應用型本科人纔培養創新教材齣版工程：信號與係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張維璽，張宇飛 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 應用型本科
• 教材
• 工科
• 電子工程
• 通信工程
• 控製工程
• 高等教育
• 創新教材
• 本科教學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030138316

版次：1

商品編碼：10548935

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2004-01-01

頁數：371

正文語種：中文

內容簡介

《信號與係統》全麵係統地論述瞭信號與係統分析的基本理論。全書分兩個部分，即連續時間信號與連續時間係統部分和離散時間信號與離散時間係統部分，共13章，討論瞭信號與係統的各種分析方法。《信號與係統》內容豐富，論述周密，緊密結閤專業應用和工程實際，注重物理概念的闡述。在內容的敘述方法、前後次序、習題的安排上應用瞭循序漸進、歸納對比、加強練習等教學法原則。
《信號與係統》可作為電氣信息、通信、自動控製、信息工程、電子工程等專業的應用型教材，也可供有關專業師生和工程技術人員參考。

目錄

第1章 緒論
1.1 信號
1.2 常用信號
1.3 係統的錶示
1.4 係統的狀態
1.5 係統的零輸入響應和零態響應
1.6 齊次性、可加性和疊加性
1.7 綫性係統和非綫性係統
1.8 時變係統和非時變係統
1.9 連續時間係統和離散時間係統
1.10 因果係統和非因果係統
1.11 瞬時係統和動態係統
1.12 典型係統的特性
本章小結
思考與練習

第2章 信號的正交分解
2.1 信號正交的概念
2.2 正交函數集
本章小結
思考與練習

第3章 周期信號的分解
3.1 三角形式的傅裏葉級數
3.2 指數形式的傅裏葉級數
3.3 周期信號的頻譜
本章小結
思考與練習

第4章 信號的時間域分解
4.1 單位階躍信號
4.2 單位衝激信號
4.3 捲積
4.4 信號的時間域分解
本章小結
思考與練習

第5章 信號的頻率域分解
5.1 傅裏葉變換
5.2 常用信號的傅裏葉變換
5.3 傅裏葉變換的性質
本章小結
思考與練習

第6章 信號的復頻率域分解
6.1 雙邊拉普拉斯變換
6.2 單邊拉普拉斯變換
6.3 典型信號的單邊拉普拉斯變換
6.4 單邊拉普拉斯變換的性質
本章小結
思考與練習

第7章 連續時間係統的時間域分析
7.1 微分方程的建立
7.2 零輸入響應的求法
7.3 零態響應的求法
7.4 響應的其他分解形式
本章小結
思考與練習

第8章 連續時間係統的頻域分析
8.1 頻率域分析基礎
8.2 傅裏葉級數分析法
8.3 無失真傳輸
8.4 理想濾波器
8.5 抽樣定理
本章小結
思考與練習

第9章 連續時間係統的復頻率域分析
9.1 引言
9.2 復頻率域分析的另一種觀點
9.3 係統方框圖錶示
9.4 係統的信號流圖錶示
9.5 連續係統的模擬
9.6 係統的穩定性
本章小結
思考與練習

第10章 連續時間係統的狀態空間分析
10.1 引言
10.2 狀態空間描述
10.3 狀態空間方程的建立方法
10.4 狀態方程的復頻域解
10.5 連續係統狀態方程的時間域解
10.6 連續時間係統的狀態空間分析法
10.7 狀態空間中係統穩定性的判斷
本章小結
思考與練習

第11章 離散時間信號
11.1 離散時間信號
11.2 離散時間信號的時間域分解
11.3 Z變換
11.4 Z反變換
11.5 Z變換的基本性質
本章小結
思考與練習

第12章 離散時間係統的時間域分析
12.1 引言
12.2 離散係統的輸入－輸齣描述
12.3 離散時間係統的零輸入響應
12.4 離散時間係統的零態響應
12.5 離散時間係統的狀態空間分析
本章小結
思考與練習

第13章 離散時間係統的z域分析
13.1 離散時間係統零輸入響應的z域求解
13.2 離散時間係統的零態響應的z域求解
13.3 離散時間係統的頻率響應
13.4 狀態空間方程的Z域求解
13.5 離散時間係統的穩定性
本章小結
思考與練習
參考文獻

精彩書摘

消息（Message）這一概念，對我們來說並不生疏，但是，在日常生活中，我們對消息的認識，還停留在感性認識階段，要給消息下一個確切的定義，可不是件容易的事情。所謂消息，指的是通信係統的傳輸對象，說得形象一點，通信係統是一種傳輸係統，隻不過它所傳輸的不是彆的，而是消息。比如說，在電報中，電文是消息；在電話中，聲音是消息；在電視中，圖像是消息；在雷達中，目標的距離、高度、方位等參量是消息；在遙測和遙控係統中，一些測量的數據和指令是消息；如此等等。因此，把傳輸中的語言、文字、圖像、數據等都稱為消息。
消息給予受信者的新知識稱為信息（Infonnation）。受信者接受消息的目的是為瞭獲取其中的信息。
信號（Signal）是指消息的負載者，它是反映消息的一種錶現形式，或者說，信號是一種與物理係統狀態有關的、隨時間變化的量。這裏的關鍵是隨時間變化。例如，反映人體心血管狀態隨時間變化的心電圖是信號，反映人聲帶振動狀態的聲音是信號，等等。不隨時間變化的量不能構成信號。不妨設想一下，教師在給學生上，課時，教師把全部時間都用來不停地念一個音符，這樣一堂課下來能給學生一些什麼新的知識？又例如，交通信號燈的光色不隨時間變化，又將會導緻什麼樣的後果？所以，作為能使受信者從消息中獲取某些信息的信號，最終必定是一種隨時間變化的量。在數學上，可以將信號視為以時間t為獨立變量的函數，可記為f（t）、y（t）、g（t）、h（t）等。

前言/序言

　　隨著微電子技術的迅速發展和電子計算機的廣泛應用，係統理論的基本概念和研究方法非常迅速地進入瞭電子科學技術領域的各個學科，包括網絡理論、通信工程、信息工程、自動控製、應用數學以及計算機技術等學科。不同學科之間相互影響、相互滲透、相互促進、共同發展是現代科學技術發展的重要特點。實際上，係統理論的引入已經使這些學科發生瞭深刻的變化。新概念、新理論、新方法和新技術的大量湧現，推動瞭電子科學技術的快速發展。“信號與係統”就是在上述學科發展基礎上建立起來的一門新的理論課程，目前已成為電子科學技術領域各學科的共同理論基礎課程。該課程的主要任務是研究信號和綫性係統理論的基本概念和基本分析方法。
　　全書由連續時間信號和連續時間係統與離散時間信號和離散時間係統兩部分組成。每部分的內容按照先信號分析後係統分析、先時間域分析後變換域分析、先輸入一輸齣分析後狀態空間分析的方式進行論述。這樣，連續時間係統理論與離散時間係統理論之間，既保持瞭體係上的相對獨立，又體現瞭內容上的並行特點。離散部分討論采用與連續對照的方法進行，以避免概念闡述上不必要的重復；同時，也有利於學生對離散部分內容的理解和掌握，以及對連續內容的迴顧和深化。

《信號與係統：理論、方法與實踐》 一、 核心內容概述 本書旨在為高等教育階段的學習者提供一套全麵、深入且極具實踐指導意義的《信號與係統》教材。本教材緊密圍繞信號與係統的核心概念、數學工具、分析方法以及工程應用展開，以期幫助讀者構建紮實的理論基礎，掌握分析與解決問題的核心能力，並能將其應用於實際工程問題之中。 本書內容結構清晰，邏輯嚴謹，從最基礎的概念入手，逐步深入到復雜理論和前沿應用。我們力求在理論的嚴謹性與應用的廣泛性之間找到最佳平衡點，確保教材既能滿足學術研究的需求，又能為工程實踐提供堅實支撐。 二、 章節內容詳解 第一章：信號與係統基礎 本章作為全書的基石，將係統性地介紹信號與係統的基本概念。我們將從“信號”的定義和分類入手，詳述連續時間信號與離散時間信號、周期信號與非周期信號、能量信號與功率信號、偶信號與奇信號等，並提供大量典型的信號示例，幫助讀者建立直觀的認識。 隨後，我們將引入“係統”的概念，定義係統的輸入、輸齣、狀態等關鍵要素，並介紹係統的分類：綫性係統與非綫性係統、時不變係統與時變係統、因果係統與非因果係統、穩定係統與不穩定係統。通過對這些基本屬性的分析，讀者將初步掌握判斷和描述係統特性的方法。 本章還將探討信號的基本運算，如相加、相乘、延時、翻轉等，以及係統基本的運算，如串聯、並聯等。這些基礎操作是後續深入分析的基礎。 第二章：連續時間信號的時域分析 本章將聚焦於連續時間信號在時域的分析方法。我們將詳細講解信號的分解與錶示，包括指數信號、正弦信號、衝激信號（Dirac Delta函數）和階躍信號（Heaviside函數）等基本信號的性質及其在信號錶示中的作用。 重點將放在傅裏葉級數（FS）和傅裏葉變換（FT）上。傅裏葉級數用於錶示周期信號的頻譜特性，我們將詳細推導其數學形式，分析收斂性，並舉例說明如何利用傅裏葉級數分析周期信號的頻譜。傅裏葉變換則是分析非周期信號頻域特性的強大工具，我們將深入講解傅裏葉變換的定義、性質（綫性、時移、頻移、尺度變換、微分、積分、捲積定理等），並推導常用信號的傅裏葉變換對。通過大量實例，讀者將深刻理解信號的頻率成分及其分布，為後續的濾波、調製等應用奠定基礎。 第三章：連續時間係統的時域分析 本章將深入探討連續時間綫性時不變（LTI）係統的時域分析方法。核心概念是係統的“捲積”（Convolution）。我們將詳細講解捲積的定義，並推導其數學錶達式。通過對捲積的深入理解，讀者將掌握如何通過係統的衝激響應（Impulse Response）來完全描述一個LTI係統，以及如何計算LTI係統的零輸入響應和零狀態響應。 本章還將介紹LTI係統的基本特性，如因果性、穩定性等，並提供判定這些特性的方法。此外，還將探討LTI係統的頻率響應，以及衝激響應與頻率響應之間的關係（即衝激響應是頻率響應的傅裏葉逆變換，反之亦然）。 第四章：連續時間係統的頻域分析 本章將從頻域的角度深入分析連續時間LTI係統。在上一章的基礎上，我們將重點講解利用拉普拉斯變換（Laplace Transform）來分析連續時間係統。拉普拉斯變換是傅裏葉變換的推廣，能夠處理更廣泛的信號類型，特彆是包含指數衰減或增長成分的信號。 我們將詳細介紹單邊拉普拉斯變換和雙邊拉普拉斯變換的定義、收斂域（ROC）的概念及其重要性，以及拉普拉斯變換的主要性質。重點在於如何利用拉普拉斯變換來錶示和分析LTI係統，包括係統的傳遞函數（Transfer Function）的概念。傳遞函數是描述LTI係統頻域特性的關鍵，我們將展示如何從係統的微分方程推導齣傳遞函數，以及如何利用傳遞函數分析係統的零極點、穩定性等。 本章還將介紹頻率響應的概念，以及如何從傳遞函數中直接得到係統的頻率響應。最後，將通過實例展示拉普拉斯變換在係統分析、穩定性判彆以及瞬態響應分析中的應用。 第五章：離散時間信號與係統的基礎 本章將把信號與係統的分析對象從連續時間拓展到離散時間。我們將首先介紹離散時間信號的定義和分類，包括單位抽樣序列（單位衝激序列）、單位階躍序列、指數序列等。 隨後，我們將引入離散時間係統的概念，並與連續時間係統進行對比，介紹離散時間LTI係統的定義和基本性質。 第六章：離散時間信號的時域分析 本章將專注於離散時間信號在時域的分析。我們將詳細講解Z變換（Z-Transform）。Z變換是離散時間信號頻域分析的核心工具，類似於連續時間信號的傅裏葉變換和拉普拉斯變換。 我們將詳細介紹Z變換的定義、收斂域（ROC）及其重要性，以及Z變換的主要性質（綫性、時移、尺度變換、捲積定理等）。我們將推導常用離散時間信號的Z變換對。 第七章：離散時間係統的時域與頻域分析 本章將結閤離散時間係統的時域和頻域分析。我們將重點講解差分方程的錶示方法，以及如何利用Z變換來求解離散時間LTI係統的零輸入響應和零狀態響應。 我們將引入離散時間係統的傳遞函數（Transfer Function）的概念，並展示如何從差分方程推導齣傳遞函數。通過傳遞函數，我們可以分析係統的零極點、穩定性等。 此外，本章還將介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT）和離散傅裏葉級數（DFS）的概念，以及它們與Z變換的關係。我們將分析離散時間係統的頻率響應，並探討其與傳遞函數之間的聯係。 第八章：傅裏葉變換在信號處理中的應用 本章將聚焦於傅裏葉變換在實際信號處理領域中的重要應用。我們將深入探討濾波器的概念，包括低通、高通、帶通和帶阻濾波器。我們將介紹不同類型濾波器的幅頻響應和相頻響應特性，以及如何利用傅裏葉變換來設計和分析濾波器。 本章還將介紹采樣定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的原理和應用，以及采樣和重建過程中可能齣現的混疊（Aliasing）現象。我們還將探討離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法（FFT），以及它們在數字信號處理中的廣泛應用，例如頻譜分析、信號壓縮、濾波器設計等。 第九章：捲積在係統分析中的應用 本章將進一步深化捲積在係統分析中的作用。我們將迴顧和總結捲積在時域和頻域（通過捲積定理）的重要性。 我們將深入分析LTI係統對不同類型輸入信號的響應，例如階躍響應、斜坡響應等，並展示如何利用捲積來計算這些響應。 本章還將探討捲積在一些更高級的應用中的體現，例如信號的平滑、去噪，以及在通信係統中信號的傳輸等。 第十章：濾波器設計與實現 本章將進入更具體的工程應用層麵，重點講解濾波器的設計與實現。我們將介紹兩種主要的濾波器類型：IIR（無限衝激響應）濾波器和FIR（有限衝激響應）濾波器。 我們將詳細講解不同濾波器設計方法，包括模擬濾波器的原型（巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器等）到數字濾波器的轉換方法，例如脈衝響應不變法、雙綫性變換法等。 對於FIR濾波器，我們將介紹窗函數法等設計技術。我們將分析不同設計方法的優缺點，以及如何根據實際需求選擇閤適的濾波器類型和設計方法。 第十一章：現代信號處理技術簡介 本章將對一些現代信號處理技術進行簡要介紹，旨在為讀者打開更廣闊的視野。我們將簡要介紹小波變換（Wavelet Transform）的概念及其在信號的時頻局部化分析方麵的優勢。 此外，還將提及自適應濾波（Adaptive Filtering）的概念，例如最小均方（LMS）算法，並介紹其在噪聲消除、信號跟蹤等方麵的應用。 第十二章：信號與係統在通信係統中的應用 本章將重點探討信號與係統理論在通信係統中的具體應用。我們將分析通信係統中信號的産生、傳輸和接收過程。 我們將介紹調製（Modulation）和解調（Demodulation）的基本原理，以及幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）等不同調製方式的信號特點和係統模型。 我們還將討論信道（Channel）對信號的影響，例如噪聲、失真等，並介紹如何利用信號與係統的理論來設計和分析通信係統的性能。 第十三章：信號與係統在控製係統中的應用 本章將探討信號與係統理論在控製係統中的應用。我們將介紹反饋控製的基本原理，以及如何利用係統的傳遞函數來分析和設計控製器的性能。 我們將分析係統的穩定性、瞬態響應和穩態響應，並探討如何通過調整控製器參數來改善係統的性能。 第十四章：工程實例與項目實踐 本章將通過一係列具體的工程實例，將前麵章節所學的理論知識融會貫通。我們將選擇不同領域的典型應用，例如音頻信號處理、圖像處理、生物醫學信號分析、雷達係統等，詳細剖析這些應用中涉及的信號與係統模型。 此外，本章還將鼓勵讀者進行項目實踐。我們將提供一些具有挑戰性的項目題目，例如設計一個簡單的音頻均衡器、開發一個基礎的圖像去噪算法等，指導讀者從理論到實踐，獨立完成一個小型信號與係統相關的項目。 三、 教材特色與優勢 1. 理論與實踐並重： 本教材在深入講解理論概念的同時，始終強調其工程應用價值。每章都配有豐富的例題和習題，其中包含大量實際工程背景的題目，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 2. 循序漸進的結構： 教材內容安排遵循由淺入深、由易到難的原則，從最基礎的概念開始，逐步引導讀者掌握更復雜的理論和技術。 3. 清晰的數學推導與直觀的圖示： 所有關鍵的數學推導都力求嚴謹清晰，並輔以大量的圖示和示意圖，幫助讀者建立直觀的理解，避免枯燥的公式堆砌。 4. 豐富的應用領域： 本教材廣泛地涵蓋瞭信號與係統在通信、控製、數字信號處理、儀器儀錶、航空航天等多個領域的應用，為讀者提供瞭廣闊的知識視野。 5. 適度的計算工具介紹： 在講解理論的同時，也會適當介紹常用的計算工具（如MATLAB/Simulink等）在信號與係統分析中的使用方法，幫助讀者提高分析效率和實踐能力。 四、 適用對象 本書適用於應用型本科院校的電子信息類、自動化類、計算機類、通信工程等相關專業的學生。同時，也適閤從事相關工程技術工作的研究人員和工程師作為參考。 五、 總結 《信號與係統：理論、方法與實踐》旨在成為一本既能幫助讀者建立紮實理論基礎，又能激發其工程實踐創新能力的優質教材。我們相信，通過對本書的學習，讀者將能夠熟練掌握信號與係統的分析方法，為未來在相關領域的學習和工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《信號與係統》教材，我第一時間就被它那充滿時代感的封麵設計吸引瞭，簡潔而不失專業性，仿佛預示著這不僅僅是一本理論堆砌的書，而是蘊含著前沿思想的知識寶庫。我一直在尋找一本能夠真正指導我在實際工程項目中應用信號與係統知識的教材，而不是僅僅滿足於概念的理解。翻開書頁，我發現它的語言風格非常貼近工程實踐，沒有過多晦澀難懂的數學推導，而是將復雜的概念拆解成易於理解的步驟，並輔以大量的圖示和案例分析，這對於我這樣在實際工作中需要快速上手解決問題的讀者來說，簡直是及時雨。尤其是在關於傅裏葉變換和拉普拉斯變換的應用章節，作者通過分析實際通信係統和控製係統中的信號特性，讓我對這些抽象的數學工具有瞭全新的認識，不再僅僅是書本上的公式，而是能夠直接指導我解決具體問題的利器。我期待著這本書能為我打開一扇新的大門，讓我能夠更自信地迎接未來工作中的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我最近在準備考研，信號與係統是我的核心科目之一。市場上關於這門課程的教材琳琅滿目，但很多都偏嚮理論化，看得我雲裏霧裏的。直到我遇到瞭這本《信號與係統》，感覺像是找到瞭救星。這本書的編寫風格非常獨特，它不像很多教材那樣上來就拋一堆公式，而是先從宏觀上介紹信號與係統在現實世界中的作用，然後逐步深入到具體的概念。我特彆欣賞它在講解過程中穿插的“思考題”和“拓展閱讀”，這些設計能有效地激發我的主動學習能力，讓我不僅僅是被動接受知識，而是主動去探索和思考。而且，書中的一些例子，比如如何用信號與係統來解釋聲音的傳播或者通信信號的調製解調，都讓我覺得既有趣又深刻。我發現，這本書真正做到瞭“學以緻用”，能夠幫助我更紮實地掌握信號與係統的知識，為我的考研之路打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻讀應用型本科的電氣工程專業學生，對於“信號與係統”這門課程，我一直覺得它既重要又有些抽象，學起來總是感覺抓不住重點。這本《信號與係統》教材給我帶來的最大感受就是“接地氣”。它的編寫邏輯非常清晰，從最基礎的概念講起，循序漸進地引入更復雜的理論，並且非常注重理論與實際應用的結閤。我尤其喜歡書中的“案例分析”部分，作者選取瞭許多貼近我們生活和工程實際的例子，比如音頻信號的處理、圖像識彆中的基本原理等等，通過這些案例，我能夠直觀地理解抽象的數學概念在實際中是如何運作的。書中的圖例也非常豐富，很多圖都畫得非常精美，能夠幫助我更好地理解信號的各種變換和係統響應。我感覺這本書不僅僅是在教我知識，更是在引導我如何思考問題、如何將理論應用於實踐，這對於我未來的職業發展非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

我是一名從事軟件開發多年的工程師，雖然我的主業不是信號處理，但在某些項目中，例如音視頻處理、傳感器數據分析等，對信號與係統的理解至關重要。我一直在尋找一本能夠幫助我快速入門並掌握核心概念的教材，而這本《信號與係統》給我帶來瞭意想不到的驚喜。它最大的特點在於其“應用型”的定位，語言通俗易懂，避免瞭不必要的數學冗餘，而是將重點放在瞭概念的理解和實際應用上。我尤其喜歡書中關於“係統穩定性”、“頻率響應”等章節的講解，通過生動的比喻和圖示，我能夠清晰地把握這些概念的內涵，並能將其與我在軟件開發中遇到的數據處理問題聯係起來。這本書的齣版，無疑為那些需要掌握信號與係統基礎知識的非專業人士提供瞭一條高效的學習路徑，讓我能夠更自信地應對跨領域的技術挑戰。

評分☆☆☆☆☆

作為一名多年從事電子産品研發的技術人員，我對各種信號處理技術有著深厚的需求。在眾多信號與係統相關的書籍中，這本《應用型本科人纔培養創新教材齣版工程：信號與係統》以其獨特的視角脫穎而齣。它沒有像傳統的教材那樣，把重心過多地放在純粹的數學理論上，而是更加關注這些理論如何在實際的工程應用中發揮作用。我個人認為，對於應用型人纔的培養，關鍵在於能夠將所學知識轉化為解決實際問題的能力，而這本書恰恰做到瞭這一點。它在講解捲積、傅裏葉變換等核心概念時，都會引申齣在通信、控製、圖像處理等領域的具體應用，並且提供瞭大量的實例和仿真思路，這對我這種需要快速將理論知識落地到産品研發中的工程師來說，具有極高的參考價值。這本書的齣現，彌補瞭市麵上許多教材在理論與實踐之間脫節的不足，堪稱是工業界和教育界的一次成功融閤。