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☆☆☆☆☆

张晓青 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
• MATLAB
• 通信原理
• 控制系统
• 数字信号处理
• 高等数学

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111573128

版次：1

商品编码：12245582

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育测控技术与仪器专业规划教材

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：264

内容简介

本书较为系统地讲述了信号与系统的基本概念、信号与系统的基本分析理论、信号的离散傅里叶变换分析方法、数字滤波器的系统设计方法等主要内容，形成了一个信号与系统基础理论及其应用的相对完整的知识体系。全书分为七章，第1-5章为基础理论部分，以傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换三大变换为主线，先讲连续后讲离散，从时域和频域两方面介绍了信号和系统的基本分析理论。为了能够做到学以致用，在理论基础上，第6章对信号频谱的离散傅里叶变换分析方法及其应用问题做了深入的探讨，第7章对数字滤波器的离散时间系统设计方法及其实现做了专门的阐述。同时，在每一章的后一节均给出部分MATLAB程序代码实例，供读者上机学习；在每一章的后还附有少量习题，供读者练习。

目录

前言
本书符号体系一览表
本书常用缩写词表
本书采用的时频变换对符号表
第1 章　信号与系统基础知识 1
内容提要 1
1. 1　信号与系统的定义 1
1. 1. 1　信号的定义 1
1. 1. 2　系统的定义 2
1. 1. 3　域的概念 4
1. 1. 4　本课程的性质和特点 6
1. 2　信号的分类及典型信号 7
1. 2. 1　信号的分类 7
1. 2. 2　典型的连续时间信号 10
1. 2. 3　典型的离散时间信号 13
1. 3　信号的基本时域运算 14
1. 3. 1　信号的相加和相乘 15
1. 3. 2　信号的微分和积分 15
1. 3. 3　信号的平移、翻转和展缩 16
1. 3. 4　信号的简单分解 17
1. 4　系统的分类及常用表示方法 19
1. 4. 1　系统的分类 19
1. 4. 2　系统的常用表示方法 22
1. 5　ＭＡＴＬＡＢ 编程及上机实践 27
1. 5. 1　ＭＡＴＬＡＢ 软件简介 27
1. 5. 2　上机实践举例 31
习题一 32
第2 章　连续时间信号分析 35
内容提要 35
2. 1　连续时间周期信号的傅里叶级数 35
2. 1. 1　连续时间周期信号的傅里叶
级数表示 35
2. 1. 2　连续时间周期信号的频谱与
功率谱 39
2. 1. 3　连续时间傅里叶级数的性质 41
2. 2　连续时间信号的傅里叶变换 42
2. 2. 1　傅里叶变换的导出与非周期
信号的频谱 42
2. 2. 2　常见信号的傅里叶变换 44
2. 2. 3　连续时间傅里叶变换的性质 48
2. 3　ＭＡＴＬＡＢ 编程及上机实践 53
2. 3. 1　与本章有关的ＭＡＴＬＡＢ 函数
举例 53
2. 3. 2　上机实践举例 55
习题二 57
第3 章　连续时间系统分析 59
内容提要 59
3. 1　系统的时域分析 59
3. 1. 1　微分方程的建立与求解 59
3. 1. 2　单位冲激响应的意义 63
3. 1. 3　卷积积分 64
3. 2　系统的频域分析 66
3. 2. 1　系统频率响应的定义 66
3. 2. 2　系统频率响应与零状态响应 67
3. 2. 3　正弦稳态响应 68
3. 3　拉普拉斯变换 69
3. 3. 1　拉普拉斯变换的定义及
收敛域 69
3. 3. 2　拉普拉斯变换的性质 71
3. 3. 3　拉普拉斯反变换 74
3. 4　系统的复频域分析 76
3. 4. 1　微分方程的复频域求解 76
3. 4. 2　系统函数 77
3. 4. 3　零极点图及系统特性分析 78
3. 5　ＭＡＴＬＡＢ 编程及上机实践 81
3. 5. 1　与本章有关的ＭＡＴＬＡＢ 函数
举例 81
3. 5. 2　上机实践举例 81
习题三 84
第4 章　离散时间信号分析 86
内容提要 86
4. 1　离散时间傅里叶级数 86
4. 1. 1　周期信号的离散时间傅里叶
级数表示 86
4. 1. 2　离散时间周期信号的频谱 87
4. 1. 3　离散时间傅里叶级数的性质 89
4. 2　离散时间傅里叶变换 93
Ⅷ
4. 2. 1 离散非周期信号的傅里叶变换 93
4. 2. 2　离散时间傅里叶变换的性质 96
4. 3　奈奎斯特抽样定理 102
4. 3. 1　理想抽样的数学模型 103
4. 3. 2　奈奎斯特抽样定理 104
4. 3. 3　抽样信号的重建 107
4. 3. 4　实际抽样过程 108
4. 4　ＭＡＴＬＡＢ 编程及上机实践 110
4. 4. 1　与本章有关的ＭＡＴＬＡＢ 函数
举例 110
4. 4. 2　上机实践举例 111
习题四 113
第5 章　离散时间系统分析 115
内容提要 115
5. 1　离散时间系统的时域分析 115
5. 1. 1　差分方程的建立与求解 115
5. 1. 2　零输入响应和零状态响应 119
5. 1. 3　卷积和 121
5. 2　离散时间系统的频域分析 125
5. 2. 1　系统频率响应 125
5. 2. 2　正弦稳态响应 127
5. 2. 3　系统频率响应的分析 127
5. 3　ｚ 变换 129
5. 3. 1　ｚ 变换的定义及收敛域 129
5. 3. 2　基本ｚ 变换对 130
5. 3. 3　ｚ 变换的性质 133
5. 3. 4　ｚ 变换与拉普拉斯变换的关系 137
5. 3. 5　ｚ 反变换 139
5. 4　离散时间系统的复频域分析 142
5. 4. 1　差分方程的ｚ 域求解 142
5. 4. 2　系统函数 145
5. 4. 3　零极点图与系统特性分析 147
5. 5　ＭＡＴＬＡＢ 编程及上机实践 150
5. 5. 1　与本章有关的ＭＡＴＬＡＢ 函数
举例 150
5. 5. 2　上机实践举例 152
习题五

前言/序言

随着计算机软硬件技术的飞速发展. 与之相关的各门课程在不断更新和变革. 作为高等院校理工科相关专业的重要课程. “ 信号与系统” “ 数字信号处理” 等课程在教学内容、教学手段、教学方法等方面迫切需要加大改革力度. 对于仪器科学与技术、光学工程等学科及专业来讲. 一方面由于“信号与系统” 等课程在其课程体系中占有举足轻重的地位. 另一方面根据目前在全国广泛开展的工程教育专业认证的要求. 必须进一步凝练课程教学目标、优化教学内容. 将课程教学与提高工程实践能力紧密结合以培养应用型人才. 因此对现有的课程内容进行重新整合已经势在必行.本书阐述了信号与系统的基本概念、基本理论、基本分析方法. 并结合信号与系统的典型应用进行讲解. 是一本整合了“ 信号与系统” 和“ 数字信号处理” 两门课程核心内容的新的本科教材. 它既有信号与系统的基础理论. 又有信号与系统的应用实例.取材适当. 内容合理. 符号严谨. 注重连续与离散的区别和联系. 强调先进的数字信号处理技术与实际系统的紧密关联. 形成了完整的内容体系. 并具有鲜明的工程实践特色. 完整讲授本书的学时数约为48 学时. 另外配有8 ~12 学时的实验内容. 这种编排符合普通高等院校一个学期的教学时数安排.全书共分7 章. 第1 ~5 章为信号与系统知识体系的基础部分. 第1 章为全书的基础. 主要阐述信号与系统的基本概念. 第2 章讲述连续时间信号的分析方法. 包括连续时间傅里叶级数表示和连续时间傅里叶变换分析. 第3 章讲述连续时间系统的基本概念和分析方法. 包括拉普拉斯变换及在连续时间系统分析中的应用. 第4 章讲述离散时间信号的分析方法. 包括离散时间傅里叶级数分解和离散时间傅里叶变换分析. 还重点阐述了联系连续与离散的奈奎斯特抽样定理. 第5 章讲述离散时间系统的基本概念和分析方法. 包括ｚ 变换及在离散时间系统分析中的应用. 第6、7 章是信号与系统基础知识的两个典型应用. 第6 章主要讲述离散傅里叶变换及其在频谱分析方面的应用. 第7 章主要讲述数字滤波器系统的结构、功能和软件设计方法. 本书强调理论知识和实践应用的共同学习. 鉴于ＭＡＴＬＡＢ 软件工具在全球范围使用广泛而且其信号处理工具箱功能完善. 在每章最后均配有ＭＡＴＬＡＢ 相关函数及实例. 不仅有利于学生理解概念. 也有利于促进学生轻松上手编写代码. 达到能学懂、会应用的目的. 更好地将所学理论与实践应用相结合. 十分有益于工程实践能力的培养和训练.本书第1、5、6、7 章、4. 3 节、前言及附录由张晓青编写. 第2 章、4.. 1、4.. 2、4.. 4 节由耿蕊编写. 第3 章由王君编写. 全书由张晓青组织策划并统稿. 天津大学曾周末教授对本书的内容编排提出了宝贵意见和建议. 北京信息科技大学祝连庆教授审阅了Ⅳ本书并提出了宝贵意见和建议. 在此谨向他们表示衷心的感谢! 研究生李杰、胡蒋明协助完成了本书的校对和作图工作. 在此也向他们表示衷心的感谢!本书在编写过程中参考了国内外很多经典教材和著作. 已列于参考文献中. 部分例题和习题取自这些文献. 编者在此向收录于参考文献中的各位作者表示衷心的感谢! 限于学识水平. 书中难免存在错误和缺点. 恳请广大读者批评指正.编　者

探索未知的宇宙：一本关于宇宙演化的科学读物 这是一本引人入胜的科普读物，它将带领读者踏上一段跨越时空的宇宙探索之旅，从宇宙大爆炸的奇点出发，一直追溯到我们今天所见的浩瀚星河。本书旨在为普通读者提供一个清晰、生动且科学严谨的宇宙演化图景，让人们对我们身处的宇宙有一个更深刻的认识。 第一部分：宇宙的黎明——从虚无到有形 本书的开篇，我们将一同回到宇宙最初的时刻——大爆炸。你将了解到，宇宙并非“凭空出现”，而是在一个极度高温、高密的奇点中瞬间膨胀而形成的。我们会深入浅出地解释这个过程中涉及到的核心概念，例如： 暴胀理论： 解释为何宇宙在极短时间内能达到如此巨大的尺度，以及它为后来的宇宙结构奠定了怎样的基础。 基本粒子与力的诞生： 随着宇宙的冷却，能量如何转化为物质，夸克、电子等基本粒子如何形成，以及四种基本力（强核力、弱核力、电磁力、引力）是如何分离并各自发挥作用的。 核合成： 早期宇宙的高温高压环境如何促成了氢和氦的生成，为后来的恒星诞生提供了最初的“燃料”。 我们将借助精美的宇宙学模型和历史图像，让读者仿佛亲临宇宙诞生的现场。你会惊叹于自然法则的精妙，以及宇宙从微观粒子到宏观结构演化的壮丽进程。 第二部分：星辰的诞生与死亡——宇宙的炼金术 在早期宇宙的物质基础上，恒星的诞生与死亡成为宇宙演化的核心驱动力。本书将详细阐述： 星云与引力坍缩： 巨大的气体和尘埃云（星云）如何因为引力的作用开始坍缩，逐渐形成致密的“原恒星”。 核聚变点燃： 当原恒星的温度和压力达到一定阈值时，氢原子核就会聚变成氦原子核，释放出巨大的能量，恒星就此诞生，开始发光发热。 恒星的生命周期： 恒星并非永恒存在。我们会根据恒星的质量，描绘它们各自不同的生命轨迹： 小质量恒星（如太阳）： 经历漫长的燃烧，最终演化成红巨星，然后抛出外层物质形成行星状星云，核心则坍缩成白矮星。 大质量恒星： 燃烧过程更快，能够合成更重的元素，最终在剧烈的超新星爆发中终结生命，核心可能坍缩成中子星或黑洞。 超新星爆发的意义： 这不仅是恒星生命的终结，更是宇宙中重元素（如碳、氧、铁等）的制造者。正是这些超新星爆发抛洒到宇宙中的物质，构成了后来形成行星和生命的基础。 本书将穿插恒星光谱、恒星演化图表以及震撼的星云和超新星图像，帮助读者直观理解恒星的“一生”。 第三部分：星系的形成与演化——宇宙的宏伟建筑 恒星并非孤立存在，它们汇聚成庞大的星系。本书将带领读者探索星系的形成和演化过程： 暗物质的作用： 我们将揭示宇宙中神秘的暗物质，它占据宇宙总质量的大部分，是星系形成和保持结构稳定的关键。尽管我们无法直接观测到它，但它的引力效应在宇宙结构形成中起着至关重要的作用。 星系的形成机制： 在暗物质引力的主导下，早期的物质云如何聚集，形成各种形态的星系，包括旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 星系的碰撞与合并： 星系并非静止不动，它们会在引力的作用下相互靠近、碰撞甚至合并。这些宇宙级的“碰撞”事件对星系的演化有着深远的影响，可以激发新的恒星诞生，改变星系的形态。 宇宙网： 星系并非均匀分布，它们倾向于聚集在被称为“宇宙网”的巨大结构中，被巨大的空洞所分隔。我们将描绘这个宇宙的宏伟“骨架”。 本书将展示不同类型星系的壮丽图像，以及模拟星系碰撞的动画，让读者领略宇宙的宏大尺度和动态变化。 第四部分：行星的诞生与生命的起源——宇宙的生命密码 从星系到行星，再到生命，本书将聚焦于我们赖以生存的地球以及其他潜在的生命摇篮： 行星系统的形成： 在年轻恒星周围的尘埃和气体盘中，微小的尘埃颗粒如何通过吸积作用逐渐增大，形成行星。我们将介绍不同类型行星的形成过程，包括岩石行星和气体巨行星。 地球的演化： 从一个熔岩球到拥有大气、海洋和生命的蓝色星球，地球的演化历程充满了戏剧性。我们会探讨地质活动、板块构造以及生命起源的可能机制。 生命存在的条件： 什么是“宜居带”？什么样的行星才有可能孕育生命？我们将讨论液态水、合适的温度、大气层以及化学元素的可用性等关键因素。 地外生命的可能性： 随着我们对宇宙认知的深入，地外生命的可能性变得越来越引人遐想。本书将介绍寻找地外生命的科学方法，例如搜寻系外行星，以及对潜在生命的形态和化学基础进行推测。 本书将包含描绘行星形成过程的插图，以及不同类型行星的艺术想象图，激发读者对宇宙中生命存在的好奇心。 第五部分：宇宙的未来——未知的彼岸 宇宙的演化并非一成不变，它正朝着一个未知的未来前进。本书的最后一章，我们将一起展望： 宇宙的膨胀与加速： 我们将介绍“暗能量”的概念，它是导致宇宙加速膨胀的神秘力量。 宇宙的终极命运： 随着宇宙的不断膨胀，它将会走向何方？是大爆炸的永恒延续，还是其他更加奇特的结局？我们将探讨目前主流的宇宙学模型对此的预测，例如“大撕裂”、“大冻结”等。 人类在宇宙中的位置： 在浩瀚无垠的宇宙面前，人类文明显得如此渺小，但我们拥有探索未知的智慧和勇气。本书将鼓励读者以更加宏大的视角看待人类文明，认识到我们是宇宙演化长河中的一部分。 本书不仅仅是关于天文学和宇宙学的知识科普，更是一次关于人类自身起源和未来命运的哲学思考。它将帮助读者摆脱日常的琐碎，仰望星空，感受宇宙的壮丽与神秘，并从中汲取探索和创新的力量。书中严谨的科学态度与引人入胜的叙述相结合，必将为每一位热爱知识、渴望了解宇宙的读者带来一次难忘的精神旅程。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚入门人工智能领域的学生，在学习深度学习模型时，常常会遇到一些与信号处理相关的概念，比如时域、频域的分析，或者是一些滤波器在信号预处理中的作用。之前尝试阅读过一些信号与系统相关的书籍，但都觉得过于理论化，难以与我正在学习的AI知识联系起来。然而，《信号与系统基础及应用》这本书却给了我意想不到的惊喜。它的语言风格非常亲切，即使是对于没有深厚数学背景的读者，也能相对轻松地理解。书中在介绍线性时不变系统时，用了大量的类比和直观图示，让我能够非常形象地理解系统的“记忆”和“响应”是如何工作的。它对系统表示式（如差分方程和微分方程）的讲解，以及如何通过这些表示式来分析系统的行为，我觉得非常有帮助。更重要的是，这本书非常注重理论与实际的结合，它介绍了很多实际工程中会遇到的信号与系统问题，并提供了相应的解决方法。我尤其欣赏它关于傅里叶分析在谱分析方面的应用，这对于理解和设计AI中的一些序列模型，比如RNN和Transformer，提供了重要的理论基础。我感觉这本书为我打下了坚实的数学和理论基础，让我在AI的学习道路上更加自信。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，《信号与系统基础及应用》这本书真的超出了我的预期。作为一名在图像处理领域工作多年的工程师，我一直觉得信号与系统这个基础学科在我眼中有些模糊，很多时候只能依赖经验和现有的工具库。但是，当我翻开这本书后，我立刻被它严谨的逻辑和深刻的洞察力所吸引。书中对连续时间信号和离散时间信号的处理方式，以及它们之间的联系与区别，讲解得非常透彻。尤其是关于卷积的概念，它不仅仅是将数学公式摆在那里，更是通过各种生动的比喻和实例，让我理解了信号如何通过系统进行“加工”。我印象最深刻的是它对采样定理的阐述，不仅仅是简单的Nyquist准则，还深入剖析了欠采样和过采样的影响，以及如何在实际中进行有效的采样率选择。这本书在讲解系统稳定性、因果性等重要性质时，也做到了深入浅出，让我能够从根本上理解为什么某些系统设计是不可行的。而且，它对一些经典应用场景的分析，比如音频信号的压缩和传输，给我带来了很多新的启发。我发现，原来很多我习以为常的图像处理技巧，背后都蕴含着如此精妙的信号与系统理论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直就是为我这种信号处理领域的“小白”量身定做的。我之前接触过一些相关的概念，但总感觉零散不成体系，遇到实际问题时也无从下手。这本《信号与系统基础及应用》却恰恰弥补了这一点。它从最基础的信号分类、系统性质讲起，循序渐进，一点点地构建起我对信号与系统整体的认知框架。我特别喜欢它对傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换这些核心概念的讲解，不像其他一些教材那样上来就堆砌公式，而是花了大量篇幅去阐释这些变换的物理意义和几何直观，让我不再觉得它们是冰冷的数学工具，而是解决问题的强大武器。书中举例也非常贴切，无论是音频信号的处理，还是通信系统的建模，都能让我清晰地看到理论是如何落地到实际工程中的。我之前一直对滤波器的设计感到头疼，总觉得理论和实践脱节，但这本书里对不同类型滤波器的特性、设计方法以及应用场景都做了详细的介绍，甚至还给出了具体的实现思路，这对我来说真是太及时了。读完之后，我感觉自己不再是那个对信号处理一知半解的门外汉，而是有了一些可以深入探索的坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初入通信工程领域的在读研究生，对信号与系统这个核心课程既感到神秘又有些畏惧。《信号与系统基础及应用》这本书的出现，无疑是我学习路上的一个重要里程碑。它不仅仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的老师。在讲解抽象的数学概念时，书中非常注重引入直观的理解，比如用弹簧振子的模型来解释LTI系统的响应，用声音的传播来类比信号的卷积。这极大地降低了我对复杂数学公式的抵触情绪。书中对概率信号和随机过程的介绍，以及它们在通信系统中的重要性，也让我有了初步的认识。我特别喜欢它对采样定理的详细论述，以及如何处理采样信号的失真问题。而且，这本书并没有止步于理论的讲解，而是花了大量的篇幅去介绍实际应用，例如在通信系统中的调制解调、在控制系统中的反馈机制等等，这些案例分析让我能够清晰地看到信号与系统理论是如何解决现实世界中的工程问题的。读完这本书，我感觉自己对通信系统中的很多基本原理都有了更深的理解，也更有信心去面对后续更深入的学习和研究。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有着多年工程实践经验的电气工程师，我一直对信号与系统这个领域保持着高度的关注。这次读了《信号与系统基础及应用》这本书，让我对这个学科有了更深刻的理解和更系统的认识。书中对各种信号的分类和表示方法，从基本的正弦信号到更复杂的冲激信号，都做了详尽的阐述，并且清晰地说明了它们各自的特点和在不同场景下的应用。我对书中关于傅里叶级数和傅里叶变换的讲解尤为赞赏，它不仅清晰地阐述了信号的频谱特性，还深入分析了如何通过这些变换来理解信号的组成和传播。书中对连续时间和离散时间系统的分析方法，以及它们之间的对应关系，也让我受益匪浅。尤其让我惊喜的是，书中对系统响应的分析，包括零输入响应和零状态响应，让我能够更准确地预测和控制系统的行为。而且，它对滤波器设计和应用的部分，提供了非常实用的指导，让我能够更好地解决实际工程中遇到的信号滤波问题。总的来说，这本书的内容非常扎实，而且具有很强的指导意义，让我感觉自己对信号与系统的理解又上升了一个新的台阶。