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张立村，王民 著

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• 理论基础

店铺： 广影图书专营店

出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563531516

商品编码：29760841135

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名:数字信号处理学习指导

定价：35.00元

售价：23.8元,便宜11.2元,折扣68

作者:张立村,王民

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787563531516

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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与教材不同，张立材和王民主编的《数字信号处理学习指导》的编写力求突出重点、难点的分析，避免一般理论或教材内容的简单重复，关键习题的解答中包括解题程序及其运行结果，以利于教师掌握教材内容，扩充授课素材，降低答疑和上机辅导等教学工作强度。

内容提要

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张立材和王民主编的《数字信号处理学习指导》是《数字信号处理——原理、实现及应用》一书的教学配套参考书。针对学生学习和教学中存在的问题和困难，本书对《数字信号处理——原理、实现及应用》一书中的基本概念、重点内容和学习要点作了比较细致的归纳，一些重要的定理和结沦通过习题进行了深入的讨论和证明。本书既可与配套教材配合使用，也可独立使用。书中习题具有广泛性和代表性，概念突出．解题详细，便于自学或作教学参考。《数字信号处理学习指导》可供高等学校电子、通信、信息类及相关专业本科生复习、准备考研之用，也可供研究生、教师以及从事数字信号处理的技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电磁波的奥秘：从理论到应用》 导论：无处不在的波澜 我们生活在一个被看不见的力量所塑造的世界，其中最引人入胜且至关重要的便是电磁波。从清晨唤醒你的手机铃声，到连接全球的网络信号，再到治愈疾病的X射线，电磁波无处不在，深刻地影响着我们的日常生活、科学研究乃至未来发展。然而，这些神秘的波澜究竟是什么？它们是如何产生的？又有着怎样的特性和无限的可能性？《电磁波的奥秘：从理论到应用》将带你踏上一场深入探索电磁波世界的旅程，揭开笼罩在其上的神秘面纱。 本书并非仅限于抽象的理论讲解，而是致力于构建一套从基础概念到实际应用的完整知识体系。我们旨在为那些对物理世界充满好奇，渴望理解自然规律，并希望将这些知识转化为解决实际问题的工具的读者提供一本详实的读物。无论你是物理学、电子工程、通信工程专业的学生，还是对科学前沿充满热情的业余爱好者，本书都将为你打开一扇通往电磁波奥秘之门，让你领略其迷人的魅力与强大的力量。 第一章：电磁波的诞生——麦克斯韦方程组的辉煌 要理解电磁波，首先必须回溯到其根源——电与磁的统一。本章将深入剖析詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的革命性理论，即麦克斯韦方程组。这组简洁而优美的方程，不仅统一了电学和磁学的基本定律，更预言了电磁波的存在，为我们认识这个世界提供了全新的视角。 我们将逐一解析四个关键方程： 高斯定律（电场）： 探讨电荷如何产生电场，以及电场线的性质。我们将从静电学的基本原理出发，理解电场强度和电势的概念，并介绍几种典型的电荷分布及其产生的电场。 高斯定律（磁场）： 揭示磁单极子为何不存在，以及磁场线的特性。我们将讨论磁场产生的两种主要方式：稳恒电流和变化的电场。 法拉第感应定律： 解释变化的磁场如何产生电场，这是电磁感应现象的核心。我们将通过生动的实例，如发电机的工作原理，来理解动生电动势和感生电动势的区别与联系。 安培-麦克斯韦定律： 阐述电流和变化的电场如何产生磁场。麦克斯韦对安培定律的修正，即引入位移电流的概念，是预言电磁波存在的关键。我们将详细讲解位移电流的物理意义，以及它如何促使电磁场在空间中传播。 通过对麦克斯韦方程组的深入理解，我们将不再将电和磁视为孤立的现象，而是认识到它们是同一个基本力——电磁力的不同表现。这将为我们后续理解电磁波的传播奠定坚实的基础。 第二章：电磁波的本质——振荡的涟漪 在理解了麦克斯韦方程组后，本章将聚焦于电磁波本身的特性。电磁波并非物质，而是能量以波动的形式在空间中传播。这种波动由相互垂直且振荡的电场和磁场构成。 电场与磁场的相互激发： 我们将详细阐述电场如何激发磁场，以及磁场又如何反过来激发电场，形成一个自我维持、不断向前传播的链式反应。我们将通过数学推导，展示在自由空间中，电磁波方程的形成过程。 电磁波的横波性质： 强调电场和磁场的振动方向垂直于波的传播方向，使其成为一种横波。我们将从波的传播方向、振动方向与极化方向的角度进行解释。 电磁波的速度： 揭示电磁波在真空中的传播速度是一个普适常数——光速c，并解释光速与真空介电常数和磁导率之间的关系。我们将探讨介质对电磁波速度的影响，引入折射率的概念。 电磁波的频谱： 介绍电磁波根据频率（或波长）不同所形成的丰富多彩的频谱，包括但不限于无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。我们将简要介绍每个频段的特点及其主要应用领域，展现电磁波的广阔覆盖面。 能量与动量： 探讨电磁波携带能量和动量。我们将介绍坡印廷矢量，用以描述电磁波的能量流密度和方向，并解释电磁波如何能够对物体施加压力（光压）。 本章将帮助读者建立起对电磁波的直观认识，理解其作为一种能量传播形式的本质，并对其基本属性有一个清晰的掌握。 第三章：电磁波的传播——穿越时空的旅者 电磁波如何在空间中传播？传播过程中会发生什么？本章将深入探讨电磁波的传播机制及其影响因素。 自由空间传播： 描述电磁波在均匀、无损耗的自由空间中传播的理想情况。我们将分析电场和磁场的振幅随距离衰减的规律。 反射与折射： 解释当电磁波遇到不同介质界面时，会发生反射和折射现象。我们将引入惠更斯原理，从几何光学和波动光学两个角度分析反射和折射的规律，并推导斯涅尔定律。 衍射： 探讨电磁波在遇到障碍物或穿过小孔时发生的弯曲现象。我们将讨论菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的区别，并解释其在光学和声学等领域中的重要性。 干涉： 分析两列或多列同频率的相干电磁波叠加时，会发生增强或减弱的现象。我们将解释相长干涉和相消干涉的条件，并通过双缝干涉实验等经典案例进行说明。 散射： 讨论电磁波在介质中传播时，与介质中的微粒相互作用而改变传播方向的现象。我们将介绍瑞利散射和米氏散射，并解释它们在天空呈现蓝色、云层呈白色等自然现象中的作用。 吸收与损耗： 阐述电磁波在传播过程中，其能量会被介质吸收，导致信号衰减的现象。我们将介绍介质的电导率、介电常数和磁导率等参数对电磁波吸收的影响。 通过本章的学习，读者将能够理解电磁波传播的复杂性，以及各种传播效应如何影响电磁信号的质量和范围，为实际应用打下基础。 第四章：电磁波的产生——信源的设计与控制 电磁波并非自然而然地产生，而是需要特定的物理机制。本章将深入研究电磁波的产生方式，重点关注人工产生的电磁波源。 加速运动的电荷： 强调电荷的加速运动是产生电磁波的根本原因。我们将从基础电动力学出发，解释电偶极子辐射和磁偶极子辐射的原理。 振荡电路： 介绍LC振荡电路如何产生周期性的电磁振荡，并进一步产生电磁波。我们将分析振荡电路的谐振频率，以及如何通过调整电路参数来控制产生的电磁波频率。 天线： 详细讲解各种类型天线的工作原理，如偶极子天线、单极天线、环形天线、抛物面天线等。我们将讨论天线的辐射方向图、阻抗匹配、增益等关键参数，以及它们如何影响电磁波的发射和接收效率。 同步辐射： 介绍粒子在强磁场中高速运动时产生的同步辐射，它是一种具有高亮度、高准直性的电磁波，在科学研究中有着广泛应用。 激光： 探讨激光器产生高强度、单色、相干激光的物理机制，并介绍激光在通信、医疗、工业等领域的革命性应用。 本章旨在让读者理解不同类型的电磁波源是如何设计的，以及如何通过控制这些信源来产生具有特定频率、功率和方向的电磁波，为通信、广播、雷达等技术的实现提供理论支撑。 第五章：电磁波的应用——连接世界的桥梁 电磁波的理论与实践紧密相连，其应用领域之广泛，已经渗透到现代社会的方方面面。本章将聚焦于电磁波在各个领域的实际应用。 通信系统： 无线通信： 详细阐述手机通信、Wi-Fi、蓝牙、卫星通信等无线通信技术的原理，包括信号的调制、解调、编码、解码过程。我们将探讨不同频段在无线通信中的应用，以及多径效应、衰落等对通信质量的影响。 有线通信： 介绍光纤通信、同轴电缆通信等有线通信技术，以及电磁波在其中的传输方式。 广播与电视： 讲解调幅（AM）和调频（FM）广播的原理，以及数字电视信号的传输方式。 雷达与导航： 雷达： 阐述雷达系统的工作原理，包括脉冲发射、目标回波接收、目标距离、速度和方向的测量。我们将介绍不同类型的雷达，如测距雷达、测速雷达、气象雷达等。 导航系统： 讲解全球定位系统（GPS）等导航技术的原理，以及如何利用电磁波进行精确定位。 医学影像： X射线成像： 介绍X射线成像的原理，以及其在诊断疾病中的重要作用。 核磁共振成像（MRI）： 阐述MRI利用电磁波与人体组织中原子核相互作用产生图像的原理。 超声波成像： 虽然超声波是机械波，但它与电磁波在医学诊断中的应用常常被一同提及，本书将简要介绍其基本原理。 工业应用： 微波加热： 讲解微波炉加热食物的原理，以及工业微波加热设备的应用。 射频识别（RFID）： 介绍RFID技术在物品追踪、库存管理等领域的应用。 电磁感应加热： 阐述电磁感应加热在金属加工、烹饪等方面的应用。 科学研究： 介绍射电天文学、粒子物理学等领域如何利用电磁波进行观测和研究。 本章将通过丰富的实例，生动地展现电磁波在现代社会中的重要地位，以及其技术革新所带来的巨大变革。 第六章：电磁波的测量与分析——洞察世界的工具 要有效地利用电磁波，必须能够对其进行精确的测量和分析。本章将介绍常用的电磁波测量仪器和分析技术。 电磁场探头： 介绍用于测量电场强度、磁场强度等参数的各种探头。 频谱分析仪： 讲解频谱分析仪如何将复杂的电磁信号分解成不同频率分量的技术，以及其在信号识别、干扰分析中的应用。 示波器： 介绍示波器如何显示电信号随时间变化的波形，以及其在分析信号特性、诊断故障中的作用。 矢量网络分析仪（VNA）： 讲解VNA如何测量网络中信号的幅度和相位响应，在射频电路设计和测试中的重要性。 电磁兼容性（EMC）测试： 介绍EMC测试的目的和方法，确保电子设备在电磁环境中正常工作，不产生过度的电磁干扰。 电磁场仿真软件： 介绍利用计算机软件对电磁场进行建模和仿真的技术，在产品设计和优化中的作用。 本章将使读者掌握分析和理解电磁波的基本工具和方法，从而能够独立地进行电磁波相关的实验和工程实践。 第七章：电磁波的未来——挑战与机遇 随着科技的飞速发展，电磁波的研究和应用正不断突破界限。本章将展望电磁波领域的未来发展趋势，探讨新兴技术和面临的挑战。 下一代通信技术： 展望6G通信技术，包括太赫兹通信、智能表面、量子通信等前沿领域。 无线能量传输： 探讨无线充电、无线供电等技术的进展和潜力。 智能感知与物联网： 研究电磁波在物联网、智能传感器、环境监测等领域的应用。 电磁波的极端应用： 探索高功率微波、电磁武器、电磁脉冲（EMP）等技术的潜在应用与挑战。 电磁波与新能源： 探讨电磁波在太阳能发电、储能技术等方面的可能关联。 电磁污染与防护： 讨论电磁辐射对人体健康和环境的影响，以及相关的防护技术和标准。 本章旨在激发读者对电磁波未来发展的思考，鼓励他们参与到这场激动人心的科技探索中来。 结语 《电磁波的奥秘：从理论到应用》是一次对人类认识和利用自然界最基本力量之一——电磁波的全面梳理。我们希望通过本书，读者能够不仅理解电磁波的科学原理，更能激发对科学的无限热爱，并从中获得解决实际问题的灵感与力量。电磁波的世界广阔而深邃，这场探索之旅才刚刚开始。愿本书能成为您在这段旅程中不可或缺的伙伴。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我这种基础薄弱的DSP初学者量身定做的“救星”！我过去尝试过好几本教材，但那些数学公式和抽象概念总是让我望而却步，读完后脑子里还是一团浆糊。然而，拿起这本《数字信号处理学习指导》后，我立刻感觉到了它的不同。它并没有直接堆砌复杂的理论，而是非常有条理地将DSP的核心概念拆解成一个个可以理解的小模块。比如，傅里叶变换这个大魔王，书中竟然能用非常直观的类比来解释其物理意义，让我这个数学基础一般的人也能大致摸到门道。作者在讲解过程中，非常注重“为什么”要这么做，而不是简单地告诉你“怎么做”，这种思维层面的引导，对我建立起数字信号处理的整体框架帮助极大。更值得称赞的是，它对各个章节的衔接处理得非常流畅，你会发现，学完一个知识点，马上就能理解它在后续内容中的作用，从而避免了孤立地学习知识点而导致的遗忘。对于那些渴望快速上手并建立扎实理解的同行者来说，这本书提供的“理解路径”远比那些纯理论的砖头书要高效得多。它真的让你觉得，DSP并没有想象中那么遥不可及。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书在思维导图和知识体系构建上的帮助赞不绝口。我习惯于将新学的知识点放入我已有的知识网络中，但DSP的知识链条非常长，很容易产生断裂感。这本书的章节划分和内容递进逻辑，似乎就是在帮助读者构建这个网络。它不是孤立地讲解A、B、C，而是会不断地通过回顾前述知识点，来阐明当前知识点如何依赖于它们，以及它将如何开启后续的学习路径。这种前后呼应、层层递进的叙述方式，极大地增强了知识的“粘性”。我发现，读完某一章后，我脑海中已经形成了一个清晰的模块框架，知道在整个DSP流程中，自己刚刚掌握的这部分内容处于哪个位置，起着什么作用。这种结构化的学习体验，远胜过那种“东一榔头西一棒子”的零散资料。它训练的不仅仅是我们的计算能力，更是我们对整个信号处理流程的系统性认知能力。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的实战应用价值感到非常惊喜。很多DSP的书籍在理论部分讲得头头是道，但一旦涉及到实际的编程实现或者硬件应用，立马就变得干巴巴，留给读者的空白太多。这本书在这方面做得非常出色，它不仅仅停留在概念层面，而是将理论与实践紧密地结合了起来。书中提供的那些详尽的案例分析和代码示例，简直是工程人员的福音。例如，在讲解滤波器设计时，它不仅展示了IIR和FIR的数学推导，更重要的是，它清晰地指出了在不同应用场景下（比如对相位敏感或对计算资源有严格限制的场景），应该优先选用哪种滤波器，以及如何通过调整参数来达到最优效果。这种“选择的艺术”和“权衡的智慧”是书本上的公式推导无法直接告诉我们的。我甚至发现，书中某些关于嵌入式系统下信号处理优化的技巧，比我之前在公司里学到的还要精妙，这让我对这本书的含金量又高看了一眼。对于那些需要快速将DSP知识转化为生产力的工程师来说，这本书无疑是一份宝贵的实战手册。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我最初对这本书的期望值并不算太高，毕竟市面上的“学习指导”类书籍，很多徒有虚名，内容泛泛而谈。然而，这本书给我的震撼在于它对细节的把握和对潜在学习难点的预判。作者似乎非常了解初学者在哪里会绊倒，并在那些关键的“陷阱点”设置了详尽的注解和警示。例如，在讨论离散时间系统与连续时间系统的转换时，书中对采样定理的讨论细致入微，不仅给出了理论边界，还通过反例说明了超出边界可能导致的灾难性后果。这种“防患于未然”的讲解方式，为我们规避了许多试错成本。更深层次来说，这本书的价值在于它不仅仅教授“是什么”，更在于它培养了读者一种批判性审视信号处理问题的思维模式。它鼓励我们去质疑现有方法，去思考是否有更优的解决方案，而不是盲目地套用教科书上的公式。这种深入骨髓的“内功心法”的传授，让这本书的价值远超其纸面价格。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和阅读体验，简直是近几年来看技术书籍中的一股清流。作为一名对视觉细节有一定要求的老读者，我深知一本优秀的学习资料，其呈现方式和信息组织逻辑是多么重要。这本书的字体选择适中，图文混排的布局非常考究，关键公式和定义都会用醒目的方式突出出来，阅读起来丝毫没有压迫感。尤其值得一提的是，书中对一些复杂概念的图示，处理得非常巧妙。它们不是简单的示意图，而是经过精心设计的、能够辅助理解流程和逻辑关系的视觉模型。我发现，当某些数学推导陷入僵局时，回头看看相关的插图，往往能瞬间茅塞顿开。这种对“用户体验”的关注，体现了作者或编者极强的教学经验和同理心。它没有让读者在密密麻麻的文字和符号中迷失方向，而是通过清晰的结构和美观的界面，引导我们一步步深入，让学习过程本身变成了一种享受而非折磨。