信號與係統/21世紀高職高專規劃教材（機電係列） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳後金，鬍健 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 模擬電路
• 高等教育
• 職業教育
• 機電工程
• 電子技術
• 教材
• 21世紀高職高專
• 規劃教材

齣版社： 清華大學齣版社 ，

ISBN：9787810829618

版次：1

商品編碼：10486215

品牌：清華大學

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2007-08-01

頁數：273

正文語種：中文

內容簡介

《信號與係統》主要闡述確定性信號的時域分析和頻域分析，綫性非時變係統的描述與特性，以及信號通過綫性非時變係統的時域分析與變換域分析。按照先連續後離散、先時域後變換域的體係結構展開，突齣基本理論、基本概念和基本方法，強調三大變換（傅裏葉變換、拉普拉斯變換、z變換）的數學概念、物理概念和工程概念，淡化其計算技巧。根據信息科學與技術發展，結閤近年來教學改革的成果，更新瞭教學內容，注重實例分析，增編瞭工程性和綜閤設計性的例題和習題。《信號與係統》可作為電子信息工程、通信工程、信息工程、自動控製工程、生物醫學工程、計算機等專業的高職高專教材，也可供有關科技工作者自學參考。

目錄

第1章 信號與係統分析導論
1.1 信號的描述及分類
1.1.1 信號的定義與描述
1.1.2 信號的分類和特性
1.2 係統的描述及分類
1.2.1 係統的數學模型
1.2.2 係統的分類
1.3 信號與係統分析概述
1.3.1 信號與係統分析的基本內容與方法
1.3.2 信號與係統理論的應用
本章小結
思考題
習題

第2章 連續信號與係統的時域分析
2.1 連續時間信號的時域描述
2.1.1 典型普通信號
2.1.2 奇異信號的時域描述
2.2 連續時間信號的基本運算
2.3 連續時間信號的時域分解
2.4 連續時間綫性非時變係統的描述及特點
2.4.1 連續時間係統的數學描述
2.4.2 綫性非時變係統
2.5 連續時間LTI係統的響應
2.5.1 經典時域分析方法
2.5.2 連續LTI係統的零輸入響應
2.5.3 連續LTI係統的零狀態響應
2.6 連續係統的衝激響應
2.7 捲積積分
2.7.1 捲積的計算
2.7.2 捲積的性質
2.7.3 奇異信號的捲積
2.8 衝激響應錶示的係統特性
2.8.1 級聯係統的衝激響應
2.8.2 並聯係統的衝激響應
2.8.3 因果係統
2.8.4 穩定係統
本章小結
思考題
習題

第3章 連續時間信號與係統的頻域分析
3.1 周期信號的頻譜
3.1.1 周期信號的傅裏葉級數展開
3.1.2 周期信號的頻譜
3.1.3 周期信號的功率譜
3.2 非周期信號的頻譜
3.2.1 非周期信號的傅裏葉變換
3.2.2 常用信號的頻譜函數
3.2.3 傅裏葉變換的特性
3.2.4 非周期信號的能量頻譜
3.3 連續時間係統的頻域分析
3.3.1 連續時間係統的頻域描述
3.3.2 係統頻率響應
3.3.3 係統響應的頻域求解
3.4 無失真傳輸係統與理想低通濾波器
3.4.1 無失真傳輸係統
3.4.2 理想濾波器
3.5 信號抽樣及抽樣定理
3.5.1 信號的時域抽樣
3.5.2 時域抽樣定理
3.5.3 信號的重建
3.6 信號調製與解調
3.6.1 信號幅度調製
3.6.2 同步解調
3.6.3 單邊帶幅度調製
3.6.4 頻分復用
本章小結
思考題
習題

第4章 連續時間信號與係統的復頻域分析
4.1 連續時間信號的復頻域分析
4.1.1 從傅裏葉變換到拉普拉斯變換
4.1.2 單邊拉普拉斯變換的收斂域
4.1.3 常用信號的拉普拉斯變換
4.1.4 單邊拉普拉斯變換的性質
4.1.5 拉普拉斯反變換
4.2 連續LTI係統響應的復頻域分析
4.2.1 微分方程的復頻域求解
4.2.2 電路的復頻域模型
4.3 連續時間係統函數與係統特性
4.3.1 係統函數定義與計算
4.3.2 係統函數的零極點分布
4.3.3 係統函數與係統特性
4.4 連續係統的模擬
4.4.1 係統的聯結
4.4.2 連續係統的模擬
本章小結
思考題
習題

第5章 離散時間信號與係統的時域分析
5.1 離散時間信號時域描述
5.1.1 離散時間信號的錶示
5.1.2 基本離散序列
5.2 離散時間信號的基本運算
5.3 離散時間信號的時域分解
5.4 離散LTI係統的描述及特點
5.4.1 離散時間係統的數學描述
5.4.2 綫性非時變係統
5.5 離散時間LTI係統的響應
5.5.1 迭代法
5.5.2 經典法求解差分方程
5.5.3 離散LTI係統的零輸入響應
5.5.4 離散LTI係統的零狀態響應
5.6 離散係統的單位脈衝響應
5.7 序列捲積和
5.7.1 序列捲積和的圖形計算
5.7.2 列錶法計算序列捲積和
5.7.3 序列捲積和的性質
5.8 單位脈衝響應錶示的係統特性
5.8.1 級聯係統的單位脈衝響應
5.8.2 並聯係統的單位脈衝響應
5.8.3 因果係統
5.8.4 穩定係統
本章小結
思考題
習題

第6章 離散時間信號與係統的Z域分析
6.1 離散時間信號的Z域分析
6.1.1 單邊Z變換的定義及收斂域
6.1.2 常用序列的z變換
6.1.3 單邊z變換的主要性質
6.1.4 單邊z反變換
6.2 離散LTI係統響應的Z域分析
6.3 離散時間係統函數與係統特性
6.3.1 係統函數及其零極點
6.3.2 係統函數的零極點分布與係統時域特性的關係
6.3.3 係統函數的零極點分布與係統頻率響應的關係
6.3.4 係統函數的零極點分布與係統穩定性的關係
6.4 離散時間係統的模擬
6.4.1 離散時間係統的聯結
6.4.2 離散係統的模擬
本章小結
思考題
習題

第7章 係統的狀態變量分析
7.1 狀態及狀態空間的定義
7.2 連續時間係統狀態方程的建立
7.2.1 連續時間係統狀態方程的普遍形式
7.2.2 由電路圖建立狀態方程
7.2.3 由係統模擬方框圖建立狀態方程
7.2.4 由微分方程或係統函數建立狀態方程
7.3 連續時間係統狀態方程的求解
7.3.1 連續係統的狀態方程的時域求解
7.3.2 狀態方程的變換域求解
7.4 離散時間係統狀態方程的建立
7.4.1 離散時間係統狀態方程的一般形式
7.4.2 由係統模擬方框圖建立狀態方程
7.4.3 由係統函數或差分方程建立狀態方程
7.5 離散時間係統狀態方程的求解
7.5.1 離散狀態方程的時域求解
7.5.2 離散狀態方程的變換域求解
本章小結
思考題
習題
部分習題答案
參考文獻

精彩書摘

1.3 信號與係統分析概述
1.3.1 信號與係統分析的基本內容與方法
信號與係統分析主要包括信號分析與係統分析兩部分內容。信號分析的核心內容是信號的錶達，即將復雜信號錶達為一些基本信號的綫性組閤，通過研究基本信號的特性和信號的綫性組閤關係來研究復雜信號的特性。係統分析的主要任務是係統的描述，以及求解係統的輸齣響應。在種類繁多的係統中，綫性非時變係統的分析具有重要的意義。因為實際應用中的大部分係統屬於或可近似的看作是綫性非時變係統，而且綫性非時變係統的分析方法已有較完善的理論，因此本課程主要分析綫性非時變係統。對於非綫性係統與時變係統，近年來也有較大理論進展和應用領域，將在其他的課程中作專門的研究。
信號包括確定信號與隨機信號。對於確定信號通過綫性非時變係統的分析，主要采用數學模型的解析方法。即先建立描述係統的模型，然後根據輸入激勵求解齣係統輸齣響應的解析錶達式。，而對於隨機信號通過綫性非時變係統的分析，主要采用概率模型的統計方法，即根據輸入隨機信號的統計特性求解齣輸齣隨機信號的統計特性。在本課程中，主要對確定信號進行分析。對於確定信號通過綫性非時變係統的分析，其主要任務就是建立與求解係統的數學模型。其中，建立係統數學模型的方法可分為輸入輸齣描述法與狀態空間描述法兩種，而求解係統數學模型的方法可分為時間域分析法與變換域分析法。
在建立係統的數學模型時，輸人輸齣描述法側重於係統的外部特性，一般不考慮係統的內部變量，直接建立係統的輸入與輸齣之間的函數關係。由此而建立的係統動態方程直觀且簡單，因而適閤於單輸入單輸齣係統分析。狀態變量法側重於係統的內部特性，建立係統的內部變量之間以及內部變量與輸齣之間的約束關係。

前言/序言

　　本教材根據國傢教育部製定的高職高專教育信號與係統課程教學的基本要求和高職高專人纔培養規格要求而編寫。突齣高職高專教育的特點，闡述信號與係統的基本理論，強調如何應用基本理論分析問題和解決問題。教材在以下方麵具有特色。
　　1.在教育思想上，符閤學生的認知規律，體現教材不僅是知識的載體，也是思維方法和認知過程的載體。傳統觀念常認為教材就是將前人積纍的知識係統地組織在一起，學生讀書的目的就是獲取這些知識。實際上，人類學習的過程既是獲取知識，也是學習能力和綜閤素質的培養過程。因此，教材不應隻是靜態的知識，應展現科學的思維方法和認知過程。因此，在本教材編寫過程中，對教材的體係和內容進行瞭科學組織，體係結構循序漸進，內容敘述深入淺齣，使之更加符閤學習的認知過程。
　　2.在教材體係上，改變傳統的電路與係統課程體係，建立瞭信號與係統、數字信號處理的新體係。先時域再變換域。因為我們生活在時空中，比較熟悉時間域，在深刻理解時域分析的理論和方法，瞭解其優缺點後，自然就容易進入變換域分析的領域，從而發現時域分析與變換域分析的相互關係和各自的適用範疇。先信號分析再係統分析，因為信號分析是係統分析的基礎，隻有通過信號分析，確定信號的特徵，並對其進行有效的錶達，纔可能正確選擇和設計相應的係統，對信號進行有效的處理。
　　3.在教材內容上，體現經典與現代、連續與離散、信號與係統的辯證關係，適當反映IT的新理論和新技術，內容闡述深人淺齣，詳略得當。在時域分析中，突齣基本信號的數學定義和性質，以及信號分解理論和方法，係統的描述與時域特性；在變換域分析中，突齣傅裏葉變換、拉普拉斯變換和z變換的數學概念、物理概念和工程概念，淡化其數學技巧和運算，建立信號頻譜與係統函數的概念。為瞭提高學生利用信號與係統的理論和方法分析問題和解決問題的能力，增編瞭許多工程性、設計性和綜閤性例題與習題。

現代通信基礎：信號、係統與信息傳遞的奧秘 本書旨在深入淺齣地揭示現代通信技術的核心——信號與係統的理論基石，並在此基礎上探討信息如何在復雜環境中得以高效、可靠地傳遞。我們從最基本的概念齣發，逐步構建起理解通信係統運作的完整框架，讓讀者不僅能掌握理論知識，更能體會其在現實世界中的廣泛應用。 第一部分：信號的本質與分類 萬事萬物皆有跡象，在科學領域，這些跡象便是“信號”。信號是我們理解世界、感知變化、傳遞信息的載體。本書將首先帶領讀者認識信號的多樣性。 信號的基本概念： 我們將從信號的定義齣發，理解它作為一種物理量或數學錶示，如何隨時間或空間的變化而攜帶信息。例如，聲音的振動、光綫的強弱、溫度的升降，甚至股票市場的波動，都可以被抽象為信號。 信號的分類： 信號的種類繁多，為瞭便於分析和處理，我們需要對其進行分類。 連續信號與離散信號： 區分信號在時間和幅度上的連續性。連續信號在任何時刻都存在，如模擬電話信號；離散信號則隻在特定采樣點纔有定義，如數字音頻信號。 周期信號與非周期信號： 周期信號的模式會不斷重復，如正弦波；非周期信號則沒有這種重復性，如單個脈衝。 能量信號與功率信號： 根據信號的總能量和平均功率來判斷其性質，這對係統設計中的功率分配和能量存儲至關重要。 奇信號與偶信號： 信號的對稱性分析，對於簡化係統分析和算法設計具有重要意義。 信號的運算： 信號之間可以進行加、減、乘、除、移位、翻轉、伸縮等基本運算，這些運算是後續係統分析的基礎。例如，信號的移位操作在通信延遲的分析中不可或缺。 傅裏葉分析： 這是信號分析的重頭戲。我們將深入探討傅裏葉級數和傅裏葉變換，理解如何將復雜的信號分解為一係列簡單的正弦或餘弦分量的疊加。這就像將一個復雜的樂麯分解為各個音符的組閤，極大地簡化瞭對信號的理解和處理。我們將學習如何分析信號的頻域特性，瞭解哪些頻率分量是主要的，哪些是次要的，這對於濾波器設計、頻譜分析至關重要。 第二部分：係統的建模與響應 信號在傳輸過程中，往往會通過各種“係統”進行處理、變換或傳遞。係統是接收輸入信號並産生輸齣信號的任意“黑箱”。理解係統的性質和響應，是掌握信號處理和通信的關鍵。 係統的定義與描述： 我們將從係統的基本定義齣發，理解它作為一個變換器，如何將輸入信號映射為輸齣信號。係統的描述方式多種多樣，可以是數學方程、框圖模型，或是行為特性。 係統的分類： 綫性係統與非綫性係統： 綫性係統遵循疊加原理，即輸入信號的綫性組閤，其輸齣信號也是對應輸齣信號的綫性組閤。這是分析和設計的基礎。 時不變係統與時變係統： 時不變係統的特性不隨時間改變，這意味著無論輸入信號何時齣現，係統的響應模式都是相同的。 因果係統與非因果係統： 因果係統隻取決於當前和過去的輸入，不存在對未來輸入的依賴，這在實時係統中至關重要。 記憶係統與無記憶係統： 記憶係統對當前輸齣有依賴於曆史輸入，而無記憶係統則僅取決於當前輸入。 係統的衝激響應： 衝激響應是描述綫性時不變係統特性的 fundamental tool。它錶示當係統輸入為一個單位衝激信號時，係統的輸齣信號。通過衝激響應，我們可以計算係統對任意輸入信號的響應，這體現瞭係統的“記憶”和“傳播”特性。 捲積定理： 捲積是連接輸入信號、係統衝激響應與輸齣信號的核心數學運算。本書將詳細闡述捲積的定義、計算方法以及其在係統響應分析中的核心地位。掌握捲積，就掌握瞭分析綫性時不變係統如何處理信號的鑰匙。 係統函數與傳遞函數： 在頻域中，係統的特性可以通過係統函數或傳遞函數來描述。我們將學習如何利用拉普拉斯變換和傅裏葉變換，將時域的捲積運算轉化為頻域的乘積運算，大大簡化瞭係統分析和設計。傳遞函數揭示瞭係統在不同頻率下的增益和相位特性，為濾波器設計、穩定性分析提供瞭理論依據。 第三部分：通信係統中的信號與係統應用 理論知識最終要迴歸實踐。本書將重點將前麵學到的信號與係統理論應用於實際的通信係統中，展現其強大的生命力。 調製與解調： 在無綫通信中，原始信號（如語音）通常需要被“調製”到高頻載波上進行傳輸，以剋服傳輸損耗和乾擾。我們將學習各種調製技術，如調幅（AM）、調頻（FM）、調相（PM）等，並理解其背後的信號與係統原理。同時，接收端需要通過“解調”過程將原始信號從載波中恢復齣來。 濾波技術： 濾波器是通信係統中不可或缺的組成部分，用於抑製噪聲、選擇特定頻率的信號，或進行信號整形。我們將深入研究低通、高通、帶通、帶阻等各類濾波器，理解其設計原理和在通信係統中的應用，例如在接收端濾除乾擾信號，或者在發射端限製信號的帶寬。 采樣與量化： 數字通信的基礎是將連續信號轉換為離散的數字信號。我們將詳細講解采樣定理（Nyquist-Shannon采樣定理），理解采樣率對信號恢復的重要性，以及量化誤差對信號保真度的影響。 噪聲與失真： 信號在傳輸過程中不可避免地會受到噪聲的乾擾和係統的失真。我們將分析不同類型的噪聲（如加性高斯白噪聲）及其對信號的影響，並探討如何通過信號處理技術和係統設計來減輕噪聲和失真的程度，提高通信的可靠性。 現代通信係統的實例分析： 本部分將通過一些具體的通信係統實例，如蜂窩通信、數字電視、無綫局域網（Wi-Fi）等，來印證和深化我們對信號與係統理論的理解。我們將分析這些係統在信號産生、傳輸、接收和處理過程中是如何巧妙地運用信號與係統的原理來實現高效通信的。 本書特色： 理論與實踐並重： 每一個理論概念都輔以清晰的解釋和貼近實際的例子，幫助讀者建立直觀的認識。 循序漸進的學習路徑： 從基礎概念齣發，逐步深入，邏輯清晰，確保讀者能夠係統地掌握知識。 強調工程應用： 重點突齣信號與係統理論在現代通信、信號處理等工程領域中的實際應用價值。 清晰的圖示與例題： 大量精美的圖示和精心設計的例題，幫助讀者理解抽象的數學概念，並鞏固所學知識。 本書適閤於高等職業院校、工程技術學院等相關專業的學生閱讀，也是從事通信、電子、自動控製等領域工作的工程師和技術人員的必備參考書。通過學習本書，讀者將能夠深刻理解現代通信的奧秘，為進一步學習更高級的通信技術奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名職業技術學院的學生，我更關注教材的實用性和操作性，而這本《信號與係統》在這方麵做得相當齣色。它沒有迴避理論的嚴謹性，但更側重於將這些理論與實際工程問題聯係起來。書中對於一些經典信號（如階躍信號、指數信號、正弦信號）的介紹，不僅給齣瞭它們的數學錶達式，還分析瞭它們在實際通信、控製係統中的應用場景，這讓我覺得學習不再是枯燥的理論推導，而是解決實際問題的有力工具。我尤其欣賞書中關於係統辨識和狀態空間方法的引入，雖然篇幅不長，但它為我提供瞭理解更復雜的動態係統和設計先進控製策略的基礎。教材中穿插的習題設計也很有代錶性，涵蓋瞭從基礎概念驗證到綜閤應用分析的各個層麵，讓我能夠及時鞏固所學知識，並檢驗自己的理解程度。這本書讓我覺得，信號與係統這門課確實是我們進行更高級工程設計和分析必不可少的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書在內容深度和廣度上都給我留下瞭深刻的印象。它不僅僅是停留在信號與係統的基礎理論層麵，更是在很多地方進行瞭拓展和延伸，讓我看到瞭這個學科在更廣闊領域的應用潛力。例如，書中關於采樣定理的講解，不僅闡述瞭理論的嚴謹性，還引入瞭實際應用中的各種考量，比如奈奎斯特率、混疊現象以及如何避免這些問題，這對於我們未來從事數字信號處理的工作至關重要。另外，關於LTI係統（綫性時不變係統）的部分，作者深入剖析瞭衝激響應的意義，以及如何利用它來預測係統的輸齣，這讓我對係統的行為有瞭更深層次的理解。我特彆喜歡書中對濾波器設計的討論，雖然不是最詳細的，但它提供瞭一個很好的入門視角，讓我瞭解瞭不同類型濾波器的基本原理和適用場景。總的來說，這本書為我打開瞭一扇新的大門，讓我對信號與係統這門學科有瞭更全麵、更深刻的認識，也激發瞭我進一步探索的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的教材應該能夠激發讀者的思考，而這本《信號與係統》無疑做到瞭這一點。它在講解基礎概念的同時，也時常引導讀者思考更深層次的問題，比如信號的能量與功率如何影響係統響應，以及不同類型的信號在實際應用中各自的優勢和局限性。書中關於Z變換的介紹，讓我對離散時間係統的分析有瞭更係統的認識，特彆是它在處理差分方程和係統穩定性分析上的便捷性，給我留下瞭深刻的印象。我非常喜歡書中對一些實際問題的建模分析，比如通信係統中信號的傳輸、濾波以及噪聲的乾擾，這些案例讓理論知識變得鮮活起來，也讓我看到瞭信號與係統這門學科在現代科技中的重要地位。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是對學習者分析能力和解決問題能力的培養，讓我對如何將所學知識應用於實際工程項目有瞭更清晰的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它讓“信號與係統”這個原本聽起來有些高深的學科變得觸手可及。作者以非常平易近人的語言，將復雜的數學概念和工程原理娓娓道來。我特彆欣賞書中對時間域和頻率域之間聯係的闡釋，通過生動的圖示和形象的比喻，讓我對傅裏葉變換、拉普拉斯變換等工具不再感到畏懼，而是能理解它們如何揭示信號的內在規律。書中關於離散時間信號和係統的介紹也十分到位，與連續時間係統的對比讓我對兩者的異同有瞭清晰的認識，也為我後續學習數字信號處理打下瞭堅實的基礎。另外，書中對係統穩定性的分析，通過特徵方程的根以及根的位置與係統穩定性的關係，讓我對如何判斷一個係統是否穩定有瞭明確的判斷依據。這本書就像一個耐心細緻的老師，一步步引導我掌握瞭信號與係統的核心知識，讓我覺得學習過程是充滿樂趣和成就感的。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與係統》確實是一本讓我眼前一亮的教材。作為一名對電子技術充滿好奇的學生，我一直希望能找到一本既能打好理論基礎，又足夠貼近實際應用的教材，而這本書恰恰滿足瞭我的需求。它不像一些理論教材那樣晦澀難懂，而是循序漸進地引導我理解信號的基本概念，從時域到頻域的轉換，再到傅裏葉級數和傅裏葉變換的精髓，每一步都講得清晰透徹。書中大量的圖示和實例更是將抽象的數學概念具象化，讓我在學習過程中不會感到迷茫。特彆是關於係統響應的部分，作者通過實際電路的分析，讓我深刻理解瞭綫性係統、時不變係統、因果係統等概念在現實世界中的應用。我尤其欣賞書中對捲積運算的講解，雖然這是一個比較復雜的概念，但通過作者精心設計的例子，我終於能夠理解它在係統分析中的核心作用。這本書不僅僅是知識的堆砌，更是對讀者邏輯思維和分析能力的培養，讓我對未來的專業學習充滿瞭信心。