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张维玺著 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030221292

商品编码：29692646244

包装：平装

出版时间：2008-09-01

图书基本信息
图书名称	信号与系统复习及习题
作者	张维玺著
定价	26元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030221292
出版日期	2008-09-01
字数	330000
页码	269
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

本书是在《信号与系统》（张维玺编著）一书基础上编写的课外教材。全书共13章。章是绪论，介绍了信号与系统的一般概念和特性；第二至六章集中讨论了连续时间信号的分解理论，将传统的卷积积分、傅里叶变换、拉普拉斯变换统一归结为实现信号分解的数学工具；第七至十章给出了连续时间系统传统的和近代的分析方法，其中第七至九章内容是与第三至六章内容相对应的。第十一至十三章讨论了离散时间信号的分析理论和离散时间系统的分析方法。 本书可作为电气信息、通信、自动控制、信息工程、电子工程等专业的教材，也可供有关专业师生和工程技术人员使用，也可作为广大自学者学习“信号与系统”课程的辅导材料。

作者简介

目录

编辑推荐

全书共十三章。**章是绪论；第二至六章集中讨论了连续时间信号的分解理论；第七至十章给出了连续时间系统传统的和近代的分析方法，其中第七至九章内容是与第三至六章内容相对应的。第十一至十三章讨论了离散时间信号的分析理论和离散时间系统的分析方法。其结构、体系与《信号与系统》一书基本一致。 本书选编习题的来源主要是历年教学中积累的习题、思考题和试题，以及近年来招考研究生的试题。其中既有概念题，又有证明题和运算题，也有实际应用题，力求体现“信号与系统”课程的主要内容和基本要求。在每章的开始都归纳了本章的重点，列出了本章的主要公式。每章习题给出详细的解题步骤，对结果进行必要的分析，力图阐明本章的重点和基本分析方法，并澄清某些易于出现的错误概念。为了培养学生综合解决问题的能力，还选编了部分难度较大、灵活性较强的综合习题。

文摘

序言

《信号与系统》：理解与探索的旅程 本书是一本深入探讨信号与系统理论的著作，旨在为读者构建坚实的理论基础，并提供丰富的实践指导。我们将一同踏上一段精彩的旅程，去理解那些塑造我们现代世界的无形之流——信号，以及支配它们行为的内在规律——系统。 第一章：信号的世界——万物的语言 什么是信号？ 信号是信息传递的载体，它以各种形式存在于自然界和人造系统中。从宏观的声波、光波，到微观的电信号、数字信息，它们共同构成了我们感知和交流的基础。本章将带领你认识信号的本质，理解它们的多样性以及它们在不同领域的广泛应用。 信号的分类： 信号的世界丰富多彩，我们可以根据不同的标准对其进行分类。例如，根据信号的取值范围，信号可以分为连续信号和离散信号；根据信号的依赖变量，信号可以分为一维信号（如时间信号）和多维信号（如图像信号）。本章将详细介绍这些分类方法，并举例说明。 连续时间信号的表示与基本性质： 连续时间信号是最常见的信号类型，其值随时间连续变化。我们将学习如何用数学函数来精确地描述它们，并探讨一些重要的基本性质，如周期性、偶函数和奇函数、能量和功率等。这些性质是后续分析的基础。 离散时间信号的表示与基本性质： 随着数字技术的发展，离散时间信号变得越来越重要。它们的值仅在离散的时间点上取值。本章将介绍离散时间信号的表示方法，并分析其周期性、能量和功率等性质。 周期信号与非周期信号： 周期信号具有规律性的重复，而非周期信号则没有明显的重复规律。理解这两者的区别对于信号的分析和处理至关重要。本章将深入探讨周期信号的傅里叶级数展开，为后续的傅里叶变换打下基础。 能量信号与功率信号： 信号的能量和功率是衡量信号强度和信息量的两个重要指标。本章将详细介绍如何计算信号的能量和功率，并区分能量信号和功率信号。 复指数信号与复正弦信号： 复指数信号和复正弦信号是信号与系统理论中非常重要的基本信号。它们具有简洁的数学形式，并且能够方便地表示和分析各种复杂信号。本章将详细介绍它们的性质以及在信号分析中的应用。 第二章：系统的奥秘——规则的运作 什么是系统？ 系统是对输入信号进行变换，产生输出信号的实体。它可以是一个电子电路、一个机械装置、一个通信链路，甚至是一个生物体。本章将从系统的一般概念入手，理解输入、输出和变换等核心要素。 系统的分类： 系统的种类繁多，为了更好地理解和分析它们，我们需要对系统进行分类。我们将学习如何根据系统的特性，将其划分为线性系统与非线性系统、时不变系统与时变系统、因果系统与非因果系统、稳定系统与不稳定系统等。 线性系统： 线性系统是信号与系统理论中最基本也是最重要的系统类型。它们满足叠加原理和齐次原理。本章将深入探讨线性系统的性质，并理解线性系统在信号处理中的核心地位。 时不变系统： 时不变系统是指系统的特性不随时间改变。这意味着，无论输入信号何时施加，系统的响应形式都是相同的。本章将分析时不变系统的特点，并介绍如何判断一个系统是否为时不变系统。 因果系统： 因果系统是指系统的输出仅取决于当前的输入和过去的输入，而不会依赖于未来的输入。这符合我们对现实世界系统的直观理解。本章将探讨因果系统的定义及其在实际应用中的意义。 稳定系统： 稳定系统是指当输入信号有界时，系统的输出信号也是有界的。一个不稳定的系统可能会产生失控的输出，因此稳定性是系统设计中一个至关重要的指标。本章将介绍判断系统稳定性的方法。 微分方程和差分方程描述的系统： 许多实际系统都可以用微分方程（对于连续时间系统）或差分方程（对于离散时间系统）来描述。本章将学习如何利用这些方程来建立系统模型，并理解方程与系统行为之间的关系。 框图表示法： 框图是一种直观地表示系统结构和组成部分的方法。本章将介绍如何使用框图来描述复杂的系统，以及如何通过框图分析系统的整体特性。 第三章：卷积——系统响应的灵魂 卷积的概念与意义： 卷积是信号与系统理论中的核心运算之一，它描述了一个线性时不变系统对任意输入信号的响应。理解卷积，就理解了系统如何“消化”和“处理”信号。本章将深入阐述卷积的数学定义及其物理意义。 连续时间系统的卷积： 对于连续时间信号和系统，卷积运算以积分的形式表示。本章将详细介绍连续时间卷积的计算方法，并给出丰富的算例。 离散时间系统的卷积： 对于离散时间信号和系统，卷积运算以求和的形式表示。本章将清晰地讲解离散时间卷积的计算过程，并提供实践指导。 卷积的性质： 卷积运算具有多种重要的性质，如交换律、结合律、分配律等。这些性质使得我们能够更方便地分析和简化系统的运算。本章将系统地介绍并证明这些性质。 单位冲激响应（单位脉冲响应）： 单位冲激响应是描述线性时不变系统特性的关键函数。它表示系统对一个单位冲激信号的响应。本章将深入研究单位冲激响应的意义，以及如何利用它来求解系统的输出。 利用单位冲激响应求解零输入响应和零状态响应： 系统的输出可以分解为零输入响应（由初始状态引起）和零状态响应（由输入信号引起）。本章将演示如何利用单位冲激响应分别计算这两种响应。 卷积的应用： 卷积在信号滤波、系统分析、图像处理等领域有着广泛的应用。本章将通过实例展示卷积在实际问题中的强大作用。 第四章：傅里叶变换——信号的频率域分析 傅里叶级数： 傅里叶级数是一种将周期信号分解为一系列正弦和余弦分量的数学工具。它揭示了信号的频率成分。本章将详细介绍傅里叶级数的概念、计算方法以及其在周期信号分析中的应用。 傅里叶变换： 对于非周期信号，我们可以使用傅里叶变换来将其分解成连续的频率分量。傅里叶变换是分析信号在频率域特性的强大工具。本章将引入傅里叶变换的定义，并深入探讨其性质。 傅里叶变换的性质： 傅里叶变换也具有许多重要的性质，如线性、时移、频移、卷积定理等。这些性质大大简化了信号和系统的频率域分析。本章将逐一介绍并解释这些性质。 帕塞瓦尔定理： 帕塞瓦尔定理揭示了信号在时域能量与其在频域能量之间的关系。本章将阐述该定理，并展示其在能量计算中的应用。 傅里叶变换与卷积定理： 傅里叶变换与卷积定理是理解信号与系统频率响应的关键。本章将重点讲解这一重要定理，说明时域的卷积运算对应于频域的乘积运算。 常用信号的傅里叶变换： 本章将列举并计算一些常见信号（如矩形脉冲、指数信号、单位阶跃信号等）的傅里叶变换，帮助读者熟悉变换过程。 傅里叶变换在系统分析中的应用： 傅里叶变换能够方便地分析线性时不变系统的频率响应，从而了解系统对不同频率信号的处理特性。本章将演示如何利用傅里叶变换进行系统分析。 频谱分析： 频谱是信号在不同频率上的强度分布。本章将介绍如何通过傅里叶变换获得信号的频谱，并分析频谱信息在信号识别和分析中的作用。 第五章：拉普拉斯变换——系统分析的有力工具 拉普拉斯变换的定义与收敛域： 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，特别是具有指数增长趋势的信号。本章将介绍拉普拉斯变换的定义，并强调收敛域的重要性，它决定了变换的存在性。 常用信号的拉普拉斯变换： 类似于傅里叶变换，本章将列举并计算一些常用信号（如单位阶跃信号、指数信号、正弦信号等）的拉普拉斯变换。 拉普拉斯变换的性质： 拉普拉斯变换同样具有一系列重要的性质，如线性、时移、频移、微分性质、积分性质等。这些性质为求解微分方程和分析系统特性提供了极大的便利。 反拉普拉斯变换： 掌握了拉普拉斯变换，我们还需要学会如何从拉普拉斯域的表示回到时域，这称为反拉普拉斯变换。本章将介绍反拉普拉斯变换的方法，如部分分式展开法。 利用拉普拉斯变换求解微分方程： 拉普拉斯变换能够将时域的微分方程转化为频域的代数方程，从而大大简化求解过程。本章将通过大量实例展示如何利用拉普拉斯变换求解线性常系数微分方程。 系统函数： 系统函数是描述线性时不变系统输入输出关系的传递函数，它以拉普拉斯变换的形式表示。本章将详细介绍系统函数的概念、计算以及它在系统分析中的关键作用。 零输入响应与零状态响应的拉普拉斯变换表示： 本章将展示如何利用拉普拉斯变换来求解系统的零输入响应和零状态响应，并深入理解系统函数与响应之间的关系。 系统函数的性质与系统稳定性： 通过分析系统函数的极点和零点，我们可以判断系统的稳定性、因果性等重要特性。本章将重点讲解这一分析方法。 第六章：Z变换——离散时间系统的频域分析 Z变换的定义与收敛域： Z变换是离散时间信号在复变量 $z$ 域的变换，它与拉普拉斯变换在连续时间系统中的作用类似。本章将介绍Z变换的定义，并讲解其收敛域的概念。 常用离散时间信号的Z变换： 本章将列举并计算一些基本离散时间信号（如单位阶跃序列、单位冲激序列、单位斜坡序列等）的Z变换。 Z变换的性质： Z变换也具有线性、时移、乘法性质等重要性质，这些性质为离散时间信号和系统的分析提供了便利。 反Z变换： 掌握Z变换后，我们还需要能够将其从Z域变换回时域，即进行反Z变换。本章将介绍反Z变换的常用方法，如长除法和部分分式展开法。 离散时间系统的系统函数： 离散时间系统的系统函数描述了其输入输出关系，并以Z变换的形式表示。本章将深入研究系统函数的概念、计算及其重要性。 利用Z变换分析离散时间系统： Z变换使得对离散时间线性时不变系统的分析变得更加直观和便捷。本章将演示如何利用Z变换来分析系统的频率响应、稳定性等。 系统稳定性与系统函数极点、零点： 与连续时间系统类似，离散时间系统的稳定性也与其系统函数（特别是极点）的分布密切相关。本章将深入探讨这一关系。 差分方程的Z变换解法： Z变换能够将离散时间系统的差分方程转化为Z域的代数方程，大大简化了求解过程。本章将展示利用Z变换求解差分方程的实例。 第七章：状态空间分析——系统的全面描述 状态变量的概念： 状态变量是描述系统内部状态的最小一组变量，它们能够完全表征系统的过去和预测系统的未来。本章将引入状态变量的概念，并解释其重要性。 连续时间系统的状态方程与输出方程： 本章将介绍如何用一组一阶线性微分方程（状态方程）和线性代数方程（输出方程）来描述连续时间系统，这种描述方式称为状态空间描述。 离散时间系统的状态方程与输出方程： 类似地，本章也将介绍离散时间系统的状态空间描述，用一组一阶线性差分方程和代数方程来表示。 线性时不变系统的状态空间表示： 本章将重点关注线性时不变系统（LTI）的状态空间表示，并介绍其矩阵形式。 状态向量的演化： 本章将分析状态向量如何随时间演化，并理解其与输入信号和系统特性的关系。 从传递函数到状态空间表示： 本章将介绍如何将已知的传递函数模型转化为状态空间模型，反之亦然，从而实现不同模型之间的转换。 系统的可控性与可观测性： 可控性是指能否通过控制输入使系统达到任意状态；可观测性是指能否通过测量输出来确定系统的内部状态。本章将详细介绍这两个重要概念及其判断方法。 状态空间分析在系统设计与控制中的应用： 状态空间分析为系统设计、控制器设计以及系统故障诊断等提供了强大的理论基础和工具。本章将简要介绍其在实际应用中的意义。 第八章：傅里叶变换的进一步探讨 傅里叶变换的收敛性： 本章将更深入地探讨傅里叶变换的收敛性条件，以及对于不满足收敛条件的信号如何处理。 离散傅里叶变换（DFT）： DFT是将有限长离散时间信号变换到频率域的工具，它是许多数字信号处理算法的基础。本章将详细介绍DFT的定义、计算及其性质。 快速傅里叶变换（FFT）： FFT是计算DFT的一种高效算法，它极大地提高了DFT的计算效率，使得许多复杂的数字信号处理应用成为可能。本章将介绍FFT的基本思想和重要性。 周期信号的傅里叶变换： 本章将回顾周期信号的傅里叶级数，并从傅里叶变换的角度来理解其频谱特性。 连续时间傅里叶变换与离散傅里叶变换的关系： 本章将深入分析连续时间傅里叶变换和离散傅里叶变换之间的内在联系，以及它们在信号分析中的互补作用。 傅里叶变换在滤波中的应用： 傅里叶变换在设计和分析滤波器方面发挥着至关重要的作用，本章将通过实例展示其应用。 频谱泄漏与窗函数： 在实际应用中，由于信号的截断，可能会出现频谱泄漏现象。本章将介绍窗函数的作用，以减小频谱泄漏。 应用实例： 本章将结合具体的应用实例，如音频信号分析、图像处理等，来展示傅里叶变换及其相关概念的实际价值。 第九章：滤波器——塑造信号的利器 滤波器的概念与分类： 滤波器是用于去除信号中不需要的频率成分，或者提取所需频率成分的系统。本章将介绍滤波器的基本概念，并按照其在频域的特性，将其划分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。 理想滤波器： 理想滤波器是理论上完美的滤波器，虽然在实际中难以实现，但它为设计实际滤波器提供了重要的参考标准。本章将介绍理想滤波器的特性。 实际滤波器的设计原则： 实际滤波器设计需要考虑多种因素，如幅频响应、相频响应、过渡带宽度、阻带衰减等。本章将探讨实际滤波器的设计原则。 Butterworth滤波器： Butterworth滤波器是一种幅频响应平坦的滤波器，在通带内具有最好的平坦度。本章将介绍Butterworth滤波器的特性和设计方法。 Chebyshev滤波器： Chebyshev滤波器在通带或阻带（或两者）中具有纹波，但可以在更小的阶数下实现更陡峭的过渡带。本章将介绍两种类型的Chebyshev滤波器。 Elliptic滤波器： Elliptic滤波器在通带和阻带中都具有纹波，但能在最小的阶数下实现最陡峭的过渡带。本章将介绍其设计特点。 IIR滤波器与FIR滤波器： 根据其传递函数的结构，滤波器可以分为无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。本章将详细比较这两种滤波器的优缺点及适用场景。 滤波器在信号去噪、信号增强等方面的应用： 滤波器在实际工程中有着广泛的应用，如去除音频中的噪声、增强图像中的细节等。本章将通过实例展示滤波器的实际应用。 第十章：采样与重建——模拟与数字的桥梁 采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）： 采样定理是数字信号处理的核心定理，它规定了连续时间信号进行无失真采样所需的最低采样率。本章将详细阐述采样定理的内容和意义。 采样过程中的频谱变化： 对连续时间信号进行采样时，其频谱会发生周期性的复制。本章将通过频谱图来直观展示这一过程。 混叠现象： 当采样率低于奈奎斯特速率时，会出现混叠现象，导致原始信号的信息丢失。本章将深入分析混叠产生的原因及后果。 理想采样与实际采样： 本章将区分理想采样和实际采样，并探讨实际采样过程中可能出现的问题。 重建定理： 重建定理描述了如何通过采样得到的离散时间信号来无失真地重建原始连续时间信号。本章将介绍重建的方法。 插值器： 插值器是实现信号重建的关键组件，它根据采样点的值来估计信号在中间点的值。本章将介绍不同类型的插值器。 数字信号处理中的采样与重建： 采样与重建是连接模拟世界和数字世界的桥梁，在数字通信、数字音频、数字图像等领域有着至关重要的应用。本章将通过实例来展示其应用。 抗混叠滤波器： 为了避免混叠现象，在采样之前通常会使用抗混叠滤波器。本章将介绍抗混叠滤波器的作用和设计。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的信号与系统理论学习体验。通过理论讲解、数学推导和丰富的例题，读者将能够逐步掌握信号与系统的基本概念、分析方法和设计技巧，并能够将其应用于解决实际工程问题。愿这段学习旅程带给你对信号与系统更深刻的理解和更广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚开始拿到这本书时，我有点担心它是不是又是一本“看起来很厚、但内容空洞”的应付之作。毕竟市面上挂着“科学出版社”招牌的书籍，质量参差不齐。然而，这本书很快就用其实质内容打消了我的疑虑。它的印刷质量一流，纸张适宜长时间阅读，这对于我们这些需要盯着公式看很久的学生来说非常重要。内容方面，我发现它对连续时间系统和离散时间系统之间的对应关系处理得非常清晰。很多教材在讲授离散系统时，会突然引入新的术语和概念，让读者感到割裂，但这本书始终保持着一种内在的逻辑连贯性，让读者能清晰地看到从连续到离散的数学映射过程。例如，在讲解Z变换和拉普拉斯变换的关系时，作者特意加入了对比性的表格说明，极大地帮助了我理解采样定理在频域中的具体表现。这本书的价值不仅在于提供了解题方法，更在于它构建了一个严谨的、可迁移的信号系统思维框架。

评分☆☆☆☆☆

最近这段时间，我的学习状态一直比较低迷，感觉对所学知识点总是抓不住重点，尤其是在处理涉及复数域分析和频率响应的章节时，总是感到力不从心。我在网上寻找解决方案时，偶然发现了这本《信号与系统复习及习题》。这本书给我的第一个冲击就是其强大的“实战性”。它不是一本纯粹的理论教材的附属品，它本身就是一个完整的学习闭环。我最欣赏的是它对一些经典系统（如理想低通滤波器、一阶/二阶系统）的稳态和瞬态响应的分析，步骤详尽到几乎可以看作是迷你版的课堂演示。我记得有一道题关于系统的零输入响应和零状态响应的分解求解，我之前总是混淆两者的物理意义，这本书通过明确的界定和配图，让我彻底理清了脉络。做完这本书的练习后，我感觉自己对“信号”和“系统”这两个核心概念的理解，从原来的“知道是什么”提升到了“明白为什么是这样”的层次。对于那些急需在短期内系统性提升自己信号系统解题能力的同学，强烈推荐将这本书作为首选复习资料。

评分☆☆☆☆☆

这本《信号与系统复习及习题》简直是为期末考试量身打造的救星！我前段时间为信号与系统的课程抓耳挠腮，各种理论公式看得我头晕眼花，尤其是一些傅里叶变换、拉普拉斯变换的深层次理解总是卡住。翻开这本书后，立刻感觉豁然开朗。它的章节编排非常贴合教学大纲，复习部分用最精炼的语言总结了核心概念，不像某些教材那样故作高深。最让我惊喜的是配套的习题部分，难度梯度设计得极其合理，从基础概念的辨析到复杂的系统分析题，层层递进。我尤其喜欢它对典型例题的详细步骤解析，那些原本晦涩难懂的积分和推导过程，在作者的引导下变得清晰明了。我按照书中的建议，先看一遍知识点回顾，然后立刻动手做配套习题，再对照后面的详细解答进行检验和反思，这种“即学即练”的学习模式效率比我之前死记硬背高出好几倍。用了这本书后，我对系统的时域和频域分析有了更深刻的认识，感觉自己在工程实践中也能更自信地运用这些工具了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在准备考研的学长，我深知历年真题的重要性，但同时我也明白，光靠真题是不够的，系统性的复习和大量的针对性训练才是王道。这本书就是在这种背景下被我纳入“核心武器库”的。它的特点在于“全面性”和“针对性”的完美平衡。复习部分的知识点梳理非常精炼，就像一张高分辨率的思维导图，把信号与系统这个庞大的知识体系切割成了若干个易于消化的模块。当你对某个章节，比如状态空间表示法感到模糊时，可以直接翻到对应章节，几分钟内就能快速回顾所有关键公式和定义。更棒的是，它的习题设计考虑到了不同考试的出题偏好，既有考察基本运算的送分题，也有考验综合分析能力的压轴题。我特别喜欢它对线性时不变系统的稳定性、因果性判断题目的设置，非常灵活多变。我已经将所有习题都做了一遍，并仔细标注了自己容易出错的地方，感觉自己的应试技巧和知识掌握程度都得到了质的飞跃。这本书带来的信心，是任何其他辅导资料无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，我对理工科的学习通常比较头疼，尤其是像信号与系统这种需要大量数学工具支撑的学科。市面上很多习题集要么就是题型过于陈旧，要么就是答案极其简略，看了等于没看。但是这本《信号与系统复习及习题》完全颠覆了我的这种偏见。它的选题非常贴近现代工程应用的需求，涵盖了数字信号处理的基础概念，虽然书名是“复习及习题”，但它的深度绝对不输给任何一本专业的参考书。我特别欣赏它在处理卷积、傅里叶级数周期延拓这些“老大难”问题时，所采用的直观几何解释方法，而不是一味地堆砌数学公式。我记得有道关于Z变换反变换的题目，我自己在草稿纸上推导了不下五次都没找到最优解法，最后对照书上的解法，才意识到自己忽略了一个关键的收敛域条件。这种“点拨式”的讲解，真正体现了作者的教学智慧，它不是直接把答案喂给你，而是引导你发现自己的思维盲区。对于那些希望在扎实理论基础上更进一步的同学来说，这本书的价值无可替代。