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編輯推薦：
经典性与权威性：通信系统领域的经典著作，历经多次修订（至第5版），内容经长期教学与实践检验。对通信系统的基础知识和原理进行了全面而深入的阐述，具有坚实的理论基础。 前沿性与时代性：在阐述经典原理的同时，融入了最新的概念、原理、相关新产品（如SoC）和新技术（如5G、毫米波应用），使内容更具前瞻性和实用价值。 科学性与逻辑性：根据知识逻辑和学习路径，调整了部分章节顺序，确保读者由浅入深、循序渐进地掌握通信系统知识。 强调现代工程视角与技能：从宏观的系统视角看待通信技术，聚焦设备、模块、PCB、IC等实际应用层面，而非孤立元器件。特别强调了实践技能在现代通信工程中的重要性，贴合工程师的实际工作需求。 教学辅助与学习支持：每章开头提供内容提要，概述核心内容和学习目标，帮助读者把握重点。每章包含精心设计的例题，用于阐释重要概念、展示分析方法，强化理解。
內容簡介：
《深入理解通信系统（原书第5版）》是通信系统方面的经典著作，全面而深入地介绍了通信系统领域的核心知识，在阐述通信系统的基础知识和原理时，不仅涵盖了经典内容，还引入了最新的概念、原理以及与之相关的新产品和新技术，这使得书籍内容更加全面、深入且富有前瞻性。中文翻译版分为上册和下册，本书为上册，采用丰富的插图和浅显的语言描述了通信系统的技术原理，主要内容包括通信基础知识、幅度调制与解调技术、频率调制与解调技术、数字通信技术、数字传输技术、多路复用、双工和多址等。
關於作者：
路易斯·E. 弗伦泽尔（Louis E. Frenzel Jr.）通信和电子领域享有盛誉的专家。他毕业于休斯顿大学，并在马里兰大学获得硕士学位。他拥有超过25年的通信行业经验，著有19本关于计算机和通信领域的书籍，以及数百篇专业杂志文章，内容涵盖技术前沿、行业趋势以及实用技巧，为推动通信技术的普及和发展做出了重要贡献。他的书籍以清晰易懂、内容丰富而著称，能够将复杂的概念以通俗的方式呈现给读者，帮助他们快速掌握关键知识。
目錄
前言致谢第1章 绪论1 1.1 通信的重要意义1 1.2 通信系统的组成3 1.2.1 发射机3 1.2.2 通信信道3 1.2.3 接收机4 1.2.4 收发信机4 1.2.5 信号衰减4 1.2.6 噪声4 1.3 通信系统的分类方式4 1.3.1 单工通信5 1.3.2 全双工通信5 1.3.3 半双工通信5 1.3.4 模拟通信中的模拟信号6 1.3.5 数字通信中的数字信号6 1.4 调制和多路复用7 1.4.1 基带传输7 1.4.2 宽带传输8 1.4.3 多路复用9 1.5 电磁频谱10 1.5.1 频率和波长11 1.5.2 30 Hz~300 GHz的频率范围13 1.5.3 光谱范围14 1.6 带宽14 1.6.1 信道带宽15 1.6.2 频率越高带宽越大15 1.6.3 与频谱相关的技术标准16 1.7 通信技术应用概览16 思考题18 习题19 深度思考题19第2章 通信电子基础知识20 2.1 增益、衰减和分贝20 2.1.1 增益20 2.1.2 衰减21 2.1.3 分贝23 2.2 调谐电路27 2.2.1 电抗元件27 2.2.2 调谐电路和谐振30 2.3 滤波器38 2.3.1 RC滤波器38 2.3.2 LC滤波器42 2.3.3 滤波器类型45 2.3.4 有源滤波器48 2.3.5 晶体和陶瓷滤波器50 2.3.6 开关电容滤波器53 2.3.7 数字滤波器56 2.4 傅里叶分析56 2.4.1 基本概念56 2.4.2 时域与频域61 2.4.3 傅里叶理论的重要意义62 2.4.4 脉冲信号的频谱63 2.4.5 脉冲上升时间与带宽之间的关系64 思考题66 习题67 深度思考题67第3章 振幅调制的基本原理68 3.1 振幅调制的概念68 3.2 调幅指数与调幅百分比70 3.2.1 过调制和失真70 3.2.2 调幅指数71 3.3 边带与频域72 3.3.1 边带计算72 3.3.2 AM信号的频域表示73 3.3.3 数字调制75 3.4 AM信号功率77 3.5 单边带调制80 3.5.1 抑制载波双边带信号80 3.5.2 单边带信号81 3.5.3 DSB和SSB的缺点82 3.5.4 信号功率的考虑因素82 3.6 AM/ASK的无线电应用83 3.7 射频发射信号分类83 思考题85 习题85 深度思考题86第4章 振幅调制与解调电路87 4.1 振幅调制的基本原理87 4.1.1 调幅信号的时域表示87 4.1.2 调幅信号的频域表示88 4.2 振幅调制电路90 4.2.1 低电平调幅90 4.2.2 低电平和高电平调幅93 4.2.3 ASK/OOK调制器96 4.3 调幅解调器97 4.3.1 二极管检波器97 4.3.2 矿石收音机99 4.3.3 同步检波器99 4.3.4 ASK/OOK解调器101 4.4 平衡调制器102 4.4.1 环形调制器102 4.4.2 集成电路平衡调制器104 4.5 单边带调制解调电路106 4.5.1 滤波法产生SSB信号106 4.5.2 移相法产生SSB信号108 4.5.3 DSB和SSB信号解调109 思考题110 习题111 深度思考题111第5章 频率调制的基本原理112 5.1 频率调制的概念112 5.1.1 模拟信号调频112 5.1.2 数字信号调频——频移键控114 5.2 相位调制的概念114 5.2.1 调制信号与载波频偏的关系116 5.2.2 用PM实现FM116 5.2.3 相移键控116 5.3 调频指数和边带117 5.3.1 调频指数118 5.3.2 贝塞尔函数118 5.3.3 调频信号带宽122 5.3.4 FSK调制方式的改进122 5.4 调频系统的噪声抑制124 5.4.1 噪声和相移124 5.4.2 预加重技术125 5.5 调频与调幅的比较127 5.5.1 调频的优点127 5.5.2 调频的缺点128 5.5.3 FM和AM的应用128 思考题128 习题129 深度思考题129第6章 频率调制与解调电路131 6.1 频率调制器电路131 6.1.1 变容二极管工作原理131 6.1.2 变容二极管调频132 6.1.3 晶体振荡器调频134 6.1.4 压控振荡器135 6.2 相位调制器电路136 6.3 鉴频器电路139 6.3.1 正交鉴频器139 6.3.2 锁相环140 6.4 FSK电路142 6.4.1 PLL FSK调制器142 6.4.2 其他FSK调制器144 6.4.3 FSK解调器145 思考题145 习题146 深度思考题146第7章 数字通信技术147 7.1 信号的数字传输147 7.2 并行与串行传输149 7.2.1 并行传输149 7.2.2 串行传输150 7.2.3 串并转换150 7.3 信号转换技术151 7.3.1 信号转换的基本原理151 7.3.2 过采样和欠采样157 7.3.3 数/模转换器159 7.3.4 模/数转换器165 7.3.5 模/数转换器的参数170 7.4 脉冲调制技术174 7.4.1 脉冲调制方式的比较175 7.4.2 脉冲编码调制176 7.5 数字信号处理177 7.5.1 数字信号处理基础知识178 7.5.2 数字信号处理器179 7.5.3 DSP的应用180 7.5.4 DSP的工作原理181 思考题183 习题184 深度思考题184第8章 无线电发射机185 8.1 发射机基础185 8.1.1 发射机的组成185 8.1.2 几种发射机的工作原理186 8.2 载波生成器189 8.2.1 晶体振荡器189 8.2.2 频率合成器192 8.2.3 锁相环频率合成器192 8.2.4 直接数字合成198 8.2.5 相位噪声204 8.3 功率放大器205 8.3.1 线性放大器205 8.3.2 丙类放大器207 8.3.3 放大器的效率212 8.3.4 开关功率放大器213 8.3.5 射频功率晶体管215 8.3.6 线性宽带功率放大器216 8.4 阻抗匹配网络220 8.4.1 L形网络221 8.4.2 T形和π形网络223 8.4.3 变压器和巴伦变换器225 8.4.4 传输线变压器和巴伦变换器226 8.5 典型发射机电路228 思考题229 习题230 深度思考题230第9章 通信接收机231 9.1 通信接收机的基本原理231 9.1.1 接收机的选择性231 9.1.2 接收机的灵敏度233 9.1.3 最简单的接收机结构234 9.2 超外差接收机234 9.2.1 射频放大器235 9.2.2 混频器和本地振荡器235 9.2.3 中频放大器236 9.2.4 解调器236 9.2.5 自动增益控制236 9.3 变频与混频237 9.3.1 混频原理237 9.3.2 混频器和变频器电路238 9.3.3 本地振荡器和频率合成器242 9.4 中频与镜像频率245 9.4.1 镜像频率关系245 9.4.2 镜像问题的解决方案246 9.4.3 双变频接收机247 9.4.4 零中频接收机248 9.4.5 低中频接收机249 9.5 噪声249 9.5.1 信噪比250 9.5.2 外部噪声250 9.5.3 内部噪声251 9.5.4 噪声电平的表示方法255 9.5.5 微波频段噪声257 9.5.6 多级电路级联噪声257 9.6 典型接收机电路259 9.6.1 射频前端放大器259 9.6.2 中频放大器261 9.6.3 自动增益控制电路262 9.6.4 静噪电路265 9.6.5 SSB和连续波信号的接收266 9.7 典型的接收机与收发信机266 9.7.1 VHF航空通信电路266 9.7.2 调频接收机模块268 9.7.3 收发信机268 9.7.4 最后一个需要重点考虑的问题271 思考题271 习题273 深度思考题273第10章 数字信号传输技术274 10.1 数字编码274 10.1.1 早期的数字编码274 10.1.2 现代二进制码275 10.2 数字传输的基本原理276 10.2.1 串行数据传输276 10.2.2 异步数据传输279 10.2.3 同步数据传输280 10.2.4 编码方法281 10.3 传输效率282 10.3.1 哈特莱定律283 10.3.2 传输介质和带宽283 10.3.3 多进制编码285 10.3.4 信道噪声的影响286 10.4 数字调制解调的概念与方式287 10.4.1 数字调制技术288 10.4.2 频谱效率和噪声297 10.5 宽带调制技术300 10.5.1 扩频通信技术300 10.5.2 跳频扩频技术300 10.5.3 直接序列扩频303 10.5.4 扩频通信技术的优点305 10.5.5 正交频分复用305 10.6 宽带调制解调器308 10.6.1 数字用户线（xDSL）调制解调器308 10.6.2 电缆调制解调器310 10.7 误码检测与纠正312 10.7.1 误码检测编码313 10.7.2 误码纠正编码315 10.7.3 卷积码318 10.7.4 低密度奇偶校验319 10.7.5 改进传输性能的相关技术320 10.8 通信协议321 10.8.1 异步协议321 10.8.2 同步协议322 本章小结323 思考题324 习题326 深度思考题326第11章 多路复用、双工与多址技术327 11.1 多路复用的基本原理327 11.2 频分复用328 11.2.1 发射机-多路复用器328 11.2.2 接收机-解复用器329 11.2.3 FDM应用329 11.3 时分复用333 11.3.1 时分多路复用器334 11.3.2 解复用电路335 11.4 脉冲编码调制339 11.4.1 PCM多路复用器339 11.4.2 PCM解复用器341 11.4.3 数字载波系统342 11.5 多址接入344 11.5.1 频分多址344 11.5.2 时分多址344 11.5.3 码分多址344 11.5.4 正交频分多址345 11.5.5 空分多址346 11.6 双工技术347 思考题348 习题349 深度思考题349部分习题参考答案350
內容試閱
本书在前一版的基础上进行了全面修订和更新。随着通信技术不断发展，本书作为专业技术书籍，也需要与时俱进、适时修订。通信技术的基本原理是不会改变的，但根据这些基本原理所形成的工程应用是会推陈出新的。在本书第4版出版后的这几年里，通信领域发生了很多技术革新。对于从事通信工程领域研究的人员来说，及时掌握这些技术的新进展是非常重要的。本书在介绍基础知识和原理时，既涵盖了经典内容，又融入了最新的概念、原理及相关的新产品和新技术。同时，本书也采纳了部分读者的建议，在此表示衷心的感谢。本书对前一版的部分章节顺序和编号进行了变更，还新增了两章内容，分别为第12章和第15章（见下册）。关于上册：第1～7章内容基本上没有太大变化，只进行了部分微调和修订。第8章和第9章是关于无线电发射机和通信接收机的内容，进行了必要的更新，有一小部分内容调整到了新增的第12章（见下册）中。第10章和第11章交换了顺序。主要考虑的是读者在学习多路复用之前，应该先了解数字信号传输的基础知识，所以对这两章内容有较多调整。关于下册：第12章是新增的一章，是关于软件无线电（SDR）的内容。第13章是关于传输线的内容，进行了必要的更新。第14章是关于通信网络、局域网及以太网的内容，进行了必要的更新，增加了以太网的内容。第15章是新增的一章，主要包括有线通信技术、串行通信接口技术、通信电缆和光导纤维（光缆）的内容，目前它们仍然是主流的通信传输介质。第16章是关于天线与电波传播的内容，进行了必要的更新。第17章是关于互联网技术的内容，对包括互联网电话（VoIP）、虚拟技术和云技术及其应用等内容进行了修订。第18章是关于微波与毫米波通信的内容，对相关的天线技术（如MIMO和敏捷波束成形、相控阵天线等）进行了更新。第19章是关于卫星通信的内容，进行了必要的更新，增加了全球定位系统（GPS）的内容和其他一些新内容。第20章是关于光通信技术的内容，进行了必要的更新。第21章是关于蜂窝移动通信系统的内容，进行了全面的更新，尤其是更新和扩充了LTE的内容，还新增了5G新空口（5G NR）标准和系统的内容。第22章是关于无线通信技术的内容，对各种常见的短距离无线技术进行了大量的更新和补充，新增了蓝牙（BLE）技术和Wi-Fi6（IEEE802.11ax）标准的介绍，丰富了物联网（IoT）方面的内容，补充了最新的无线通信技术的内容。第23章是关于通信系统测试与测量的内容，在前一版内容中增加的有关矢量网络分析仪（VNA）和S参数方面的内容，现在已经不再是新技术、新手段，因此对测量仪器工具和测量技术方法进行了更新。读者可能会注意到，相较以前的版本，本版删除了之前版本的第18章——电信系统。这一章主要介绍传统电话和有线电话通信系统。其实，删除这部分的原因很简单——传统的有线座机电话业务正在逐渐消失，因为大多数用户选择使用移动电话，并且在很多地区的本地环路有线电话业务都已经退网，停止服务。此外，原来主营电话业务的电信公司正在逐步放弃有线座机电话业务，而将大部分投资转到无线通信系统的建设中，特别是5G新空口服务，所以电信行业中有线电话业务的就业机会基本上已消失殆尽。原来这一章中的部分尚有学习价值的内容已酌情纳入本书其他章节中。本书还删减了那些过时的分立元件电路的内容，因为目前这些电路都已经被集成电路芯片所取代了。现实通信系统中大量的集成电路及完整的片上系统（SoC）已经得到了普遍应用。目前仍然还在使用的部分常用分立元件电路在本书中仍然保留。最后，我还要谈一下个人对通信领域和技术发展的一些看法，这些看法也是一些市场分析人士和企业负责人的共识。希望这些内容能起到抛砖引玉的作用，帮助读者掌握通信领域的专业技能。第一，对于工程师和技术人员来说，应从“系统”的宏观视角看待通信领域和技术发展，而不是着眼于单个元器件和电路，因为他们在工作中主要接触的是终端设备、模块和组件。具体来说，工程师和技术人员应聚焦相关设备、模块、印制电路板（PCB）和集成电路（IC）等实际应用。使用更多系统组成框图和信号流程图进行展示，效果会更好。第二，绝大多数的现代通信和无线设备都工作在微波或毫米波频段（起始频率为1 GHz），所以像蓝牙、ZigBee、卫星电视和GPS等都工作在微波频段。当然，也有少数低频设备。实际上所有新的系统和设备都工作在5 GHz（IEEE802.11ax 标准的Wi-Fi系统）到77 GHz（如单片汽车雷达系统）的频率范围内。大多数新型5G蜂窝移动设备的工作频率范围为1～6 GHz，所有新型毫米波系统均使用28 GHz、37 GHz、39～47 GHz频段。电子电路与通信系统因工作频率的不同而在工作原理和特性参数上有所区别，所以在微波、毫米波频段，应着重关注元器件和电路。第三，很多工程师和技术人员从事的是测试电路、设备的工作，所以应该学习有关测试和测量的内容。除了传统的测试仪器——示波器外，还应包括更有用的射频仪器，如频谱分析仪、矢量网络分析仪以及射频信号模拟器和信号发生器等。第四，无线射频网络在我们的生活中无所不在，电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）的重要性愈发凸显，因此，无线工程师或技术人员的重点工作之一是追踪EMI的源头，减小乃至消除EMI。完成这项工作同样需要专门的测试仪器和设备。阅读指南本书保留了既有版本中有特色的内容安排，这些内容非常受欢迎，主要包括：内容提要。内容提要简明介绍了本章的主要内容，以及期望达到的学习效果。拓展知识。在某些页边安排了“拓展知识”内容，主要对正文所介绍的主题内容进行进一步的补充或强调。例题。在每章都安排了若干例题，用来强调重要概念，或讲解电路工作原理的详细实例，例题包括电路分析、应用、故障排查和基本设计等内容。思考题和习题。在每章结尾安排了思考题和习题，读者可以通过回答思考题和完成习题检验学习成果。在本书结尾有部分习题的参考答案。深度思考题。在每章结尾还安排了深度思考题，这些思考题是一些有挑战性的问题，涉及电路分析、故障排查、批判性思维和求职面试题等内容。
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