通信接收機原理與設計, 4/e

樓才義

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商品描述

接收機是通信系統的核心設備。本書主要介紹了通信接收機的主要功能部件、接收機系統設計以及性能折中。全書包括:接收機系統結構、信號與調製技術、射頻級、射頻混頻器、窄帶接收機、數字化接收機、採樣與模數轉換器、數字濾波器、數模轉換器、直接數字轉換器、擴頻技術、干擾DSSS接收機、干擾FHSS接收機、干擾THSS接收機等。

作者簡介

作者:(美)Ulrich L. Rohde(烏爾里奇L.羅德)等譯者:樓才義

Ulrich L. Rohde,教授、有教學資格的工學博士,墨尼黑Rohde&Schwarz公司合夥人,新澤西帕特森Synergy微波公司總裁。其業務領域為微波CAD技術和微波器件研發與製造。他尤為感興趣的領域為低噪聲高線性微波晶體振盪器、放大器和有源天線。他出版了6本專著,發表了100多篇經同行評議的論文,擁有約50項專利,得到過眾多國際獎項。
Ulrich L. Rohde,教授、有教學資格的工學博士,墨尼黑Rohde&Schwarz公司合夥人,新澤西帕特森Synergy微波公司總裁。其業務領域為微波CAD技術和微波器件研發與製造。他尤為感興趣的領域為低噪聲高線性微波晶體振盪器、放大器和有源天線。他出版了6本專著,發表了100多篇經同行評議的論文,擁有約50項專利,得到過眾多國際獎項。

目錄大綱

第1章基礎無線電討論1 
1.1引言1 
1.1.1軟件定義無線電(SDR)的定義3 
1.2無線電系統的新領域3 
1.2.1 5G基本原理4 
1.2.2展望未來8 
1.3無線電通信系統8 
1.3.1無線電傳輸與噪聲13 
1.4調製16 
1.4.1模擬調製18 
1.4.2數字信號的調製23 
1.5數字信號處理32 
1.5.1模-數(A/D)轉換33 
1.5.2數-模(D/A )轉換35 
1.5.3轉換器的性能標準37 
1.5.4信號的序列處理38 
1.5.5數字濾波器42 
1.5.6非線性處理47 
1.5.7抽取和內插49 
1.5.8 DSP硬件和開發工具51 
1.6無線電接收機架構52 
1.6.1超再生接收機53 
1.7典型的無線電接收機58 
1.7.1模擬接收機設計58 
1.7.2混合模式的MFSK通信系統60 
1.7.3 PLL的CAD模擬63 
1.7. 4軟件定義無線電系統65 
1.7.5設計示例:EB500監測接收機75 
1.8參考資料76 
1.9參考書目78
1.10建議擴展閱讀81 

第2章無線電接收機特性82 
2.1引言82 
2.2無線電信道82 
2.2.1信道沖激響應84 
2.2.2多普勒效應88 
2.2.3轉移函數89 
2.2.4信道沖激響應與轉移函數90 
2.3無線電系統的實現91 
2.3.1輸入特性92 
2.3.2增益、靈敏度和噪聲係數92 
2.4選擇性97 
2.5動態範圍98 
2.5.1降敏99 
2.5.2 AM交叉調製100 
2.5.3 IM 100 
2.6倒易混頻102 
2.6.1相位誤差106 
2.6.2誤差向量幅度106 
2.7虛假輸出108 
2.8增益控制109 
2.9 BFO 112 
2.10輸出特性112 
2.10.1基帶響應與噪聲112 
2.10.2諧波失真113 
2.10.3互調失真114 
2.10.4瞬態響應114 
2.11頻率精度和穩定度114 
2.12頻率穩定時間116 
2.13電磁干擾118 
2.14數字接收機特性119
2.14.1誤碼率(BER)測試119 
2.14.2發射和接收質量120 
2.15參考文獻122 
2.16參考書目122 

第3章接收機系統規劃123 
3.1接收機電平規劃123 
3.2 NF計算125 
3.2.1級聯電路的噪聲係數126 
3.3使用相關矩陣的線性兩端電路的噪聲相關性127 
3.3.1噪聲係數測試設備131 
3.3.2如何確定噪聲參數132 
3.4線性133 
3.4.1動態範圍、壓縮和IMO 133 
3.4. 2分析137 
3.5 IF計算144 
3.5.1 NF和IP計算示例146 
3.6雜散響應位置146 
3.6.1 DH跡線151 
3.7選擇性153 
3.7.1單調諧電路153 
3.7.2耦合諧振對154 
3.8複雜濾波器特性156 
3.8.1巴特沃斯選擇性156 
3.8.2切比雪夫選擇性158 
3.8.3湯普森或貝塞爾選擇性159 
3.8.4等紋波線性相位160 
3.8.5過渡濾波器161 
3.8. 6橢圓濾波器162 
3.8.7特殊設計和相位均衡162
3.9濾波器設計實現163 
3.9.1 LC濾波器163 
3.9.2電諧振器163 
3.9.3機電濾波器166 
3.9.4石英晶體諧振器166 
3.9.5單片晶體濾波器166 
3.9.6陶瓷濾波器166 
3.10時間採樣濾波器167 
3.10.1離散傅里葉變換和z變換168 
3.10.2離散時間採樣濾波器169 
3.10.3模擬採樣濾波器實現170 
3.11數字處理濾波器172 
3.12頻率跟踪175 
3.13 IF和鏡像頻率抑制179 
3.14電子調諧濾波器180 
3.14.1二極管性能180 
3.14.2 VHF示例182 
3.15參考文獻183 
3.16建議擴展閱讀185 

第4章接收機的實現186 
4.1引言186 
4.2接收機功能的數字化實現186 
4.2.1數字接收機設計技術191 
4.2.2噪聲計算196 
4.2.3噪聲消除197 
4.2.4譜減法(Spectral Subtraction) 199 
4.3擴頻技術199 
4.3.1基本原理200 
4.3.2跳頻接收機204
4.3.3直接序列擴頻接收機206 
4.3.4性能209 
4.4系統性能仿真209 
4.4.1頻譜佔用度(Spectrum Occupancy) 210 
4.4.2網絡響應212 
4.4.3媒質預測(Medium Prediction) 214 
4.4.4系統仿真215 
4.4.5 HF媒質模擬216 
4.4.6簡單仿真219 
4.4.7仿真應用223 
4.5參考文獻223 
4.6參考書目226 
4.7建議擴展閱讀226 

第5章軟件定義無線電原理與技術227 
5.1引言227 
5.1. 1軟件定義無線電的一般概念227 
5.1.2組成部分(模擬單元、DSP、FPGA) 228 
5.1.3關於DSP 229 
5.2 RF前端結構230 
5.2.1超外差接收機230 
5.2.2直接變頻接收機232 
5.2.3數字化中頻接收機設計233 
5.2.4直接採樣接收機233 
5.2.5寬帶接收機設計236 
5.2.6多載波接收機設計237 
5.3射頻前端設計考慮239 
5.3.1接收機鏈路預算239 
5.3 .2模數轉換器240
5.3.3動態範圍245 
5.3.4鏡像抑制247 
5.3.5 RF預選249 
5.4數字前端實現250 
5.4.1數字下變頻250 
5.4.2數控振盪器251 
5.4.3抽取和信道濾波253 
5.4.4自動增益控制263 
5.4.5 IQ失配消除264 
5.5基帶處理265 
5.5.1解調(AM/PM) 265 
5.5.2同步——頻率偏移和採樣頻率偏移的校正266 
5.5.3音頻處理的自動增益控制267 
5.5.4噪聲抑制器269 
5.5.5 S儀270 
5.6 SDR實現示例270 
5.7參考資料272 
5.8參考書目273 
5.9文獻273 
5.10建議擴展閱讀274 

第6章SDR收發信機設計275 
6.1引言275 
6.2體系結構275 
6.2.1 I/Q調製器276 
6.2.2自適應發射機預失真278 
6.2.3功率增強技術285 
6.3收發信機的實現示例286 
6.3.1 AD9364射頻收發器287 
6.3.2收發系統實現290 
6.4參考文獻291
6.5建議擴展閱讀291 

第7章天線與天線系統292 
7.1引言292 
7.1.1基本原理292 
7.2天線耦合網絡297 
7.3天線到調諧電路的耦合299 
7.4小天線300 
7.4.1鞭天線301 
7.4.2環形天線302 
7.5多單元天線308 
7.5.1對數週期天線308 
7.5.2八木宇田天線308 
7.5.3反射天線309 
7.5.4陣列天線309 
7.5.5相控陣天線系統309 
7.6有源天線310 
7.6.1應用討論311 
7.7分集接收318 
7.8自適應接收處理324 
7.8.1自適應天線處理325 
7.8.2自適應均衡器330 
7.8.3時間選通均衡器333 
7.8.4鏈路質量分析337 
7.8.5自動鏈路估計338 
7.9參考資料339 
7.10參考書目340 
7.11建議擴展閱讀341 

第8章混頻器342 
8.1引言342 
8.1.1關鍵術語343 
8.2無源混頻器345
8.3有源混頻器352 
8.4開關混頻器355 
8.5基於IC的混頻器357 
8.5.1吉爾伯特單元混頻器359 
8.5.2吉爾伯特單元性能分析361 
8.6寬動態範圍轉換器365 
8.6 .1處理增益367 
8.7混頻器設計注意事項367 
8.7.1混頻器實現示例370 
8.8參考資料372 
8.9建議擴展閱讀374 
8.10產品資源375 

第9章頻率源和頻率源控制376 
9.1引言376 
9.1. 1主要術語377 
9.2鎖相環頻率合成器378 
9.2.1 2型2階環380 
9.2.2使用三態鑑相器的數字環路瞬態行為383 
9.2.3實際的PLL電路393 
9.2.4小數分頻頻率合成器394 
9.2.5雜散抑制技術396 
9.2.6頻率合成器中的噪聲401 
9.2.7實際離散元件舉例408 
9.3鎖相環系統的噪聲與性能分析417 
9.3.1設計步驟417 
9.4多環頻率合成器421 
9.5直接數字頻率合成器423 
9.6單片PLL系統425 
9.7數字波形合成器427
9.7.1系統考慮429 
9.7.2相位累加器合成器的調製434 
9.7.3基於RAM的合成法434 
9.7.4應用438 
9.7.5方法彙總438 
9.7.6信號質量440 
9.8 Colpitts振盪器441 
9.8. 1線性方法442 
9.8.2線性S參數方法444 
9.8.3基於時域的晶體管非線性分析446 
9.8.4選擇正確的晶體管448 
9.8.5一個350 MHz固定頻點Colpitts振盪器設計實例448 
9.8.6總結464 
9.9頻率源器件應用實例464 
9.9.1 AD9102波形發生器464 
9.9.2 ADF4355寬帶頻率合成器466 
9.10參考文獻467 
9.11建議擴展閱讀470 
9.12產品資源473 

第10章接收機輔助電路474 
10.1引言474 
10.2放大器和增益控制474 
10.2.1放大器件和電路475 
10.2.2寬帶放大器478 
10.2.3帶反饋的放大器481 
10.2.4放大器增益控制489 
10.3解調和解調器504 
10.3.1模擬解調504
10.3.2數字數據解調524 
10.4噪聲限幅和消隱533 
10.4.1平衡器535 
10.4.2噪聲限幅器535 
10.4.3脈衝噪聲消隱器536 
10.5靜噪電路538 
10.6自動頻率控制(AFC ) 541 
10.7現代組件實現的例子542 
10.7.1射頻/中頻增益模塊543 
10.7.2 DSP器件的例子545 
10.7.3解調器功能框圖546 
10.8參考文獻548 
10.9建議擴展閱讀551 

第11章性能測試552 
11.1引言552 
11.2信號發生器552 
11.2.1模擬信號發生器552 
11.2.2矢量信號發生器553 
11.2.3任意波形發生器554 
11.3接收機測試555 
11.3.1單音測試557 
11.3.2雙音測試562 
11.3.3噪聲係數566 
11.3.4總動態範圍568 
11.3.5混頻器性能測量569 
11.4頻譜分析儀574 
11.4.1 FFT分析儀574 
11.4.2外差分析儀576 
11.4.3濾波器577
11.4.4綜合實現578 
11.4.5儀器結構的比較579 
11.4.6互調失真測量584 
11.5噪聲功率比587 
11.5.1噪聲功率比(NPR)的推導588 
11.5.2陷波(帶阻)濾波器的設計考慮589 
11.5.3最佳加載噪聲的確定589 
11.5.4測量分析590 
11.6軟件無線電系統的測試591 
11.6.1測量考慮593 
11.7軟件無線電與傳統接收機的比較594 
11.8參考文獻595 
11.9書目596 
附錄A接收機實現示例598 
A.1概述598 
A.2 EMSD寬帶監測接收機598 
A.2.1應用599 
A.2.2特點599 
A.3參考文獻608 
A.4參考書目608