基礎通訊係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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• 通信原理

本書特色

　　公式係統化、殊途同歸、附說明、提示、解題過程詳盡、精選習題隨附題解、採用流程圖

　　研習理工的讀者均有一共識，那就是：習題往往是該書的精萃所在，藉著習題的演練及印證，方能對書中理論之原理徹底的瞭解與吸收。

　　七大特色如下：

　　1.公式係統化-易把握重點
　　2.殊途同歸-解題方法多樣化
　　3.附說明、提示-引導者深入思考
　　4.解題過程詳盡-適閤讀者自修、復習、考試
　　5.精選習題隨附題解-典型題目、事半功倍
　　6.採用流程圖-解題步聚清晰
　　7.印刷精美-公式、題目、解答一目瞭然

　　本書編寫方針有四：

　　第一、附習題詳解，習題之詳解附在各章精選習題之後。
　　第二、提供基本函數之定義、性質及公式。
　　第三、提供微積分之微分、積分公式。
　　第四、提供微積分中分部積分法的速算法及應用實例。

現代控製理論及其應用 第一章：綫性係統基礎 本章將深入探討控製係統的數學基礎，為後續高級內容的學習奠定堅實的基礎。我們將從最基本的概念入手，解析連續時間係統與離散時間係統的建模方法。 1.1 綫性係統描述 本節將詳述綫性時不變（LTI）係統的定義，區分其與非綫性係統的根本差異。重點介紹狀態空間錶示法，包括狀態變量的選擇、狀態方程的構建，以及係統輸入輸齣之間的關係。對於 LTI 係統，矩陣錶示法是核心工具，我們將詳細講解如何利用係統矩陣 $mathbf{A}$、輸入矩陣 $mathbf{B}$、輸齣矩陣 $mathbf{C}$ 和直接通流矩陣 $mathbf{D}$ 來完整描述係統的動態行為。 1.2 係統的時域分析 時域分析是理解係統瞬態響應和穩態特性的關鍵。我們將首先研究係統的零輸入響應（ZIR）和零狀態響應（ZSR）。對於連續時間係統，重點分析係統的自然響應，即特徵根（係統極點）對係統行為的影響，包括穩定、臨界穩定和不穩定係統的判據。 1.3 係統的頻域分析與傳遞函數 傳遞函數是頻域分析的基石。本節將詳細介紹如何通過拉普拉斯變換（針對連續係統）和 Z 變換（針對離散係統）將微分方程轉化為代數方程，從而獲得係統的傳遞函數 $G(s)$ 或 $G(z)$。我們將解析傳遞函數在確定係統增益、相位和頻率響應中的作用，並引入伯德圖（Bode Plot）、奈奎斯特圖（Nyquist Plot）等圖形分析工具，用以直觀地評估係統的頻率特性。 1.4 係統的基本性能指標 為瞭量化係統性能，本章將定義和分析一係列關鍵指標。對於單位階躍響應，我們將深入探討上升時間、超調量、調節時間和峰值時間。此外，穩態誤差是衡量係統精確度的重要指標，本節將推導直流增益、速度誤差常數 $K_v$ 和位置誤差常數 $K_p$，並結閤控製類型（Type 0, Type 1, Type 2）來預測穩態誤差。 第二章：係統能控性與可觀測性 能控性和可觀測性是現代控製理論的核心概念，它們決定瞭我們能否通過輸入完全控製係統狀態，以及能否僅憑輸齣信息完全推斷係統狀態。 2.1 能控性（Controllability） 本節界定何為能控性，即是否存在一個有限時間內的控製作用，能將係統從任意初始狀態轉移到任意目標狀態。我們將重點學習如何使用卡爾曼能控性判據，即通過計算能控性矩陣 $mathcal{C} = [mathbf{B}, mathbf{AB}, mathbf{A}^2mathbf{B}, dots, mathbf{A}^{n-1}mathbf{B}]$ 的秩來判定係統的能控性。 2.2 可觀測性（Observability） 可觀測性關注的是係統狀態信息的可獲取性。本節定義瞭可觀測性的概念，並介紹如何利用卡爾曼可觀測性判據，構造可觀測性矩陣 $mathcal{O} = [mathbf{C}; mathbf{CA}; mathbf{CA}^2; dots; mathbf{CA}^{n-1}]$ 的秩來判斷係統是否完全可觀測。 2.3 結構分解與最小實現 在能控性和可觀測性分析的基礎上，本章將討論係統的規範形（Canonical Forms），特彆是約當標準形（Jordan Canonical Form）和更常用的對角規範形。最小實現理論探討瞭如何通過狀態變換，將一個高階的、可能冗餘的係統模型簡化為一個具有相同輸入輸齣特性的最低階等效模型，從而提高分析和設計的效率。 第三章：狀態反饋與極點配置 狀態反饋是現代控製設計中實現期望動態性能的主要手段，它允許設計者直接影響係統的特徵根位置。 3.1 反饋係統的基本結構 本節闡述狀態反饋控製器的基本結構，即 $mathbf{u}(t) = -mathbf{K}mathbf{x}(t) + mathbf{r}(t)$，其中 $mathbf{K}$ 為反饋增益矩陣。我們將推導齣閉環係統的狀態方程 $dot{mathbf{x}} = (mathbf{A}-mathbf{BK})mathbf{x} + mathbf{B}mathbf{r}$，並分析反饋對係統矩陣 $mathbf{A}$ 的影響。 3.2 極點配置定理 極點配置定理是本章的核心。它指齣，如果一個係統是完全能控的，那麼可以設計一個狀態反饋增益矩陣 $mathbf{K}$，使得閉環係統的特徵多項式任意預設（即任意指定閉環極點位置）。我們將詳細介紹使用阿特金森-哈德利（Ackermann’s Formula）或通過求解係數矩陣方程來實現極點配置的具體步驟和計算方法。 3.3 狀態觀測器設計 在實際應用中，係統狀態變量往往無法直接測量。因此，本章引入瞭狀態觀測器的概念，特彆是 Luenberger 觀測器的設計。我們將推導齣觀測器的模型，並利用可觀測性原理來確定觀測器增益 $mathbf{L}$，使得估計誤差 $mathbf{e} = mathbf{x} - hat{mathbf{x}}$ 能夠漸近收斂於零，從而實現對不可測狀態的精確估計。 第四章：最優控製理論基礎 最優控製的目標是在滿足係統約束的條件下，使某個性能指標（代價函數）達到最優。 4.1 性能指標函數 本章首先定義瞭標準的二次型性能指標函數（Quadratic Performance Index），即 $J = int_{0}^{infty} (mathbf{x}^T mathbf{Q} mathbf{x} + mathbf{u}^T mathbf{R} mathbf{u}) dt$，其中 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 分彆是狀態和控製輸入的加權矩陣。我們將分析不同權重矩陣的選擇對最優控製策略的影響。 4.2 綫性二次型調節器（LQR） LQR 是最優控製中最成熟和應用最廣泛的技術之一。本節將推導 LQR 控製器增益 $mathbf{K}$ 的解析解，它依賴於求解代數黎卡提方程（Algebraic Riccati Equation, ARE）。我們將詳細介紹求解 ARE 的方法，並論證在給定條件下，LQR 控製器是使性能指標最小化的最優狀態反饋控製律。 第五章：非綫性係統的穩定性分析 隨著工程復雜度的提高，分析和控製非綫性係統變得至關重要。 5.1 局部穩定性概念 本章首先區分瞭全局穩定性和局部穩定性。我們將嚴格定義李雅普諾夫意義下的穩定、漸近穩定和指數穩定。 5.2 李雅普諾夫穩定性判據 李雅普諾夫第二法是分析非綫性係統穩定性的主要工具。我們將介紹如何構造李雅普諾夫函數 $V(mathbf{x})$，並利用其時間導數 $dot{V}(mathbf{x})$ 的正定性來判斷係統的穩定性，而無需求解復雜的微分方程。 5.3 綫性化方法 對於平衡點附近的非綫性係統，綫性化是重要的近似分析工具。本節將講解如何通過泰勒級數展開在平衡點處對係統進行一階綫性化，並利用綫性化模型的特徵值來初步評估原非綫性係統在該平衡點附近的穩定性。 第六章：魯棒控製與先進主題 本章將觸及現代控製工程中對不確定性和模型誤差的處理方法。 6.1 魯棒性概述 本節介紹控製係統麵對模型微小誤差或外部擾動時保持性能的能力，即魯棒性。我們將分析經典控製中如增益裕度、相角裕度等指標在綫性化模型中的意義。 6.2 $mathbf{H}_{infty}$ 控製簡介 $mathbf{H}_{infty}$ 控製是一種前沿的魯棒控製方法，其核心思想是將係統性能指標轉化為一個無窮範數最小化問題，從而確保係統對所有未建模動態和外部擾動的性能都能達到預設的限製。本章將概述 $mathbf{H}_{infty}$ 問題的數學構造和求解思路。 6.3 魯棒極點配置 討論如何設計反饋控製器，使得在係統參數不確定性的範圍內，閉環極點始終保持在穩定的區域內，以保證係統的魯棒穩定性。

第1章簡介
1-1通訊之意義
1-2通訊發展史
1-3類比通訊與數位通訊
習題1-A：1-1~1-3

第二章信號
2-1信號的種類
2-2信號的相量錶示法
2-3信號的三角傅立葉級數
2-4信號的指數博立葉級數
習題2-A：2-1、2-2
習題2-B：2-3、2-4

第三章傅立葉級數轉換及通訊運用
3-1信號之傅立葉級數轉換
3-2特殊信號之傅立葉轉換
3-3信號之時域與頻域
習題3-A：3-1~3-3

第四章濾波器
4-1高通濾波器
4-2低通濾波器
4-3帶通濾波器
4-4帶阻濾波器
4-5無失真與失真傳輸
習題4-A：4-1、4-2
習題4-B：4-3~4-5

第五章正化功率與頻譜密度
5-1正化功率
5-2傅立葉信號的正化功率
5-3功率譜密度
5-4能量譜密度
習題5-A：5-1、5-2
習題5-B：5-3、5-4

第六章機率與隨機變數
6-1樣本空間
6-2古典機率
6-3統計之機率
6-4隨機變數之平均值與期望值
6-5隨機變數之動差、方差與僄準值偏差
6-6二項分佈
6-7纍積分佈函數與機率密度函數
6-8隨機過程
習題6-A：6-1~6-3
習題6-B：6-4~6-6
習題6-C：6-7、6-8

第七章調幅係統
7-1雙旁波帶抑製載波調變
7-2調幅原理
7-3單旁波帶調變
7-4殘旁波帶調變
7-5分頻多工
習題7-A：7-1、7-2
習題7-B：7-3~7-5

第八章調頻係統
8-1調頻與調相
8-2調頻信號的分析
8-3調頻産生器
8-4調頻解調器
8-5立體聲調頻係統
習題8-A：8-1、8-2
習題8-B：8-3~8-5

第九章脈波調變係統
9-1取樣定理
9-2脈幅調變(PAM)
9-3脈時調變(PTM)
9-4脈碼調變(PCM)
習題9-A：9-1、9-2
習題9-B：9-3、9-4

附錄A三角函數、反三角函數
A-1三角函數
A-2反三角函數

附錄B指數函數、對數函數

附錄C微分公式

附錄D不定積分與定積分
D-1不定積分
D-2定積分

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我對《基礎通訊係統》這本書的期待，主要是希望能幫助我理解一些新聞裡常聽到的通訊名詞。像是最近大傢都在討論的 WiFi 6E，或是室內訊號不好的解決方案，這些都跟我們生活息息相關。我住在一個老公寓，雖然房東說有裝潢過，但客廳的 WiFi 訊號總是時好時壞，有時候我坐在書房，手機就幾乎收不到訊號瞭。我一直想知道，這是不是跟訊號的頻段、穿透力有關？書裡有沒有提到一些簡單的改善居傢 WiFi 環境的技巧，或是為什麼有些地方訊號比較好，有些地方比較差的原因？我對那種深奧的理論比較沒興趣，比較希望它能提供一些實際的應用和解釋。像是，為什麼傢裡有微波爐的時候，WiFi 會變慢？這聽起來有點荒謬，但好像真的有人提過。如果這本書能解釋這些生活中的小疑惑，那我就覺得買得很值得。不然，每次遇到這種問題，我隻能上網搜尋一些零碎的資訊，有時候還會被誤導，真的很令人頭痛。

评分☆☆☆☆☆

這本《基礎通訊係統》我大概翻瞭一下，感覺它涵蓋的範圍還蠻廣的。從最基本的訊號傳輸原理，到各種無線通訊技術的介紹，都好像有觸及到。我比較好奇的是，書裡麵會不會探討到一些我們比較少接觸到的通訊方式，例如衛星通訊，或是軍事通訊？雖然不是我的專業領域，但瞭解一下不同領域的通訊技術，也能擴展自己的視野。我比較擔心的是，書中的內容會不會太過時瞭？畢竟通訊技術發展的速度非常快，昨天還很新潮的技術，今天可能就已經被更先進的取代瞭。希望作者在撰寫的時候，有盡量涵蓋一些最新的發展趨勢，或是能夠提供一些學習新技術的方法。我個人對一些數據傳輸的效率和安全性的問題也蠻感興趣的，像是為什麼我們的網路資料傳輸，會有被竊取的風險？這本書裡會不會有相關的說明？畢竟在資訊爆炸的時代，網路安全也是一個很重要的課題。

评分☆☆☆☆☆

欸，最近在書店翻到這本《基礎通訊係統》，想說傢裡長輩常抱怨手機收訊不好，網路也常常斷斷續續的，是不是該買一本來研究一下，看能不能讓傢裡的網路狀況有所改善。我對這方麵本來就沒什麼概念，隻知道傢裡裝瞭中華電信的光纖，但有時候連個影片都跑不動，真的很令人抓狂。翻瞭一下目錄，裡麵有些什麼「訊號傳輸」、「調變解調」、「多工技術」這些名詞，聽起來就讓我很頭大，好像跟我們一般生活用到的 wifi、4G、5G 很有關係，但具體是什麼原理，為什麼會影響速度，我還是一頭霧水。不過，書裡麵有提到一些日常生活中會遇到的問題，像是為什麼在電梯裡手機就沒訊號瞭，或是為什麼人多的地方網路就變慢，這些我都很有感。希望這本書真的能深入淺齣地解釋這些現象，而不是一堆艱澀的術語。不然我這手機裡麵的APP，還有電腦上的各種程式，怎麼運作的，我還是隻能霧裡看花。希望讀完之後，至少能對我們傢裡的網路設備有點基本的瞭解，下次報修的時候，也能說得比較清楚一點，不會被工程師當成什麼都不懂的門外漢。

评分☆☆☆☆☆

我買這本《基礎通訊係統》純粹是因為我兒子最近在學校接觸到一些通訊工程的課程，他常常問我一些關於基地颱、訊號強弱的問題，我一個都答不齣來，覺得很汗顏。所以，我想買這本書來惡補一下，至少能跟上兒子的腳步。我看瞭一下目錄，裡麵有些章節是關於「頻譜分配」、「乾擾抑製」的，這些聽起來都跟訊號品質有關。我一直想知道，為什麼我們的手機訊號會受到天氣、地形的影響？書裡會不會解釋這些物理上的限製？還有，書裡麵會不會提到一些跟「網路覆蓋率」有關的觀念？像是為什麼有些偏遠地區，手機訊號會比較弱，或是有些區域會有訊號死角？這對我來說是很實際的問題，因為我偶爾會開車到郊區，有時候手機就完全沒訊號，真的很不方便。希望這本書能提供一些具體的例子和解釋，讓我在跟兒子討論這些話題的時候，能更有信心，也更能理解他的學習內容。

评分☆☆☆☆☆

這本《基礎通訊係統》的封麵設計還蠻素雅的，讓我第一眼看到的時候，覺得它應該是一本蠻紮實的學術性書籍，不是那種譁眾取寵的流行讀物。我本身是在科技業工作，雖然不是直接做通訊相關的，但偶爾會需要跟做網路、軟體開發的同事溝通，聽他們講一些關於頻寬、延遲、封包這些詞彙，常常覺得自己像在聽天書。所以，我一直想找一本能幫我建立基本概念的書。這本書的導讀部分，有強調通訊係統在現代社會的重要性，從我們每天用的手機、網路，到更廣泛的衛星通訊、無線電廣播，都離不開這些基礎原理。我比較好奇的是，書裡麵會不會深入探討一些像是 5G 技術的演進，或是未來 6G 可能會有哪些突破？畢竟現在大傢都在談論智慧城市、物聯網，這些都需要更強大的通訊基礎設施。如果這本書能把這些前沿的技術，跟它的基礎原理做一個連結，那就太好瞭。我個人比較擔心的是，書裡麵會不會充斥著大量的數學公式和複雜的電路圖，這樣對我來說會有點吃力。希望它在學術深度和易讀性之間，能找到一個很好的平衡點。