信号与系统分析(第2版)(工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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聂小燕，杜娥，任璧蓉 著

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• 信号与系统
• 电路分析
• 系统分析
• 通信原理
• 电子工程
• 高等教育
• 教材
• 工信部规划教材
• 模拟信号处理
• 数字信号处理

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115353832

版次：2

商品编码：11512469

包装：平装

丛书名： 21世纪高等院校信息与通信工程规划教材

开本：16开

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：230

正文语种：中文

内容简介

　　本书全面介绍信号与系统分析的基本理论和分析方法。本书共分6章。笫1章绪论、第2章连续时间信号与LTI连续时间系统的时域分析、第3章连续时间信号与LTI连续时间系统的频域分析、笫4章连续时间信号与LTI连续时间系统的复频(s)域分析、第5章LTI离散时间系统的时域分析及第6章LTI离散时间系统的z域分析。
　　本书可作为普通高等院校的本科生教材，也可作为高职高专院校、成人教育和高等自学考试的参考用书。

内页插图

目录

第1章　绪论　1
1．1 信号的概念　1
1．1．1 信号的分类　1
1．1．2 连续时间信号的基本运算　5
1．1．3 常用连续时间信号　8
1．2 线性时不变(LTI)连续时间系统的概念　19
1．2．1 系统的概念　19
1．2．2 系统的数学模型　19
1．2．3 系统的初始状态的概念　20
1．2．4 5个基本概念　21
1．2．5 系统的分类　22
1．2．6 线性时不变系统的性质及描述　23
1．3 信号与系统分析概述　23
1．3．1 信号分析概述　23
1．3．2 LTI连续时间系统的系统分析概述　24
习题A　25
习题B　28

第2章　连续时间信号和LTI连续时间系统的时域分析　30
2．1 LTI连续时间系统的零输入响应ys(t)　30
2．2　LTI连续时间系统的零状态响应yf(t)　32
2．2．1　LTI连续时间系统的零状态响应yf(t)的定义　32
2．2．2 LTI连续时间系统的单位冲激响应h(t)　32
2．2．3 LTI连续时间系统的零状态响应yf(t)的求法　33
2．2．4　LTI连续时间系统的单位阶跃响应s(t)　34
2．3 卷积积分　34
2．3．1 卷积积分的定义　34
2．3．2 卷积积分的性质　36
2．4　LTI连续时间系统时域分析举例　40
习题A　46
习题B　49

第3章　连续时间信号与LTI连续时间系统的频域分析　50
3．1 周期信号的频谱分析——傅里叶级数　50
3．1．1 三角函数形式的FS　50
3．1．2 指数函数形式的傅里叶级数　51
3．1．3 周期信号的频谱　53
3．1．4 周期信号的带宽　53
3．2 傅里叶变换(FT)　54
3．2．1 FT的引入　54
3．2．2 FT的定义　55
3．2．3 傅里叶变换(FT)的性质　57
3．2．4 有理真分式的部分分式展开　76
3．3 LTI连续时间系统的频域分析　79
3．3．1 LTI连续时间系统的频率响应H(w)　79
3．3．2 LTI连续时间系统的频域分析　81
3．3．3 周期信号通过LTI连续时间系统的响应　82
3．3．4 无失真传输系统　85
3．3．5 调制、解调的概念　85
3．3．6 理想低通滤波器　87
3．3．7 时域取样　90
习题A　93
习题B　95

第4章　连续时间信号与LTI连续时间系统的复频域分析　98
4．1 双边拉普拉斯变换　98
4．1．1 由傅里叶变换引入双边拉普拉斯变换　98
4．1．2 双边拉普拉斯变换的定义　99
4．1．3 双边LT的收敛域　101
4．1．4 双边拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系　102
4．1．5 双边拉普拉斯变换(双边LT)的性质　103
4．1．6 拉普拉斯逆变换(ILT)　111
4．2 单边拉普拉斯变换　114
4．2．1 单边拉普拉斯变换的定义　114
4．2．2 单边拉普拉斯变换的性质　115
4．3 LTI连续时间系统的复频域分析　121
4．3．1 LTI连续时间系统的系统函数H(s)　121
4．3．2 LTI连续时间系统对输入信号f(t)=es0t的响应　124
4．3．3 LTI连续时间系统零状态响应yf(t)的复频域分析　124
4．3．4 单边拉普拉斯变换(单边LT)解微分方程　130
4．3．5 电路的复频域分析　133
4．4 LTI连续时间系统的模拟　138
4．4．1 子系统的简单连接　138
4．4．2 LTI连续时间系统模拟所用基本器件　140
4．4．3 LTI连续时间系统的模拟　140
4．5 LTI连续时间系统的因果性、零极图及稳定性　144
4．5．1 LTI连续时间系统的因果性　144
4．5．2　LTI连续时间系统的零极图　144
4．5．3 因果LTI连续时间系统的稳定性判定　146
习题A　148
习题B　152

第5章　LTI离散时间系统的时域分析　154
5．1 离散时间信号　154
5．1．1 离散时间信号的概念　154
5．1．2 离散时间信号的描述　155
5．1．3 离散时间信号的基本运算　155
5．1．4 常用离散时间信号　159
5．2 LTI离散时间系统　162
5．2．1 LTI离散时间系统的性质　162
5．2．2 LTI离散时间系统的差分方程　162
5．3 LTI离散时间系统的时域分析　164
5．3．1 LTI离散时间系统的零输入响应ys[n]　164
5．3．2 LTI离散时间系统的零状态响应yf[n]　165
5．4 卷和(卷积和)　167
5．4．1 离散信号卷和的定义　167
5．4．2 离散信号卷和的性质　169
5．4．3 短序列间的卷和——列竖式法　171
5．5 LTI离散时间系统时域分析举例　173
5．6 小结　176
习题A　177
习题B　178

第6章　LTI离散时间系统的Z域分析　180
6．1 双边Z变换(双边ZT)　180
6．1．1 双边Z变换的定义　180
6．1．2 双边Z变换的收敛域　182
6．1．3 双边Z变换的性质　184
6．2 Z变换的逆变换　190
6．3 单边Z变换　191
6．3．1 单边Z变换(单边ZT)的定义　191
6．3．2 单边Z变换的性质　192
6．4 LTI离散时间系统的Z变换(ZT)分析　195
6．4．1 LTI离散时间系统的系统函数H(s)　195
6．4．2 LTI离散时间系统零状态响应yf[n]的Z域(ZT)分析　198
6．4．3 用单边Z变换求解差分方程　200
6．4．4 LTI离散时间系统的模拟　202
6．4．5 LTI离散时间系统的零极图、因果性及稳定性　204
6．5 离散时间信号的傅里叶变换　208
6．6 离散时间系统的频率响应　209
习题A　211
习题B　213

习题答案　215
参考文献　230

前言/序言

信号与系统分析：洞察现代通信与控制的基石 在当今高度互联、智能化飞速发展的时代，理解和处理信息流的本质——信号，以及它们如何随时间演变和相互作用——系统，已成为各个工程技术领域不可或缺的核心能力。无论是通信网络中的数据传输，还是工业自动化中的过程控制，抑或是医学影像的解析，信号与系统的理论都扮演着至关重要的角色。 本书旨在为读者构建一个全面且深入的信号与系统分析框架，使其能够掌握分析和设计各类信号处理与系统动态的核心概念、数学工具和工程方法。我们从最基础的信号类型出发，逐步深入到复杂信号的表示与变换，同时，对各种典型系统的特性进行剖析，并重点阐述信号与系统之间相互作用的数学描述与分析技术。本书的内容设计，力求贴近实际工程应用，通过丰富的案例和习题，帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 第一部分：信号的描述与分析 在信息时代，信号是信息传递与载体的基本形式。它们可以是随时间连续变化的模拟信号，也可以是离散时间点上取值的数字信号。理解信号的内在属性，是进行有效处理的前提。 信号的分类与基本概念： 本部分将系统介绍信号的多种分类方式，包括连续信号与离散信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、奇函数与偶函数信号等。我们将深入探讨狄拉克冲激信号（单位脉冲）和单位阶跃信号等基本信号，它们是构建更复杂信号的基石，并详细讲解信号的基本运算，如加法、乘法、延时、翻转、尺度变换等，这些运算是信号处理的基础工具。 傅立叶级数与傅立叶变换： 傅立叶分析是信号与系统分析中最强大的工具之一。本部分将详尽讲解傅立叶级数，它能将任意周期信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦分量的叠加，从而揭示信号的频谱特性。在此基础上，我们将引出傅立叶变换，它将非周期信号从时域映射到频域，使我们能够直观地理解信号的频率成分及其强度分布。本书将重点阐述傅立叶变换的性质，如线性性、时移性、频移性、卷积定理、帕塞瓦尔定理等，这些性质在信号滤波、调制解调、系统分析等领域具有广泛的应用。 拉普拉斯变换： 对于包含指数衰减或增长分量的信号，以及稳定性分析等问题，傅立叶变换在某些情况下显得不够完善。拉普拉斯变换作为傅立叶变换的推广，能够更有效地处理这些问题。本书将详细介绍单边拉普拉斯变换和双边拉普拉斯变换，并重点讨论收敛域（ROC）的概念及其对系统稳定性和因果性的判断起到的关键作用。拉普拉斯变换在电路分析、控制系统设计、稳定性分析等方面有着不可替代的地位。 Z变换： 随着数字信号处理技术的蓬勃发展，对离散时间信号的分析变得尤为重要。Z变换是处理离散时间信号的有力工具，它类似于连续时间信号的拉普拉斯变换。本书将系统介绍Z变换及其性质，包括收敛域（ROC）的概念，以及它与傅立叶变换在离散时间信号分析中的关系。Z变换在数字滤波器设计、数字控制系统分析、离散系统建模等方面有着核心作用。 第二部分：系统的描述与分析 系统是对输入信号进行处理并产生输出信号的操作或设备。理解系统的特性，是进行信号处理和系统设计的基础。 系统的基本概念与分类： 本部分将定义何为系统，并介绍系统的常见分类方式，如线性系统与非线性系统、时不变系统与时变系统、因果系统与非因果系统、稳定系统与不稳定系统等。我们将重点关注线性时不变（LTI）系统，这是信号与系统分析的核心研究对象，因为许多实际系统都可以近似为LTI系统，并且其分析方法也相对成熟。 卷积及其在LTI系统分析中的作用： 卷积是描述LTI系统输入-输出关系的数学运算。本书将详细讲解卷积的定义和计算方法，并阐述卷积定理，即LTI系统的输出信号是输入信号与系统冲激响应的卷积。通过冲激响应，我们可以完全刻画一个LTI系统的特性，并预测其对任意输入信号的响应。 微分方程与差分方程描述： 许多物理系统都可以用微分方程（模拟系统）或差分方程（数字系统）来描述。本书将介绍如何建立系统的微分方程和差分方程模型，并阐述如何利用这些方程来分析系统的动态行为。通过求解这些方程，我们可以得到系统的零输入响应（由初始状态引起）和零状态响应（由输入信号引起），从而全面理解系统的响应特性。 系统函数与频率响应： 系统函数（传递函数）是在拉普拉斯域（模拟系统）或Z域（数字系统）中描述LTI系统输入-输出关系的函数。它能够直观地反映系统的动态特性。本书将介绍如何从微分方程或差分方程推导出系统函数，以及如何利用系统函数分析系统的极点和零点，并判断系统的稳定性。同时，我们将详细讲解频率响应，它是系统函数在虚轴上的取值，揭示了系统对不同频率信号的增益和相移特性，这对于滤波器设计和频谱分析至关重要。 第三部分：信号与系统在现代工程中的应用 理论知识最终要应用于实践。本部分将通过具体的工程案例，展示信号与系统分析在通信、控制、滤波、调制解调等领域的广泛应用。 滤波器的设计与分析： 滤波器是用于选择性地通过或抑制特定频率信号的装置。本书将介绍各种滤波器类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等，并阐述它们的频率响应特性。我们将讨论如何在时域和频域中设计滤波器，以及如何利用系统函数和频率响应来分析滤波器的性能。 通信系统基础： 在通信系统中，信号的传输和接收是核心。本书将介绍基本的通信原理，如调制与解调。我们将讲解各种调制技术，如调幅（AM）、调频（FM）、相移键控（PSK）和正交频分复用（OFDM）等，并分析它们在信号传输效率、抗干扰能力等方面的优劣。信号与系统的分析工具是理解这些调制解调过程和设计高效通信系统的基础。 控制系统分析： 在自动控制领域，系统分析和设计至关重要。本书将介绍闭环控制系统的基本结构，并阐述如何利用系统函数、根轨迹、频率特性（如Bode图、Nyquist图）等工具来分析系统的稳定性、动态响应和性能。通过信号与系统的理论，我们可以设计出满足特定性能要求的控制器，实现对各种物理过程的精确控制。 其他应用领域： 除了上述主要应用，信号与系统理论还广泛应用于图像处理、语音识别、生物医学信号分析、雷达系统、声学工程等众多领域。本书将简要介绍这些领域的应用实例，以拓宽读者的视野，并激励他们将所学知识应用于更广阔的工程实践。 学习建议： 本书的内容环环相扣，从基础概念到高级应用，需要循序渐进地学习。建议读者在学习过程中，积极思考每个概念背后的物理意义，并尝试将数学工具与实际问题联系起来。大量的例题和习题将帮助读者巩固理论知识，提升分析和解决问题的能力。掌握信号与系统的分析方法，不仅是工程师必备的技能，更是理解和塑造我们所处智能化世界的关键钥匙。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一直对信号与系统这个学科感到有点畏惧，总觉得它充满了抽象的数学公式，很难抓住精髓。但这本书给我的感觉却很不一样。在阅读它的过程中，我注意到作者在讲解一些复杂的概念时，会穿插一些生动形象的比喻，或者结合一些生活中的实际例子。比如，在解释采样定理时，书中可能会用一个播放声音的例子来类比，说明为什么采样频率需要达到一定值才能完整地还原原始信号。这种“接地气”的讲解方式，真的让我茅塞顿开。我之前看过的很多教材，要么过于理论化，要么就过于工程化，很难找到一个平衡点。但这本书似乎找到了一个很好的切入点，它既保留了理论的严谨性，又在细节处注入了生活化的元素，让那些原本枯燥的公式和定理变得鲜活起来，也让我更能体会到信号与系统在现代科技中的重要性。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《信号与系统分析（第2版）》后，我迫不及待地翻阅了目录，看到章节的编排逻辑非常清晰，从最基础的信号和系统的概念入手，逐步深入到傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等核心内容，再到系统的时域和频域分析，最后还涵盖了一些实际应用。这种循序渐进的安排，对于我们这种初学者来说，无疑是极大的福音。我特别关注了书中对于一些经典问题的解析方式。比如，如何用不同的方法推导出卷积的公式，以及如何通过傅里叶级数和变换来分析周期信号和非周期信号的频谱特性。我希望这本书能够提供多种解题思路，并且每种思路都解释得详尽易懂，而不是仅仅给出标准答案。另外，对于一些重要的定理和性质，我希望作者能够给出清晰的证明过程，同时也能用更通俗易懂的语言来解释其物理意义，这样才能真正理解它们在信号处理中的作用，而不是死记硬背。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺别致的，那种淡淡的蓝色调，配合着中间清晰的字体，给人一种沉静而专业的感觉。我拿到这本书的时候，最先注意到的是它厚实的书脊，感觉里面内容一定很充实。翻开扉页，看到“工业和信息化普通高等教育‘十二五’规划教材立项项目”这样的字样，心里就有了底，知道这是一本经过官方认可、质量有保证的教材。我个人一直觉得，作为理工科学生，一本好的教材不仅要讲清楚原理，更要注重理论与实践的结合。这本《信号与系统分析(第2版)》在这方面做得如何，我非常期待。书中的插图和图表绘制得是否清晰直观，是否能帮助我更好地理解抽象的数学概念，也是我非常看重的一点。有时候，一个好的示意图胜过千言万语。希望它在排版上也能够做到舒适易读，毕竟长时间盯着书本学习，良好的阅读体验也是提升学习效率的关键。总的来说，从初步接触这本书来看，它给我留下了专业、严谨、用心的第一印象，这些都是一本优秀教材应有的品质。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本优秀的教材，不仅在于内容的深度和广度，更在于其潜在的启发性。这本书在某些章节中，会涉及到一些前沿的研究方向或者一些更深层次的数学工具，虽然不一定会详细展开，但它能够在我脑海中种下一颗探索的种子。比如，在介绍完离散时间系统后，如果能够简要提及一些关于滤波器的设计理念，或者在讲解随机信号时，能稍微点拨一下关于机器学习中信号处理的应用，那就更好了。这种“抛砖引玉”式的处理，能够激发我的求知欲，促使我去主动查阅更多资料，进行更深入的学习。我希望这本书能够在我打下扎实基础的同时，也能为我打开一扇通往更广阔知识领域的大门，让我不仅仅满足于课本上的内容，而是能够站在巨人的肩膀上，看得更远。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题部分是我非常看重的一环。我知道，学习信号与系统，做题是检验掌握程度最直接的方式。我希望《信号与系统分析(第2版)》中的习题能够做到“题型多样、难度梯度合理”。也就是说，不仅要有简单的概念辨析题，更要有需要综合运用多个知识点才能解决的综合题。同时，我希望这些习题能够覆盖教材中的大部分重要知识点，并且难度上能够从易到难，逐步引导读者提升解题能力。如果能有一些带有详细解答过程的例题，那更是锦上添花。这样，我就可以在自己尝试解答之后，对照解答过程，找出自己的不足之处，并且学习到更优的解题技巧。而且，我个人也特别喜欢那种需要分析和讨论的开放性问题，这类问题更能锻炼我的逻辑思维能力和对知识的深刻理解。