Modern Radio Reception

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出版者:
作者:Leutz, Charles Roland
出品人:
页数:388
译者:
出版时间:
价格:30.95
装帧:
isbn号码:9781408609071
丛书系列:
图书标签:
  • 无线电
  • 接收机
  • 射频
  • 电路
  • 天线
  • 信号处理
  • 通信
  • 电子工程
  • 无线通信
  • 现代技术
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具体描述

探索声音的无限可能:《现代无线电接收技术》 内容概要: 本书深入剖析了现代无线电接收系统的设计、原理与实践,旨在为工程师、技术爱好者以及相关领域的学生提供一份全面而深入的参考指南。它不仅仅是对传统无线电接收理论的简单罗列,更聚焦于当前及未来射频(RF)和中频(IF)信号处理中的关键技术挑战与创新解决方案。 本书结构严谨,逻辑清晰,从最基础的电磁波传播和天线理论讲起,逐步过渡到复杂的接收机架构、关键器件性能分析,以及现代数字信号处理(DSP)在接收链路中的应用。全书贯穿了对高性能、高动态范围接收机的设计理念的探讨,特别强调了如何应对日益复杂的电磁环境和日益增长的频谱共享需求。 第一部分:基础理论与射频前端(RF Front-End) 本部分奠定了理解现代无线电系统的理论基石,并详细阐述了接收机入口——射频前端的设计要点。 第一章:无线电波传播与频谱基础 本章回顾了电磁波在不同介质中的传播特性,包括自由空间传播、多径效应、衰落模型(如瑞利和莱斯衰落)以及路径损耗的精确计算方法。重点探讨了频谱分配、干扰源识别与抑制的基础概念,为后续的系统级设计打下坚实基础。此外,还讨论了频率规划在现代通信系统中的重要性,特别是在宽带、多频段共存场景下的挑战。 第二章:天线系统与匹配网络 天线作为接收机的“眼睛”,其性能直接决定了接收灵敏度和抗干扰能力。本章详细介绍了各类常用天线(如偶极子、对数周期、八木、贴片天线)的辐射特性、增益计算与方向图分析。核心内容集中于如何设计高效的阻抗匹配网络,以最大化功率传输,并讨论了宽带匹配技术和自适应匹配技术在实际系统中的应用。同时,对天线旁瓣抑制和多输入多输出(MIMO)天线阵列的基础配置进行了初步介绍。 第三章:低噪声放大器(LNA)的设计与优化 LNA是接收机链中对系统噪声系数(Noise Figure, NF)影响最大的器件。本章深入探讨了LNA的噪声匹配理论,包括S参数与噪声参数的关系。详细分析了不同拓扑结构(如共源共栅、反馈式)的优缺点,并重点阐述了在给定增益、功耗和噪声系数约束下,如何进行晶体管(如SiGe HBT、GaAs pHEMT或CMOS)级数的选择和偏置点的优化。对LNA的线性度指标,如$P_{1dB}$和 $IIP3$,在面对强干扰信号时的表现进行了量化分析。 第四章:混频器与下变频技术 混频器是实现频率转换的核心单元。本章系统地介绍了混频器的工作原理,重点关注无源混频器(如Gilbert Cell)和有源混频器。深入剖析了混频器带来的固有非线性失真(如镜像抑制比、三阶交调点 $IM3$)和本振泄漏问题。本章还详细比较了直接变频(Zero-IF)架构与传统超外差(Super-heterodyne)架构在相位噪声、直流偏移(DC Offset)和LO泄漏抑制方面的性能差异与设计权衡。 第二部分:中频信号处理与数字化 随着集成技术的发展,中频(IF)信号的处理正变得越来越复杂,数字化成为提高灵活性的关键。 第五章:中频滤波与增益控制 本章聚焦于中频滤波器的设计,这是实现信道选择性和带外抑制的关键。讨论了腔体滤波器、SAW/BAW滤波器以及高Q值集成滤波器在不同工作频率下的应用。对于增益控制,本章详述了可编程增益放大器(PGA)的设计要求,以及如何实现平滑、宽动态范围的自动增益控制(AGC)回路,以确保后续模数转换器(ADC)的有效利用率。 第六章:模数转换器(ADC)与量化噪声 ADC是连接模拟与数字世界的桥梁。本章详细分析了高速、高分辨率ADC的关键性能指标,如有效位数(ENOB)、积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)。重点对比了流水线型、Sigma-Delta和Successive Approximation Register (SAR) 架构在接收机应用中的适用性。本章的难点在于如何量化和最小化量化噪声在接收机整体噪声分析中的贡献,并讨论了过采样技术在提高信噪比中的作用。 第七章:数字下变频与正交采样 针对直接变频系统,本章深入研究了数字下变频(DDC)的实现技术。详细阐述了如何通过数字混频、正交解调和低通滤波来实现基带信号的精确提取。特别关注了在实现过程中对相位误差和幅度不平衡的校正技术,这些是确保信号完整性和恢复精确正交分量的关键。 第三部分:先进接收机架构与数字补偿 现代无线电接收机需要集成复杂的数字处理能力来应对动态变化的环境。 第八章:接收机线性化与失真校正 接收机中的非线性失真(如由LNA或混频器引起的带内失真和预失真)是限制动态范围的主要因素。本章集中探讨了先进的线性化技术。详细介绍了基于反馈的预失真(Predistortion)技术,包括Volterra级数模型和记忆多项式模型的应用。同时,也探讨了数字域的后失真校正方法,以及如何通过迭代算法实时估计和补偿器件的非线性响应。 第九章:数字信号处理(DSP)在信道选择中的应用 本章将理论与实践相结合,探讨了数字滤波器在实现高选择性信道选择中的强大能力。详细介绍了正交数字滤波器(如CIC、Farrow结构)的结构和设计。重点分析了如何利用快速傅里叶变换(FFT)和快速卷积实现宽带信号的快速频域分析与滤波,以及在软件定义无线电(SDR)平台中实现复杂调制解调链路的资源优化配置。 第十章:自适应均衡与信道估计 在存在多径衰落和频率选择性衰落的信道中,接收信号会发生码间串扰(ISI)。本章详细介绍了时域和频域的自适应均衡技术,如迫定制信道估计(Zero-Forcing)和最小均方误差(MMSE)均衡器。通过实际信道模型,展示了如何设计高效的迭代算法来估计信道脉冲响应,并实时调整均衡器权重,以最大限度地恢复被失真信号。 第十一章:接收机性能评估与测试 本章提供了评估和验证接收机性能的实用指南。涵盖了关键测试项目,如噪声系数测试(使用噪声源法)、三阶截点($IIP3$)测量、信道选择性测量、以及接收机灵敏度的实际校准步骤。本章提供了大量关于连接测试设备(如矢量信号发生器、频谱分析仪)和解读测试数据的专业指导,确保读者能够准确、可靠地评估其设计的接收系统性能。 结论: 《现代无线电接收技术》全面覆盖了从基础物理层到复杂数字处理的整个接收链,强调了系统级思维和跨学科知识整合的重要性。本书致力于提供可操作的设计工具和深刻的性能理解,是驱动下一代无线通信和射频系统创新的必备参考书。

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读后感

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用户评价

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这本书的阅读体验,用一个词来形容就是“酣畅淋漓”。它并没有过分沉溺于对过去辉煌成就的回顾,而是将大部分笔墨放在了当前和未来的挑战上,尤其是针对高频段(如毫米波)接收链路的系统级设计考量。作者对集成度提高带来的系统级非线性效应的处理,是我之前阅读的任何资料中都未曾见过的细致。它详细剖析了不同集成工艺下,器件噪声和互调失真之间的微妙平衡关系。读到关于接收机灵敏度极限的部分时,我简直无法自拔,作者仿佛化身为一位经验老道的猎人,精确地指出了“信号”总是在哪里“潜伏”并可能被“错过”。这本书的章节组织结构非常清晰,层层递进,从宏观的系统架构到微观的器件参数选择,逻辑链条紧密无缝。我特别赞赏它对“工程妥协”的坦诚讨论,没有将任何技术描绘成完美的万灵药,而是详细说明了每一种选择背后的成本、功耗和性能权衡。这本厚重的书,更像是一位资深专家在你耳边,以其毕生的经验,为你规划出一条最有效率的技术实现路径。

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这本书的叙事风格极其奔放,充满了技术人员特有的那种对细节近乎偏执的追求,读起来非常过瘾,但绝不是那种平铺直叙的说明书式写作。它更像是一部技术史诗,讲述了二十世纪后期无线电技术迭代的壮阔历程。我尤其欣赏作者在讲解混频器和本振电路时所采用的非线性动力学视角,这完全颠覆了我过去对这些经典电路的刻板印象。书中对各种接收架构——从超外差到直接变频——的优缺点进行了极其尖锐和深刻的对比分析,措辞之犀利,让人不禁拍案叫绝。它不像某些教材那样试图面面俱到,而是专注于那些真正影响性能的“瓶颈”环节进行重点突破。比如,在抗干扰性能这一章节,作者提出了一个极具前瞻性的观点,即信号的“可感知性”比绝对的信噪比更为重要,这一下子点亮了我对接收机设计的理解。这本书的插图和图示也值得称赞,它们不是那种为了凑页数而存在的简单示意图,而是经过精心设计的、能够直观展示电磁波行为和电路工作状态的艺术品。总而言之,这是一本需要慢读、细品的著作,它不追求速度,而是追求对技术本质的透彻洞察。

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这本书的书名是《现代无线电接收技术》,读完之后我感觉它就像是一扇通往一个充满电子脉冲和信号处理奥秘的大门,只是推开门后,我发现里面讲述的似乎是另一个维度的故事。这本书的深度和广度都非常惊人,它将那些原本晦涩难懂的射频理论,用一种近乎诗意的语言娓娓道来。我印象最深的是它对噪声抑制的探讨,简直达到了出神入化的地步。作者似乎对每一个微小的干扰源都了如指掌,并提供了一系列让人拍案叫绝的解决方案。比如,书中关于数字解调算法的深入分析,简直是教科书级别的严谨,它不仅仅停留在理论层面,更是结合了大量的实际工程案例,让读者能够清晰地看到理论是如何转化为可操作的技术。尤其是涉及到低噪声放大器(LNA)设计的部分,作者的处理方式非常独到,它没有采用那种枯燥的公式堆砌,而是通过生动的类比,将阻抗匹配的复杂性变得异常直观。这本书的阅读体验就像是在攀登一座技术高峰,每读完一个章节,都能感受到视野的开阔,让人忍不住想立刻动手实践书中所讲的每一个设计细节。虽然有些地方的数学推导略显繁复,但最终的结论总是那么令人信服,它成功地架起了一座从基础物理到尖端工程应用的坚实桥梁。

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我得说,这本书的语言风格颇具英伦的古典严谨感,但其核心内容却充满了未来主义的色彩。它对软件定义无线电(SDR)的潜力进行了大胆的预测和技术铺陈,这一点让我感到非常惊喜。作者似乎有一种天赋,能够将极其复杂的数字信号处理算法,用一种近乎哲学的深度去阐释其背后的逻辑。例如,在讨论通道化和频率选择性衰落补偿时,书中引入了时间-频率联合域分析的概念,这种多维度思考的方式极大地拓宽了我的思路。我发现自己不得不经常停下来,回顾之前学过的傅里叶分析和线性代数知识,因为这本书的推导毫不留情地使用了最底层的数学工具。但这种挑战性正是它的魅力所在,它让你感觉自己不是在学习一个现成的技术包,而是在重新参与一项科学的发现过程。尤其是在处理多径衰落和多用户干扰(MUI)的抑制策略时,作者提供的多输入多输出(MIMO)接收机的优化思路,简直是精妙绝伦,它展示了如何通过空间维度来弥补频谱资源的不足。这本书是为那些不满足于“知道怎么做”,而渴望“理解为什么会这样”的工程师和研究人员量身定做的。

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初读此书,我最大的感受是其文字的凝练与意境的深远。它不仅仅是一本技术手册,更像是一部关于“信息捕获艺术”的专著。作者对信号采集的物理本质有着深刻的洞察力,尤其是在阐述电磁波在复杂环境下的传播特性时,语言充满了画面感。书中对相噪(Phase Noise)的分析尤其精彩,它没有简单地套用傅里叶变换的公式,而是深入探讨了振荡器内部的随机过程如何直接腐蚀接收到的信号的相位信息,这使得原本抽象的“抖动”问题变得可感可知。此外,书中对功耗优化和实时性要求的平衡策略,也体现了极高的工程智慧。它不像某些追求前沿理论的书籍那样,将技术实现置于不切实际的境地,而是非常务实地探讨了如何在资源受限的环境下,榨取出接收机性能的最后一滴潜力。阅读过程中,我感到自己被作者的专业热情所感染,仿佛自己也站在了天线阵列的前端,努力从宇宙的喧嚣中捕捉那一丝微弱的文明回声。这本书的价值在于,它不仅传授知识,更重要的是培养了一种对无线电现象的敬畏之心和严谨的求实态度。

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