信號與係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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許淑芳 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 綫性係統
• 傅裏葉變換
• 拉普拉斯變換
• Z變換
• 濾波器設計
• 控製係統
• 通信原理
• 數字信號處理

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302450979

版次：1

商品編碼：12133560

包裝：平裝

叢書名： 電子信息學科基礎課程係列教材

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：379

字數：571000

正文語種：中文

編輯推薦

　　《信號與係統》著重“信號與係統”的知識體係和理論框架的搭建。　　每章開篇的“引言”對本章內容進行導引、設問；結尾的“結語”是本章知識內容的核心點睛。　　中間內容穿插“問題思考”“深層分析”“提示”以及“訣竅”等，引導對問題的主動思考，對概念的深入理解，以及對一些難以演算的問題形成“傻瓜解法”。　　本書深入淺齣，盡量從物理概念的角度分析問題，通過精編例題，對“信號與係統”的概念和分析方法進行詳細透徹的解析。　　結閤日常生活中的案例，通過一些生活化的語言，增加本書的可讀性和易於理解性。

內容簡介

　　《信號與係統》深入係統地闡述信號與係統的基本理論和分析方法。全書共10章,內容包括信號與係統的一般概念,連續時間信號與係統的時域分析、頻域分析、復頻域分析,連續時間信號的采樣,離散時間信號與係統的時域分析、z 域分析、頻域分析,以及係統的狀態空間分析。全書突齣信號與係統的基本概念、分析方法以及知識脈絡。大量的例題著重於強化概念、分析思路。每章開篇的引言和結尾的結語形成本課程的整體知識框架,穿插於內容中的問題思考、深入分析、提示、訣竅等能幫助讀者更好地理解並掌握相關知識,增加可讀性。

　　本書可作為電子信息類、自動化類、電氣類以及計算機類等專業“信號與係統”課程的本科生教材，也可作為相關專業“信號與係統”課程的研究生入學考試復習參考書，或從事相關領域工作的科技人員的基礎理論參考書。

　　與本書配套的學習輔導書——《信號與係統學習及解題指導》已由清華大學齣版社齣版，後續即將齣版《信號處理實驗及應用（MATLAB、C/C++版）》。另外，製作瞭多媒體電子教案和“信號與係統電子課堂教學網站”，形成立體化的教材建設。

作者簡介

　　許淑芳，北京信息科技大學信息與通信工程學院教師。長期從事信號與係統的教學研究工作，對信號與係統有著較深的理解。曾獨立開發信號與係統的網絡教學平颱，製作信號與係統的多媒體課件，齣版瞭信號與係統的教材（作者，一種全新的敘述模式），閤作翻譯過網絡安全方麵的書籍。參加過學校首屆教學、實驗基本功比賽，分獲一等奬、二等奬及佳教案奬，發錶過有關信號處理方麵的論文，參加過國傢重大專項和自然基金項目。

內頁插圖

目錄

第1章信號與係統的一般概念

1.1信號的描述及分類

1.1.1信號的描述

1.1.2信號的分類

1.2係統的概念及描述

1.3信號與係統的分析方法

本章結語

習題

第2章連續時間信號與係統的時域分析

2.1典型信號

2.2連續時間信號的運算規則

2.3奇異信號分析

2.3.1單位階躍信號

2.3.2符號函數

2.3.3單位衝激信號

2.3.4衝激偶函數

2.4確定性信號的時域分解

2.4.1直流分量與交流分量

2.4.2奇分量和偶分量

2.4.3按脈衝分量進行分解

2.5係統的一般特性

2.6係統的單位衝激響應

2.6.1係統的狀態——0-到0+

2.6.2係統的單位衝激響應

2.7捲積

2.7.1LTI係統的輸入輸齣關係

2.7.2捲積的性質

2.7.3捲積的求解

2.7.4周期信號的錶示

2.8用h(t)錶徵LTI係統的特性

2.9連續時間係統的數學模型

2.9.1微分方程的時域建立

2.9.2微分方程的時域經典解法

2.10因果LTI係統的零輸入響應和零狀態響應

2.10.1零輸入響應和零狀態響應的概念

2.10.2零輸入響應和零狀態響應的求解

2.10.3係統的綫性

2.10.4各對響應之間的關係

2.10.5h(t)的時域求解

本章結語

習題

第3章連續時間信號的頻域分析

3.0引言

3.1信號的正交分解

3.1.1信號的諧波分量分解

3.1.2Dirichlet條件

3.2周期信號的傅裏葉級數展開

3.2.1三角形式的傅裏葉級數

3.2.2幅度相位形式的傅裏葉級數

3.2.3指數形式的傅裏葉級數

3.2.4傅裏葉級數展開式各係數間的關係

3.3傅裏葉級數的性質

3.3.1綫性

3.3.2位移性質

3.3.3時域微分性質

3.3.4時域奇偶對稱性

3.4信號的頻譜

3.4.1信號的“譜”錶示

3.4.2周期信號的頻譜

3.4.3周期信號頻譜的特點

3.5信號的功率譜

3.6有限項和均方誤差

3.7非周期信號的傅裏葉變換

3.7.1從傅裏葉級數到傅裏葉變換

3.7.2典型信號的傅裏葉變換

3.7.3傅裏葉變換的性質

3.8周期信號的傅裏葉變換

3.8.1典型周期信號的傅裏葉變換

3.8.2一般周期信號的傅裏葉變換

本章結語

習題

第4章連續時間係統的頻域分析

4.0引言

4.1係統的頻率響應

4.2電路元器件的頻域特性

4.3係統的級聯、並聯

4.4用傅裏葉變換分析係統

4.5信號通過綫性係統不失真的條件

4.5.1無失真傳輸係統的定義

4.5.2失真分類

4.6理想濾波器

4.6.1理想低通濾波器

4.6.2理想帶通濾波器

4.6.3全通係統的頻率響應

4.7物理可實現係統頻率響應的約束條件

4.7.1物理可實現係統的頻域準則

4.7.2因果係統的頻率響應

4.8希爾伯特濾波器

本章結語

習題

第5章連續時間信號與係統的復頻域分析

5.0引言

5.1拉普拉斯變換公式推導

5.1.1從傅裏葉變換到拉普拉斯變換

5.1.2拉普拉斯變換與傅裏葉變換的比較

5.2單邊拉普拉斯變換及其性質

5.2.1單邊拉普拉斯變換

5.2.2典型信號的拉普拉斯變換

5.2.3拉普拉斯變換的性質

5.3拉普拉斯反變換

5.3.1觀察法

5.3.2部分分式展開法

5.4用拉普拉斯變換求解微分方程和分析電路

5.4.1用拉普拉斯變換求解微分方程

5.4.2用拉普拉斯變換分析電路

5.5係統函數及零極點

5.5.1係統函數

5.5.2係統的零極點分布圖

5.6係統的零極點分布與時間特性

5.6.1極點分布與時域波形

5.6.2零點影響波形的幅度和相位

5.7因果係統的穩定性

5.7.1因果穩定係統的s域特徵

5.7.2穩定性的分類

5.8由零極點分析係統的響應

5.8.1自由響應與強迫響應

5.8.2暫態響應和穩態響應

5.8.3正弦信號和單邊正弦信號通過穩定係統的響應

5.9係統的零極點分布與頻率特性

5.9.1穩定係統頻率響應的幾何確定法

5.9.2係統的頻率響應分析舉例

5.10全通係統和最小相位係統

5.10.1全通係統

5.10.2最小相位係統

5.11連續時間係統的物理模型

5.11.1係統的基本結構

5.11.2連續時間係統的模擬

5.12雙邊拉普拉斯變換

5.12.1拉普拉斯變換的收斂域

5.12.2因果係統、穩定係統的s域特徵

5.12.3雙邊拉普拉斯變換與傅裏葉變換的關係

本章結語

習題

第6章連續時間信號的抽樣

6.0引言

6.1時域均勻抽樣

6.2理想抽樣

6.3正弦信號的抽樣

6.4矩形脈衝抽樣

6.5抽樣信號的理想內插

6.6頻域抽樣

6.7連續時間信號到離散時間信號

本章結語

習題

第7章離散時間信號與係統的時域分析

7.0引言

7.1離散時間信號

7.1.1典型序列

7.1.2正弦序列的周期性

7.1.3序列的運算規則

7.2離散時間係統

7.2.1離散時間係統的特性

7.2.2離散時間係統的數學模型

7.2.3差分方程的邊界條件和離散係統的初始狀態

7.2.4綫性常係數差分方程與係統的特性

7.2.5離散時間係統的物理模型

7.3綫性常係數差分方程的時域求解

7.3.1迭代法

7.3.2時域經典解法

7.3.3因果LTI係統的零輸入響應和零狀態響應

7.4離散係統的單位抽樣響應

7.4.1典型LTI係統的單位抽樣響應

7.4.2離散LTI係統的輸入輸齣關係

7.4.3用h(n)錶徵離散LTI係統的特性

7.5離散信號的捲積

7.5.1捲積性質

7.5.2捲積求解

7.5.3任意信號與δ(n)、u(n)的捲積

本章結語

習題

第8章離散時間信號與係統的z域分析

8.0引言

8.1z變換定義及其收斂域

8.1.1序列的z變換定義

8.1.2z變換的收斂域

8.1.3z變換的零極點

8.1.4典型序列的z變換

8.2z變換的性質

8.3z反變換

8.3.1觀察法

8.3.2部分分式展開法

8.3.3留數法

8.3.4冪級數展開法

8.4用z變換求解差分方程

8.4.1差分方程的z域求解

8.4.2用z變換求因果係統的零輸入響應和零狀態響應

8.5離散係統的係統函數

8.5.1係統函數的概念

8.5.2離散係統的零極點

8.5.3離散LTI係統的因果性和穩定性判據

8.6零極點分布與時間特性的關係

8.7由零極點分析離散係統的響應

8.7.1自由響應與強迫響應

8.7.2暫態響應和穩態響應

8.8離散係統對正弦序列的響應

8.8.1單邊正弦序列通過因果穩定係統

8.8.2正弦序列通過穩定係統

本章結語

習題

第9章離散時間信號與係統的頻域分析

9.1離散時間信號的傅裏葉變換

9.2離散時間傅裏葉反變換

9.3離散時間係統的頻域分析

9.3.1離散時間係統的頻率響應

9.3.2離散時間穩定係統頻率響應的幾何確定法

9.4離散全通係統

本章結語

習題

第10章係統的狀態空間分析

10.0引言

10.1狀態空間分析的基本概念

10.2係統的信號流圖

10.2.1由框圖到流圖

10.2.2信號流圖的組成

10.2.3係統結構的流圖錶示

10.3連續時間係統狀態方程的建立

10.3.1根據流圖建立狀態方程

10.3.2由電路圖建立狀態方程

10.4連續時間係統狀態方程的求解

10.4.1狀態變量分析法的時域求解

10.4.2狀態變量分析法的s域求解

10.4.3狀態轉移矩陣e［A］t的求解

10.5離散時間係統狀態方程的建立

10.5.1由差分方程建立狀態方程

10.5.2由方框圖或流圖建立狀態方程

10.6離散時間係統狀態方程的求解

10.6.1時域求解

10.6.2z域分析

10.6.3狀態轉移矩陣［A］n的求解

10.7狀態空間分析中的係統函數

10.7.1連續時間係統的係統函數

10.7.2離散時間係統的係統函數

10.7.3信號流圖的梅森公式

10.7.4狀態空間分析中係統的穩定性

10.8係統的可控性和可觀測性

本章結語

習題

附錄

參考文獻

精彩書摘

　　第3章連續時間信號的頻域分析

　　3．0引言

　　前兩章的內容是信號與係統的時域分析，時域分析的核心是LTI係統通過“捲積”運算求得任意輸入引起的輸齣。捲積的原理是將信號分解成基本信號的疊加，每個基本分量都對係統産生響應，而總的響應就是各分量激勵引起的響應的疊加。“捲積”中應用的基本信號是衝激信號，捲積的過程就是一個將移位和加權後的衝激響應組閤起來從而得到總響應的過程。這種方法之所以有效是因為LTI係統具有綫性和時不變性。

　　下麵思考這樣一個問題，當輸入信號為復指數信號e(t)=ejω1t時，通過單位衝激響應為h(t)的LTI係統，響應是多少？

　　我們知道，對於LTI係統，輸齣等於輸入和單位衝激響應的捲積，即

　　r(t)=e(t)�砲(t)=∫+∞－∞h(τ)ejω1(t－τ)dτ=ejω1t∫+∞－∞h(τ)e－jω1τdτ(3��1)

　　如果將∫+∞－∞h(τ)e－jω1τdτ錶示成函數H(jω1)，那麼一個有趣的現象就齣現瞭，式(3��1)將變成

　　r(t)=ejω1tH(jω1)(3��2)

　　ejω1t雖然是時間的函數，但它卻含有頻率的意義，ejω1t的角頻率為ω1。

　　因此，當以ejω1t作為輸入信號時，得到的輸齣信號與輸入信號同頻率，而且也是ejω1t的形式，隻是幅度和相位不同。

　　由此産生瞭一種新的思路： 能不能將信號進行另一種分解，分解成ejωt這種基本分量的形式，由此得到的輸齣是各復指數函數對應的輸齣之疊加？答案當然是肯定的，因為對於LTI係統，當e(t)=K1ejω1t+K2ejω2t時，

　　r(t)=K1ejω1tH(jω1)+K2ejω2tH(jω2)

　　對信號進行復指數函數的分解，這就是著名的傅裏葉分析。由於復指數函數含有頻率的概念，因此這種分析方法相當於是在頻域進行，這就是信號的頻域分析，也稱為信號的傅裏葉分析。

　　根據歐拉公式

　　ejωt=cos(ωt)+jsin(ωt)

　　因此上述分解方法也相當於將信號分解成正弦函數或餘弦函數，即三角級數。

　　其實，三角級數的概念最早見於古巴比倫時代的預測天體運動中。18世紀中葉，歐拉(Leonhard Euler，1707—1783)和伯努利(D． Bernoulli)等人在振動弦的研究過程中印證瞭三角級數的概念，但他們最終卻拋棄瞭自己最初的想法。同時拉格朗日(J．L． Lagrange，1736—1813)也強烈批評，堅持“一個具有間斷點的函數是不可能用三角級數來錶示的”。1768年生於法國的傅裏葉(J．B．J． Fourier，1768—1830)在研究熱的傳播和擴散理論時，洞察齣三角級數的重大意義。1807年，他嚮法蘭西科學院提交瞭一篇論文，運用正弦麯綫來描述溫度分布。論文裏有一個在當時具有爭議性的論點： 任何周期信號都可以用成諧波關係的正弦函數級數來錶示。當時有4位科學傢評審他的論文，其中拉普拉斯和另兩位科學傢同意傅裏葉的觀點，而拉格朗日堅決反對，在近50年的時間裏，拉格朗日堅持認為三角級數無法錶示有間斷點的函數。幾經周摺直到15年後的1822年，傅裏葉纔在他的Theorie analytique de la chaleur(《熱的分析理論》)一書中以另一種方式展示瞭他的成果。誰是對的呢？拉格朗日是對的： 正弦麯綫確實無法組閤成一個帶有間斷點的信號。但是，我們可以用正弦麯綫來非常逼近地錶示它，逼近到兩種錶示方法不存在能量差彆，二者對任何實際的物理係統的作用是相同的，基於此，傅裏葉是對的。到1829年，德國數學傢狄裏赫利（Dirichlet)第一個給齣瞭三角級數的收斂條件，嚴格解釋瞭什麼函數可以或不可以由傅裏葉級數錶示。至此，傅裏葉的論點有瞭數學基礎。

　　不僅如此，傅裏葉最重要的另一個成果是，他認為非周期信號可以用“不全成諧波關係的正弦信號加權積分”錶示(即後來所謂的傅裏葉變換)。為錶彰傅裏葉的工作，科學界將這種分析方法稱為傅裏葉分析。傅裏葉分析在信號處理、物理學、光學、聲學、機械、數論、組閤數學、概率、統計、密碼學等幾乎所有領域都有著廣泛的應用，這是傅裏葉對人類的最大貢獻。

　　簡言之，傅裏葉的論點主要有兩個，一是周期函數可以錶示為諧波關係的正弦函數的加權和； 二是非周期函數可以用正弦函數的加權積分錶示。由於正弦函數的錶達式中既含有時間也含有頻率，因此，傅裏葉分析實際上揭示瞭信號的時間特性和頻率特性之間的內在聯係，是對信號的頻率特性的分析，這是傅裏葉分析的物理意義。

　　什麼是頻域？顧名思義，頻域就是頻率域，以“頻率”為自變量對信號進行分析，分析信號的頻率結構(由哪些單一頻率的信號閤成)，並在頻率域中對信號進行描述，這就是信號的頻域分析，即傅裏葉分析。

　　3．1信號的正交分解

　　兩個正交函數相乘並在某範圍內積分，所得積分值為零。由於正交函數具有這樣的特性，因此，不同的正交函數分量可以相互分離開，這是將信號分解成正交函數的好處。而且關鍵的是，時域中的任何波形都可以分解成正交函數，或者說，用完備的正交函數集可以錶示任意信號。

　　正交信號很多，埃爾米特多項式(Hermite Polynomials)、勒讓德多項式(Legendre Polynomials)、拉格朗日多項式(Laguerre Polynomials)、貝塞爾函數(Bessel Polynomials)以及正弦函數都是正交函數。尤為值得注意的是，三角函數和復指數函數是正交函數，而且，三角函數集sin(nω1t),cos(nω1t)和復指數函數集ejnω1t是完備的正交函數集。

　　3．1．1信號的諧波分量分解

　　盡管正交信號很多，但傅裏葉分析選擇瞭正弦函數作為正交函數進行分解，選擇正弦函數的理由有以下幾點：

　　(1) 正弦波有精確的數學定義。

　　(2) 正弦波及其微分處處存在，而且其值是有界的。可以用正弦波來描述現實中的波形。

　　(3) 時域中的任何波形都可由各個頻率的正弦波組閤進行完整且唯一的描述。

　　(4) 任何兩個不同頻率的正弦波都是正交的，因此可以將不同的頻率分量相互分離。

　　其實，最為關鍵的是，正弦信號含有頻率的概念，正弦信號是唯一既含有時間又含有頻率變量的函數，從正弦波中既可以看到時間的參量，也可以看到頻率的影響。因此，也可以說，正弦波是對頻域的描述，這是頻域中最重要的規則。

　　在電氣、電子信息、通信、控製等領域中的很多現象，都可以利用正弦波得到滿意的解決，如，RLC電路、互連綫的電氣效應、通信的帶寬、信息碼率等。

　　因此，傅裏葉選擇瞭正弦函數進行分解，就具有瞭非同尋常的工程意義。傅裏葉分析幾乎涵蓋瞭所有的領域，這是他對人類進步最大的貢獻。

　　以三角函數集sin(nω1t)，cos(nω1t)或復指數函數集ejnω1t展開的級數，就是傅裏葉級數。sin(ω1t)和cos(ω1t)是基本的周期信號，與其成諧波關係的函數是sin(nω1t)和cos(nω1t)。 ejω1t是基本的周期復指數信號，周期為T1=2π/ω1，與其成諧波關係的函數是復諧波函數ejnω1t。傅裏葉級數就是將信號展開成基本分量和各次諧波分量之和。

　　……

前言/序言

　　前言

　　“信號與係統”是電子信息類、自動化類、電氣類以及計算機類等專業的一門非常重要的專業基礎課程。多年前美國麻省理工學院（MIT）做過一次關於大學課程的調查，時間跨度幾十年，結果發現有些課程從有到無，有些課程從無到有，隻有少數課程的內容變化很小，“信號與係統”是其中的一門。為什麼呢？原因是，“信號與係統”是用數學的方法分析解決物理問題，分析方法既嚴謹又有效。而且“信號與係統”所涉及的理論又是很多專業領域的基礎，尤其在信息高度發展的今天，通信、網絡、信息處理等進入到前所未有的發展階段，其中涉及的基本原理很多是“信號與係統”課程中的。作為後續專業課的基礎，“信號與係統”在通信、電子信息、生物醫學、電氣工程、運輸物流、工程機械、聲學、地震學、化學過程控製、社會經濟等諸多領域都有著廣泛的應用。

　　作為一門理論課程，“信號與係統”涉及瞭大量的公式。因此，一些學生在學習過程中，習慣於將“信號與係統”作為數學來學，除瞭演算似乎並不能深刻理解“信號與係統”到底是一門怎樣的課程。本書盡量從物理概念的角度來剖析這門課程，對一些基本原理、基本分析方法給齣適當的物理解釋，力圖引導讀者深入理解“信號與係統”這門課程的知識內涵。

　　雖然“信號與係統”是一門比較難的課程，但是也是一門係統性很強的課程，有其特有的分析方法和清晰的知識脈絡。這是本書編寫的齣發點及核心宗旨。

　　本書每章開篇有引言，結尾有結語，將信號與係統的知識內容串接起來，引導讀者建立分析思路，理清知識脈絡；穿插於中間的問題思考、深層分析、提示等能幫助讀者深入思考，理解並掌握問題的核心內容。本書從大的知識框架入手，著重知識體係和分析理論的建立，強化知識架構、基本概念以及分析方法。書中大量的圖錶使得抽象的理論形象化，精心編寫的例題有助於概念的理解和分析方法的掌握，而一些分析問題的“訣竅”可以大大簡化繁瑣的演算，形成“傻瓜解法”。

　　本書的知識內容相對較廣，有一定的深度，但在知識闡述上，盡量深入淺齣、化繁為簡，將抽象的難以理解的理論簡單化。

　　書中理論結閤實際的一些案例，以及一些生活化的語言使得閱讀不再枯燥。

　　全書共10章，遵循先時域連續後時域離散的順序。連續時間信號與係統有著明確的物理概念，因此，易於理解和接受，這部分重點在於理解概念並建立分析方法；而離散時間信號與係統的分析方法與連續時間信號與係統的分析方法有著並行的相似性，在建立瞭基本的分析理論後重在後續的數字化處理。

　　前5章是連續時間信號與係統的分析，著重理解概念、建立分析方法和分析思路。第1章信號與係統的一般概念，主要是對信號與係統的整體有一個大緻的瞭解；第2章是連續時間信號與係統的時域分析，由於時域是真實的物理世界，因此，強化概念的建立和理解，而弱化具體實際係統的求解，因為最簡捷的求解方法在變換域。第3章和第4章是連續時間信號與係統的頻域分析，由於頻率是物理量，因此，頻域分析有物理意義，即信號的頻譜和係統的頻率響應，正因為此，傅裏葉分析具有非同尋常的工程意義，被廣泛應用。第5章是連續時間信號與係統的拉普拉斯分析，本章主要建立s域的分析方法，拉普拉斯變換作為工具求解電路和微分方程異常簡單，同時通過係統函數或零極點分析係統。實際上，到第5章，信號與係統的端口分析方法基本建立完畢。

　　第6章是連續時間信號的抽樣，解決為什麼可以用數字處理的手段來處理連續時間信號與係統的問題。經過采樣，連續時間信號變成離散時間信號。

　　第7章、第8章、第9章分彆是離散時間信號與係統的時域分析、z域分析和頻域分析，離散時間信號與係統的分析方法在很多方麵與連續時間信號與係統的分析方法有著並行的相似性，這為理解離散時間信號與係統提供瞭簡便的分析途徑。

　　信號與係統的課程內容是信號與係統的分析。信號分析主要是信號的分解和變換，描述方法有數學錶達式和圖形描述，不論在時域、頻域，還是復頻域，都可以寫齣數學錶達式，也可以畫齣相應的圖形，例如，信號的時域函數錶達式以及相應的波形，或者頻域的頻譜函數及其頻譜圖，等等。

　　係統分析方法包括端口分析和狀態空間分析。

　　前9章是係統的端口分析，用數學模型（微分方程或差分方程）、物理模型（框圖）以及錶徵函數（係統函數和單位衝激響應）來描述係統，在時域和變換域進行分析，適於綫性定常係統、單輸入�駁ナ涑觶⊿ISO）係統。

　　第10章是係統的狀態空間分析，其物理模型是流圖，數學模型是狀態方程和輸齣方程，相當於把黑匣子打開，分析係統內部的狀態，適於分析多輸入�捕嗍涑觶∕IMO）係統、非綫性、時變係統，可以對狀態變量進行觀測和控製，是係統的完全描述。作為端口分析方法中的係統函數依然可以作為狀態空間分析的一個係統錶徵，分析係統的一些特性，但是由它來描述係統有時是不完全的。

　　本書適閤學時為48~72學時，學時少的可以隻講前8章的基本概念和基本分析方法，對於加注“*”的章節內容可根據實際需要酌情省略。

　　與本書配套的有《信號與係統學習及解題指導》（已由清華大學齣版社齣版），以及後續的《信號處理實驗及應用》。另外，結閤本教材，製作瞭多媒體電子教案，從而形成信號與係統的立體化教材，便於讀者學習和參考。

　　當今信息技術的發展，移動互聯以及創新模式的不斷湧現，教學環境也在悄悄發生著變化，自主、自由地學習也許在不遠的將來會成為主流，網絡課堂、慕課（MOOC）等也許更加順應時代的要求。本書的闡述方式以及內容架構為的是增加可讀性和易於理解並引導思考問題，便於讀者開放式的學習。

　　由於時間倉促和水平有限，疏漏或不妥之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

　　作者2016年12月於北京

《時空織錦：理解宇宙的物質與能量律動》 內容梗概： 《時空織錦》並非一本聚焦於抽象數學工具或工程原理的教科書，它是一場跨越物理學、天文學、地質學乃至生物學核心概念的宏偉探索，旨在揭示宇宙萬物賴以存在和演化的基本法則。本書將帶領讀者，從微觀粒子的奇異舞蹈到宏觀天體的壯麗交響，逐一解開物質如何聚集、能量如何轉化、時空如何彎麯以及生命如何在此背景下綻放的奧秘。我們不會深入探討傅裏葉變換或拉普拉斯變換的推導過程，也不會詳細解析濾波器設計或反饋控製的係統框圖。相反，本書將以一種更具哲學性、啓發性和故事性的方式，勾勒齣宇宙大廈的宏觀藍圖。 第一章：宇宙的基石——物質的本質與形態 本章將追溯人類對物質理解的漫長曆程，從古希臘樸素的“四大元素”說，到近代化學的元素周期錶，再到現代物理學關於基本粒子和誇剋模型的認識。我們將探討原子內部的結構，質子、中其中子、電子的組閤如何構成萬物的基礎。讀者將瞭解到，不同元素的性質差異源於其原子結構的不同，而這些差異又直接影響瞭它們形成化閤物的可能性，進而催生齣地球上豐富多樣的物質形態，從堅硬的岩石到流動的液體，再到無處不在的氣體。我們還會簡要提及物質存在的奇特狀態，如等離子體和玻色-愛因斯坦凝聚態，揭示在極端條件下物質可以展現齣的驚人麵貌。本章的目的在於建立一個直觀的物質模型，讓讀者感知構成我們自身和周圍世界的最基本單元。 第二章：能量的脈搏——轉化、守恒與驅動力 能量是宇宙的內在動力。《時空織錦》將深入淺齣地闡述能量的多種形式：動能、勢能、熱能、化學能、電磁能以及核能。我們將探究這些能量形式之間如何相互轉化，例如，化學能如何在燃燒中釋放為熱能和光能，動能在重力作用下如何轉化為勢能。本書將重點強調能量守恒定律的普適性——能量既不會憑空産生，也不會憑空消失，隻能從一種形式轉化為另一種形式。這一顛撲不破的法則，是解釋從行星運行到生命活動的根本。我們將探討太陽係內能量的流動，從太陽輻射到地球接收，再到生態係統中的物質循環和能量傳遞。同時，本章也會觸及能量的“可用性”問題，即熵增原理所揭示的，能量轉化過程中總是伴隨著一部分能量變得“不可用”，從而驅動著自然界不可逆轉的變化和演化。 第三章：時空的交響——從牛頓到愛因斯坦的宇宙觀 時空是宇宙的舞颱。《時空織錦》將帶領讀者穿越不同時代對時空理解的演進。我們將迴顧牛頓經典力學中絕對時間和絕對空間的概念，理解其在描述宏觀世界運動時的巨大成功。然而，本書的重點將放在愛因斯坦的革命性理論上。我們將以通俗易懂的方式介紹狹義相對論，解釋時間膨脹和長度收縮等反直覺現象，以及質能等價（E=mc²）這一驚世駭俗的發現，它揭示瞭質量和能量之間深刻的內在聯係。隨後，我們將邁入廣義相對論的殿堂，理解引力並非一種“力”，而是由質量和能量引起的時空彎麯。本書將通過生動的比喻，如在彈性膜上放置重球造成的凹陷，來形象地解釋引力如何影響天體的運動，甚至光綫的傳播。我們將觸及黑洞、引力波等極端時空現象，展示愛因斯坦理論在解釋宇宙最深層奧秘時的強大力量。 第四章：宇宙的創生與演化——從大爆炸到星係形成 本章將聚焦宇宙的宏觀尺度和悠久曆史。我們將從目前最被廣泛接受的“大爆炸”模型齣發，追溯宇宙從一個極端高溫高密度的奇點開始膨脹、冷卻、結構逐漸形成的漫長曆程。讀者將瞭解到，宇宙早期的高能粒子如何碰撞、湮滅、閤成，原子核如何形成，進而電子如何被束縛，形成最早的中性原子。本書將描繪第一代恒星和星係的誕生，它們如何依靠引力匯聚物質，並在內部進行核聚變，閤成更重的元素。我們將解釋恒星的生命周期，從年輕的藍巨星到衰老的紅巨星，再到最終的白矮星、中子星或黑洞。本書還將探討星係如何碰撞、閤並，形成我們今天所見的龐大結構。宇宙微波背景輻射、星係紅移等關鍵觀測證據，也將穿插其中，為這些理論提供堅實的支撐。 第五章：生命的迴響——物質、能量與時空中的綻放 當物質、能量和時空相互作用達到一定復雜程度時，生命便應運而生。《時空織錦》的最後一章將視角轉嚮地球，以及我們所知的生命現象。我們將探討生命所需的關鍵要素：適宜的溫度、液態水、以及構成生命的有機分子。本書將聯係前幾章的知識，說明地球獨特的環境是如何為生命提供基礎的。我們將簡要迴顧生命起源的科學假說，例如，在原始湯中發生化學演化，或者通過地熱噴口提供能量和物質。隨後，我們將追溯生命演化的宏偉圖景，從最簡單的單細胞生物到復雜的多細胞生物，再到如今人類的齣現。我們將審視生命體內部的物質轉化和能量流動，例如，光閤作用如何將太陽能轉化為化學能，呼吸作用如何釋放能量供生命活動。本書將強調，生命並非孤立的存在，而是深深植根於宇宙的物質、能量和時空規律之中，是宇宙自身演化過程中産生的一種令人驚嘆的現象。 《時空織錦：理解宇宙的物質與能量律動》 緻力於以一種引人入勝、啓發思考的方式，勾勒齣宇宙運行的宏觀框架。它適閤所有對自然科學充滿好奇，渴望理解我們所處宇宙的本質，但又希望避免繁瑣數學推導的讀者。本書的目標是激發讀者對科學的興趣，培養其探索未知的好奇心，並提供一種更廣闊的視角來審視人類在浩瀚宇宙中的位置。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與係統》真的讓我頭疼不已！翻開第一頁，我就被那些密密麻麻的數學符號和公式淹沒瞭，感覺自己像置身於一片未知的數學海洋，完全不知所措。作者似乎默認讀者已經具備瞭相當深厚的數學功底，很多概念的引入都非常跳躍，直接拋齣瞭復雜的積分和傅裏葉變換，讓我這個初學者感到壓力山大。書中的例子雖然不少，但很多都是直接給齣結果，中間推導過程省略得太厲害，導緻我每次想弄明白一個概念，都要花費大量時間去自行補充那些被“隱藏”的細節。而且，對於一些關鍵的物理意義和直觀解釋，書中也顯得有些吝嗇，更多的是強調數學上的嚴謹性。我試圖通過閱讀來建立起信號和係統之間的聯係，理解它們是如何相互作用的，但這本書給我的感覺更像是在學習一套抽象的數學語言，而不是在探索一個充滿魅力的物理世界。我甚至懷疑自己是不是找錯瞭入門的書籍，也許我應該先去惡補一下相關的數學知識，再來挑戰這本書。現在，我隻能一邊查閱其他的資料，一邊慢慢地啃這本厚重的書，希望最終能有所收獲，但過程確實比我預想的要艱難得多。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，《信號與係統》這本書給我的感受，更像是與一位嚴謹的數學傢在對話。它沒有太多花哨的語言，也沒有刻意去迎閤讀者的閱讀習慣，而是以一種近乎“冷峻”的風格，將信號與係統的核心理論一一呈現。書中對於數學公式的運用可謂是淋灕盡緻，各種積分、微分、變換的推導層層遞進，邏輯清晰，嚴絲閤縫。這對於我來說，既是挑戰，也是一種“純粹”的體驗。我喜歡它在定義和定理上的精確性，感覺每一句話都經過瞭反復的推敲，沒有任何模棱兩可的地方。然而，這種高度的數學化，也讓我在理解一些物理意義時，感到些許的“隔閡”。有時候，我腦海裏明明知道信號是有物理意義的，係統也是現實世界的模型，但書中的數學語言，卻讓我感覺離這些“真實”的東西越來越遠。比如，在講解某個性質時，作者可能直接給齣瞭一個優美的數學錶達式，但我卻很難立刻聯想到它在實際中代錶著什麼。我覺得，如果能有更多的類比，或者更貼近實際的例子，來輔助解釋這些抽象的數學概念，這本書的接受度可能會更高。

評分☆☆☆☆☆

對於《信號與係統》這本書，我的感覺相當復雜，可以說是一半海水一半火焰。它的理論深度毋庸置疑，很多章節的邏輯鏈條非常緊密，一旦你理解瞭前一個概念，後續的學習就會相對順暢一些。作者在數學的嚴謹性方麵做得非常到位，每一個公式的推導都力求清晰，並且會給齣嚴格的數學證明。這對於我這種追求精確性的人來說，非常有吸引力。然而，問題也恰恰齣在這裏，過於強調數學的嚴謹性，有時會讓我覺得它有點“脫離實際”。書中的例子雖然經典，但很多都是理想化的模型，缺乏一些更貼近真實世界應用場景的案例，比如在噪聲處理、信號壓縮等方麵，書中提到的隻是理論框架，對於如何具體實現，以及在實際應用中會遇到的各種非理想情況，就顯得有些不足瞭。我希望這本書能多一些“實戰演練”，哪怕是簡化的，也能讓我更好地將書本上的知識與工程實踐聯係起來。總體而言，它是一本紮實的理論教材，但如果想要更全麵地理解信號與係統的應用，可能還需要結閤其他的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

我不得不承認，《信號與係統》這本書在我的學習過程中扮演瞭“催化劑”的角色，雖然這個催化過程並非一帆風順。它的敘述風格非常直接，很少有冗餘的文字，上來就直奔主題，講解的節奏很快。我喜歡這種高效的講解方式，因為我喜歡直接獲取核心信息。然而，這種快節奏也意味著，一旦你錯過瞭某個關鍵點，後麵的內容就會變得晦澀難懂。書中的圖示非常精煉，很多時候需要你自己去補充理解，它們更像是為已經掌握瞭基本概念的人設計的提示，而不是為初學者準備的視覺輔助。我印象特彆深刻的是關於采樣定理的那一部分，作者的講解方式非常數學化，通過 Nyquist 準則的推導，直接給齣瞭采樣頻率的條件。我當時就覺得，這太“硬核”瞭！雖然理解瞭數學推導，但對於為什麼需要采樣，以及采樣過程中會發生什麼，感覺還是停留在概念層麵，沒有達到那種“融會貫通”的境界。這本書更像是一本供專業人士參考的工具書，你需要有一定的基礎，纔能真正從中汲取養分。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我對於《信號與係統》這本書的評價，用“驚喜”兩個字可能不太準確，但它確實觸及瞭我一些意想不到的思考點。起初，我隻是想瞭解一下信號處理的基礎，但這本書在講解過程中，時不時會穿插一些關於信息本質、係統模型抽象化以及工程實踐中遇到的具體挑戰的討論。這讓我意識到，信號與係統遠不止是教科書上的公式和定理，它更是連接理論與現實的一座橋梁。例如，在探討捲積定理時，作者沒有止步於數學推導，而是結閤瞭實際的濾波器設計案例，讓我更清晰地看到理論是如何指導工程應用的。此外，書中對一些概念的引入方式也比較獨特，比如沒有上來就講傅裏葉變換，而是先從時域分析入手，逐步引導讀者理解為什麼需要頻域的概念，這種循序漸進的方式，反而讓我對信號的理解更加深刻。雖然書中某些章節的難度依然不小，需要反復琢磨，但它所提供的思考深度和廣度，是那些隻側重於公式推導的書籍所無法比擬的。它讓我不再僅僅是被動地接受知識，而是開始主動地去思考信號和係統在更宏觀層麵上的意義。