信号与系统（上册）：信号分析与处理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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程耕国 编

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• 信号与系统
• 信号分析
• 信号处理
• 电路分析
• 通信原理
• 数学基础
• 工程数学
• 高等数学
• 电子工程
• 控制工程

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111260301

版次：1

商品编码：11849975

包装：平装

丛书名： 高等院校精品课程系列教材·省级

开本：16开

出版时间：2009-02-01

用纸：胶版纸

页数：185

正文语种：中文

内容简介

　　《信号与系统（上册）：信号分析与处理》根据当前信息和电子技术的发展，结合高校教学改革的形势和要求，综合近10年来的教学实践，整合原“信号与系统”和“数字信号处理”两门课程的教学内容精心编写而成。
　　《信号与系统（上册）：信号分析与处理》全面系统地论述了信号与系统的基本理论和基本分析方法，按照先信号后系统、先连续后离散、先时域后频域的顺序，分上、下两册，共12章。上册讲述信号分析与处理，下册讲述系统分析与综合。上册的具体内容是：绪论、信号及信号的时域分析、时域连续信号的频域分析、时域连续信号的复频域分析、时域离散信号的频域分析、离散傅里叶变换和快速傅里叶变换。
　　《信号与系统（上册）：信号分析与处理》可作为普通高等学校电气信息类专业本科生的教材使用，也可作为科技人员的参考书。

目录

前言
绪论

第1章 信号及信号的时域分析
1．1 信号及信号的分类
1．1．1 连续信号与离散信号
1．1．2 确定信号与随机信号
1．1．3 周期信号与非周期信号
1．1．4 能量信号与功率信号
1．1．5 实信号与复信号
1．2 常用信号及其性质
1．2．1 常用连续信号及其性质
1．2．2 常用离散信号及其性质
1．3 信号的基本运算
1．3．1 信号的相加和相乘
1．3．2 信号的平移
1．3．3 信号的尺度变换与反转
1．3．4 信号的时域分解
1．3．5 信号的卷积积分与卷积和
1．4 小结
1．5 习题
参考文献

第2章 时域连续信号的频域分析
2．1 信号的正交分解
2．1．1 正交函数集
2．1．2 信号的正交分解
2．2 周期信号的频谱分析——傅里叶级数
2．2．1 三角形式的傅里叶级数
2．2．2 指数形式的傅里叶级数
2．2．3 信号的性质与傅里叶系数之间的关系
2．2．4 周期信号的频谱
2．3 非周期信号的频谱分析——傅里叶变换
2．3．1 傅里叶变换的定义
2．3．2 傅里叶变换的物理意义——频谱和频谱密度函数
2．3．3 常用信号的傅里叶变换
2．4 傅里叶变换的基本性质
2．4．1 线性
2．4．2 奇偶性
2．4．3 对称性
2．4．4 时移特性
2．4．5 频移特性
2．4．6 尺度变换特性
2．4．7 时域微分
2．4．8 时域积分
2．4．9 频域微分
2．4．10 频域积分
2．4．11 时域卷积定理
2．4．12 频域卷积定理
2．4．13 帕塞瓦尔定理
2．5 周期信号的傅里叶变换
2．5．1 正、余弦信号的傅里叶变换
2．5．2 一般周期信号的傅里叶变换
2．6 时域采样定理
2．6．1 信号的采样
2．6．2 时域采样定理
2．6．3 信号盼恢复
2．7 小结
2．8 习题
参考文献

第3章 时域连续信号的复频域分析
3．1 拉普拉斯变换
3．1．1 拉普拉斯变换的定义
3．1．2 拉普拉斯变换的收敛域
3．1．3 常用信号的拉普拉斯变换
3．2 拉普拉斯变换的基本性质
3．2．1 线性
3．2．2 尺度变换
3．2．3 时移特性
3．2．4 复频移特性
3．2．5 时域卷积定理
3．2．6 复频域卷积定理
3．2．7 时域微分特性
3．2．8 时域积分特性
3．2．9 复频域微分特性
3．2．10 复频域积分特性
3．2．11 初值定理
3．2．12 终值定理
3．3 拉普拉斯反变换
3．3．1 查表法
3．3．2 部分分式展开法
3．4 拉普拉斯变换与傅里叶变换之间的关系
3．5 小结
3．6 习题
参考文献

第4章 时域离散信号的频域分析
4．1 序列的z变换
4．1．1 z变换的定义
4．1．2 几种序列的z变换及其收敛域
4．2 z反变换
4．2．1 幂级数展开法
4．2．2 部分分式展开法
4．2．3 留数法
4．3 z变换的性质和定理
4．3．1 线性
4．3．2 序列的移位
4．3．3 z域尺度变换
4．3．4 序列的反转
4．3．5 复序列的共轭
4．3．6 序列的线性加权
4．3．7 初值定理
4．3．8 终值定理
4．3．9 时域卷积定理
4．3．10 复卷积定理
4．3．11 帕塞瓦尔定理
4．4 序列z变换与时域连续信号拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系
4．4．1 z变换与拉普拉斯变换的关系
4．4．2 z变换和傅里叶变换的关系
4．5 时域离散信号的傅里叶变换
4．5．1 序列傅里叶变换的定义
4．5．2 序列傅里叶变换的性质
4．6 周期序列的离散傅里叶级数及其傅里叶变换
4．6．1 周期序列的离散傅里叶级数
4．6．2 DFS的性质
4．6．3 周期序列的傅里叶变换
4．7 小结
4．8 习题
参考文献

第5章 离散傅里叶变换和快速傅里叶变换
5．1 离散傅里叶变换
5．1．1 离散傅里叶变换的定义
5．1．2 DFT与序列傅里叶变换、z变换的关系
5．1．3 离散傅里叶变换的基本性质
5．2 频域采样定理
5．3 快速傅里叶变换
5．3．1 FFT算法的基本思想
5．3．2 按时间抽取的基2FFT算法
5．3．3 按频率抽取的基2FFT算法
5．3．4 快速傅里叶反变换
5．4 FFT的应用举例
5．4．1 利用FFT计算线性卷积
5．4．2 利用FFT对信号进行谱分析
5．5 小结
5．6 习题
参考文献

前言/序言

《信息洪流的脉搏：信号的奥秘与处理之道》 在纷繁复杂的世界里，信息如同潮水般涌动，我们每天都在被各种各样的信号所包围——眼睛捕捉的光线，耳朵接收的声音，身体感受的触觉，乃至隐藏在背后驱动现代社会的无线电波、电子脉冲。这些信号，看似无形，却承载着海量的信息，是沟通、感知、控制和理解世界的基石。然而，原始的信号往往充满了噪声、失真，或是以我们难以直接理解的形式存在。如何从这些“信息洪流”中捕捉到有用的“脉搏”？如何将这些原始信号转化为清晰、有意义的信息，并加以有效利用？这正是本书将带您深入探索的领域。 本书旨在揭示信号分析与处理的核心原理和关键技术，带领读者穿越信号的生成、传输、接收到最终应用的各个环节。我们将从最基础的概念入手，循序渐进地构建起对信号世界的深刻理解，最终掌握驾驭信息洪流的能力。 第一部分：信号的本质与描述——拨开信号的迷雾 一切的起点，是对信号本身的认识。我们首先会深入探讨“信号”究竟是什么。它不仅仅是声音或图像，更是一种随时间或空间变化的物理量，蕴含着某种特定的信息。我们将从信号的分类讲起：它是连续的还是离散的？是周期的还是非周期的？是确定性的还是随机的？理解这些基本属性，如同拥有了一把解锁信号世界的第一把钥匙。 接着，我们将学习如何用数学的语言来精确地描述一个信号。这其中，时间域分析是不可或缺的工具。我们将认识到，通过波形图、幅度、相位等直观的方式，我们可以初步了解信号的形态和变化规律。例如，一个简单的正弦波，它的频率、振幅和初相位就定义了它的基本特性。然而，许多信号的组合和叠加使得时间域分析变得复杂。 为了更深入地剖析信号的内在结构，我们引入了频域分析。这就像将一个复杂的交响乐分解成各个乐器的演奏，找到隐藏在信号中的“基音”和“泛音”。傅里叶级数和傅里叶变换将是这里的核心工具。我们将理解，任何一个（在一定条件下）周期信号都可以分解为一系列不同频率的正弦波之和，而非周期信号也可以用傅里叶积分来表示。通过频谱图，我们可以清晰地看到信号在不同频率上的能量分布，这对于识别信号特征、滤除噪声至关重要。 此外，信号的能量和功率也是我们分析信号的重要指标。我们将学习如何计算信号的能量和功率，并理解它们在信号分类和评估中的意义。对于随机信号，我们将引入概率论和随机过程的概念，学习如何用统计学的方法来描述和分析它们，例如均值、方差、自相关函数和功率谱密度。这些概念将帮助我们理解信号中的不确定性和随机性，并为后续的信号处理打下基础。 第二部分：信号的处理之道——精炼与重塑信息 了解了信号的本质，我们便可以开始学习如何对其进行处理，以提取有用信息、去除干扰。信号处理的核心在于滤波。就像用筛子过滤掉沙子，留下有用的石子一样，滤波器能够根据信号的频率特性，选择性地保留或衰减特定频率分量的信号。 我们将详细介绍线性滤波器的设计和应用。从最简单的低通、高通、带通、带阻滤波器，到更复杂的滤波器类型，我们将理解它们的频率响应特性，以及如何根据实际需求选择合适的滤波器。掌握滤波器的设计，意味着我们能够从嘈杂的环境中“听”到清晰的声音，从模糊的图像中“看”到锐利的细节。 除了滤波，信号的变换也是一种强大的处理手段。除了前面提到的傅里叶变换，我们还将接触到拉普拉斯变换和Z变换。拉普拉斯变换特别适用于分析连续时间系统，能够将复杂的微分方程转化为代数方程，大大简化系统的分析。而Z变换则是分析离散时间系统（数字信号处理）的有力工具，它将离散时间信号和系统在复Z平面上进行表示，使得分析和设计更加便捷。这些变换的引入，将极大地拓展我们分析和设计信号处理系统的能力。 在数字信号处理日益普及的今天，离散信号的采样与量化是不可或缺的环节。我们将深入理解奈奎斯特定理，明白为何需要以两倍于最高频率的采样率来采样，以避免混叠现象。同时，我们还将探讨量化过程中引入的量化噪声，以及如何通过选择合适的量化位数来平衡精度和存储成本。 第三部分：系统与信号的交互——洞察信息传递的规律 信号的产生、传输和接收都离不开系统。一个系统可以是一个通信设备、一个传感器、一个音频放大器，甚至是人脑本身。我们将重点研究线性时不变（LTI）系统。这是信号处理中最重要的一类系统，因为它们具有良好的数学性质，易于分析和设计。 我们将学习如何用卷积来描述LTI系统对输入信号的响应。卷积操作，虽然在数学上可能显得抽象，但它本质上描述了一个系统如何将输入信号的每一个瞬间“印”在系统的“记忆”中，并随时间累积形成输出。理解卷积，就理解了系统如何“塑造”信号。 系统函数（传递函数）将是分析LTI系统在频域特性的关键。我们将看到，通过系统的频率响应，我们可以预知系统对不同频率信号的处理方式，以及系统可能引入的失真。这对于设计满足特定要求的系统至关重要。 除了LTI系统，我们还将简要介绍非线性系统和时变系统。虽然分析起来更加复杂，但理解它们的特性对于理解更广泛的现实世界信号处理问题至关重要。 第四部分：信号的实际应用——让信息服务于生活 理论的学习最终是为了指导实践。本书的最后部分，将带领读者领略信号分析与处理在各个领域的广泛应用。 在通信领域，信号处理是核心。从无线通信中的调制解调、信道编码，到有线通信中的信号优化，都离不开精密的信号处理技术。我们将探讨如何通过编码来纠正传输中的错误，如何通过调制来高效地传输信息，以及如何设计各种通信系统。 在图像与语音处理中，信号分析与处理更是无处不在。图像的压缩、去噪、增强，语音的识别、合成，都是基于信号处理的原理。我们将看到，通过傅里叶变换、小波变换等方法，我们可以从图像和语音信号中提取出丰富的特征，并实现各种神奇的功能。 在控制系统中，信号处理用于感知和控制。传感器将物理量转化为电信号，控制器则根据这些信号来调整系统的行为。理解信号的分析与处理，有助于设计更稳定、更精确的控制系统。 此外，在医学信号处理（如心电图、脑电图分析）、经济信号处理（如股票价格预测）以及科学仪器的设计等方面，信号分析与处理都发挥着至关重要的作用。 结语 《信息洪流的脉搏：信号的奥秘与处理之道》是一次深入探索信息世界的旅程。通过对信号本质的洞察、处理技术的掌握以及系统交互的理解，您将能够更深刻地理解我们所处的世界，更有效地利用信息，并为未来的技术发展打下坚实的基础。这本书不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往信息时代无限可能的大门。愿您在这趟旅程中，收获智慧，洞悉未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界！一直以来，我对信号处理这个领域都充满好奇，但又觉得它高深莫测，不知从何下手。当我翻开这本《信号与系统（上册）：信号分析与处理》时，那种“终于等到你”的感觉油然而生。作者的语言非常生动形象，不像很多技术书籍那样枯燥乏味。他用了很多贴近生活的例子来解释抽象的概念，比如用声波来比喻信号的传播，用图像的模糊与清晰来类比滤波器的作用。我尤其喜欢他对傅里叶变换的讲解，简直是化繁为简，让我这个初学者也能窥探到其精妙之处。他没有一开始就抛出一堆公式，而是循序渐进，先从信号的基本性质讲起，再逐步深入到各种分析工具。书中的插图也画得非常清晰，很多关键的公式和原理图都标注得一目了然，这对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。而且，这本书的编排也很合理，每一章的知识点都衔接得很好，不会让人觉得跳跃。我感觉自己真的在一步一步地构建对信号分析与处理的理解，而不是死记硬背。

评分☆☆☆☆☆

这本书带来的，不仅仅是知识的增长，更是一种思维方式的启迪。作者在讲解信号分析的各种方法时，不仅强调了“如何做”，更深入地探讨了“为什么这样做”。他会引导读者去思考，不同的分析工具适用于哪些场景，它们各自的优缺点是什么。例如，在比较傅里叶变换和拉普拉斯变换时，他清晰地指出了两者之间的联系和区别，以及在不同问题中的应用侧重。这种批判性思维的培养，让我觉得这本书的价值远不止于掌握几个公式。我尤其喜欢书中关于系统稳定性分析的部分，作者用通俗易懂的语言解释了为什么一个系统会变得不稳定，以及如何通过一些数学条件来判断系统的稳定性。这让我不仅仅是在被动地接受知识，而是在主动地思考和理解。总而言之，这本书是一本既有深度又有广度，既有理论又有实践，而且极富启迪性的佳作，强烈推荐给所有对信号与系统感兴趣的朋友。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，对我来说，更像是一次奇妙的数学与工程的探险。我原本对信号与系统这些概念，只是停留在模糊的印象中，以为是很高大上、很遥远的学科。但这本书的语言风格，真的非常有亲和力。作者用一种非常朴实，但又不失严谨的方式，一步步地揭开了信号与系统的面纱。我印象最深刻的是他对于“系统”的定义和理解，从简单的滤波器到复杂的动态系统，他都用统一的视角去阐述，让我对“系统”的内涵有了全新的认识。书中的一些章节，比如关于连续时间信号的傅里叶级数和傅里叶变换，我之前接触过一些，但总觉得不够深入。而这本书里的讲解，让我对这些工具的理解上升到了一个新的层次，我开始能够体会到它们在分析信号频谱时的强大威力。而且，作者还会提到一些常见的信号类型，比如正弦信号、指数信号等等，并分析它们的特性，这对我理解信号的本质非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识密度相当高，但作者的叙述方式却非常流畅，让人读起来不会感到窒息。我尤其赞赏作者在处理一些比较抽象的数学概念时，所采取的“由浅入深”的策略。他不会一下子就丢给你一大堆复杂的公式，而是先从直观的理解入手，再逐步引入数学工具来精确描述。例如，在讲解采样定理时，他先通过一个生动的比喻，解释了为什么我们需要以一定的频率来采样，然后再给出数学推导，说明了采样频率与信号带宽之间的关系。这种循序渐进的方式，极大地降低了学习的门槛。而且，书中对于离散时间信号和系统的讲解也非常到位，这对于我理解数字信号处理的基础至关重要。我特别喜欢他关于脉冲响应的讨论，让我能够从系统的“记忆”这个角度去理解系统的工作原理。整本书读下来，感觉自己对信号与系统的理解，从“零基础”迈向了“入门精通”。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我买这本书的时候，并没有抱太大的期望，只是觉得作为一名工程领域的从业者，了解一些基础的信号处理知识还是很有必要的。但这本书带给我的惊喜，远超我的预期。它的深度和广度都恰到好处，既有理论的严谨性，又不失实践的指导意义。我特别欣赏作者在讲解过程中，会适时地穿插一些实际应用场景的介绍，比如在讲解卷积的时候，就提到了在图像处理中实现模糊和锐化的应用，这让我更加直观地理解了理论的价值。书中的数学推导也很清晰，虽然有些地方需要仔细思考，但作者的逻辑链条非常完整，跟着他的思路走，最终都能豁然开朗。我花了不少时间去理解拉普拉斯变换和Z变换，这两部分内容确实是理解系统特性的关键，而作者的讲解让我感觉不再是雾里看花。而且，书中还附带了一些小的例题，虽然不复杂，但足以帮助我巩固刚刚学到的知识。感觉这不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的老师，在耐心地引导你前行。