高速电路设计与仿真分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:邵鹏

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:2010-7

价格:49.00元

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isbn号码:9787121111297

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数字通信系统：原理、架构与实践 书籍简介 本书系统性地探讨了现代数字通信系统的核心原理、关键技术及其在实际工程中的应用。内容涵盖了从信息论基础到先进信道编码、调制解调技术的全面梳理，旨在为读者构建一个扎实、深入的数字通信知识体系。 第一部分：信息论与信道基础 本部分奠定了整个通信系统分析的理论基石。首先，详细介绍了信息论的基础概念，包括信息源熵、互信息和信道容量。重点阐述了香农-哈特利定理在线性高斯信道（AWGN）中的意义及其在速率与可靠性权衡中的作用。 随后，深入分析了各种信道模型。除了经典的衰落信道（如瑞利衰落和莱斯衰落）外，还着重介绍了认知无线电和MIMO系统中的复杂多径环境对信号传输的影响。针对信道不确定性问题，引入了信道估计和跟踪的经典方法，如最小均方误差（MMSE）准则下的线性滤波器设计。 第二部分：信源与信道编码 有效的信源压缩和强大的信道纠错能力是数字通信高效可靠的关键。 在信源编码方面，本书详细讲解了无损压缩技术，如霍夫曼编码和算术编码，并探讨了这些技术在数据存储和传输预处理中的应用。对于有损压缩，则聚焦于离散余弦变换（DCT）在图像和视频编码中的原理，并简要提及了最新一代的基于神经网络的压缩技术。 信道编码部分是本书的核心内容之一。内容从早期的线性分组码（如汉明码、BCH码和Reed-Solomon码）开始，全面覆盖了这些代数译码的原理和实现。随后，重点深入探讨了现代高性能的迭代译码方案：Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）。书中不仅推导了前向-反向译码（BCJR）算法，还对比了串行级联结构和并行级联结构在实际吞吐量和译码复杂度上的差异。对于LDPC码，特别分析了其在5G NR和Wi-Fi 6标准中的结构化设计及其对接近香农极限性能的贡献。 第三部分：数字调制与多址接入技术 本部分关注如何将数字信息有效地映射到模拟信号波形上，以及如何在有限的频谱资源中允许多个用户接入。 调制技术方面，从基本的移频键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交幅度调制（QPSK）开始，逐步过渡到高阶的M-ary QAM。书中详细分析了这些调制方式的星座图、误码率性能曲线，以及在非理想频率偏移和相位噪声影响下的鲁棒性。此外，还专门辟章节讨论了多输入多输出（MIMO）系统的空间调制技术，如空间复用（SFBC）和空格分集（SM），及其对系统容量的提升。 多址接入（MA）技术是蜂窝通信的核心。本书全面梳理了从TDMA、FDMA到CDMA的演进过程。对于CDMA，深入讲解了扩频序列的选择（如伪随机噪声序列PN、Walsh序列）和多用户检测（MUD）技术，包括迫零检测（ZF）和MMSE检测器的性能比较。在介绍OFDM/OFDMA时，详细阐述了循环前缀（CP）的作用、子载波间干扰（ICI）的抑制，以及在4G/5G系统中，如何通过频率选择性调度最大化系统吞吐量。 第四部分：同步、检测与系统实现 通信的可靠性最终依赖于精确的定时和同步。本部分聚焦于接收端的关键信号处理环节。 同步技术包括载波频率同步和定时同步。对于载波恢复，讲解了基于非线性估计的M&M算法以及基于锁相环（PLL）的实现方式。定时同步部分则重点介绍了基于能量检测和过零检测的粗略定时，以及后续的极大似然（ML）定时估计器，如Gardner定时算法。 在信号检测方面，本书深入分析了判决器的设计。除了传统的硬判决和软判决外，还详细介绍了在MIMO和多址接入场景下，通过迭代处理实现的最小均方误差（MMSE）接收机和迫零（ZF）接收机的原理，它们是现代高谱效通信系统的基石。 第五部分：前沿与融合技术 最后，本书展望了当前通信领域的前沿热点，并探讨了信息技术与其他领域的交叉融合。内容包括： 1. 认知无线电（CR）： 动态频谱接入、干扰温度限制与频谱机会检测。 2. 安全通信： 物理层安全理论，如利用信道不确定性实现保密通信的信道容量分析。 3. 可见光通信（VLC）： 基于LED光源的调制和信道特性分析，以及混合光电/射频（RF）系统的集成。 4. 嵌入式系统中的通信处理： 简要介绍了高性能DSP和FPGA在加速信道编码和OFDM解调中的应用架构。 本书适合高等院校通信工程、电子信息工程专业的高年级本科生、研究生，以及从事无线通信系统设计、研发和标准制定的工程师作为深入参考教材。通过大量的数学推导和工程实例的结合，读者将能够完全掌握数字通信系统的设计流程与性能优化策略。

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我是一名刚入职的硬件工程师，接触高速电路设计的时间不长，经常会遇到一些“玄学”问题，就是明明按照手册来做的，但性能就是不达标，调试起来也非常头疼。《高速电路设计与仿真分析》这本书，对我们这些新手来说，简直是一股清流。它不像有些书那样上来就讲一堆高深的公式，而是从实际应用场景出发，用非常形象的比喻和图示来解释高速电路设计中的各种挑战。我尤其喜欢书中关于“信号完整性”分析的部分。作者用“水流”来类比信号的传输，将反射、振铃、串扰等问题解释得浅显易懂，让我能够快速建立起对这些现象的直观认识。在介绍仿真工具时，书中也不是简单地罗列功能，而是着重讲解如何通过仿真来“可视化”这些抽象的信号传播过程。比如，通过眼图来评估信号质量，通过S参数来分析传输线的损耗和失真，这些都让我看到了仿真在设计过程中的巨大价值。更让我感到惊喜的是，书中还涉及到“高速串行接口设计”，例如USB、PCIe等，这些都是我未来工作中一定会接触到的技术。书中对这些接口的物理层设计原则、关键参数的理解和仿真方法都有详细的介绍，这让我对未来的工作充满了信心。这本书的优点在于，它能够将复杂的知识体系化、条理化，并且紧密结合实际应用，让我在学习过程中既能理解“是什么”，又能明白“为什么”和“怎么做”。

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作为一名有一定经验的硬件工程师，我深知在高速电路设计领域，理论知识的深度和仿真分析的准确性是决定项目成败的关键。《高速电路设计与仿真分析》这本书，恰恰在这两方面都做得非常到位。书中对“信号完整性”的探讨，不仅停留在现象的描述，而是深入到传输线理论、阻抗匹配、端接技术等核心概念，并配以严谨的数学推导和仿真结果进行验证。我尤其欣赏书中关于“电源完整性”的章节，它将电源网络视为一个复杂的系统，详细讲解了不同类型的去耦电容、电源滤波器的设计，以及如何通过仿真工具来评估PDN的阻抗特性。这对于优化电源的稳定性和降低噪声有着至关重要的指导意义。此外，书中对“电磁兼容性（EMC）”的论述也十分全面，从辐射耦合、传导干扰到屏蔽和接地设计，都提供了系统性的解决方案。通过书中丰富的案例分析，我能够更清晰地理解各种EMC问题产生的原因，并学会如何在设计早期就采取有效的预防措施。这本书最让我印象深刻的是，它将理论知识与实际的仿真分析紧密结合，通过对ADS、Sigrity等主流仿真工具的深入剖析，教会读者如何运用这些工具来预测和解决高速电路设计中的各种挑战。这使得这本书不仅仅是一本理论书籍，更是一本实用性极强的工具书，能够帮助工程师在实际工作中提升设计水平和效率。

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拿到这本《高速电路设计与仿真分析》时，我其实是抱着一种试试看的心态。市面上的相关书籍不少，但很多都流于表面，要么过于理论化，要么就是一些杂乱的技巧堆砌。这本书给我的第一印象是那种“厚重感”，封面设计朴实，但内容似乎蕴含着扎实的知识体系。翻开目录，看到了诸如“信号完整性”、“电源完整性”、“电磁兼容性”、“高速串行接口设计”等我非常感兴趣的章节。这些都是我实际工作中经常遇到的痛点，也是影响电路性能的关键。我尤其关注的是“信号完整性”这一部分，希望能从中找到一些系统性的分析方法，不仅仅是知道有哪些问题，更重要的是如何深入剖析问题的根源，并给出切实可行的解决方案。比如，关于反射、振铃、串扰这些经典问题，我希望作者能用清晰的图示和严谨的数学推导来解释其产生机理，而不是简单地给出“加端接电阻”这样的结论。同时，我个人对时域和频域的分析方法都很感兴趣，希望书中能结合实际案例，展示如何灵活运用这两种工具来解决高速信号传输中的难题。另外，仿真分析的部分也是我期待的重点，毕竟理论再好，最终还是要落地到实际设计和验证。希望书中能详细介绍常用的仿真工具（例如ADS, HSPICE, Sigrity等）的使用技巧，以及如何根据具体设计需求选择合适的仿真模型和参数设置，从而提高仿真的准确性和效率。能否通过仿真提前预测并解决潜在的问题，这对我来说至关重要。

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一直以来，我对“高速”这两个字充满了敬畏。我的工作涉及一些对时序要求极高的数字逻辑设计，但往往在PCB布局布线阶段就会遇到各种难以预料的问题。这本书《高速电路设计与仿真分析》可以说是给了我一个新的视角。它并没有一开始就陷入枯燥的公式推导，而是先从“为什么需要关注高速”这个宏观层面切入，让我能够更好地理解这些设计原则背后的逻辑。其中关于“电源完整性”的章节，我特别喜欢。过去我更多地是将电源线当作是简单的“供电通道”，但这本书让我意识到，电源网络的阻抗、去耦电容的选型和布局，甚至PCB板的内层铜箔设计，都对信号的质量有着至关重要的影响。作者通过大量的实例和仿真结果，直观地展示了不良电源设计可能带来的“电源噪声”如何影响到高速数字信号的眼图，以及如何通过优化电源分配网络（PDN）来改善这一点。我特别赞赏书中关于“去耦电容的频率响应”的讲解，这让我对如何选择不同容值、不同封装的电容有了更深刻的理解，不再是盲目地堆叠。而且，书中还提到了“接地设计”的重要性，虽然接地看似简单，但在高速电路中，错误的接地方式可能引入地弹、共模噪声等问题，严重影响电路的稳定性。这本书的价值在于，它能够系统地梳理这些看似分散的设计点，并将其融合成一个整体，帮助读者建立起对高速电路设计的全局观。

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说实话，市面上关于EDA工具的书籍不在少数，但大部分都停留在“菜单式”的讲解，照着点几下鼠标就能完成某个功能，却不告诉你“为什么”。《高速电路设计与仿真分析》这本书在这方面做得非常出色。它并没有把我直接丢进一个庞大的仿真软件的操作手册里，而是先在理论层面解释了高速电路中会遇到的各种“信号完整性”问题，例如反射、串扰、损耗等等。然后，在讲解如何使用仿真工具时，作者会将仿真工具的强大功能与前面讲到的理论知识紧密结合起来。举个例子，在讲到“反射”时，书中不仅会介绍如何在仿真软件中建立传输线模型，还会引导读者去观察反射波的幅度、时域响应，并与理论计算进行比对。更重要的是，书中会教你如何通过调整传输线的阻抗、匹配网络来减小反射，以及如何通过仿真来验证这些调整的效果。这种“理论+实践+仿真验证”的模式，让我感觉自己不是在学习一个孤立的技能，而是在掌握一种解决问题的思维方式。此外，书中对“电磁兼容性”（EMC）的讨论也让我受益匪浅。高速电路往往是EMC问题的重灾区，书中关于辐射发射和抗干扰的章节，提供了一些实用的PCB设计建议，例如如何合理布局、布线，以及如何使用屏蔽和滤波等技术来改善EMC性能。这些内容对于我这样的初学者来说，无疑是宝贵的财富。

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