HJ 信號與係統分析(第2版)(工業和信息化普通高等教育“十二五”規劃教材立項項目) 9 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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聶小燕，杜娥，任璧蓉 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 通信原理
• 數學工具
• 高等教育
• 工科教材
• 電子工程
• 信息技術
• 係統分析
• 電工學

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齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115353832

商品編碼：29290886817

包裝：平裝

齣版時間：2014-08-01

基本信息

書名：信號與係統分析(第2版)(工業和信息化普通高等教育“十二五”規劃教材立項項目)

定價：36.00元

作者：聶小燕,杜娥,任璧蓉

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2014-08-01

ISBN：9787115353832

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本教材突齣的特點：
1.隨著信息技術日新月異的發展，教材內容與時俱進，加強瞭(含深度和廣度)離散信號及LTI離散係統分析的內容。
2.例題比較經典，使本教材更具可讀性與可參考性。

內容提要

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本書全麵介紹信號與係統分析的基本理論和分析方法。本書共分6章。笫1章緒論、第2章連續時間信號與LTI連續時間係統的時域分析、第3章連續時間信號與LTI連續時間係統的頻域分析、笫4章連續時間信號與LTI連續時間係統的復頻(s)域分析、第5章LTI離散時間係統的時域分析及第6章LTI離散時間係統的z域分析。
本書可作為普通高等院校的本科生教材，也可作為高職高專院校、成人教育和高等自學考試的參考用書。

目錄

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章 緒論 1
1.1 信號的概念 1
1.1.1 信號的分類 1
1.1.2 連續時間信號的基本運算 5
1.1.3 常用連續時間信號 8
1.2 綫性時不變(LTI)連續時間係統的概念 19
1.2.1 係統的概念 19
1.2.2 係統的數學模型 19
1.2.3 係統的初始狀態的概念 20
1.2.4 5個基本概念 21
1.2.5 係統的分類 22
1.2.6 綫性時不變係統的性質及描述 23
1.3 信號與係統分析概述 23
1.3.1 信號分析概述 23
1.3.2 LTI連續時間係統的係統分析概述 24
習題A 25
習題B 28

第2章 連續時間信號和LTI連續時間係統的時域分析 30
2.1 LTI連續時間係統的零輸入響應ys(t) 30
2.2 LTI連續時間係統的零狀態響應yf(t) 32
2.2.1 LTI連續時間係統的零狀態響應yf(t)的定義 32
2.2.2 LTI連續時間係統的單位衝激響應h(t) 32
2.2.3 LTI連續時間係統的零狀態響應yf(t)的求法 33
2.2.4 LTI連續時間係統的單位階躍響應s(t) 34
2.3 捲積積分 34
2.3.1 捲積積分的定義 34
2.3.2 捲積積分的性質 36
2.4 LTI連續時間係統時域分析舉例 40
習題A 46
習題B 49

第3章 連續時間信號與LTI連續時間係統的頻域分析 50
3.1 周期信號的頻譜分析——傅裏葉級數 50
3.1.1 三角函數形式的FS 50
3.1.2 指數函數形式的傅裏葉級數 51
3.1.3 周期信號的頻譜 53
3.1.4 周期信號的帶寬 53
3.2 傅裏葉變換(FT) 54
3.2.1 FT的引入 54
3.2.2 FT的定義 55
3.2.3 傅裏葉變換(FT)的性質 57
3.2.4 有理真分式的部分分式展開 76
3.3 LTI連續時間係統的頻域分析 79
3.3.1 LTI連續時間係統的頻率響應H(w) 79
3.3.2 LTI連續時間係統的頻域分析 81
3.3.3 周期信號通過LTI連續時間係統的響應 82
3.3.4 無失真傳輸係統 85
3.3.5 調製、解調的概念 85
3.3.6 理想低通濾波器 87
3.3.7 時域取樣 90
習題A 93
習題B 95

第4章 連續時間信號與LTI連續時間係統的復頻域分析 98
4.1 雙邊拉普拉斯變換 98
4.1.1 由傅裏葉變換引入雙邊拉普拉斯變換 98
4.1.2 雙邊拉普拉斯變換的定義 99
4.1.3 雙邊LT的收斂域 101
4.1.4 雙邊拉普拉斯變換與傅裏葉變換的關係 102
4.1.5 雙邊拉普拉斯變換(雙邊LT)的性質 103
4.1.6 拉普拉斯逆變換(ILT) 111
4.2 單邊拉普拉斯變換 114
4.2.1 單邊拉普拉斯變換的定義 114
4.2.2 單邊拉普拉斯變換的性質 115
4.3 LTI連續時間係統的復頻域分析 121
4.3.1 LTI連續時間係統的係統函數H(s) 121
4.3.2 LTI連續時間係統對輸入信號f(t)=es0t的響應 124
4.3.3 LTI連續時間係統零狀態響應yf(t)的復頻域分析 124
4.3.4 單邊拉普拉斯變換(單邊LT)解微分方程 130
4.3.5 電路的復頻域分析 133
4.4 LTI連續時間係統的模擬 138
4.4.1 子係統的簡單連接 138
4.4.2 LTI連續時間係統模擬所用基本器件 140
4.4.3 LTI連續時間係統的模擬 140
4.5 LTI連續時間係統的因果性、零極圖及穩定性 144
4.5.1 LTI連續時間係統的因果性 144
4.5.2 LTI連續時間係統的零極圖 144
4.5.3 因果LTI連續時間係統的穩定性判定 146
習題A 148
習題B 152

第5章 LTI離散時間係統的時域分析 154
5.1 離散時間信號 154
5.1.1 離散時間信號的概念 154
5.1.2 離散時間信號的描述 155
5.1.3 離散時間信號的基本運算 155
5.1.4 常用離散時間信號 159
5.2 LTI離散時間係統 162
5.2.1 LTI離散時間係統的性質 162
5.2.2 LTI離散時間係統的差分方程 162
5.3 LTI離散時間係統的時域分析 164
5.3.1 LTI離散時間係統的零輸入響應ys 164
5.3.2 LTI離散時間係統的零狀態響應yf 165
5.4 捲和(捲積和) 167
5.4.1 離散信號捲和的定義 167
5.4.2 離散信號捲和的性質 169
5.4.3 短序列間的捲和——列竪式法 171
5.5 LTI離散時間係統時域分析舉例 173
5.6 小結 176
習題A 177
習題B 178

第6章 LTI離散時間係統的Z域分析 180
6.1 雙邊Z變換(雙邊ZT) 180
6.1.1 雙邊Z變換的定義 180
6.1.2 雙邊Z變換的收斂域 182
6.1.3 雙邊Z變換的性質 184
6.2 Z變換的逆變換 190
6.3 單邊Z變換 191
6.3.1 單邊Z變換(單邊ZT)的定義 191
6.3.2 單邊Z變換的性質 192
6.4 LTI離散時間係統的Z變換(ZT)分析 195
6.4.1 LTI離散時間係統的係統函數H(s) 195
6.4.2 LTI離散時間係統零狀態響應yf的Z域(ZT)分析 198
6.4.3 用單邊Z變換求解差分方程 200
6.4.4 LTI離散時間係統的模擬 202
6.4.5 LTI離散時間係統的零極圖、因果性及穩定性 204
6.5 離散時間信號的傅裏葉變換 208
6.6 離散時間係統的頻率響應 209
習題A 211
習題B 213

習題答案 215
參考文獻 230

作者介紹

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文摘

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序言

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《信號與係統分析（第三版）》 導言 在現代科學技術飛速發展的浪潮中，信號與係統分析作為一門貫穿通信、控製、電子、計算機、生物醫學工程等諸多領域的學科基石，其重要性不言而喻。理解和掌握信號與係統的基本理論與分析方法，是解決工程實際問題、進行科學研究創新的關鍵。本書旨在為讀者構建一個紮實、全麵且深入的信號與係統理論知識體係，並引導讀者掌握分析和處理各類信號與係統的能力。 本書特色與內容概述 《信號與係統分析（第三版）》在繼承前版經典內容的基礎上，緊密結閤當前學科發展的最新動態和工程應用的實際需求，進行瞭全麵的修訂與升級。本書力求在理論的嚴謹性、內容的係統性、方法的實用性以及教學的有效性之間取得最佳平衡，旨在培養具備獨立分析和解決問題能力的工程技術人纔。 第一部分：連續時間信號與係統 本部分將帶領讀者進入連續時間信號與係統的分析世界。 緒論：信號與係統的基本概念。 我們將從最基本的層麵齣發，清晰定義信號的種類（如能量信號、功率信號、周期信號、非周期信號等）及其基本運算，如加法、乘法、時移、尺度變換、翻轉等。同時，對係統進行分類（如綫性係統、時不變係統、因果係統、穩定係統等），並介紹係統的基本描述方式。這部分將為後續的學習打下堅實的基礎，幫助讀者建立直觀的認識。 傅裏葉級數與傅裏葉變換。 這是分析周期信號和非周期信號頻率特性的核心工具。我們將詳細闡述傅裏葉級數的收斂性條件，以及周期信號的傅裏葉級數展開方法。在此基礎上，自然過渡到傅裏葉變換，深入探討非周期信號的傅裏葉變換及其性質，包括綫性性、時移性、尺度變換性、對稱性、積分性、微分性、捲積性質等。本書將強調傅裏葉變換在信號頻譜分析中的應用，並通過大量實例展示如何利用傅裏葉變換揭示信號的內在頻率成分。 拉普拉斯變換。 拉普拉斯變換是傅裏葉變換的推廣，尤其適用於分析不穩定係統和瞬態響應。我們將介紹單邊和雙邊拉普拉斯變換，重點講解其性質（如綫性性、時移性、尺度變換性、微分性、積分性、捲積性質等）以及收斂域（ROC）的概念及其重要性。本書將詳細講解利用拉普拉斯變換求解微分方程、分析係統穩定性、理解係統零極點分布與係統性能之間的關係。 連續時間捲積與係統的衝激響應。 捲積是描述綫性時不變係統輸入輸齣關係的關鍵數學運算。我們將深入講解捲積的定義、計算方法，並重點闡述衝激響應在描述係統特性中的核心作用。通過衝激響應，我們可以完全錶徵一個綫性時不變係統，並利用捲積定理計算係統的輸齣。本書將通過豐富的例子，幫助讀者理解捲積運算的物理意義以及如何利用衝激響應分析係統的動態行為。 係統函數與頻率響應。 係統函數（傳遞函數）是連接輸入、輸齣以及係統自身特性的有力工具。本書將從拉普拉斯變換的角度齣發，定義係統函數，並闡述其與係統零極點、穩定性、因果性的關係。在此基礎上，我們將引入頻率響應的概念，並詳細討論其與係統函數的關係，以及頻率響應在分析係統幅頻特性和相頻特性中的應用，從而深入理解係統對不同頻率分量的處理方式。 第二部分：離散時間信號與係統 本部分將視角轉嚮離散時間信號與係統，這在數字信號處理和現代通信係統中至關重要。 離散時間信號與係統。 類似於連續時間信號，我們將首先介紹離散時間信號的類型（如單位衝激序列、單位階躍序列、指數序列等）及其基本運算。同時，對離散時間係統進行分類（如綫性、時不變、因果、穩定等），並介紹其基本描述方法，如差分方程。 離散時間傅裏葉變換（DTFT）與傅裏葉級數。 對應於連續時間的傅裏葉分析，我們將引入離散時間傅裏葉變換，用於分析離散時間非周期信號的頻率特性。本書將詳細講解DTFT的性質，並重點闡述其與連續時間傅裏葉變換之間的聯係。同時，對於周期離散時間信號，將介紹其離散傅裏葉級數（DFS）的錶示方法。 Z變換。 Z變換是離散時間信號與係統分析的強大工具，與拉普拉斯變換在連續時間係統中的作用類似。我們將詳細介紹Z變換及其性質，特彆是收斂域（ROC）的概念及其對係統穩定性和因果性的判斷作用。本書將重點講解利用Z變換求解差分方程、分析係統零極點以及係統穩定性。 離散時間捲積與係統的單位脈衝響應。 類似捲積在連續時間係統中的作用，離散時間係統的單位脈衝響應（單位衝擊響應）是錶徵其特性的關鍵。我們將深入講解離散時間捲積的定義、計算方法，並闡述單位脈衝響應如何完全描述一個綫性時不變離散時間係統，以及如何通過捲積計算係統的輸齣。 係統函數與頻率響應。 類似於連續時間係統，離散時間係統的係統函數（傳遞函數）同樣重要。本書將從Z變換的角度定義係統函數，並討論其與係統零極點、穩定性、因果性的關係。在此基礎上，我們將引入離散時間頻率響應的概念，並詳細分析其幅頻特性和相頻特性，幫助讀者理解離散係統在不同頻率下的行為。 第三部分：傅裏葉變換與Z變換的綜閤應用 本部分將進一步深化對傅裏葉變換和Z變換的理解，並展示它們在解決實際問題中的強大能力。 周期信號的分析。 無論是在時域還是頻域，周期信號的分析都具有特殊性。我們將綜閤運用傅裏葉級數、傅裏葉變換、DTFT以及Z變換等工具，從不同角度分析周期信號的頻譜特性。 連續與離散係統的相互關係。 現實世界中存在連續係統，但我們的處理往往依賴於離散的數字技術。本部分將探討連續係統采樣後如何轉化為離散係統，以及離散係統如何用於逼近或實現連續係統的功能。我們將重點討論采樣定理，解釋理想采樣和實際采樣過程中的失真問題，以及如何選擇閤適的采樣率以避免混疊。 係統穩定性與因果性的深入探討。 穩定性是衡量係統性能優劣的關鍵指標，因果性是物理係統的基本要求。本書將從時域和頻域（利用零極點分布）兩個角度，對綫性時不變係統的穩定性和因果性進行深入分析和判斷。 傅裏葉變換與Z變換在係統分析中的綜閤運用。 本部分將通過大量的工程實例，展示傅裏葉變換和Z變換在通信係統（如濾波器設計）、控製係統（如穩定性分析和控製器設計）、信號處理（如譜分析和去噪）等領域的廣泛應用。我們將引導讀者如何根據具體問題選擇閤適的分析工具，並進行有效的建模與分析。 第四部分：狀態空間分析（選講） 為瞭使本書內容更加豐富，滿足部分高級課程的需求，本部分將作為選講內容，介紹現代係統分析方法——狀態空間分析。 狀態變量的概念與描述。 我們將介紹狀態變量的概念，以及如何用一組一階微分方程（連續係統）或差分方程（離散係統）來描述係統的狀態演化。 狀態方程與輸齣方程。 講解如何建立和錶示係統的狀態方程和輸齣方程，以及如何從這些方程推導齣係統的傳遞函數。 係統穩定性與可控性、可觀測性。 討論如何利用狀態空間方法分析係統的穩定性，並引入可控性與可觀測性的概念，它們是現代控製理論中重要的係統性質。 學習方法與建議 本書不僅包含理論講解，更注重通過大量的例題和習題來鞏固和拓展讀者的理解。建議讀者在學習過程中： 1. 課後認真完成習題： 習題是檢驗和深化理解的最好方式，建議讀者嘗試獨立完成，並對照答案進行反思。 2. 關注數學工具的應用： 信號與係統分析離不開數學工具，如復數、積分、微分、復變函數等，務必牢固掌握。 3. 理解物理意義： 在學習理論的同時，要努力去理解各個概念和定理背後的物理意義，這有助於建立更直觀的認識。 4. 聯係實際工程： 思考書中的理論和方法如何在實際工程中得到應用，這將極大地激發學習興趣和動力。 5. 利用輔助資源： 可以結閤相關的仿真軟件（如MATLAB）進行計算和驗證，加深對理論的理解。 結論 《信號與係統分析（第三版）》旨在為讀者提供一個全麵、深入且實用的學習平颱。通過掌握本書內容，讀者將能夠深入理解各種信號的特性，並掌握分析和設計復雜係統的能力，為他們在未來從事科學研究和工程實踐打下堅實的基礎。我們相信，本書將成為您在信號與係統領域學習和探索的寶貴夥伴。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我原本以為這種基於“十二五規劃”立項的教材，可能會帶有一股濃重的上世紀的“理論說教”味，內容可能偏重於純數學推導而缺乏現代工程的視野。然而，這本書卻給瞭我一個驚喜。雖然其理論基礎非常紮實，但它非常巧妙地融入瞭現代DSP芯片處理和通信係統中的應用案例。例如，在討論係統頻率響應時，它會對比實際的數字濾波器設計中，我們如何權衡通帶、阻帶的過渡特性，而不是僅僅停留在理想濾波器的數學模型上。甚至在提及采樣定理時，它也順帶提到瞭抗混疊濾波器的實際設計考量。這種“理論指導實踐，實踐反哺理論”的編排方式，讓學習過程不再是枯燥的公式堆砌，而是充滿瞭解決實際工程問題的興奮感。它成功地將看似抽象的信號處理，落地到瞭我們日常可見的音視頻、通信技術背後，這對於激發我們作為工科生的學習熱情，是非常有價值的。

評分☆☆☆☆☆

我必須提到這本書在習題設計上的獨到之處。很多教材的課後習題要麼過於簡單，隻是對公式的機械套用，要麼就是難到脫離實際應用，讓人摸不著頭腦。然而，這本書的習題集簡直是一套精心設計的“階梯攀登計劃”。前半部分的練習題，完美地對應瞭本章節的關鍵概念和基礎計算，確保讀者能夠熟練掌握核心運算技巧。而到瞭章節末尾的“綜閤應用題”部分，那纔是真正考驗功力的環節。這些題目往往需要結閤前兩章甚至前三章的知識點進行交叉分析，甚至引入瞭諸如開關係統響應、濾波器設計初步等貼近工程實際的場景。我個人感覺，如果能把這些綜閤題全部獨立完成，那麼麵對期末考試中那些稍微復雜一些的綜閤分析題時，心裏就有瞭底氣，因為它真正訓練的是分析問題的係統性思維，而不是死記硬背的公式羅列。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計簡直是教科書中的一股清流。封麵那種略帶磨砂質感的深藍色，搭配著清晰、簡潔的白色字體，初看之下就給人一種沉穩、專業的印象，完全沒有那種廉價印刷品的油膩感。我特彆喜歡它在章節標題和重要公式旁邊的留白處理，處理得非常得體，使得即使是厚厚的一本書，翻閱起來也不會感到視覺疲勞。書脊的粘閤處理也很紮實，我經常需要查閱中間部分的公式，翻開後書頁沒有齣現任何鬆動或異響，這對於經常需要“摺騰”教材的工科生來說，絕對是個加分項。而且，紙張的厚度適中，油墨的印製質量極高，即便是那些密集的電路圖和波形圖，綫條也銳利清晰，沒有齣現任何墨點洇開或者透過紙背影響下一頁閱讀的情況。在那個隨手可得電子版的時代，一本實體書能做到如此精良的製作水準，足見齣版社在細節上的用心，這不僅僅是一本工具書，拿在手上都覺得是一種品質的象徵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文邏輯和知識的遞進安排，簡直是為初學者量身定製的“導航地圖”。它沒有一上來就拋齣那些令人望而生畏的復雜微分方程，而是花瞭大量的篇幅，從最基礎的信號的傅裏葉級數展開講起，每一步的推導都像是在牽著讀者的手，慢慢地、耐心地走過泥濘的沼澤地。尤其是對於“捲積”這個核心概念的處理，作者沒有簡單地給齣數學定義，而是先用一個非常生動的生活場景——比如一個彈簧的振動響應，來建立直觀感受，然後纔過渡到數學公式的嚴格證明。這種“先感性理解，後理性分析”的結構，極大地降低瞭入門的心理門檻。很多其他教材上來就直接進入拉普拉斯變換和Z變換的復雜應用，讓人感覺抓不住重點，但這本書顯然是在力求構建一個堅實的知識塔基，確保我們每往上蓋一層樓，基礎都是牢固無比的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的符號規範和術語一緻性達到瞭教科書的最高標準，這在跨學科閱讀中顯得尤為重要。在信號與係統這個領域，不同教材對同一個物理量使用不同符號的情況屢見不鮮，這極大地乾擾瞭讀者的理解和筆記整理。但在這本教材中，從連續時間信號的$small x(t)$到離散時間信號的$small x[n]$，再到係統的頻率響應$small H(omega)$或$small H(z)$，所有的定義和符號用法都保持瞭高度的統一和嚴謹性。更令人稱道的是，它在引入新的變換（比如Z變換）時，都會清晰地迴顧之前學過的相關變換（比如傅裏葉變換）的相似性和差異點，用對比的方式加深讀者的記憶。這種對符號體係的極緻控製，使得我在閱讀跨章節內容時，幾乎不需要頻繁地迴頭查閱前文的定義，極大地提高瞭閱讀效率和知識的內化速度。