信號與係統/普通高等教育“十二五”規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋傢友 編

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 通信原理
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 工科
• 電工學
• 模擬信號
• 數字信號

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118090345

版次：1

商品編碼：11343877

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十二五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2013-10-01

用紙：膠版紙

頁數：292

正文語種：中文

內容簡介

　　《信號與係統/普通高等教育“十二五”規劃教材》主要闡述確定性信號的時域分析和變換域分析，綫性時不變係統的描述、性質以及信號通過綫性時不變係統的時域分析和變換域分析，同時信號與係統的分析中引入瞭MATIAB仿真工具。本教材采用連續和離散並行、先時域後變換域的體係結構，全麵係統地論述瞭信號與係統的基本概念、基本理論和基本分析方法，主要內容包括信號與係統概述，連續係統的時域分析，離散時間信號與係統的時域分析，時間信號與係統的頻域分析，連續時間信號與係統的復頻域分析，離散時間信號與係統的復頻域分析和係統的狀態變量分析。
　　《信號與係統/普通高等教育“十二五”規劃教材》可作為高等學校電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、光電信息工程、測控技術與儀器、物聯網工程及自動化等專業“信號與係統”課程的教材，也可供相關科技工作者自學參考使用。

目錄

第1章 信號與係統概述
1.1 信號與係統基本概念
1.1.1 信號基本概念
1.1.2 係統基本概念
1.2 連續時間信號及分類
1.2.1 確定性信號和隨機信號
1.2.2 連續和分段連續時間信號
1.2.3 實信號與復信號
1.2.4 周期信號與非周期信號
1.2.5 能量信號和功率信號
1.2.6 MATLAB實現常見標準信號波形
1.3 連續時間信號的基本運算
1.3.1 信號的加、減、乘運算
1.3.2 信號的時間變換運算
1.3.3 尺度變換（橫坐標展縮）
1.3.4 微分與積分運算
1.3.5 MATLAB實現信號的時域運算和變換
1.4 奇異信號
1.4.1 階躍函數
1.4.2 衝激函數
1.5 連續係統描述方法
1.5.1 係統的解析描述——建立微分方程
1.5.2 係統的框圖描述——物理模型
1.6 係統的分類及性質
1.6.1 連續係統與離散係統
1.6.2 動態係統與即時係統
1.6.3 綫性係統與非綫性係統
1.6.4 時不變係統與時變係統
1.6.5 因果係統與非因果係統
1.6.6 穩定係統與不穩定係統
1.6.7 Im係統的微分特性和積分特性
*1.7 LTI係統分析概述
本章小結
習題

第2章 連續係統的時域分析
2.1 LTI連續係統的全響應
2.1.1 微分方程的形式與全響應
2.1.2 0一和0+初始值
2.2 LTI連續係統的零輸入響應和零狀態響應
2.3 係統的單位衝激響應和單位階躍響應及其求解
2.3.1 單位衝激響應
2.3.2 單位階躍響應
2.4 LTI連續係統時域分析的MAⅡAB實現
2.4.1 用MATTJAB實現LTI連續係統的時域波形仿真
2.4.2 用MATLAB實現LTI連續係統的衝激響應
2.4.3 用MATLAB實現LTl連續係統的單位階躍響應
2.5 捲積積分
2.5.1 捲積積分的概念
2.5.2 捲積積分的圖解法
2.5.3 捲積積分的性質
2.5.4 用MATLAB實現捲積積分
本章小結
習題二

第3章 離散時間信號與係統的時域分析
3.1 離散時間信號
3.1.1 離散時間信號
3.1.2 常用離散信號
3.1.3 離散信號的基本運算
3.1.4 基於MATIJAB的離散信號分析
3.2 離散時間係統
3.2.1 離散時間係統的描述
3.2.2 差分方程的求解
3.2.3 零輸入響應和零狀態響應
3.2.4 單位脈衝響應h（n）
3.2.5 基於MATLAB的離散係統分析
3.3 離散係統的零狀態響應一捲積和
3.3.1 捲積和的定義
3.3.2 捲積和的解法
3.3.3 捲積和的性質
3.3.4 MATLAB求解捲積和
3.4 離散LTI係統因果性與穩定性的判斷
本章小結
習題三

第4章 時間信號和係統的頻域分析
4.1 連續時間周期信號的頻譜分析——傅裏葉級數
4.1.1 三角形式的傅裏葉級數
4.1.2 指數形式的傅裏葉級數
4.1.3 傅裏葉級數的MATLAB仿真
4.1.4 傅裏葉係數
4.2 周期信號的頻譜
4.2.1 典型周期信號的頻譜
4.2.2 周期信號頻譜的MATLAB實現
4.3 連續時間非周期信號的頻譜——傅裏葉變換
4.3.1 連續時間信號的傅裏葉變換
4.3.2 典型非周期信號的頻譜
4.3.3 傅裏葉變換的MATLAB實現
4.4 傅裏葉變換的性質
4.5 抽樣定理
4.5.1 信號的抽樣
4.5.2 信號時域抽樣的MATLAB實現
4.5.3 時域抽樣定理
4.5.4 信號的頻域抽樣
4.6 LTI係統的頻域分析
4.6.1 頻率響應
4.6.2 連續周期信號通過係統響應的頻域分析
4.6.3 無失真傳輸
4.6.4 理想低通濾波器
4.6.5 利用MATIJAB分析連續時間係統的頻域特性
4.7 離散時間信號的頻域分析
4.7.1 周期序列的離散時間傅裏葉級數（DFs）
4.7.2 非周期序列的離散時間傅裏葉變換（DTFT）
本章小結
習題四

第5章 連續時間信號與係統的復頻域分析
5.1 拉普拉斯變換
5.1.1 從傅裏葉變換到拉普拉斯變換
5.1.2 收斂域
5.1.3 單邊拉普拉斯變換
5.1.4 常用信號的拉普拉斯變換
5.1.5 拉普拉斯變換的MATLAB實現
5.2 拉普拉斯變換的基本性質
5.3 逆變換
5.3.1 部分分式展開法
5.3.2 結論與性質法
5.3.3 拉普拉斯逆變換的MATLAB實現
5.4 拉普拉斯變換與傅裏葉變換的關係
5.5 係統的復頻域分析
5.5.1 拉普拉斯變換解微分方程
5.5.2 係統的s域框圖
5.5.3 電路的s域模型
5.6 係統函數
5.6.1 係統函數的概念
5.6.2 互聯係統的係統函數
5.6.3 基於MATLAB的係統函數求解
5.7 係統函數的分析
5.7.1 係統函數的零極點
5.7.2 係統函數與單位衝激響應
5.7.3 係統函數與頻率響應
5.7.4 因果性
5.7.5 穩定性
5.7.6 基於MATLAB的係統函數分析
本章小結
習題五

第6章 離散時間信號與係統的復頻域分析.
6.1 Z變換的定義與收斂域
6.1.1 Z變換的定義
6.1.2 序列特性對收斂域的影響
6.2 逆Z變換
6.2.1 留數法
6.2.2 部分分式法
6.2.3 MATLAB實現信號的z變換和逆z變換
6.3 Z變換的性質
6.4 拉普拉斯變換、傅裏葉變換與z變換的關係
6.4.1 Z變換和拉普拉斯變換的聯係
6.4.2 Z變換與傅裏葉變換的聯係
6.5 利用Z變換解差分方程
6.5.1 零輸入響應的求解
6.5.2 零狀態響應的求解
6.5.3 離散係統的係統函數
6.6 係統的零、極點分布對係統特性的影響
6.6.1 係統的極點分布對離散係統因果穩定性的影響
6.6.2 係統的極、零點分布對係統頻率響應特性的影響
6.6.3 用MATLAB實現求係統的頻率響應函數及係統的零極點
本章小結
習題六

第7章 係統的狀態變量分析
7.1 狀態變量和狀態方程
7.1.1 係統的狀態和狀態變量的概念
7.1.2 狀態方程和輸齣方程
7.2 狀態方程的建立
7.2.1 連續時間係統狀態方程的建立
7.2.2 離散時間係統狀態方程的建立
7.3 連續時間係統狀態方程的求解
7.3.1 連續時間係統狀態方程的時域解法
7.3.2 連續時間係統狀態方程的s域解法
7.4 離散時間係統狀態方程的求解
7.4.1 時域解法
7.4.2 Z變換解法
7.5 狀態矢量的綫性變換及係統的穩定性
7.5.1 狀態矢量的綫性變換
7.5.2 由狀態方程判斷係統的穩定性
7.6 係統的可控製性和可觀測性
7.6.1 係統的可控製性
7.6.2 係統的可觀測性
本章小結
習題七
部分習題答案
參考文獻

前言/序言

穿越時間之河，洞悉信息之脈——《信號與係統》精研要義 在這瞬息萬變的信息時代，理解信號的本質、掌握係統的運行規律，已成為探索世界、驅動創新的關鍵。從微觀粒子振動的低語，到宏觀宇宙膨脹的壯闊；從指尖劃過的電子支付，到覆蓋全球的通信網絡；從醫療影像的精確診斷，到自動化生産綫的流暢運轉，無不依賴於對信號的捕捉、分析與處理，以及對係統模型的設計、優化與控製。《信號與係統》這門核心課程，便是通往這一深刻理解的必經之路。它並非簡單羅列公式與定理，而是構建瞭一套嚴謹而普適的理論框架，使我們能夠以一種統一的視角，審視和解析各種形式的信息及其載體。 信號——世界的語言，信息的載體 想象一下，世界是由無數種“語言”組成的，這些語言以各種形式傳遞著關於環境、事件、狀態乃至情感的信息。在《信號與係統》的視角下，這些“語言”便是信號。信號可以是有形的，如聲波的振動、光綫的強度變化、電信號的電壓高低；也可以是無形的，如一段數據的序列、一張圖像的像素排列、一個心電圖的波動麯綫。它們可以是連續的，如同涓涓細流般在時間或空間上平滑過渡；也可以是離散的，如同跳動的音符，在特定的時刻或位置齣現。 我們學習的起點，便是對這些信號進行分類與描述。例如，信號的奇偶性（是否關於原點對稱）、周期性（是否會重復齣現）以及能量或功率（信號強度隨時間的纍積效應）等基本屬性，能夠幫助我們初步判斷其特性。更重要的是，信號可以被分解成更簡單的基本單元，通過這些單元的組閤來重構復雜的信號。傅裏葉分析便是實現這一目標的強大工具，它揭示瞭任何周期信號都可以由一係列不同頻率、幅度和相位的正弦波疊加而成，而非周期信號則可以通過積分形式的傅裏葉變換來描述。這如同將一首復雜的交響樂分解成獨奏樂器的鏇律，使得分析和理解變得更加容易。 此外，拉普拉斯變換和Z變換作為傅裏葉變換的延伸，分彆適用於連續時間信號和離散時間信號，它們將時域的信號和係統映射到復頻域或Z域，極大地簡化瞭復雜係統分析中的微分方程和差分方程的求解。這些變換工具的應用，將抽象的信號轉化為幾何上更易於操作的代數錶示，為係統的分析和設計提供瞭堅實的數學基礎。 係統——信號的加工廠，規律的載體 如果說信號是世界的語言，那麼係統就是理解和處理這些語言的“加工廠”或“翻譯器”。係統接收輸入信號，經過內部的運算和處理，産生輸齣信號。這就像一個語音識彆係統，輸入的是語音信號，經過內部的算法處理，輸齣的是文字信息。 係統的輸入-輸齣關係是理解其行為的關鍵。我們通過分析係統的因果性（輸齣僅依賴於當前及過去的輸入）、穩定性（有限的輸入産生有限的輸齣）、綫性度（滿足疊加性和齊次性）和時不變性（係統的特性不隨時間改變）等基本性質，來刻畫其內在的運行規律。這些性質不僅有助於我們預測係統的行為，更是設計和優化係統的齣發點。 為瞭更直觀地描述一個係統，我們引入瞭衝激響應（單位衝激信號輸入時的輸齣）的概念。對於綫性時不變係統，其輸齣信號完全由輸入信號與衝激響應的捲積決定。捲積操作，無論是數學上的積分（連續係統）還是求和（離散係統），都形象地展示瞭係統如何“記憶”並“纍積”過去輸入的影響來生成當前輸齣。它如同在時間軸上滑動一個“濾波器”，將輸入的信號與係統的“記憶”進行加權疊加。 在頻域視角下，係統的行為同樣可以通過頻率響應來理解。頻率響應描述瞭係統對不同頻率正弦信號的放大或衰減程度，以及其相位變化。這使得我們可以直觀地判斷一個係統是“低通”（允許低頻信號通過）、“高通”（允許高頻信號通過）還是“帶通”（允許特定頻段信號通過）。例如，音頻均衡器就是一個典型的頻率響應可調的係統，它允許我們調整不同頻率聲音的響度，從而改變音質。 從理論到實踐：信號與係統的應用 《信號與係統》的價值遠不止於理論的探索，它為眾多工程和科學領域提供瞭強大的分析工具和設計方法。 通信工程： 從無綫電波的調製解調，到數字信號的編碼解碼，再到信息傳輸的信道分析，信號與係統是通信係統的基石。我們如何將語音、圖像等信息編碼成能在噪聲乾擾下可靠傳輸的信號？如何設計濾波器來抑製乾擾，提高信號質量？這些都是信號與係統要解決的核心問題。 電子工程： 濾波器、放大器、振蕩器等電子電路的設計，都需要深入理解信號在電路中的傳播和變換規律。通過分析電路的傳遞函數，我們可以精確預測其對不同信號的響應，並優化設計以滿足性能要求。 控製工程： 無論是工業自動化中的機器人手臂控製，還是航空航天中的飛行器姿態穩定，都需要建立被控對象的數學模型，並設計控製器來精確控製其行為。信號與係統提供瞭描述動態係統和設計控製器的理論框架。 圖像與語音處理： 圖像的壓縮、增強、識彆，語音的識彆、閤成、降噪，都離不開對信號的各種變換和濾波操作。傅裏葉變換、小波變換等工具在這些領域發揮著至關重要的作用。 生物醫學工程： 心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生理信號的分析，醫學影像（如CT、MRI）的處理，都依賴於信號與係統理論來提取有用的診斷信息，並過濾掉噪聲。 金融工程： 某些金融市場的價格波動也被視為一種信號，利用時間序列分析等信號處理技術，可以嘗試對市場進行預測和建模。 精研之道：深入理解，融會貫通 掌握《信號與係統》這門學科，需要循序漸進，注重理解。 紮實的數學基礎： 微積分、綫性代數、復變函數等是理解信號與係統理論的基石。對這些數學工具的熟練運用，是解決實際問題的關鍵。 概念的深度理解： 不要滿足於僅僅記住公式，要深入理解每個概念背後的物理意義和數學含義。例如，捲積究竟是如何體現係統對輸入的“記憶”和“纍積”的？頻率響應如何描述係統對不同頻率成分的處理能力？ 方法的靈活運用： 針對不同的問題，選擇最閤適的分析方法。有時在時域分析更直觀，有時在頻域或復頻域求解更為便捷。 多角度的審視： 嘗試從時域、頻域、復頻域等不同角度去理解同一個信號或係統。這種多角度的審視能夠加深理解，並發現隱藏在錶象之下的本質聯係。 理論與實踐的結閤： 通過編程實踐（如使用MATLAB、Python等工具）對各種信號和係統進行仿真分析，將抽象的理論概念轉化為直觀的仿真結果，能夠極大地提升學習效果。理解濾波器是如何工作的，如何對信號進行頻譜分析，這些通過仿真都能得到直觀的驗證。 《信號與係統》是一扇通往信息科學殿堂的窗口。它賦予我們一種洞察世界運行規律的視角，一種分析和解決復雜問題的能力。通過精研這門學科，我們不僅能理解那些看似神秘的信息技術是如何運作的，更能激發我們創造新的技術、設計更優的係統，從而在這個信息爆炸的時代，成為一名真正的“信息駕馭者”。這趟探索信號與係統的旅程，將帶領我們穿越時間之河，洞悉信息之脈，開啓無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這是一本在理論深度上做得非常齣色的《信號與係統》著作。它不僅僅停留在概念的介紹，而是深入剖析瞭每個理論背後的數學原理，並通過嚴謹的推導和證明，讓讀者能夠真正理解這些理論的來龍去脈。對於那些希望深入研究信號與係統領域的讀者，這本書無疑是一筆寶貴的財富。我尤其欣賞書中對離散時間係統和連續時間係統之間聯係的闡述，以及對各種係統性質（如綫性、時不變、因果性等）的詳細探討。它能夠幫助我構建起一個完整且堅實的知識體係。書中還包含瞭一些高級主題的介紹，比如Z變換、拉普拉斯變換的高級應用，以及一些濾波器設計的基本思想。這些內容雖然具有一定的挑戰性，但對於想要在該領域有所建樹的讀者來說，是必不可少的基礎。我花瞭大量時間去理解其中的證明過程，雖然有些地方確實需要反復鑽研，但每一次的理解都讓我感覺收獲頗豐，對整個學科的理解也更上一層樓。

評分☆☆☆☆☆

作為一本高等教育規劃教材，《信號與係統》在內容編排上展現瞭其專業性和係統性。它遵循瞭科學的學習路徑，從最基礎的概念開始，逐步引入更復雜的主題。我特彆喜歡它對傅裏葉級數和傅裏葉變換的講解，能夠清晰地看到不同頻率成分是如何組閤成一個信號的，以及如何從信號中提取齣特定的頻率信息。書中對采樣定理的解釋也非常到位，它不僅給齣瞭數學公式，還用圖示說明瞭欠采樣和過采樣的後果，這對於理解數字信號處理至關重要。此外，書中關於拉普拉斯變換和Z變換的介紹，也是學習控製係統和數字信號處理的基礎。它幫助我理解瞭如何通過變換域來分析和設計係統。這本書的優點在於它能夠將理論知識與實際應用緊密結閤，例如在講解LTI係統時，會提到在通信和控製領域中的實際應用，這極大地增強瞭學習的動力和方嚮感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的邏輯結構非常清晰，章節之間的過渡自然流暢，讓我在閱讀過程中不會感到迷茫。作者在講解每個概念時，都會先給齣直觀的理解，然後再深入到數學推導。這種由淺入深的學習方式非常適閤我。例如，在講解捲積時，它先通過圖形的方式展示瞭捲積核在信號上的滑動和纍積過程，然後再給齣公式，讓我能夠從感性到理性地理解這個概念。書中對各種數學工具（如傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換）的應用場景和適用範圍都做瞭清晰的界定，讓我能夠根據具體問題選擇閤適的分析工具。此外，書中還包含瞭一些練習題，涵蓋瞭從基礎到復雜的不同難度，這為我鞏固知識提供瞭絕佳的機會。我喜歡這本書的“循序漸進”的教學理念，它讓我能夠在沒有壓力的情況下，逐步構建起對信號與係統的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書在實踐性和工程應用方麵給我留下瞭深刻的印象。它不僅僅是理論的堆砌，更注重如何將這些理論應用於解決實際問題。我喜歡書中關於濾波器設計的章節，它不僅僅停留在理論公式，還會給齣一些常用的濾波器類型和設計方法，並輔以MATLAB等工具的演示，讓我能夠親手實踐。對於我們這些未來的工程師來說，這種實踐性的指導非常寶貴。書中對傅裏葉分析在頻譜分析中的應用，以及對捲積在係統響應計算中的作用，都通過豐富的工程實例進行瞭解釋。它讓我明白，信號與係統理論不僅僅是數學遊戲，而是解決工程問題的強大工具。我嘗試著跟隨書中的例子，用編程語言去實現一些基本的信號處理算法，體驗到瞭理論知識轉化為實際功能的神奇之處。這本書的價值在於它能夠將抽象的概念落地，讓我看到瞭學習這些知識的實際意義。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與係統》給我留下瞭深刻的印象，它不像許多教材那樣枯燥乏味，而是以一種非常直觀的方式呈現瞭信號與係統的核心概念。書中的圖示和例子都非常生動形象，讓我能夠輕易地理解抽象的數學理論。例如，在講解傅裏葉變換時，作者並沒有一開始就拋齣復雜的公式，而是通過對不同類型信號的分解和重構，逐步引導讀者理解傅裏葉變換的意義和應用。我特彆喜歡書中對捲積運算的解釋，它用瞭一個非常巧妙的比喻，將原本復雜的數學運算轉化為一個直觀的過程，讓我豁然開朗。除此之外，書中還穿插瞭一些實際應用案例，比如音頻信號的處理、圖像的壓縮等，這讓我看到瞭理論知識的實際價值，也激發瞭我進一步學習的興趣。盡管我是一名初學者，但這本書的清晰結構和循序漸進的講解，讓我能夠一步步掌握這個領域的知識，而不會感到 overwhelming。總的來說，這是一本非常適閤作為入門教材的書，它既有學術上的嚴謹性，又不失趣味性，是一次愉快的學習體驗。