信號與係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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翁劍楓 編

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 綫性係統
• 傅裏葉變換
• 拉普拉斯變換
• Z變換
• 係統分析
• 通信原理
• 控製係統
• 數字信號處理

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115228444

版次：1

商品編碼：10436016

包裝：平裝

叢書名： 21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材

開本：16開

齣版時間：2010-08-01

用紙：膠版紙

頁數：197

字數：312000

內容簡介

《信號與係統》講述確定性信號通過連續時間綫性時不變係統的基本概念和基本分析方法。全書由5章組成，內容包括信號與係統的基本概念、信號通過係統的時域分析、信號通過係統的頻域分析、重要應用論題，信號通過係統的復頻域分析。各章後均配置瞭適量的習題以供讀者進一步學習和練習。此外，為適應不同的教學需要，還以附錄形式給齣瞭離散時間信號與係統的基本知識和係統的狀態變量分析，供選用。《信號與係統》可作為普通高校尤其是應用型本科高校電子信息類相關專業“信號與係統”課程教材，也可供相關專業的科技人員參考。

目錄

第1章 信號與係統的基本概念
1.1 引言
1.2 信號的描述與分類
1.2.1 信號定義
1.2.2 信號分類
1.2.3 信號特性描述
1.2.4 3種基本信號
1.3 s（f）的進一步討論
1.3.1 分配函數的概念
1.3.2 s（f）的性質
1.3.3 周期衝激信號
1.4 係統
1.4.1 引言
1.4.2 係統的定義
1.4.3 LTI係統
1.4.4 LTl係統的響應
本章小結
習題1

第2章 信號通過LTI係統的時域分析
2.1 引言
2.2 信號的時域分解
2.2.1 時域分解錶達式及其物理意義
2.2.2 信號時域分解的進一步考察
2.3 信號通過LTI係統的時域分析與捲積積分
2.3.1 分析
2.3.2 單位衝激響應h（t）的再討論
2.3.3 因果性、穩定性
2.4 捲積的計算
2.4.1 捲積的計算步驟
2.4.2 例
2.4.3 單位階躍響應
2.4.4 捲積的性質
本章小結
習題2

第3章 信號通過LTl係統的頻域分析
3.1 引言
3.2 周期信號的頻域分解——傅裏葉級數
3.2.1 三角函數的形式
3.2.2 復指數函數的形式
3.2.3 吉伯斯振蕩簡介
3.3 復正弦信號通過LTI係統
3.3.1 頻率特性概念的引入
3.3.2 H（jw）的對稱性
3.3.3 頻率特性的另一名稱——正弦穩態響應
3.4 信號頻譜、帶寬與係統帶寬的概念
3.4.1 信號頻譜與信號帶寬
3.4.2 係統帶寬
3.5 周期信號通過LTI的頻域分析
3.6 非周期信號的頻域分解
3.6.1 引言
3.6.2 信號的傅裏葉變換與傅裏葉反變換
3.6.3 非周期信號通過LTI係統的頻域分析
3.7 重要的例和傅裏葉變換的性質
3.7.1 典型信號的傅裏葉變換
3.7.2 傅裏葉變換的重要性質
3.7.3 進一步的例
3.7.4 捲積定理與帕斯瓦爾等式
3.7.5 傅裏葉變換性質列錶
本章小結
習題3

第4章 重要應用論題
4.1 不失真傳輸
4.1.1 引言
4.1 2 幅度失真與相位失真
4.1.3 不失真傳輸條件
4.2 綜閤性的例——正弦調幅信號作用於二階諧振電路
4.2.1 二階諧振迴路的頻率特性
4.2.2 正弦調幅信號作用於係統
4.3 采樣與重建
4.3.1 引言
4.3.2 信號的理想采樣
4.3.3 信號的重建
4.3.4 實際采樣簡介
4.4 綜閤性的例——數字基帶傳輸中的碼間乾擾
4.4.1 碼間乾擾的來源
4.4.2 碼間乾擾的消除
本章小結
習題4

第5章 拉普拉斯變換與係統函數
5.1 引言
5.2 拉普拉斯變換
5.2.1 概念的引入
5.2.2 雙邊拉普拉斯變換
5.2.3 拉普拉斯反變換
5.3 拉普拉斯變換的進一步討論
5.3.1 定義與說明
5.3.2 反變換
5.3.3 兩類重要函數
5.3.4 單邊拉普拉斯變換的主要性質
5.3.5 捲積定理
5.4 單邊拉普拉斯變換用於綫性係統分析
5.4.1 引言
5.4.2 拉普拉斯變換求解綫性微分方程
5.4 3係統函數的概念
5.4.4 電路的s域模型
5.5 係統函數
5.5.1 係統函數的代數結構與零極點
5.5.2 極點分析
5.5.3 其他相關問題簡述
5.6 模擬濾波器設計簡介
5.6.1 引言
5.6.2 指標給定
5.6.3 濾波器係統函數的求取
5.6.4 濾波器的巴特沃思逼近設計
本章小結
習題5

附錄A 離散時間信號與係統的基本知識
A1 引言
A2 離散時間信號與係統基本概念
A2.1 離散時間信號與數字信號
A2.2 幾個重要的數字信號
A2.3 離散時間係統及重要性質
A2.4 LSI係統的時域分析：單位采樣響應與捲積和
A2.5 差分方程錶示的LsI係統
A3 傅裏葉分析
A3.1 離散時間傅裏葉變換與反變換
A3.2 係統頻率特性
A3.3 信號通過LTI係統的頻域分析
A4 Z變換與係統函數
A4.1 Z變換
A4.2 Z變換的重要性質及常用序列的Z變換
A4.3 反變換
A4.4 變換下的S平麵與z平麵關係
A5 係統函數與係統結構
A5.1 引言
A5.2 係統函數的定義
A5.3 H（z）用於LSI係統性質與行為描述
A5.4 數字濾波器
A5.5 係統結構與有限字長問題概述
A6 離散傅裏葉變換
A6.1 引言
A6.2 離散傅裏葉變換的定義
A6.3 DFT的應用：頻譜分析
A6.4 DFT的應用：兀R濾波器的頻率采樣結構
A6.5 DFT的應用：快速捲積
A7 結束語
附錄B 係統的狀態變量分析
B1 引言
B2 係統狀態與狀態變量
B3 係統的狀態方程與輸齣方程
B4 從係統函數的結構齣發列寫係統方程
B5 LTI係統的狀態轉移矩陣
B5.1 狀態轉移矩陣概念的引入
B5.2 狀態轉移矩陣eAt的重要性質
B5.3 狀態轉移矩陣eAt的求取
B6 LTI係統狀態方程與輸齣方程的求解
B6.1 狀態方程的求解
B6.2 輸齣方程的求解
B6.3 用狀態變量分析法求解電路問題
B7 結束語
附錄C “信號與係統”模擬測試題及解答
“信號與係統”模擬試捲（一）
“信號與係統”模擬試捲（一）解答
“信號與係統”模擬試捲（二）
“信號與係統”模擬試捲（二）解答
“信號與係統”模擬試捲（三）
“信號與係統”模擬試捲（三）解答
參考文獻

精彩書摘

1.1 引言
本書講述的是信號通過係統的基本概念、理論和分析方法。
“信號”這個名詞在日常生活中經常用到，通常用於提示某種信息。更科學地說，“信號”是用於攜帶信息的某種載體，這些載體可以是文字或語言，也可以是某種物理錶示形式，如傳遞消息或命令時燈光、聲音、動作等。春鞦時代“烽火戲諸侯”故事中點燃的烽火颱上的火焰就是用於傳輸異族入侵這個信息的信號。因此，從一般的意義上說，信號就是用於攜帶、錶達信息的物理方式。
在本書中，信息的物理錶達和攜帶方式是電信號。為瞭錶達不同的信息，這些電信號顯然應該具有不同的波形。以下的例子可以對此作一說明。
隨著大規模集成電路技術的發展，數字傳輸技術現在已經在絕大多數應用場閤下替代瞭模擬傳輸。這時，所要傳輸的信息以二進製比特流的形式齣現，例如，通過計算機鍵盤輸入的各種符號在用6位ASCII進行變換時，每個鍵盤符號都被變換為一個6比特字符。以字母“w”為例，它將被變換為“111010”。但是，這個6比特字符僅僅是個抽象的錶達形式，還需要使用某種物理實體來攜帶這6個二進製數字纔能夠在計算機內外進行傳輸。圖1.1 所示為6比特字符的兩種最直接的電波形信號，其中T是每個二進製數字“0”、“1”的占時長度。兩種電波形信號的相同之處是它們都用幅度“A”錶示“1”，不同之處是分彆用幅度“A”和幅度“0”來錶示“0”。顯然，如果把圖中錶示“0”、“1”的方法反一下，也同樣可以錶達這個6比特字符串“111010”。實際上，如果用兩種可以區分的並且占時長度都為r的任意波形來分彆錶示二進製數字“1”和“0”，也同樣能夠錶達這個二進製字符串。
……

前言/序言

　　信號與係統現已成為一個極為普遍的概念，和信號與係統概念有關的思想和方法已經滲透到科學技術的各個領域，甚至滲透到社會科學的許多領域。“信號與係統”是電子信息類專業的一門重要技術基礎課，是學生知識結構中的重要組成部分。通過本課程的學習，學生將能掌握信號和綫性係統分析的基本理論、基本原理和方法，從而為後續課程如數字信號處理、通信原理等課程的學習以及日後工作打下基礎。
　　始於20世紀70年代末的信號與係統分析已經有瞭很長的曆史，但其基本方法和基本原理沒有發生變化，就本科生而言，信號與係統的教學內容是相對穩定的。但是，國內外有影響力的《信號與係統》教材，都是以重點大學的本科生為教學對象的。隨著高等教育的大眾化，在不少普通高等院校尤其是培養高等工程應用型人纔的高校中，信號與係統隻是一學期的課程，而且學時還不多。這樣，直接選用上述教材就顯得不盡適閤，教材內容會明顯感到偏多、偏深、偏廣，為教和學雙方都帶來瞭一定的睏難。
　　此外，“信號與係統”課程既有著很強的數學味道，又具有很強的工程應用背景，因此，為瞭適應高等教育大眾化的趨勢，使普通高校尤其是應用型本科高校電子信息類專業的學生能夠真正學到最為有用的知識，編撰一本與之相適應的《信號與係統》教材就非常必要瞭。本書是作者多年教學經驗的總結，它以高等工程應用型本科學生為教學對象；對教學內容進行瞭精心的整閤，講述瞭確定性信號通過連續時間綫性時不變係統的基本概念和基本分析方法。書中突齣瞭最重要的內容，去除瞭難度較大的內容，注重瞭理論與應用的結閤。
　　與通常教材相比，本書單獨設置瞭“重要應用論題”這一章。其內容除采樣與重建、不失真傳輸、理想低通濾波器等外，還安排瞭兩個精選的綜閤性應用實例，以說明如何將基本理論應用於工程問題。其一是分析瞭調幅信號通過帶通諧振係統所産生的失真，由此指齣瞭調幅製式的固有缺陷，以使學生從中領悟到基本理論在技術發展進程中所起的作用；其二是在對二進製比特流的信號錶達進行說明的基礎上，對其通過基帶低通係統時産生的碼間乾擾問題從采樣與重建以及不失真傳輸的角度進行瞭分析，以使學生盡早嘗試從信號通過係統的觀點齣發分析工程應用中的復雜問題，並接觸理解碼間乾擾這一後續課程中極為重要而又比較難以把握的概念。

《時間的低語：探索宇宙的頻率與模式》 簡介： 本書是一場關於宇宙底層運作法則的深度探索，它並非聚焦於某個具體的學科領域，而是試圖穿透錶象，去揭示支配萬物運行的普適性原理——那些無處不在的“信號”與隱藏其中的“模式”。我們將一同踏上一段跨越多個知識邊界的旅程，從宏觀的星係演化到微觀的粒子躍遷，從生命體的感知機製到人類社會的信息流動，追尋那共同的語言，理解那交織的韻律。 想象一下，宇宙就像一個巨大的樂章，而我們耳邊聽到的，是無數頻率各異、振幅不同的“聲音”。這些聲音，無論是天體碰撞産生的引力波，還是神經元放電傳遞的電化學信號，抑或是市場經濟中供需關係的波動，它們共同構成瞭我們所感知世界的動態圖景。本書的目的，就是學會傾聽這些“聲音”，理解它們的生成機製，分析它們的特性，並最終預測它們的未來走嚮。 我們首先會從“信號的本質”齣發。一個信號，究竟是什麼？它是一個隨時間或空間變化的量，攜帶著信息。這信息可以是簡單的溫度變化，也可以是復雜的情感錶達。我們將探討信號的多種錶現形式：連續信號與離散信號，模擬信號與數字信號。理解它們的區彆，是掌握信息傳遞的關鍵。例如，一段連續的音頻波形，如何被轉化為一係列離散的數字編碼，以便在數字設備中存儲和傳輸？這個過程本身就蘊含著深刻的原理。 接著，我們將深入“頻率的語言”。很多我們認為復雜多變的現象，在頻率域分析下，會呈現齣驚人的簡潔與規律。傅裏葉變換，這個數學上的強大工具，將是我們解開頻率之謎的金鑰匙。它能將一個在時域上看似雜亂無章的信號，分解成一係列不同頻率的正弦和餘弦波的疊加。想象一下，把一首交響樂分解成每一個單獨的樂器發齣的聲音，並且知道它們各自的音高（頻率）和響度（振幅）。這種能力，讓我們能更清晰地理解信號的組成成分，辨識齣其中隱藏的模式。我們會看到，從圖像的邊緣檢測到語音的降噪，頻率分析都發揮著至關重要的作用。 “模式的識彆與提取”是本書的核心探索方嚮之一。宇宙充滿瞭各種各樣的模式，從斐波那契數列在植物生長中的體現，到周期性的潮汐現象，再到復雜經濟周期中的起伏。識彆這些模式，意味著我們能夠發現事物之間的關聯，理解其內在的生成機理，甚至預測未來的發展趨勢。我們將學習各種模式識彆的技術，包括但不限於周期性檢測、自相關分析、互相關分析等。例如，通過分析一段時間內的氣象數據，我們能否識彆齣氣候變化的周期性模式，從而更好地預測未來的天氣？通過分析用戶的瀏覽行為，我們能否識彆齣他們的興趣模式，從而為他們推薦更精準的內容？ 本書還將觸及“係統的構成與響應”。任何一個“係統”，都可以被看作是對輸入信號進行處理並産生輸齣信號的“黑箱”。這個黑箱的內部結構和工作方式，決定瞭它如何響應外界的信號。我們將探討綫性係統與非綫性係統，時不變係統與時變係統。理解係統的性質，是預測其行為的關鍵。例如，一個簡單的彈簧-質量係統，它的振動響應是怎樣的？一個復雜的金融市場係統，它的波動又受哪些因素影響？我們將通過分析係統的“衝激響應”和“階躍響應”，來揭示它們應對外界乾擾的內在規律。 在深入探討這些基本原理的同時，本書也將“信號在不同領域中的應用”作為重要的觀察視角。 在自然科學領域，我們將看到信號與模式是如何解釋宇宙的運行。例如，天文觀測中，望遠鏡捕捉到的光信號，經過分析，揭示瞭恒星的演化、星係的形成，甚至是暗物質的存在。地球科學中，地震波信號的傳播，幫助我們瞭解地球內部的結構。生物學中，DNA的序列本身就是一種信息信號，而神經元之間的電化學信號傳遞，構成瞭生命體感知和運動的基礎。甚至，量子世界中粒子的行為，也可以被看作是遵循某種概率信號的演化。 在工程技術領域，信號與係統的原理更是無處不在。通信工程中，無綫電信號的傳輸與接收，構成瞭我們現代通信的基礎。控製工程中，反饋信號的調節，確保瞭飛行器、機器人等設備的穩定運行。信號處理技術，更是滲透到音頻、視頻、醫學影像等各個方麵，為我們帶來瞭更清晰的聽覺，更生動的視覺，以及更精確的診斷。 在社會科學與經濟學領域，雖然形式可能更為抽象，但信號與模式的概念同樣至關重要。股票市場的價格波動，可以看作是反映瞭無數投資者信息的信號。民意調查的數據，揭示瞭社會群體的情感和偏好模式。社交媒體上的信息傳播，更是充滿瞭各種信號的生成、傳遞與衰減。理解這些信號的生成機製和傳播規律，有助於我們更深入地理解社會動態和經濟運行。 本書的另一大亮點在於，我們將“信號的噪聲與信息的魯棒性”作為一項重要議題。在現實世界中，幾乎所有的信號都不可避免地會受到噪聲的乾擾。噪聲，就像是信號中的雜音，會模糊信息的真實麵貌。如何有效地去除噪聲，提取齣真正有用的信息，是信號處理領域的核心挑戰。我們將學習各種濾波技術，如低通濾波、高通濾波、帶通濾波等，來“淨化”我們的信號，使其更加清晰。同時，我們也關注信息的“魯棒性”，即在存在噪聲和乾擾的情況下，信息依然能夠被可靠地識彆和利用的能力。 最後，本書將引導讀者思考“未來信號與模式的演化趨勢”。隨著科技的不斷發展，我們能夠産生的信號越來越復雜，信息的維度也越來越高。人工智能、大數據、物聯網等新興技術，正在以前所未有的方式生成和處理著海量信號。如何在這個信息爆炸的時代，有效地捕捉、分析和利用這些信號，預測未來的發展方嚮，將是至關重要的課題。我們將展望未來，思考新的信號類型，新的分析方法，以及它們將如何重塑我們的世界。 《時間的低語：探索宇宙的頻率與模式》是一本麵嚮所有對世界充滿好奇心，渴望理解事物背後深層規律的讀者。它不是一本教條式的教科書，而更像是一次引人入勝的思維探險。通過本書，您將學會用一種全新的視角去審視我們所處的這個動態而迷人的世界，學會傾聽那無處不在的“信號”，解讀那錯綜復雜的“模式”，最終，更好地理解“時間”這首永恒樂章的低語。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的最大啓示是，信號與係統絕非僅僅是枯燥的數學公式和抽象的概念集閤，它更是一門連接現實世界與抽象數學的橋梁。作者在描述每一個理論時，都會試圖追溯其齣現的曆史背景和解決的實際問題，這讓我看到瞭科學發展的脈絡和智慧的閃光。例如，在介紹傅裏葉變換時，書中就詳細講述瞭傅裏葉如何利用三角級數來研究熱傳導問題，以及這一方法如何被推廣到更廣泛的信號分析領域。這種敘事性的講解方式，讓我對知識的理解更加深刻，並且能夠體會到數學工具的強大和優雅。書中還涉及瞭一些關於係統辨識和模型簡化的問題，這讓我意識到，在復雜的現實世界中，如何找到最簡潔有效的模型來描述現象，是科學傢和工程師們永恒的課題。此外，本書在結尾部分還對一些前沿的信號處理技術進行瞭展望，比如自適應信號處理、小波分析等，這激發瞭我繼續深入學習和探索的興趣。總而言之，這本書不僅僅是在傳授知識，更是在培養一種科學思維方式，一種用係統和信號的視角去觀察和理解世界的獨特能力，讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書的開篇就給我一種撲麵而來的經典感，仿佛迴到瞭我大學時代初次接觸這門課程的青澀時光。章節的編排邏輯清晰得令人贊嘆，從最基礎的信號分類、時域分析，一步步深入到傅裏葉變換、拉普拉斯變換這些核心概念，再到捲積、係統穩定性等關鍵內容，整個脈絡順暢無比。作者在講解抽象概念時，並沒有止步於理論的羅列，而是穿插瞭大量的工程實例，比如音頻信號的處理、通信係統的建模等，這讓原本枯燥的數學公式瞬間變得生動形象。我特彆喜歡書中對時域和頻域之間相互轉化的深入剖析，這種視角切換能力對於理解許多信號處理的精髓至關重要。書中提供的例題和習題也極具代錶性，涵蓋瞭各種難度的題目，有些題目甚至引發瞭我更深層次的思考，讓我對信號與係統的內在聯係有瞭更深刻的認識。這本書的語言風格嚴謹而不失溫度，既有學術的深度，又不乏人文的關懷，閱讀過程中，我仿佛能感受到作者在字裏行間傳達的嚴謹治學態度和對這門學科的熱愛。整體而言，這是一本能夠引導初學者入門，又能讓有一定基礎的讀者溫故知新的優秀教材，它的價值遠不止於教材本身，更在於它培養瞭我獨立分析和解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在理論的深度和廣度上都達到瞭一個令人驚嘆的水平。它不僅僅是一本入門讀物，更是一本可以作為長期參考的工具書。作者對每一個概念的闡述都力求嚴謹和精確，並且在關鍵之處引用瞭大量經典的文獻和研究成果，這使得本書的理論基礎非常紮實。從綫性時不變係統（LTI）的基本性質，到差分方程和微分方程的解法，再到Z變換和離散時間傅裏葉變換（DTFT）的應用，每個部分都進行瞭深入的探討。我尤其欣賞書中對係統穩定性判據的詳細分析，以及如何通過根軌跡圖和奈奎斯特圖等方法來分析係統的動態特性。這些內容對於理解現代控製理論和通信係統設計都至關重要。另外，本書在講解概率信號和隨機過程的部分，也提供瞭非常詳盡的論述，包括平穩隨機過程、功率譜密度以及維納濾波等內容，這些都為後續更高級的信號處理課程打下瞭堅實的基礎。雖然有些章節的數學推導過程相對復雜，需要讀者具備一定的數學功底，但作者在其中也給齣瞭清晰的步驟和解釋，並且在每章末尾都提供瞭具有挑戰性的習題，能夠有效檢驗讀者的理解程度。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最直觀的感受就是它的“實用性”。在閱讀過程中，我常常能聯想到我在實際工作中遇到的各種問題，而書中的內容恰好能為我提供解決思路和理論支撐。作者在講解時，並沒有過多地糾纏於純粹的數學理論，而是將重點放在瞭如何利用這些理論來分析和解決工程問題上。例如，在介紹采樣定理時，書中詳細講解瞭數字信號處理中的欠采樣和過采樣問題，以及如何根據實際需求選擇閤適的采樣率。在討論濾波器設計時，書中不僅介紹瞭理想濾波器的原理，還深入講解瞭實際應用中常用的Butterworth、Chebyshev等濾波器類型，並給齣瞭相應的計算方法和設計實例。書中還有專門的章節講解瞭信噪比、誤碼率等通信係統中的關鍵性能指標，以及如何通過信號處理技術來改善這些指標。這些內容對於從事通信、電子、自動化等領域的工程師來說，具有極高的參考價值。書中的代碼示例（雖然不是直接的編程代碼，但有詳細的算法描述）也非常有用，能夠幫助我將書本知識轉化為實際操作。總之，這是一本能夠“落地”的書，它不僅能拓展我的理論視野，更能提升我的工程實踐能力。

評分☆☆☆☆☆

我一直對復雜的數學模型和抽象理論感到頭疼，但這本書的齣現徹底改變瞭我的看法。作者以一種非常直觀和生動的方式，將信號與係統這個看似艱深的領域呈現在我麵前。開篇並沒有直接拋齣復雜的公式，而是從生活中的例子入手，比如鍾擺的擺動、聲音的傳播，這些貼近生活的引入，瞬間拉近瞭我與書本的距離。然後，通過循序漸進的方式，逐步介紹信號的各種性質、係統如何響應這些信號，並巧妙地引入瞭傅裏葉級數和傅裏葉變換等核心工具。讓我印象深刻的是，書中大量使用瞭圖形化的解釋，通過波形圖、頻譜圖等直觀的視覺呈現，讓我能夠輕鬆理解信號的變換過程以及係統對信號的影響。此外，作者還花瞭很大篇幅講解瞭捲積定理，並用通俗易懂的語言解釋瞭其物理意義，這在很多同類書籍中是很難見到的。書中的許多插圖都經過精心設計，能夠清晰地展示概念之間的聯係，極大地降低瞭理解難度。即使是我這樣非科班齣身的讀者，也能在閱讀過程中找到樂趣，並且感受到知識點是如何一步步構建起來的，而不是被動地接受信息。總的來說，這是一本非常適閤那些希望深入瞭解信號與係統，但又對傳統理論學習方式感到畏懼的讀者的書籍。