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孙爱晶，吉利萍，党薇 著

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 线性系统
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• Z变换
• 滤波器设计
• 控制系统
• 通信原理
• 数字信号处理

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115397508

版次：1

商品编码：11771002

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：2015-09-01

用纸：胶版纸

页数：327

正文语种：中文

编辑推荐

1．章节安排上采用连续与离散并行、先时域后变换域的结构体系。
2. 简化数学推导证明过程和技巧，侧重系统的变换域分析方法。
3．突出基本概念、基本方法,注重工程应用，利用MATLAB进行仿真实现。
4．引入通信系统方面的实例，增强学生灵活运用知识的能力。
5. 陕西省精品资源共享课程。

内容简介

本书全面系统地论述了信号与系统的基本理论和分析方法，主要内容包括信号与系统的基本概念，连续时间信号与系统的时域、频域和S域分析，离散时间信号与系统的时域、频域和Z域分析，系统的状态变量分析。本书采用连续与离散并行、先时域后变换域的结构体系，对课程内容做了适当的调整。内容取材上突出基本理论、基本概念和基本方法，注重工程应用和实例分析，引入MATLAB软件进行信号与系统分析的仿真实现。
本书可作为高等学校电子信息工程、通信工程、测控技术与仪器、光信息科学与技术、计算机科学与技术、电气工程及自动化等专业的本科生教材，也可供相关专业科技工作人员参考。

作者简介

孙爱晶，硕士，西安邮电大学通信与信息工程学院副教授，主要讲授课程：信号与系统、通信原理、随机信号分析，以第二完成人参与的“《通信原理》课程教学改革的研究与实践”获2005年陕西省教学成果二等奖。曾编写过教材《通信原理》，2013年出版，人民邮电出版社。

内页插图

目录

第一章 信号与系统
1．1 信号与系统基本概念
1．1．1 信号的基本概念
1．1．2 系统的基本概念
1．2 信号的分类
1．2．1 确知信号随与机信号
1．2．2 连续时间信号与离散时间信号
1．2．3 周期信号与非周期信号
1．2．4 能量信号与功率信号
1．3 信号的基本运算
1．3．1 信号的加、减、乘
1．3．2 信号的平移
1．3．3 信号的反转
1．3．4 信号的尺度变换
1．4 冲激函数及其性质
1．4．1 冲激函数的定义
1．4．2 冲激函数的导数
1．4．3 冲激函数的性质
1．5 系统的分类及性质
1．5．1 系统的分类
1．5．2 系统的性质
1．6 系统的描述
1．6．1 连续系统的描述
1．6．2 离散系统的描述
1．7 LTI系统分析概述
1．8 信号基本运算的MATLAB实现
1．8．1 利用MATLAB实现常用的连续信号波形
1．8．2 利用MATLAB实现常用的离散信号波形
1．8．3 利用MATLAB实现信号的基本运算
习题一
第二章 LTI连续系统的时域分析
2．1 LTI连续系统的响应
2．1．1 LTI连续系统微分方程的经典解
2．1．2 与 初始条件的转换
2．1．3 零输入响应和零状态响应
2．2 LTI系统的单位冲激响应和阶跃响应
2．2．1 单位冲激响应
2．2．2 阶跃响应
2．3 卷积积分
2．3．1 卷积积分的概念
2．3．2 卷积积分的图解法
2．4 卷积积分的性质
2．4．1 卷积的代数运算
2．4．2 奇异函数的卷积特性
2．4．3 卷积的微积分性质
2．5 利用卷积分析通信系统多径失真的消除方法
2．6 相关函数的定义与性质
2．7 LTI连续系统时域分析的MATLAB实现
2．7．1 利用MATLAB实现LTI连续系统的时域分析仿真
2．7．2 利用MATLAB实现LTI连续系统的冲激响应
2．7．3 利用MATLAB实现LTI连续系统的单位阶跃响应
2．7．4 利用MATLAB实现卷积积分
习题二
第三章 LTI离散系统的时域分析
3．1 LTI离散系统的响应
3．1．1 差分与差分方程
3．1．2 差分方程的经典解
3．1．3 零输入响应和零状态响应
3．2 LTI系统的单位序列响应和阶跃响应
3．2．1 单位序列
3．2．2 单位序列响应
3．2．3 单位阶跃响应
3．3 卷积和
3．3．1 卷积和的概念
3．3．2 卷积和的求解
3．3．3 卷积和的性质
3．4 LTI离散系统时域分析的MATLAB实现
3．4．1 利用MATLAB实现LTI离散时间系统的时域分析仿真
3．4．2 利用MATLAB实现卷积和
习题三
第四章 傅里叶变换和系统的频域分析
4．1 引言
4．2 信号的正交分解
4．2．1 信号正交与正交函数集
4．2．2 信号的正交分解
4．3 连续时间周期信号的傅里叶级数
4．3．1 三角形式的傅里叶级数
4．3．2 指数形式的傅里叶级数
4．3．3 周期信号的对称性与谐波特性
4．4 连续时间周期信号的频谱
4．4．1 信号频谱的概念
4．4．2 周期信号频谱的特点
4．5 连续时间非周期信号的频谱—傅里叶变换
4．5．1 傅里叶变换的定义
4．5．2 非周期信号的频谱函数
4．5．3 常用函数的傅里叶变换
4．6 傅里叶变换的性质
4．7 连续时间周期信号的傅里叶变换
4．7．1 正、余弦信号的傅里叶变换
4．7．2 一般周期信号的傅里叶变换
4．7．3 周期信号的傅里叶系数与傅里叶变换
4．8 帕斯瓦尔关系
4．8．1 周期信号的功率
4．8．2 能量谱和功率谱
4．9 LTI系统的频域分析
4．9．1 基本信号 激励下系统的零状态响应
4．9．2 任意信号 激励下系统的零状态响应
4．9．3 无失真传输条件
4．9．4 理想低通滤波器的特性
4．9．5 调制与解调
4．10 抽样定理
4．10．1 信号的时域抽样定理
4．10．2 周期脉冲抽样
4．10．3 频域抽样
4．11 离散时间序列的傅里叶分析
4．11．1 周期序列的离散时间傅里叶级数(DFS)
4．11．2 非周期序列的离散时间傅里叶变换(DTFT)
4．12 连续时间信号与系统频域分析的MATLAB实现
4．12．1 利用MATLAB实现周期信号的分解与合成
4．12．2 利用MATLAB实现周期信号的频谱分析
4．12．3 利用MATLAB实现非周期信号的频谱分析
4．12．4 利用MATLAB分析连续时间系统的频域特性
4．12．5 利用MATLAB实现信号的时域抽样
习题四
第五章 连续时间信号与系统的S域分析
5．1 拉普拉斯变换
5．1．1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换
5．1．2 收敛域
5．1．3 单边拉普拉斯变换
5．1．4 常用信号的单边拉普拉斯变换
5．1．5 单边拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系
5．2 拉普拉斯变换的性质
5．3 拉普拉斯逆变换
5．4 LTI系统的复频域分析
5．4．1 拉普拉斯变换求解微分方程
5．4．2 系统的S域框图
5．4．3 电路的S域模型
5．5 系统函数与系统特性
5．5．1 系统函数
5．5．2 系统函数的零、极点
5．5．3 系统函数与时域响应
5．5．4 系统函数与频率响应
5．5．5 系统的因果性
5．5．6 系统的稳定性
5．6 连续系统S域分析的MATLAB实现
5．6．1 利用MATLAB实现拉普拉斯变换
5．6．2 利用MATLAB实现部分分式展开
5．6．3 利用MATLAB实现拉普拉斯逆变换
5．6．4 利用MATLAB求解系统的零极点并绘制零极点分布图
5．6．5 利用MATLAB实现LTI系统单位冲激响应和频率响应
习题五
第六章 离散时间信号与系统的Z域分析
6．1 Z变换
6．1．1 从拉普拉斯变换到Z变换
6．1．2 收敛域
6．1．3 常用序列的Z变换
6．1．4 S域与Z域的关系
6．2 Z变换的性质
6．3 逆Z变换
6．3．1 幂级数展开法
6．3．2 部分分式展开法
6．4 LTI系统的Z域分析
6．4．1 Z变换求解差分方程
6．4．2 系统的Z域框图
6．5 系统函数与系统特性
6．5．1 系统函数
6．5．2 系统函数的零、极点
6．5．3 系统函数与时域响应
6．5．4 系统函数与频率响应
6．5．5 系统的因果性、稳定性
6．5 离散系统Z域分析的MATLAB实现
6．6．1 利用MATLAB实现Z变换
6．6．2 利用MATLAB实现部分分式展开
6．6．3 利用MATLAB实现逆Z变换
6．6．4 利用MATLAB求解系统的零极点并绘制零极点分布图
6．6．5 利用MATLAB实现LTI离散系统单位序列响应和频率响应
习题六
第七章 系统的信号流图和状态变量分析
7．1 信号流图
7．1．1 信号流图中相关术语的定义
7．1．2 信号流图的基本性质
7．1．3 梅森公式
7．1．4 梅森公式与系统模拟
7．2 状态变量和状态方程
7．2．1 状态与状态变量
7．2．2 状态方程和输出方程
7．3 连续系统状态方程的建立和求解
7．3．1 由电路图直接建立连续系统状态方程
7．3．2 由输入-输出方程建立连续系统状态方程
7．3．3 拉普拉斯变换法求解连续系统状态方程
7．4 离散系统状态方程的建立和求解
7．4．1 由输入-输出方程建立离散系统状态方程
7．4．2 用Z变换求解离散系统的状态方程
习题七

前言/序言

《穿越时空的低语：信息的回响与塑造》 在这信息爆炸的时代，我们无时无刻不被各种各样的“信号”所包围。从清晨唤醒你的手机闹钟，到夜晚点亮城市的霓虹，再到远在天边的通信卫星发出的微弱脉冲，它们以不同的形式，承载着或简短或复杂的信息，共同编织着我们感知世界的网络。然而，这些“信号”并非天然存在，它们是经过设计、转换、传递和接收的产物，而其背后隐藏着一套深刻而迷人的规律。 《穿越时空的低语：信息的回响与塑造》并非一本关于电子元件、电路图或者特定通信协议的教科书。它更像是一次深入的探索，一次对信息本质、传递机制以及它们如何影响我们世界的哲学与科学的审视。本书旨在揭示那些隐藏在日常通信和感知现象背后的普适性原理，让我们能够以全新的视角去理解信息的起源、演变与力量。 第一篇：信息的宇宙，信号的语言 我们首先从“信息”这个概念本身出发。信息是什么？它仅仅是文字、声音或图像的载体吗？本书将引导读者超越表象，去认识信息作为一种抽象实体，如何在各种物理载体中得以呈现。我们将探讨信息的度量，例如信息熵如何量化不确定性，以及它在压缩和编码中的核心作用。这不仅仅是理论上的探讨，而是通过生动的例子，比如古老的象形文字如何传递信息，到现代数字编码如何高效存储海量数据，来展现信息的普适性和演化。 接着，我们将目光聚焦在“信号”上。信号是信息的载体，但它本身并非信息。本书将剖析信号的构成要素：振幅、频率、相位，以及它们如何被巧妙地组合起来，如同音符组合成旋律，颜色组合成画作。我们将深入研究不同类型的信号：连续信号的平滑流动，离散信号的跳跃式变革；周期信号的规律往复，非周期信号的瞬息万变。通过对这些信号特征的理解，我们将认识到，即使是看似杂乱无章的现象，也可能蕴含着有序的信号规律。 本篇将引领读者进入一个由振动、波形和频谱构成的世界。我们将理解为什么同一个信息，可以以声音、光波、电磁波等多种形式传递；为何不同的信号会产生截然不同的效果。从自然的潮汐涨落，到鸟儿的鸣唱，再到人类的语言，本书将揭示这些现象背后共通的信号语言。我们还将审视信号的产生机制，是如何通过物理过程将信息转化为可传播的形式。 第二篇：信息的旅程，传递的艺术 信息一旦被编码成信号，便踏上了它的旅程。这段旅程充满了挑战与机遇，而“传递”便是这段旅程中最关键的一环。《穿越时空的低语》将详细探讨信息传递的各种方式及其背后的奥秘。 我们将首先审视“通道”的概念。无论是空气、水，还是光纤、无线电波，它们都是信息传递的媒介，而每一种媒介都有其独特的特性和局限性。本书将分析不同通道对信号的影响，例如噪声是如何干扰信息的，衰减又是如何削弱信号的强度。我们将学习如何通过“调制”技术，将信息巧妙地“安插”到载波信号上，使其能够更好地适应特定的传递通道，例如AM、FM广播的原理，以及更复杂的数字调制方式。 信息在传递过程中，不可避免地会受到干扰。本书将深入探讨“噪声”的本质，从热噪声的随机性，到外部干扰的不可预测性。我们将理解噪声是如何破坏信息的完整性，并介绍“滤波”技术，它是如何如同一个精密的筛子，帮助我们分离出有用的信号，去除干扰。我们将学习不同类型的滤波器，以及它们在消除噪声、提取信息方面的作用。 更进一步，我们将探讨“编码与解码”的艺术。信息在传递过程中，需要以某种约定俗成的“码”来表示。本书将介绍如何设计高效且鲁棒的编码方案，以确保信息在复杂环境中也能被准确地还原。我们将了解纠错码的原理，它是如何在传输过程中主动地检测和修正错误，从而保障信息的可靠性。从简单的二进制编码，到复杂的信源编码和信道编码，都将在此篇中得到深入的解析。 本篇还将触及信息传递的效率问题。我们将讨论“带宽”的概念，它如何限制了信息的传输速率。通过理解采样定理，我们将明白为何数字信号需要一定的采样频率才能准确地还原原始信息。本书将引导读者理解，优化传递过程，如同优化交通网络，需要兼顾速度、容量和可靠性。 第三篇：信息的塑造，理解的边界 当信息最终抵达接收端，它的旅程并未结束，而是进入了一个新的阶段——“感知与理解”。《穿越时空的低语》将探讨信号如何被我们的大脑，或者说是被其他处理系统所解读，并最终形成我们对世界的认识。 本书将审视“解调”的过程，它是如何从混合了噪声的载波信号中，重新提取出原始信息的。我们将理解不同解调技术的工作原理，它们如同剥洋葱一般，层层递进，最终揭示隐藏在信号深处的信息。 “系统”在信息的处理和塑造中扮演着至关重要的角色。本书将解析“线性系统”和“非线性系统”的特性。线性系统具有叠加性和齐次性，它们的响应与输入之间存在着简单的比例关系，便于分析和预测。而非线性系统则更加复杂，其响应与输入的关系往往是非线性的，可能产生意想不到的效果。我们将通过具体的例子，例如声音的传播，光线的折射，来理解不同系统对信号的塑造作用。 “卷积”是描述线性系统如何处理信号的核心数学工具。本书将以直观易懂的方式，阐述卷积的概念，以及它如何揭示系统对输入信号的“记忆”和“影响”。理解卷积，就像理解一个经验丰富的厨师如何将不同的食材（输入信号）通过烹饪（系统）变成一道美味佳肴（输出信号）。 我们还将探讨“频率域”的分析方法。将信号从时间域转换到频率域，有时能更清晰地揭示信号的内在结构和系统的特性。傅里叶变换将在此篇中扮演重要角色，它如同一个透视镜，让我们能够看到信号的“频谱”，了解其中包含的各种频率成分，以及系统对这些频率成分的处理方式。 最后，本书将引导读者思考信息处理的局限性。噪声、失真、系统的非线性，都可能导致信息的丢失或误读。我们将讨论“信息失真”的成因，以及如何通过更精密的系统设计和更智能的算法来尽量减小失真。同时，我们将触及“采样不足”和“奈奎斯特定理”等概念，理解信息在数字化过程中可能带来的信息损失。 《穿越时空的低语：信息的回响与塑造》并非一本枯燥的理论堆砌，而是希望通过对信息与信号的深度解析，打开一扇理解我们所处世界运作方式的窗户。它旨在激发读者对信息背后规律的好奇，培养他们分析和理解复杂现象的能力，并最终认识到，掌握了信息与信号的语言，我们就能更好地理解世界，并参与到塑造未来的进程中。这本书将为你揭示，那些看似微不足道的“低语”，是如何汇聚成影响我们生活的宏大“回响”，并深刻地“塑造”着我们所感知的一切。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我买这本书的时候，正好是对“概率论”和“随机过程”这些数学分支产生浓厚兴趣。当时我在思考，生活中那些看似随机的现象，比如彩票的开奖结果，或者股票市场的涨跌，是不是真的完全随机，还是背后存在一些潜在的规律可循。我当时觉得，“信号”这个词可能不仅仅指那些我们熟悉的物理信号，也可能包括那些信息流，而“系统”则可能是一个用来描述这些信息如何产生、传递和变化的框架。我当时幻想，这本书可能会用概率论的语言来描述这些“信号”的产生和演化过程，并且通过“系统”的理论来分析这些过程的统计特性。我期待它能够给我一些方法，让我能够对未来的不确定性进行量化和预测，或者至少能够理解为什么某些随机事件会以某种特定的概率发生。我当时甚至设想，书中可能会介绍一些经典的随机过程模型，比如泊松过程、马尔可夫链等，并且讲解它们是如何在不同的实际场景中应用的。我希望这本书能够帮助我建立一个更严谨的思维框架，去理解和分析那些不确定性的世界。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我的目的非常明确：我当时正在研究“非线性系统”的控制问题，对于如何在复杂的动态系统中实现精确的控制感到非常困惑。我当时的想法是，这本书的书名既然包含了“系统”，那么它一定是对各种不同类型的系统进行分类和分析，并且提供了分析和建模的方法。我特别希望它能够深入探讨非线性系统的特性，比如混沌、分岔以及稳定性分析，并且提供一些能够用于控制非线性系统的方法论。我当时脑子里设想着，这本书会不会提供一些高级的数学工具，比如微分几何、李群等，来描述和分析非线性系统的行为。我更期待它能够给出一些实际的案例，比如如何控制机器人手臂的精准运动，或者如何稳定化工生产过程中的复杂反应。我希望通过阅读这本书，我能够找到解决我在研究中遇到的瓶颈的思路，并且能够掌握一些处理复杂动态系统的新颖方法。我对于能够理解系统内在的耦合关系和反馈机制，并以此为基础进行有效控制有着强烈的渴望。

评分☆☆☆☆☆

这本书，嗯，让我说实话，我拿它主要是因为我当时对“信息熵”这个概念产生了浓厚的兴趣。总觉得这个东西听起来就很高深莫测，好像能解释宇宙万物的信息流动和不确定性。我当时脑子里大概勾勒出了一幅画面：从物理学的基本粒子碰撞，到生物体内的基因表达，再到人类社会的知识传播，都应该可以用这个“熵”来量化和分析。所以，当我看到这本书的书名，并且在序言里扫到一些与“信息”、“传输”、“编码”相关的字眼时，就觉得这可能就是我想要的答案。我花了很长时间去揣摩，书中对于“系统”的定义到底有多广泛，它会不会涉及到一些我意想不到的领域，比如经济学中的市场波动，或者心理学中的认知过程。我甚至幻想过，这本书会不会提供一套数学模型，能够预测股票市场的短期走势，或者帮助我理解为什么某些沟通方式总是容易产生误解。我当时对“信号”这个词也抱有极大的想象，以为它会深入到声波、电磁波这些物理层面的信号之外，还会探讨更抽象的信号，比如情感信号、社会信号等等，并且分析这些信号在不同“系统”中的传递方式和可能产生的失真。我期待着它能打开我理解世界的新视角，让我能用一种更系统、更量化的方式去审视那些曾经让我困惑的现象。

评分☆☆☆☆☆

我当初购买这本书，完全是出于一个偶然的机缘，当时我正在准备一个关于“数字信号处理”的课程设计，需要找一些相关的参考资料。在图书馆的书架前浏览时，这本书的书名“信号与系统”立刻吸引了我的注意。我当时认为，这本书应该会详细介绍各种数字信号的处理技术，比如滤波、傅里叶变换、采样等等，并且会深入讲解这些技术在实际工程中的应用，例如音频处理、图像识别、通信系统设计等等。我希望能从中学到如何设计高效的滤波器来去除噪声，如何准确地进行信号的重构，以及如何利用傅里叶分析来理解信号的频率特性。我甚至期望这本书能够涉及一些更前沿的领域，比如机器学习在信号处理中的应用，或者某些特定行业（如医疗影像、雷达探测）的信号处理难题和解决方案。我当时的想法是，通过学习这本书，我能够掌握一套扎实的理论基础和实践技能，从而在我的课程设计中脱颖而出，并且为将来的工程师生涯打下坚实的基础。我希望书中能够有丰富的实例和图表，能够清晰地解释复杂的概念，并且提供一些编程示例，让我能够动手实践。

评分☆☆☆☆☆

当时我之所以会选择这本书，完全是因为我的专业背景是“通信工程”，而“信号”和“系统”这两个词，正是通信领域最核心的概念。我当时已经学习了一些基础的通信原理，比如调制解调、信道编码等等，但我总觉得对整个通信系统的全局性理解还不够深入。我当时希望通过这本书，能够系统地学习通信系统中各种信号的产生、传输、处理和接收的全过程。我期待它能够深入讲解傅里叶分析、拉普拉斯变换、Z变换等数学工具在信号分析和系统设计中的应用，并且让我理解什么是线性时不变系统，什么是卷积，以及如何通过系统分析来理解信号的失真和滤波。我更是希望这本书能够涵盖一些通信系统设计的关键要素，比如信息论的基础，如何设计有效的编码和解码方案，以及如何对抗噪声和干扰。我当时的目标是，通过这本书的学习，能够更全面地掌握通信系统的设计原理和分析方法，为我将来在通信领域的学习和工作打下坚实的基础。我期望书中能够提供清晰的理论推导和丰富的工程实例，让我能够将理论知识与实际应用紧密结合。