应用型本科高校系列教材·电气信息类：信号与系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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钱叶旺 编

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• 电路分析
• 信息处理
• 控制工程

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312030208

版次：1

商品编码：11086802

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-08-01

用纸：胶版纸

页数：358

字数：450000

正文语种：中文

内容简介

《应用型本科高校系列教材·电气信息类：信号与系统》主要讲述确定性信号的时域与频域分解，信号通过线性时不变系统的时域和变换域分析，以及各个部分的MATLAB实践等内容。全书共分为10章，主要内容包括：信号与系统概述、周期信号的分解、信号的时域分解、连续时间系统的时域分析、离散时间系统的时域分析、信号的频域分解、连续时间系统的频域分析、连续时间系统的复频域分析、离散时间系统的z域分析、系统的状态变量分析。每章都配有相应的例题与习题，并给出典型的MATLAB仿真例题。
《应用型本科高校系列教材·电气信息类：信号与系统》可作为应用型本科院校电气信息类专业的教材，也可作为普通本科院校相关专业的教材。

内页插图

目录

前言
第1章 信号与系统概述
1.1 信号的描述
1.2 系统的概述
1.3 信号与LTI系统分析方法概述
实验1 信号的MATLAB表示
习题1

第2章 周期信号的分解
2.1 信号的正交分解
2.2 周期信号的三角形式傅里叶级数
2.3 周期信号的指数形式傅里叶级数
2.4 周期信号的频谱
实验2 用MATLAB进行信号的正交变换
习题2

第3章 信号的时域分解
3.1 单位阶跃信号
3.2 单位冲激信号
3.3 连续信号的时域分解
3.4 离散时间信号
3.5 离散时间信号的时域分解
3.6 卷积积分
实验3 用MATLAB进行信号的时域分解
习题3

第4章 连续时间系统的时域分析
4.1 系统微分方程的建立
4.2 零输入响应的求解
4.3 零状态响应的求解
4.4 系统的全响应
4.5 冲激响应和阶跃响应
4.6 卷积积分
4.7 卷积积分的性质
实验4 用MATLAB进行连续系统的时域分析
习题4

第5章 离散时间系统的时域分析
5.1 系统差分方程的建立
5.2 零输入响应和零状态响应的求解1
5.3 单位序列响应和阶跃响应
5.4 卷积和
实验5 用MATLAB进行离散系统的时域分析
习题5

第6章 连续信号的频域分解
6.1 傅里叶变换
6.2 常用信号的傅里叶变换
6.3 傅里叶变换的性质
6.4 周期信号的傅里叶变换
实验6 用MATLAB进行信号的频域分析
习题6

第7章 连续时间系统的频域分析
7.1 系统的频率响应
7.2 系统的无失真传输和滤波
7.3 取样定理
实验7 用MATLAB进行连续时间系统的频域分析
习题7

第8章 连续时间系统的复频域分析
8.1 拉普拉斯变换
8.2 拉普拉斯变换的性质
8.3 拉普拉斯逆变换
……
第9章 离散时间信号与系统的Z域分析
第10章 系统的状态变量分析
参考文献

前言/序言

信号的宇宙：从理论到实践的奥秘探索 在这纷繁复杂的世界中，我们无时无刻不被各种各样的信号所包围。它们是信息的载体，是沟通的桥梁，更是理解世界运行规律的关键。从微小的电子脉冲到浩瀚的宇宙电波，信号以千姿百态的形式存在，它们承载着声音、图像、数据，以及更深层次的物理规律。理解这些信号，解析它们的本质，掌握它们的变化规律，是现代科技发展和社会进步的基石。 本书并非探讨“应用型本科高校系列教材·电气信息类：信号与系统”这本书本身，而是旨在引领读者深入探索“信号与系统”这一广阔而迷人的领域。我们将一同揭示信号的奥秘，从其基本概念出发，逐步深入到复杂的系统分析与设计，最终触及信号处理在现代科技中的广泛应用。这趟探索之旅，将激发您对电气信息科学的兴趣，培养您分析和解决问题的能力，为您的学术和职业发展奠定坚实的基础。 第一章：信号的语言——理解与分类 信号，是物理世界信息传递的基本单位。在本章中，我们将首先建立对信号的直观认识。我们会从最基础的连续时间信号和离散时间信号入手，理解它们在数学模型和物理意义上的差异。例如，连续信号如同平滑流淌的河流，其数值在任何瞬间都有定义；而离散信号则像是按节拍跳动的鼓点，只在特定时刻才有数值。我们将学习如何用数学表达式来描述这些信号，例如正弦波、指数信号、阶跃信号、冲激信号等，并理解它们各自的特性。 进一步地，我们会区分周期信号与非周期信号，周期信号的规律性如同日升日落，周而复始；非周期信号则更具随机性，需要更复杂的工具来分析。我们还会接触到能量信号与功率信号的概念，这对于理解信号的能量分布和功率消耗至关重要。 为了更好地分析信号，我们还将引入信号的分类。这包括模拟信号与数字信号的区分，这是信息时代最核心的两种信号形态。模拟信号是连续的、模拟物理量的，如同老式收音机的声音；数字信号则是离散的、量化的，如同我们现在听到的高清晰度音频。我们还将了解奇信号与偶信号的特性，以及它们的分解方法，这为后续的傅里叶分析奠定了基础。 第二章：系统的黑箱——输入、输出与变换 系统，是处理和改变信号的“黑箱”。在本章中，我们将聚焦于系统的概念，理解它是如何接收输入信号并产生输出信号的。我们会从最简单的角度来理解系统，将其视为一个能够对输入信号进行某种操作的实体。 我们首先会学习如何描述一个系统。线性系统是信号处理中最重要的一类系统，我们将在本章中深入探讨线性系统的定义和性质，包括叠加性（齐次性）和时不变性。这些性质使得我们可以用更简洁、更高效的方法来分析和预测系统的行为。 接下来，我们将介绍系统的分类。因果系统是现实世界中许多系统共有的特性，即系统的输出只取决于当前和过去的输入，而不受未来输入的影响。这就像我们不能预知明天会发生什么来影响今天的决定一样。 此外，我们还将研究系统的频率响应。这是理解系统如何处理不同频率成分的信号的关键。一个系统可能对低频信号“畅通无阻”，而对高频信号则“严加阻拦”，或者反之。这种频率选择性是滤波器等许多重要应用的基石。 第三章：时域的脉搏——卷积与差分方程 时域分析是理解系统在时间维度上行为的核心方法。在本章中，我们将深入研究卷积运算，这是线性时不变系统分析中最 fundamental 的工具之一。通过卷积，我们可以将任意输入信号表示成一系列基本信号（如冲激信号）的组合，然后利用系统的冲激响应来计算系统的输出。我们将学习卷积的数学定义，并通过实例来理解其物理意义。 对于离散时间系统，我们还会学习差分方程。差分方程是描述离散时间系统动态行为的数学方程，它将当前的输出与过去的输入和输出联系起来。掌握差分方程的求解方法，可以帮助我们预测和控制离散系统的演变。 我们还将探讨系统的稳定性。一个稳定的系统，其输出在输入有界的情况下也是有界的，不会失控。稳定性是评价系统性能的重要指标。 第四章：频域的和谐——傅里叶变换的魔力 频域分析是理解信号的频率成分以及系统如何处理这些成分的强大工具。本章将聚焦于傅里叶变换，这是连接时域和频域的桥梁。我们将学习傅里叶级数（用于表示周期信号的频域分解）和傅里叶变换（用于表示非周期信号的频域分解）。 傅里叶变换可以将一个复杂的信号分解成一系列不同频率的正弦和余弦信号的叠加。这就像是将一首交响乐分解成各个乐器的声音一样，让我们能够清晰地看到每个频率成分的强度和相位。我们将理解傅里叶变换的性质，例如线性性、时移性、频移性、卷积定理等，这些性质极大地简化了信号和系统的分析。 此外，我们还将介绍傅里叶变换在工程中的重要应用，例如频谱分析、滤波、调制解调等。理解频域特性，能够帮助我们更深入地理解信号的本质，以及系统如何“塑造”信号。 第五章：离散世界的乐章——Z变换与离散傅里叶变换 在数字信号处理时代，离散时间信号和系统占据着核心地位。本章将介绍Z变换，它是离散时间信号和系统分析的有力工具，堪比连续时间系统中的拉普拉斯变换。Z变换能够将离散时间卷积转化为代数运算，极大地简化了离散系统的分析。 我们还将深入探讨离散傅里叶变换（DFT）。DFT 是对有限长离散时间信号进行频谱分析的工具，它是傅里叶变换在数字信号处理中的直接体现。我们将学习DFT的计算方法，以及其重要的性质。 第六章：随机的波动——随机信号与功率谱密度 现实世界中的许多信号，例如通信信号中的噪声、生物信号等，都具有随机性。本章将引入随机信号的概念，并学习如何对其进行统计描述，例如均值、方差、自相关函数等。 我们还将介绍功率谱密度（PSD），它描述了随机信号在不同频率上的功率分布。PSD 是理解随机信号特性的关键，在通信、雷达、声学等领域有着广泛的应用。 第七章：信号的净化与重塑——滤波器设计 滤波器是信号处理中最常见的应用之一，其作用是从信号中提取所需成分，或者去除不需要的成分。本章将系统地介绍滤波器的基本概念和分类。 我们将区分模拟滤波器和数字滤波器。模拟滤波器通常由电阻、电容、电感等元件构成，而数字滤波器则是在数字计算机上通过算法实现的。 我们还将学习不同类型的滤波器，例如低通滤波器（允许低频信号通过，阻止高频信号）、高通滤波器（允许高频信号通过，阻止低频信号）、带通滤波器（允许特定频段的信号通过）和带阻滤波器（阻止特定频段的信号通过）。 本章的重点将放在滤波器设计方法上，包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等经典设计方法，以及FIR（有限冲激响应）和IIR（无限冲激响应）滤波器的设计原理。 第八章：信息的传递与蜕变——采样与量化 数字信号处理的基础是模拟信号到数字信号的转换，这个过程主要包括采样和量化。本章将深入探讨这两个关键环节。 采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的过程。我们将学习奈奎斯特采样定理，它规定了采样率必须大于信号最高频率的两倍，才能保证信号的无失真恢复。我们还将探讨欠采样和过采样等技术。 量化是将采样后的连续值（或离散值）映射到有限个离散值的过程。量化误差是数字信号处理中不可避免的损耗，我们将讨论量化位数对信号保真度的影响。 第九章：信号在现代科技中的身影——应用实例 在本章中，我们将把前面所学的理论知识与实际应用相结合，展示信号与系统在各个领域的广泛应用。 我们会探讨通信系统，例如无线通信、光纤通信，理解信号如何被调制、传输、接收和解调。 我们还将关注图像处理，包括图像的采集、增强、压缩和复原，以及人脸识别、物体检测等技术。 音频信号处理也是一个重要的应用领域，我们将了解语音识别、音乐合成、降噪等技术。 此外，我们还将提及信号与系统在控制系统、医疗仪器、雷达、地震勘探、经济学建模等领域的应用。 结语 信号与系统，是理解现代科学技术和工程实践的通用语言。通过对信号的深入分析和对系统的精妙设计，我们得以洞察世界的运行规律，并创造出解决各种挑战的先进技术。本书所涵盖的内容，只是这个广阔领域的一瞥。希望这次探索之旅，能够点燃您对信号与系统领域进一步学习的热情，为您的未来发展提供坚实的理论基础和实践启迪。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下翻阅到这本《应用型本科高校系列教材·电气信息类：信号与系统》的。当时我正在寻找一些与通信原理课程相关的辅助读物，希望能找到一些更侧重于实际应用的资料。这本书的整体布局给我留下了深刻的印象。它不像一些理论性极强的教材那样，上来就深入探讨复杂的数学推导，而是更加注重信号与系统在实际工程中的应用场景。例如，书中关于卷积的讲解，不仅仅停留在数学公式层面，还结合了实际的滤波器设计和系统响应的分析，让我对卷积这个核心概念有了更清晰的认识。我特别欣赏的是它在章节末尾设置的“思考题”和“实验环节”。这些题目不只是简单的计算题，更多的是引导你去思考信号和系统之间的内在联系，以及如何利用这些理论来解决实际工程问题。实验环节的部分，虽然我还没有机会亲自动手实践，但从描述上看，它似乎也紧密结合了现代工程实践，可能会用到一些常用的软件工具，这对于我们这些未来要走向工程岗位的学生来说，无疑是非常宝贵的。这种理论与实践相结合的编排方式，让我觉得这本书的实用价值很高，不仅仅是知识的传授，更是能力的培养。

评分☆☆☆☆☆

我是一位毕业多年的电气工程师，最近因为工作需要，重新拾起了信号与系统的知识。选择这本《应用型本科高校系列教材·信号与系统》纯粹是偶然，在书店里随便翻看，就被它详实的内容和清晰的脉络吸引了。虽然我已非在校学生，但对于严谨和系统的知识体系要求依然很高。这本书的内容编排非常合理，从最基础的信号分类、系统基本性质开始，逐步深入到傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等核心内容，最后还涵盖了数字信号处理和一些应用实例。让我印象深刻的是，它在讲解这些变换时，并没有简单地给出公式，而是详细阐述了每种变换的由来、适用范围以及它能解决什么问题。比如，对于拉普拉斯变换，它解释了如何利用它来分析连续时间系统的稳定性，这一点对于理解系统动态行为至关重要。书中的例题也很有代表性，覆盖了各种典型情况，并且解答过程详细，分析透彻。虽然有些例题的计算量稍大，但正是这种详尽的推导，让我能够完整地掌握每一步的逻辑。对于我这样已经脱离校园一段时间的从业者来说，这本书无疑提供了一个非常好的复习和深化理解的平台，让我能够重新梳理和巩固所学知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常简洁大气，蓝白相间的配色透着科技感，书名“信号与系统”在中央醒目地呈现，字体清晰。拿到手里，纸张的质感不错，印刷也很精良，没有任何模糊或错位的现象。我是一名大二的电气工程及其自动化专业的学生，课程学习进入了关键阶段，信号与系统这门课的理论性很强，对我来说一直是个挑战。平时看教材，最怕的就是那种枯燥乏味的语言堆砌，满篇都是公式和定义，读起来让人昏昏欲睡。这本教材在这一点上做得相当好，它不像一些传统教材那样上来就抛出大量的数学符号，而是尝试用更加直观的方式来引入概念。比如，在讲解傅里叶变换的时候，它会先从一个实际的信号（比如一段音乐）出发，一步步地分析这个信号的组成成分，然后再引出傅里叶变换的数学模型。这种“由易到难，由表及里”的讲解方式，让我感觉更容易理解抽象的数学概念。而且，书中穿插的插图和图示也相当有帮助，它们不是简单的装饰，而是真实地帮助我理解信号的时域和频域表示，以及系统对信号的滤波、放大等作用。总的来说，这本书在提升阅读体验和降低学习门槛方面，我觉得是做得比较成功的，比我之前看过的其他一些同类教材要更“接地气”一些，至少不会让我产生畏难情绪。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这本《应用型本科高校系列教材·信号与系统》的时候，并没有抱太大的期望。毕竟，信号与系统这门课对于很多工科学生来说，都是一道难以逾越的坎。我之前接触过的几本教材，要么是数学公式堆积如山，看得人头疼；要么是讲解过于抽象，脱离实际，学了之后也不知道能干什么。然而，这本教材却给了我一个惊喜。它的语言风格相当亲切，没有那种高高在上的学术腔调，而是像一位经验丰富的老师在循循善诱。在解释一些关键概念时，它会采用类比、比喻等方式，让抽象的概念变得生动形象。我印象最深的是关于“LTI系统”的讲解，它没有上来就给出严格的数学定义，而是先用一个简单的放大器和声音的传播来类比，然后逐步引入线性时不变的数学描述，这种循序渐进的学习方式，让我感到非常轻松。此外，书中还大量运用了图示来辅助说明，比如各种信号的时域波形、频谱图，系统的频率响应曲线等等，这些图示的质量很高，清晰易懂，大大降低了理解的难度。总而言之，这本书在教学设计上非常用心，真正站在了学生的角度思考问题，让学习过程变得更加愉快和有效。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在读的通信工程硕士研究生，在导师的推荐下，我接触了这本《应用型本科高校系列教材·电气信息类：信号与系统》。对于研究生阶段的学习，我们往往需要更深入地理解理论，并将其应用于科研。这本书在这一点上表现得相当出色。它在基础知识的讲解上，虽然详实，但并没有止步于此。在每个核心概念介绍完毕后，书中都会提供一些更具挑战性的“拓展阅读”或“进阶讨论”部分，引导读者思考这些概念在更复杂场景下的应用，以及与相关领域的联系。我特别喜欢它关于随机信号处理和滤波器设计的章节。随机信号的处理在通信系统中是至关重要的，这本书对随机过程的基本概念、功率谱密度等进行了清晰的阐述，并给出了如何对其进行分析的方法。滤波器设计的部分，它不仅介绍了基本的巴特沃斯、切比雪夫等滤波器类型，还提到了它们在实际通信系统中的应用，比如在调制解调过程中抑制噪声。此外，书中还引用了一些近期的研究成果和工程案例，这对于我们进行前沿课题的研究非常有启发性。这本书的深度和广度都比较符合研究生阶段的学习要求，能够帮助我们构建一个更扎实、更全面的信号与系统知识体系。