信号与系统学习指导与考研题精解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡钋 著

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 考研
• 复习指南
• 题解
• 通信工程
• 电子工程
• 数学基础
• 高等数学
• 工程数学

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312040818

版次：1

商品编码：12298967

包装：平装

丛书名： 高校核心课程学习指导丛书

开本：16开

出版时间：2018-01-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　《信号与系统学习指导与考研题精解》是为指导正在学习和复习备考研究生入学考试的学生透彻掌握“信号与系统”课程精髓，切实提高综合分析和解决问题能力而编写的。全书共9 章，全面介绍了信号与系统的基本内容；深入分析、讲解了所精选的典型的并能反映信号与系统不同侧面的例题，在解题过程中不仅强调深入理解基本概念和基本分析方法的重要性，同时亦强调并展示了技巧的灵活运用，以及综合运用的神奇魅力。本书可作为高等学校本科学生的教学辅导用书，也可作为报考电子、信息工程、通信工程、计算机科学与技术、测控技术与仪器等专业及其他相关专业硕士研究生的考生的复习参考用书，还可作为申请信息与通信工程硕士学位同等学力人员的备考用书。

作者简介

　　胡钋，男，博士，武汉大学电气工程学院教授、博导，长期从事电力系统控制，电力系统分析以及电力自动监控、测量技术的理论和应用等方面的教学和科研工作，主持和参加多项科研与教学项目，出版学术专著和教材8部。多年以来，一直为本科生讲授“电路原理”“电工数模”和“信号与系统”，其中“电路原理”是武汉大学精品课程和双语课程。荣获首届“武汉大学杰出教学贡献校长奖”和“武汉大学师德标兵”称号。

目录

前言
第1章 信号与系统的基本概念
1.1信号及其描述方式
1.2信号的分类
1.3常用单元信号
1.4信号的运算
1.5信号的分解与合成
1.6系统的模型
1.7系统的分类
1.8系统分析方法
第2章 连续时间系统的时域分析
2.1系统的数学模型——微分方程与传输算子
2.2系统微分方程的经典解
2.3系统零输入响应的求解
2.4系统的冲激响应和阶跃响应
2.5系统零状态响应——卷积积分
2.6卷积运算的性质
第3章 连续信号的频谱——傅里叶变换
3.1用完备正交函数集表示信号
3.2周期信号的傅里叶级数
3.3傅里叶级数的性质
3.4周期矩形脉冲信号的频谱
3.5周期矩形脉冲频谱结构分析
3.6周期信号频谱的特点
3.7非周期信号频谱——傅里叶变换
3.8傅里叶变换的性质
3.9能量谱和功率谱、帕塞瓦尔定理
第4章 连续时间系统的频域分析
4.1系统函数
4.2系统对非正弦周期信号的响应
4.3系统对非周期信号的响应
4.4信号无失真传输条件
4.5理想低通滤波器的冲激响应与阶跃响应
4.6抽样定理
4.7调制与解调
4.8频分复用与时分复用
第5章 连续时间系统的复频域分析
5.1拉普拉斯变换
5.2拉普拉斯变换的性质
5.3拉普拉斯逆变换
5.4线性系统的拉普拉斯变换分析法
5.5双边拉普拉斯变换
5.6系统的模拟图与框图
5.7系统的信号流图与梅森公式
5.8系统函数
第6章 离散信号与系统的时域分析
6.1离散信号——序列
6.2序列的基本运算
6.3离散时间系统的基本性质
6.4用单位样值响应判别线性移不变系统的特性
6.5常系数线性差分方程
6.6典型序列及其基本特征
6.7离散系统的单位样值响应与单位阶跃响应
6.8离散系统的卷积和
6.9利用卷积和求解系统的零状态响应
6.10差分方程的建立
6.11反卷积
6.12离散序列卷积的计算方法
第7章 离散时间信号与系统的频域分析
7.1线性时不变系统对复指数输入序列的响应
7.2周期序列的离散时间傅里叶级数
7.3非周期序列的离散时间傅里叶变换
7.4典型非周期序列的离散时间傅里叶变换
7.5周期序列的离散时间傅里叶变换
7.6离散时间傅里叶变换的基本性质
7.7离散傅里叶变换：有限长序列的傅里叶分析
7.8离散傅里叶变换的性质
7.9分段卷积法：短序列与长序列的线性卷积
7.10利用离散傅里叶变换近似分析连续非周期信号的频谱
7.11快速傅里叶变换（FFT）
7.12快速傅里叶逆变换
7.13线性移不变系统的频域分析
第8章 Z变换与离散时间系统的z域分析
8.1Z变换的定义
8.2双边Z变换与单边Z变换的关系
8.3Z变换的存在条件与收敛域
8.4Z变换收敛域的主要性质
8.5不同序列的双边Z变换的收敛域
8.6常用序列的Z变换
8.7Z变换的基本性质
8.8Z逆变换
8.9单边Z逆变换的计算
8.10离散时间系统的z域分析
8.11离散系统函数的零极点分布与系统特性
8.12离散系统的频率响应
8.13利用系统函数的零、极点分布确定系统的频率响应
第9章 系统的状态变量分析
9.1建立状态方程和输出方程
9.2状态方程的变换域解
9.3状态方程的时域解
9.4系统的状态变量分析
参考文献

《信号与系统》：探索信息流动的奥秘与解析之道 《信号与系统》是一门贯穿电子工程、通信工程、自动控制、信息科学等众多核心技术领域的基石性课程。它不仅仅是理论知识的堆砌，更是一种理解和分析现实世界中各种现象的强大思维工具。无论是音频、视频信号的传输与处理，还是通信网络中的信息传递，亦或是控制系统中对动态过程的精确把握，其背后都离不开信号与系统的深刻理论。本书旨在为你揭开信号与系统的神秘面纱，带你领略信息在时空中流淌的规律，掌握分析和驾驭这些规律的强大方法。 一、 信号的宇宙：万物皆信号 你身边充斥着各种各样的信号。从清晨唤醒你的闹钟声，到你手中智能手机屏幕上跳动的图像，从广播电台播放的音乐，到医院里监测生命体征的波形，无一不是信号的具象体现。 信号的本质： 信号是信息的载体，它描述了某个物理量随时间、空间或其他独立变量的变化。我们可以将其想象成信息在现实世界中的“表达形式”。例如，声音是一种空气压力的变化，图像则是空间中光强度的分布。 信号的分类： 为了更好地理解和处理信号，我们将其进行了细致的分类。 按时间性质： 连续时间信号： 信号在整个时间轴上都有定义，例如温度随时间的变化。我们通常用 $x(t)$ 来表示，其中 $t$ 代表连续的时间变量。 离散时间信号： 信号只在离散的时间点上有定义，通常是由连续时间信号采样得到的，例如数字音频信号。我们通常用 $x[n]$ 来表示，其中 $n$ 代表离散的时间索引。 按幅度性质： 模拟信号： 信号的幅度可以是任意值，连续变化的，例如模拟音频信号。 数字信号： 信号的幅度被量化成有限的几个离散值，例如计算机存储的图像数据。 按周期性： 周期信号： 信号的波形在一段时间后会重复出现，例如正弦波。 非周期信号： 信号的波形不会重复出现。 按能量和功率： 能量信号： 信号在整个时间区间内的总能量是有限的，例如单个脉冲信号。 功率信号： 信号在整个时间区间内的平均功率是有限的，例如周期信号。 信号的运算： 我们需要对信号进行各种基本运算，以便提取有用信息或进行变换。这些运算包括： 移位： 将信号在时间轴上向左或向右移动。 翻转： 将信号沿时间轴进行反转。 伸缩： 改变信号在时间轴上的“速度”，使其变快或变慢。 相加、相乘： 将两个信号的对应点数值相加或相乘。 二、 系统的世界：信息的加工者 系统是处理信号的“机器”或“过程”，它接收一个或多个输入信号，并产生一个或多个输出信号。系统可以是非常简单的，也可以是极其复杂的。 系统的定义： 系统是具有输入-输出关系的变换器。它将输入信号映射到输出信号。 系统的分类： 按时域性质： 连续时间系统： 处理连续时间信号的系统。 离散时间系统： 处理离散时间信号的系统。 按性质分类： 线性系统： 满足叠加原理（齐次性和可加性）的系统。如果 $y_1(t)$ 是 $x_1(t)$ 的输出， $y_2(t)$ 是 $x_2(t)$ 的输出，那么 $ax_1(t) + bx_2(t)$ 的输出就是 $ay_1(t) + by_2(t)$。这是分析和设计许多复杂系统的基础。 时不变系统： 系统的特性不随时间变化。如果输入信号 $x(t)$ 产生输出 $y(t)$，那么输入信号 $x(t- au)$ （原信号的时间延迟）将产生输出 $y(t- au)$ （原输出信号的相应延迟）。 因果系统： 系统的输出只依赖于当前和过去的输入，而不依赖于未来的输入。这是物理世界中真实系统的一个重要特性。 稳定系统： 对于有界的输入信号，系统的输出信号也是有界的。一个系统如果不稳定，那么微小的输入扰动可能导致输出信号无限增大，这是非常危险的。 记忆系统： 系统的当前输出不仅依赖于当前输入，还依赖于过去的输入。 无记忆系统： 系统的当前输出只依赖于当前的输入。 按内部状态： 无记忆系统： 如上所述。 记忆系统： 包含内部状态。 按表示方法： 线性时不变（LTI）系统： 这是信号与系统理论中最重要的一类系统。它们的行为可以用卷积来描述，并且拥有非常成熟的分析工具。 三、 核心概念与分析工具：解锁信号系统的奥秘 理解了信号和系统的基本概念后，我们就需要掌握一套强大的分析工具来深入理解它们的行为。 卷积：LTI系统的灵魂 对于线性时不变（LTI）系统，其输出信号完全由输入信号和系统的单位冲激响应（Unit Impulse Response, UIR）通过卷积运算决定。 单位冲激响应 $h(t)$（或 $h[n]$）是LTI系统在单位冲激信号 $delta(t)$（或 $delta[n]$）作为输入时产生的输出。它包含了LTI系统的全部动态特性。 连续时间LTI系统的输出 $y(t)$ 与输入 $x(t)$ 的关系表示为： $y(t) = x(t) h(t) = int_{-infty}^{infty} x( au) h(t- au) d au$ 离散时间LTI系统的输出 $y[n]$ 与输入 $x[n]$ 的关系表示为： $y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k] h[n-k]$ 卷积运算是LTI系统分析的核心，它将输入信号“分解”成无数个时间延迟的冲激信号，然后将每个冲激信号经过系统后产生的响应（由单位冲激响应表示）进行叠加，最终得到系统的总输出。 傅里叶变换：频率域的语言 信号与系统不仅可以在时间域分析，还可以在频率域进行分析。频率域视角能更清晰地揭示信号的频谱特性以及系统对不同频率成分的处理方式。 傅里叶级数（FS）： 用于表示周期信号的频谱，将其分解为一系列不同频率的正弦和余弦分量的叠加。 傅里叶变换（FT）： 用于表示非周期信号的频谱，将其分解为连续的频率谱。 傅里叶变换的性质： 傅里叶变换具有许多重要的性质，例如线性、时移、频移、卷积性质等，这些性质使得在频率域分析信号和系统变得更加便捷。 系统在频率域的响应： 对于LTI系统，其频率响应 $H(omega)$（或 $H(e^{jomega})$）描述了系统对不同频率分量的放大（增益）和延迟（相位）。输入信号的傅里叶变换与系统的频率响应相乘，就能得到输出信号的傅里叶变换，从而大大简化了LTI系统的输出计算。 拉普拉斯变换：通用的分析工具 拉普拉斯变换是对傅里叶变换的推广，它能够处理更广泛的信号，包括指数衰减或增长的信号，尤其适用于分析非周期信号的瞬态响应。 单边拉普拉斯变换： 常用于分析因果系统。 双边拉普拉斯变换： 可以处理任意信号。 收敛域（ROC）： 拉普拉斯变换的引入伴随着收敛域的概念，它决定了变换的存在性和系统的稳定性。 系统函数（传递函数）： 在频率域，LTI系统可以用一个系统函数 $H(s)$ 来描述，它是输出的拉普拉斯变换与输入的拉普拉斯变换之比。系统函数是理解系统频率特性、稳定性以及进行系统设计的重要工具。 Z变换：离散时间系统的频率分析 Z变换是拉普拉斯变换在离散时间系统中的对应。它将离散时间信号映射到复平面上的一个函数，用于分析离散时间LTI系统。 Z变换的性质： 与拉普拉斯变换类似，Z变换也具有许多重要的性质，便于分析。 系统函数（传递函数）： 离散时间LTI系统同样可以用一个系统函数 $H(z)$ 来描述，它是输出的Z变换与输入的Z变换之比。系统函数在离散系统分析、滤波器设计等方面至关重要。 四、 信号与系统的应用：无处不在的智慧 信号与系统的理论不仅是学术研究的课题，更是支撑现代科技发展的重要基石。 通信系统： 从无线通信、光纤通信到移动通信，信号的产生、传输、调制、解调、编码、解码等过程都离不开信号与系统的分析。滤波器用于抑制噪声、选择信道；傅里叶变换用于分析频谱、设计调制方式。 控制系统： 自动驾驶汽车、工业机器人、航空航天设备，其核心都在于对动态过程的精确控制。系统辨识、控制器设计、稳定性分析等都依赖于信号与系统的理论。 图像与语音处理： 图像压缩、降噪、特征提取，语音识别、合成，这些我们日常接触到的技术，背后都运用了大量的信号与系统知识。 医学工程： 生物信号（心电图、脑电图）的采集与分析、医学影像（CT、MRI）的处理，都离不开信号与系统的强大分析能力。 经济学与金融学： 金融时间序列的分析、预测模型的研究，有时也会借鉴信号处理的某些思想和方法。 五、 学习目标与路径 通过学习《信号与系统》，你将能够： 1. 理解并区分不同类型的信号和系统。 2. 掌握对信号进行基本运算的方法。 3. 深刻理解线性时不变（LTI）系统的原理，特别是卷积的作用。 4. 熟练运用傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等数学工具，从不同域（时域、频域）分析信号和系统。 5. 分析和设计基本的滤波器，实现信号的滤波和增强。 6. 理解和评估系统的稳定性。 7. 初步了解信号与系统在各个工程领域的具体应用。 本书将为你提供坚实的理论基础，引导你逐步深入探索信号与系统的奥秘。通过清晰的讲解、典型的算例和深入的分析，让你能够掌握这一核心知识体系，为你在未来的学习和工程实践中打下坚实的基础，让你能更好地理解和驾驭信息流动的规律，在现代科技的浪潮中扬帆远航。

评分☆☆☆☆☆

我是一个比较看重书籍的“可读性”和“趣味性”的读者。很多理工科的教材，往往过于枯燥乏味，让人读起来昏昏欲睡，也难以产生学习的兴趣。这本书在这方面，绝对是让我眼前一亮的存在。作者在讲解过程中，运用了大量的类比和生活中的例子，将原本抽象难懂的信号与系统概念变得生动有趣。比如，在讲解卷积的时候，书中用“两个人对话”、“打水”等形象的比喻，让我一下子就抓住了卷积的核心思想，而不是被那些数学符号搞得晕头转向。这种“化繁为简，寓教于乐”的讲解方式，极大地激发了我学习的积极性。而且，书中的语言风格也比较活泼，不像传统的教科书那样死板，读起来感觉就像是在和一位经验丰富的老师在交流，能够感受到作者的用心和热情。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我当初选择这本书，很大程度上是被它“考研题精解”这个副标题所吸引。作为一名即将踏入考研战场的学生，我深知历年真题的重要性。但大量的真题堆砌，如果没有系统的梳理和分析，往往会变成一种负担，让人无从下手。这本书在这方面给我带来了巨大的惊喜。它没有简单地罗列历年真题，而是将题目按照知识点和题型进行了精心的分类和归纳。对于每一道精选的真题，都进行了深入的剖析，不仅给出了详细的解题步骤，更重要的是，它能够点明这道题目考察的是哪些核心概念，考察的重点是什么，以及这类题目的常见解法和易错点。这种“考点透视”式的讲解，让我能够快速抓住历年真题的精髓，避免了在海量题目中迷失方向。我感觉自己不再是被动地刷题，而是有目的地、有策略地进行复习，这让我对考研的信心大大增强。

评分☆☆☆☆☆

我是一个动手能力比较强，喜欢通过实践来学习的读者。之前学“信号与系统”的时候，最让我头疼的就是理论知识和实际应用之间的脱节。看再多的定义和定理，如果不能转化为解决实际问题的能力，那就等于纸上谈兵。这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅是讲解理论，更重要的是，在每一个关键知识点之后，都精心挑选了与该知识点紧密相关的例题和习题。这些题目不是简单地重复课本内容，而是设计得非常有梯度，从基础的应用到稍微复杂一点的综合题，能够引导读者逐步深入。更让我惊喜的是，书中对很多习题的解析都非常详尽，不仅仅给出答案，更重要的是详细阐述了解题的思路、关键步骤以及可能遇到的陷阱。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我能够真正掌握解题的方法，而不是死记硬背。每一次做完习题，都能感觉到自己的理解在加深，解题能力在提升，这种成就感是其他很多辅导书无法给予的。

评分☆☆☆☆☆

终于找到一本让我能真正安心啃下“信号与系统”这块硬骨头的书了！一直以来，这门课对我来说就像一个黑匣子，公式推导看得我头昏脑胀，概念也总是模模糊糊。市面上的教材和辅导书尝试过不少，要么过于理论化，要么题目选得不够典型，总感觉学完之后，遇到实际问题还是抓瞎。但这本书，从拿到手的那一刻起，就给我一种踏实的感觉。它没有上来就堆砌复杂的数学公式，而是用一种循序渐进的方式，层层剥茧地展现了信号与系统的核心概念。特别是对于傅里叶变换、拉普拉斯变换这类看似抽象的工具，书中给出的讲解和直观的类比，让我一下子就“懂”了它们的作用和意义。我最看重的是它对知识点之间联系的梳理，以往我总觉得各个章节是孤立的，看完一章就忘一章，而这本书能把我零散的知识点串联起来，让我看到它们是如何相互依存、相互促进的。这种结构性的梳理，对于建立完整的知识体系至关重要，也大大减轻了我复习时的负担。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从零开始学习“信号与系统”的跨专业考生，我之前对这门课程几乎是“一窍不通”。面对众多的教材和辅导书，我一度感到非常迷茫，不知道从何入手。这本书的出现，无疑为我指明了方向。它从最基础的概念讲起，循序渐进，没有跳跃性的内容。对于一些我完全陌生的概念，书中都给予了非常详细的解释，并且提供了大量的辅助说明，例如图示、表格等，帮助我理解。我特别喜欢的是书中对于学习路径的规划，它不仅指出了每个知识点的学习重点，还给出了如何将不同知识点融会贯通的建议。在学习过程中，我遇到了很多问题，但翻开这本书，总能找到相应的解答和引导。这种“全程陪伴式”的学习体验，让我感觉不再孤单，也让我能够以一种更加自信和从容的态度去面对这门具有挑战性的课程。