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薛梅 丁可柯 朱震华 刘艳著 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115365576

商品编码：29729218569

包装：平装

出版时间：2014-09-01

基本信息

书名:电子系统设计与实践教程

定价：33.00元

售价：22.4元,便宜10.6元,折扣67

作者:薛梅 丁可柯 朱震华 刘艳著

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2014-09-01

ISBN：9787115365576

字数：

页码：

版次：01

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

1.书中所选案例来自实验教学、科研和辅导竞赛中开发、收集、整理的。

2.课题包括数字电路、模拟与数字综合型电路、小型数字系统和可编程器件及EDA软件应用等类型，课题具有新颖性、实用性、趣味性、综合性。

3.本书提供的方案未涉及这些智能器件的应用。

4.本书按照课题的难易程度，分为三个层次：基础型、提高型、竞赛型。教师可以按学生的能力选取相应的课题让学生完成。

内容提要

本书阐述综合性和系统性的电子系统设计方法与设计原则，重点介绍了电子系统设计与实践技术方面的知识。通过选取难度适中且具有综合性、系统性的大型课题让学生操作实践，拓展学生设计思路，规范学生装配、调测等实验技术，为学生后续课程的学习打下良好的基础，同时能让学生体会到电子电路在实践中的工程技术特点，提高自己的科技素质。
本书是电子电路课程设计的配套教材，同时也可以作为电子设计大赛赛前训练和电子爱好者的参考用书。

目录

作者介绍

文摘

序言

《现代信号处理与应用》 一、 内容概述 《现代信号处理与应用》是一本旨在系统介绍信号处理理论、方法及其在各个领域实际应用的书籍。本书内容涵盖了从基础的离散时间信号与系统分析，到复杂的数字滤波器设计，再到高级的谱估计方法和现代通信系统中的信号处理技术。本书强调理论与实践相结合，通过丰富的实例和算法描述，帮助读者深入理解信号处理的精髓，并能将其有效地应用于解决实际工程问题。 二、 章节详情 第一部分：信号与系统的基础理论 第一章：信号与系统的基本概念 1.1 信号的定义与分类： 介绍连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号，确定信号与随机信号等基本分类。深入探讨了单位冲激信号（Dirac Delta函数）和单位阶跃信号（Heaviside函数）在分析中的重要性，以及它们在离散时间域的对应——单位抽样脉冲和单位阶跃序列。 1.2 系统的定义与分类： 讲解线性系统、时不变系统、因果系统、稳定系统等基本性质。分析了系统的记忆性、直观性和可逆性。强调了LTI（线性时不变）系统在信号处理中的核心地位，以及卷积是描述LTI系统输入输出关系的通用数学工具。 1.3 信号的基本运算： 介绍信号的加法、乘法、比例、翻转、移位、伸缩等运算。通过实例演示这些运算如何改变信号的特征，以及在信号分析和处理中的应用，例如信号的解调和同步。 1.4 傅里叶级数与傅里叶变换： 详细阐述周期信号的傅里叶级数展开，揭示了信号的频谱特性。引出傅里叶变换，用于分析非周期信号的频谱。深入讲解了傅里叶变换的性质，如线性、时移、频移、卷积性质、能量谱密度等，并说明傅里叶变换是理解信号频率成分的关键工具。 1.5 傅里叶变换在信号分析中的应用： 通过滤波器设计、信号的频谱分析、信号的调制解调等实例，展示傅里叶变换在实际工程问题中的强大应用能力。例如，如何利用傅里叶变换分析噪声信号，以及如何通过频谱分析来识别信号的特定频率成分。 第二章：离散时间信号与系统 2.1 离散时间信号的表示与性质： 介绍序列的表示方法，如数字序列、函数序列等。讨论了离散时间信号的周期性、能量和功率。重点介绍了单位抽样脉冲序列和单位阶跃序列，以及它们在离散时间系统分析中的作用。 2.2 离散时间LTI系统： 讲解离散时间LTI系统的定义和基本性质。重点阐述了差分方程和卷积和在描述离散时间LTI系统输入输出关系中的重要性。 2.3 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 介绍DTFT，用于分析无限长离散时间信号的频谱。深入探讨DTFT的性质，如线性、时移、频移、卷积性质、帕萨瓦尔定理等。 2.4 Z变换： 引入Z变换，作为离散时间LTI系统分析的强大工具。详细讲解Z变换的定义、收敛域（ROC）及其性质。特别关注Z变换在求解差分方程、系统函数分析和系统稳定性判断中的作用。 2.5 离散傅里叶变换（DFT）： 介绍DFT，用于分析有限长离散时间信号的频谱。解释DFT与DTFT的关系，以及DFT在计算机计算中的必要性。 2.6 快速傅里叶变换（FFT）： 详细介绍FFT算法，它是DFT的高效计算方法。阐述了FFT算法的原理，如蝶形运算、按时间抽选和按频率抽选等算法。通过介绍FFT，为实际的数字信号处理提供了高效的计算基础。 第二部分：数字滤波器的设计与实现 第三章：数字滤波器的基本原理 3.1 滤波器的概念与作用： 解释滤波器在信号处理中的核心作用，即去除不需要的频率成分、增强目标频率成分等。 3.2 滤波器的分类： 区分模拟滤波器和数字滤波器，以及数字滤波器按频率响应特性的分类：低通、高通、带通、带阻滤波器。 3.3 理想滤波器与实际滤波器： 对比理想滤波器和实际滤波器的频率响应特性，分析实际滤波器设计的难点和挑战。 3.4 滤波器设计的目标： 明确滤波器的设计目标，如通带和阻带的宽度、衰减要求、过渡带的陡峭程度等。 第四章：FIR（有限冲激响应）滤波器设计 4.1 FIR滤波器的特点与优点： 介绍FIR滤波器的线性相位特性、稳定性以及设计上的灵活性。 4.2 FIR滤波器的基本结构： 讲解直接型、级联型、并联型等FIR滤波器的基本结构。 4.3 FIR滤波器设计方法： 窗函数法： 详细介绍各种窗函数，如矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗、Kaiser窗等，以及它们对滤波器性能的影响。通过不同窗函数的对比，展示如何权衡过渡带宽度和阻带衰减。 频率采样法： 介绍基于频率采样点来设计FIR滤波器的原理。 最优化设计法（Parks-McClellan算法）： 阐述Remez交换算法，以最小化最大误差的方式设计最优的FIR滤波器，能够获得最佳的幅度响应。 4.4 FIR滤波器在实际应用中的考虑： 讨论了滤波器阶数选择、计算复杂度以及硬件实现等问题。 第五章：IIR（无限冲激响应）滤波器设计 5.1 IIR滤波器的特点与优点： 介绍IIR滤波器具有较高阶数效率的优势，能用较低的阶数实现与FIR滤波器相似的滤波效果。 5.2 IIR滤波器的基本结构： 讲解直接型I、直接型II、级联型、并联型等IIR滤波器的基本结构。 5.3 IIR滤波器设计方法： 模拟滤波器设计方法（Butterworth、Chebyshev Type I/II、Elliptic）： 详细介绍这四种经典的模拟滤波器设计方法，分析它们的幅度响应特性、相位特性和阶数效率。 模拟域到数字域的变换（双线性变换法）： 讲解如何通过双线性变换法将已设计的模拟滤波器转换为数字滤波器，并分析其优缺点。 冲激不变法： 介绍冲激不变法的原理及其在将模拟滤波器原型映射到数字域的应用。 阶梯函数法： 探讨另一种将模拟滤波器映射到数字域的方法。 5.4 IIR滤波器设计的挑战： 分析IIR滤波器可能存在的非线性相位和稳定性问题。 第三部分：现代信号处理技术 第六章：谱估计技术 6.1 谱估计的基本概念： 解释谱估计的任务，即估计信号的功率谱密度。 6.2 非参数谱估计方法： 周期图法： 介绍基于傅里叶变换计算功率谱的方法，分析其均方误差。 Welch法： 介绍利用分段平均来降低周期图法方差的改进方法。 Bartlett法： 阐述另一种基于分段平均的谱估计方法。 6.3 参数谱估计方法： AR模型、MA模型、ARMA模型： 介绍这些信号的统计模型，并阐述如何利用模型参数来估计功率谱。 Yule-Walker方法： 讲解基于AR模型的经典估计方法。 Burg方法： 介绍另一种高效的AR模型参数估计方法。 MESA（Maximum Entropy Spectral Analysis）： 阐述基于最大熵原理的谱估计方法，其优势在于能够分辨更接近的频率分量。 6.4 谱估计在实际中的应用： 讨论谱估计在雷达、声纳、通信、医学信号分析等领域的重要性。 第七章：自适应信号处理 7.1 自适应滤波器的基本原理： 介绍自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数。 7.2 性能指标： 讲解均方误差（MSE）等作为衡量自适应滤波器性能的关键指标。 7.3 经典自适应算法： LMS（Least Mean Square）算法： 详细介绍LMS算法的原理、收敛性以及其简单高效的特点，并讨论其变种。 RLS（Recursive Least Squares）算法： 介绍RLS算法，它能够更快地收敛，但计算复杂度较高。 7.4 自适应滤波器的应用： 重点介绍自适应滤波器在噪声消除、均衡、预测、模式识别等领域的广泛应用。例如，在通信系统中用于消除多径效应，在音频处理中用于降噪。 第八章：小波变换及其应用 8.1 小波变换的引入： 解释短时傅里叶变换（STFT）的局限性，以及小波变换在时间和频率局部化方面的优势。 8.2 一维小波变换： 介绍连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）的原理。 8.3 多分辨率分析： 讲解小波变换如何实现信号的多分辨率分析，从而在不同尺度上捕捉信号特征。 8.4 小波变换的应用： 重点介绍小波变换在信号去噪、特征提取、图像压缩、边缘检测等方面的应用。 第九章：现代通信系统中的信号处理 9.1 数字调制与解调： 介绍ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制技术，以及对应的解调方法。 9.2 信道编码与解码： 讨论错误检测与纠正码，如汉明码、卷积码、Turbo码、LDPC码等，及其在提高通信可靠性方面的作用。 9.3 均衡技术： 介绍如何使用滤波器来补偿信道引起的失真，如线性均衡、决策反馈均衡（DFE）。 9.4 信号在多输入多输出（MIMO）系统中的处理： 探讨MIMO系统如何利用多个天线来提高数据传输速率和链路可靠性，以及相关的信号处理技术。 9.5 OFDM（正交频分复用）技术： 介绍OFDM的基本原理，以及其在抗多径干扰和实现高数据速率方面的优势。 第四部分：应用与展望 第十章：信号处理在不同领域的应用实例 10.1 语音信号处理： 语音识别、语音合成、语音增强、音频编码等。 10.2 图像与视频信号处理： 图像去噪、图像增强、图像压缩、目标检测、视频分析等。 10.3 生物医学信号处理： ECG、EEG、EMG信号分析，医学影像处理等。 10.4 地震信号处理： 地震波分析、地震数据去噪与解释。 10.5 金融信号处理： 股票价格预测、市场分析等。 第十一章：信号处理的发展趋势与未来展望 11.1 机器学习与深度学习在信号处理中的融合： 探讨神经网络、卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等在信号处理任务中的应用。 11.2 实时信号处理与嵌入式系统： 讨论高性能计算平台和硬件加速技术在实时信号处理中的重要性。 11.3 新型信号处理算法与理论： 展望非线性信号处理、稀疏表示、压缩感知等前沿研究方向。 11.4 信号处理在物联网（IoT）、5G/6G通信、人工智能等新兴领域的机遇。 三、 全书特色 理论与实践并重： 本书在介绍信号处理理论知识的同时，大量引入了实际应用案例，使得理论学习更具指导意义。 循序渐进的结构： 从基础概念出发，逐步深入到高级理论和应用，适合不同背景的读者。 丰富的数学工具： 涵盖了傅里叶变换、Z变换、拉普拉斯变换等多种数学工具，并说明其在信号分析中的应用。 算法与实现： 提供了多种关键算法的原理描述和伪代码，为读者进行编程实现提供了参考。 面向工程应用： 重点关注信号处理技术在通信、音频、图像、医学等领域的实际应用，帮助读者解决实际问题。 前沿技术展望： 关注信号处理领域的新兴技术和发展趋势，为读者提供学习和研究的方向。 四、 适用读者 本书适合于高等院校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、自动化等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程师。对于希望系统学习信号处理理论并掌握其应用技术的读者，本书将是一个理想的选择。 五、 学习建议 建议读者在学习过程中，配合Matlab、Python等工具进行仿真和实验，加深对理论知识的理解。积极参与课程实验和项目开发，将所学知识应用于实际问题。 《现代信号处理与应用》旨在为读者构建坚实的信号处理理论基础，并培养分析和解决实际工程问题的能力，是理解现代信息技术背后核心驱动力的重要参考。

评分☆☆☆☆☆

最让我惊喜的是它对新兴技术的融合态度和前瞻性。尽管这是一本基础性的教程，但它并没有停留在过时的技术栈上。例如，在涉及嵌入式系统设计的部分，作者巧妙地将一些前沿的低功耗设计模式和最新的总线协议规范融入到经典的设计案例中，而不是将它们割裂开来单独介绍。它成功地构建了一个知识的阶梯，让读者在掌握了经典理论后，能够顺畅地过渡到对最新技术的理解和应用上。这种“立足经典，面向未来”的编排思路，使得这本书的知识保鲜期大大延长。它不仅解决了当前项目中的问题，更重要的是，它为我们未来几年可能面对的技术挑战打下了坚实的基础，确保我们所学的知识不会很快被迭代淘汰。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图和图表设计简直是教科书级别的典范。那些复杂的电路原理图，以往总让我望而生畏，但在这里，通过精心的视觉布局和清晰的标注，每一个元件的连接关系和信号流向都变得一目了然。特别是对一些关键的模拟前端设计部分，作者没有直接堆砌公式，而是用流程图和方框图的形式，将整个设计思路像剥洋葱一样层层展示出来，让人可以很自然地跟进逻辑。我记得有一次尝试设计一个低噪声放大器，卡在了噪声分析这一步，翻阅这本书时，发现它提供了一个非常实用的表格，对比了几种常见噪声源的特性和抑制方法，配上简化的数学模型，让我很快就找到了突破口。这种将理论与实践完美结合的视觉传达能力，是很多技术书籍所欠缺的，它真正体现了“授人以渔”的精髓，让我觉得学习电子设计不再是一件枯燥的啃书过程，而更像是在解谜。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书对于实验环节的指导细致入微，几乎可以作为一份独立的操作手册来使用。它不仅罗列了所需的硬件和软件清单，更重要的是，对每一个实验步骤都给出了详细的预期结果和常见错误排查指南。例如，在进行高速信号完整性分析的章节中，作者详细演示了如何使用仿真工具设置终端匹配电阻，并明确指出了如果阻抗不匹配时眼图会呈现出何种畸变，以及如何通过调整PCB走线来优化。这种详尽到位的操作指导，极大地缩短了我从理论到实际搭建原型的时间。很多时候，我们学习一门技术，最大的障碍就是“动手做”的第一个坎，这本书有效地降低了这个门槛，让人可以更自信地去验证书本上的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常平实而富有洞察力，作者似乎更倾向于用一种“过来人”的口吻与读者对话，而不是冷冰冰地陈述事实。在探讨电源管理模块的设计时，作者没有避开实际项目中经常遇到的“神秘漂移”或“间歇性失效”问题，而是坦诚地分享了这些“陷阱”的成因，并提供了在实际板级布局中需要特别注意的布局规则。这种真诚的分享，让我感觉自己不是在读一本冰冷的技术手册，而是在听一位经验丰富的导师讲解他的多年心得。特别是在讨论元器件选型时，书中对不同工艺节点的器件寿命和可靠性差异的分析，展现了作者对整个电子产品生命周期的深刻理解，这对于任何一个志在从事产品开发的人来说，都是极其宝贵的财富。

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这本书的叙事节奏感把握得相当到位，它不像有些专业书籍那样上来就抛出深奥的理论，而是采用了一种“问题驱动”的讲解方式。开篇往往会设定一个实际应用场景，比如“设计一个功耗受限的无线传感器节点”，然后逐步引出必要的理论知识和设计工具。这种方式极大地增强了阅读的代入感和目的性。我尤其欣赏作者在讲解数字信号处理部分时所采用的对比手法——将基于FPGA的实现和基于微控制器的实现进行多维度的性能权衡分析，这对于刚接触系统级设计的初学者来说，是无比宝贵的经验。它没有给出绝对的“最佳答案”，而是教会我们如何根据具体约束条件做出最合理的工程决策，这种成熟的工程师思维的培养，远比记住几个公式重要得多。