论支撑。

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这本书的结构安排体现了作者深厚的教学功底。它从最基础的连续时间信号和离散时间信号的傅里叶表示开始，循序渐进地过渡到数字信号处理（DSP）中的关键工具——DFT和FFT。我欣赏它对采样定理和混叠问题的详尽讨论，这往往是初学者最容易忽略但后果最严重的基础错误根源。作者用清晰的图表说明了在雷达脉冲重复间隔（PRI）和带宽之间权衡时，频谱泄露和栅栏效应的后果。此外，书中对多普勒处理的介绍，特别是对相干积累的数学描述，为理解多普勒滤波器的设计打下了坚实的基础。我感觉自己阅读的不仅仅是一本关于傅里叶变换的书，而是一本关于如何将时间离散的雷达数据转换成可分析、可成像的物理意义信息的百科全书。每一个公式的推导都像是在为后续更复杂的算法铺设轨道，逻辑严密，过渡自然。

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对于想要深入理解现代雷达系统，尤其是合成孔径雷达（SAR）的同行来说，这本书绝对是案头必备。我过去在处理SAR图像生成时，一直对相位误差的处理感到困惑，总觉得缺少一个统一的理论框架来指导我的反卷积和聚焦算法。翻开这本书的SAR相关章节后，我明白了傅里叶域处理在频域聚焦算法中的核心地位。作者对Dechirp过程的阐述非常到位，清晰地展示了如何通过傅里叶变换来简化复杂的二维卷积运算，从而实现高效的距离压缩。更重要的是，它探讨了在不同采样率和带宽限制下，如何通过零值填充（Zero Padding）和频谱插值来优化处理结果，这在工程实践中是极其重要的技巧。这本书的深度使得即便是资深工程师也能从中挖掘出新的优化点，而不是简单地重复已知流程。它的权威性在于，它不仅仅告诉你“如何做FFT”，而是告诉你“为什么在这个特定的雷达场景下，采用这种形式的傅里叶变换是最优解”。

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我是在寻找一本能真正桥接纯数学和工程实践的参考书时偶然发现这本经典的。坦白说，市面上关于信号处理的书籍汗牛充栋，很多要么过于偏重数学的严谨性而让工程师望而却步，要么就是过于注重应用技巧而缺乏必要的理论深度。这本书做到了一个惊人的平衡。它的叙述语言极为精炼，但又充满了洞察力。我特别欣赏作者在处理非平稳信号和随机过程时所采取的方法。它没有回避Wigner-Ville分布或短时傅里叶变换（STFT）的复杂性，但讲解的方式总是能让人抓住核心——即如何在时间和频率域之间做出最优的折衷。对于处理杂波和干扰的章节，我感觉受益匪浅。书中的案例分析非常贴近真实世界的复杂环境，比如非理想波形和多径效应，这让原本枯燥的理论分析变得生动起来。这本书更像是一位经验丰富的导师在耳边指导，而不是一本冷冰冰的教科书。

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这本书简直是打开了新世界的大门，特别是对于我这种在雷达信号处理领域摸爬滚打多年，却总觉得理论基础不够扎实的人来说。我一直觉得傅里叶变换是个玄乎的东西，课本上讲的那些积分和级数推导，总让人觉得与实际应用隔了一层纱。但这本著作不同，它没有沉溺于过于抽象的数学推导，而是巧妙地将傅里叶分析的精髓融入到实际的雷达系统中。书中的图例非常直观，特别是关于距离-多普勒（RD）谱的讲解，让我一下子就明白了脉冲压缩和目标速度估计背后的原理。作者似乎深知读者渴望看到“为什么”以及“怎么做”，而不是仅仅知道“是什么”。例如，在讨论线性调频（LFM）信号的处理时，它不仅仅给出了数学公式，还结合了实际的模糊函数，清晰地展示了频谱泄露对分辨力的影响，这对于设计实际的信号处理流程至关重要。读完前几章，我已经迫不及待地想将书中的知识点应用到我目前正在负责的一个项目上，感觉思路一下子清晰了很多，不再是盲人摸象了。

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说实话，这本书的价值远超出了单纯的“信号处理”范畴，它更像是“高分辨、抗干扰雷达系统设计原理”。我尤其喜欢它在讨论杂波抑制和目标识别时所引入的统计信号处理的概念。书中涉及的功率谱估计方法，比如著名的Burg's方法和Capon方法，都被放在了具体的雷达应用背景下进行比较和分析，而不是孤立地介绍。这种结合性思维是很多教材所欠缺的。例如，当讨论如何区分运动目标和地面固定杂波时，作者展示了傅里叶变换如何帮助我们构建多普勒滤波器组，并讨论了如何在有限数据点的情况下，通过谱分析来确定最佳的滤波器截止频率。对于从事目标跟踪和分类的工程师来说，这本书提供了必要的数学工具，让你能够理解为什么特定的信号特征在频域中表现得更‘干净’。阅读体验非常充实，每一次翻阅都能发现新的工程启发，它真正教会了我如何用傅里叶的视角去看待和解决雷达工程中的疑难杂症。

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