信號與係統分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

張德民，鬍慶 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
• 係統分析
• 通信原理
• 控製係統
• 數字信號處理

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040201451

商品編碼：29696161041

包裝：平裝

齣版時間：2006-09-01

基本信息

書名:信號與係統分析

：21.00元

售價：14.3元,便宜6.7元,摺扣68

作者:張德民,鬍慶

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2006-09-01

ISBN：9787040201451

字數：250000

頁碼：221

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

本書在“信號與綫性係統”課程的基礎上，用相對較高的數學思路和手段，係統地研討瞭信號與係統分析的基本理論和方法，旨在為電子、控製、信息類學科工學、工程碩士研究生建立信號與係統分析的基礎平颱。全書分為五章，章作為與本科相關內容的銜接和全書的基礎，強化學生對信號和係統分析物理概念和數學方法的融閤理解；第二章學習離散信號雙重性和變換統一性，深刻地理解信號時域和頻域描述的本質聯係，由信號雙重性和變換統一性擴充瞭信號分析的方法；第三章在變換統一性基礎上係統地研討瞭傅氏分析原理和方法；第四章以矩展開原理為工具，討論係統分析的基本理論和基本方法，重點結閤在信息係統中的重要功能模塊實例的實現方法研討基本係統的實現和特性分析；第五章學習模擬信號與係統數字處理及逼近的基本原理和重要特性，進而掌握模擬係統的數字逼近和設計方法。
本書努力做到深入淺齣，論述清楚，注重物理概念、基本理論和基本分析方法的融閤。書中精選瞭一定量的例題，各章後附有習題。
本書適閤電子信息類學科專業碩士研究生課程、工程碩士學位課程或選修課教材或參考書，也適閤於相關教師和科技工程人員參考。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《數字信號處理原理與應用》 內容簡介 《數字信號處理原理與應用》是一本深入探討數字信號處理（DSP）基礎理論、核心算法以及實際應用的書籍。本書旨在為讀者構建一個堅實的DSP知識體係，使其能夠理解、設計和實現各種信號處理係統。內容涵蓋瞭從離散時間信號與係統的基本概念，到傅裏葉分析、濾波器設計，再到現代DSP中的關鍵技術，並結閤豐富的工程實例，展示DSP在各個領域的強大威力。 第一章 離散時間信號與係統 本章為讀者開啓數字信號處理的學習之旅。首先，我們將深入剖析離散時間信號的本質，介紹其分類（如單位脈衝序列、單位階躍序列、指數序列、正弦序列等），以及信號的能量與功率概念。我們將詳細講解序列的運算，包括移位、翻轉、加法、乘法等基本操作，並介紹序列的奇偶分解。 隨後，本章將聚焦於離散時間係統。我們將定義係統的基本性質，如綫性、時不變、因果性、穩定性，並通過實例分析來判斷一個係統是否具備這些性質。綫性時不變（LTI）係統是DSP的核心，因此我們將花費大量篇幅介紹LTI係統的捲積運算，這是理解係統響應的關鍵。我們將講解捲積的定義、計算方法（圖解法、解析法）以及其在係統分析中的重要作用。 此外，本章還會介紹係統函數的概念，它是LTI係統在z域的描述，為後續的分析奠定基礎。我們還會探討差分方程作為描述離散時間LTI係統的另一種重要方式，並講解如何利用差分方程來錶示和分析係統。 第二章 z域分析 z域是分析離散時間信號與係統的重要數學工具。本章將帶領讀者全麵掌握z域的理論與應用。我們將從z變換的定義齣發，講解正嚮z變換和逆嚮z變換的計算方法。我們將詳細列舉各種基本序列的z變換及其收斂域（ROC）。特彆地，我們將深入分析收斂域的性質，理解ROC如何決定序列的唯一性以及係統的穩定性。 接下來，我們將重點介紹z變換的性質，包括綫性性、時移性、尺度變換性、捲積性質、微分性質等。這些性質極大地簡化瞭信號與係統的分析過程。我們將通過大量示例來演示如何運用這些性質求解復雜的z變換和進行係統分析。 本章的核心內容之一是係統函數在z域的錶示。我們將講解如何從差分方程獲得係統函數H(z)，以及如何利用H(z)來分析係統的頻率響應、穩定性等。我們還將介紹零、極點圖，這是直觀理解係統函數特性和預測係統行為的有力工具。通過分析零、極點在單位圓內的位置，我們可以判斷係統的穩定性。 此外，本章還將觸及偏微分方程在z域的應用，以及如何利用z變換來求解差分方程。 第三章 離散傅裏葉變換（DFT） 傅裏葉分析是信號處理領域不可或缺的工具。本章將聚焦於離散傅裏葉變換（DFT），這是將時域離散信號轉換為頻域離散錶示的關鍵。我們將從周期信號的傅裏葉級數（FS）和非周期信號的傅裏葉變換（FT）的原理齣發，引齣DFT的概念，並解釋其在信號分析中的重要性。 我們將詳細講解DFT的定義、IDFT（逆DFT）的定義，以及它們的計算方法。我們將探討DFT的基本性質，例如綫性性、周期性、對稱性、時移性、頻移性、捲積性質等。這些性質使得DFT在處理離散信號時具有強大的靈活性。 本章的重點將放在快速傅裏葉變換（FFT）算法。我們將詳細介紹FFT的原理，包括蝶形運算、分組計算等核心思想。我們將重點講解兩種最常用的FFT算法：按時間抽樣的FFT（Cooley-Tukey算法）和按頻率抽樣的FFT。我們將通過具體的例子展示FFT如何顯著降低DFT的計算復雜度，從而實現高效的頻譜分析。 此外，本章還將討論DFT的周期捲積與綫性捲積的關係，以及如何利用DFT進行快速綫性捲積。我們還將探討DFT在頻譜分析、信號濾波和係統辨識等方麵的初步應用。 第四章 有限脈衝響應（FIR）濾波器設計 濾波器是信號處理中的基本組成部分，用於提取或抑製特定頻率範圍的信號成分。本章將集中介紹有限脈衝響應（FIR）濾波器的設計方法。FIR濾波器因其零相位失真和易於實現的穩定性而備受青睞。 我們將首先介紹FIR濾波器的基本結構，包括直接型、移位纍加器型等。然後，我們將深入探討FIR濾波器的設計準則，包括通帶、阻帶的頻率範圍、過渡帶寬度、阻帶衰減等技術指標。 本章將詳細講解幾種經典的FIR濾波器設計方法： 窗函數法： 我們將介紹各種常用的窗函數，如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等，並分析不同窗函數對濾波器頻率響應的影響，包括通帶紋波、阻帶衰減和過渡帶寬度之間的權衡。我們將講解如何選擇閤適的窗函數來滿足設計要求。 頻率采樣法： 介紹如何通過在特定頻率點上指定濾波器響應來設計FIR濾波器。 最優（Parks-McClellan）設計法： 介紹此方法如何根據給定的技術指標，采用迭代算法來設計具有最佳幅度響應的FIR濾波器，實現等波紋設計。 本章還將討論FIR濾波器的幅度和相位響應，以及如何通過設計對稱濾波器來獲得零相位響應。我們將通過具體的算例，演示如何根據實際應用需求，選擇閤適的設計方法和參數來設計FIR濾波器。 第五章 無限脈衝響應（IIR）濾波器設計 與FIR濾波器相對，無限脈衝響應（IIR）濾波器通常能用較低的階數實現與FIR濾波器相似的性能，但其設計和實現上會涉及更多的挑戰。本章將全麵介紹IIR濾波器設計。 我們將首先介紹IIR濾波器的基本結構，包括直接型I、直接型II、級聯型、並行型等。然後，我們將深入研究IIR濾波器的設計原理，重點是利用模擬濾波器的原型（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）通過脈衝響應不變法和雙綫性變換法來設計數字IIR濾波器。 我們將詳細講解： 巴特沃斯濾波器： 介紹其幅度響應單調下降，具有最大平坦通帶的特性。 切比雪夫濾波器（I型和II型）： 介紹其在通帶或阻帶內具有等波紋的特性，以及由此帶來的設計權衡。 橢圓濾波器： 介紹其在通帶和阻帶都具有等波紋的特性，能在較低階數下達到極高的性能，但設計和實現相對復雜。 本章還將討論IIR濾波器的穩定性問題，以及如何通過檢查係統函數零、極點位置來判斷穩定性。我們還將探討IIR濾波器的相位響應，指齣其通常不具有零相位特性，以及如何處理相位失真。 通過大量實例，讀者將學會如何根據給定的濾波指標，選擇閤適的模擬原型濾波器，並運用相應的變換方法設計齣滿足要求的數字IIR濾波器。 第六章 傅裏葉變換的擴展與應用 本章將進一步擴展傅裏葉變換的理論，並介紹其在信號處理中的更廣泛應用。我們將迴顧連續時間傅裏葉變換（FT）和離散時間傅裏葉變換（DTFT），並強調它們在理論分析中的作用。 我們將重點介紹采樣定理，這是連接連續時間信號和離散時間信號的橋梁。我們將詳細闡述奈奎斯特采樣頻率，並分析采樣不足（欠采樣）和采樣過量（過采樣）的現象及其後果，例如混疊（aliasing）。我們將介紹抗混疊濾波器的作用，以及如何在采樣前或采樣後進行處理。 本章還將介紹周期信號的離散傅裏葉級數（DFS），以及如何利用DFT來逼近周期信號的頻譜。 在應用方麵，本章將深入探討譜分析，包括短時傅裏葉變換（STFT）用於分析非平穩信號的頻譜特性。我們將介紹功率譜密度（PSD）和能量譜密度（ESD）的概念，以及它們在信號特徵提取中的應用。 此外，本章還會初步介紹離散餘弦變換（DCT），特彆是其在圖像和音頻壓縮（如JPEG、MP3）中的核心作用。 第七章 數字濾波器的實現 本章將聚焦於數字濾波器在實際硬件或軟件中的實現。我們將詳細分析FIR和IIR濾波器在不同結構下的計算復雜度和硬件資源需求。 我們將深入探討直接型、轉置型等不同結構的FIR濾波器實現，分析它們的運算量和所需存儲單元。對於IIR濾波器，我們將比較直接型I、直接型II、級聯型、並行型等結構的優缺點，以及它們在量化誤差和運算速度上的差異。 本章還會介紹濾波器係數的量化問題，即有限字長下濾波器係數錶示帶來的誤差，以及這些誤差如何影響濾波器的性能（如穩定性、頻率響應）。我們將討論捨入和截斷誤差，以及如何通過選擇閤適的量化位數和結構來減小這些誤差。 此外，本章還將涉及算法的速度優化，例如利用對稱性來減少FIR濾波器的計算量，以及討論移位纍加器（CSA）和乘加器（MAC）等DSP硬件的特性。 第八章 隨機信號與相關性 本章將引入隨機信號的概念，這是在許多實際應用中普遍存在的信號類型。我們將介紹隨機變量和隨機過程的基本概念，包括概率密度函數（PDF）、纍積分布函數（CDF）、均值、方差等。 我們將重點講解平穩隨機過程，特彆是寬平穩（WSS）和狹平穩（SSS）隨機過程。我們將定義自相關函數，並分析其在描述隨機信號時間相關性方麵的作用。我們將探討自相關函數與功率譜密度之間的Wiener-Khinchin關係，理解它們之間的內在聯係。 本章還將介紹互相關函數，用於衡量兩個隨機信號之間的相關性。我們將討論相關性在信號檢測、係統辨識和噪聲抑製等方麵的應用。 我們將介紹功率譜密度（PSD）在描述隨機信號頻率成分分布中的重要性，並講解如何從隨機信號的自相關函數獲得其PSD。 第九章 參數化隨機信號模型 本章將進一步深入隨機信號分析，介紹參數化模型，即用一組有限參數來描述隨機信號的模型。這些模型在信號預測、係統辨識和噪聲建模等方麵具有廣泛應用。 我們將介紹兩種重要的參數化模型： AR（自迴歸）模型： 描述當前采樣點是過去采樣點的綫性組閤加上噪聲。我們將介紹AR模型的定義、如何估計其參數（如Yule-Walker方程），以及其在語音閤成、信號預測等方麵的應用。 MA（移動平均）模型： 描述當前采樣點是過去噪聲的綫性組閤。我們將介紹MA模型的定義和其特性。 ARMA（自迴歸-移動平均）模型： 結閤瞭AR和MA模型的優點。我們將介紹ARMA模型的定義，以及如何進行參數估計。 本章還將介紹ARIMA（自迴歸積分移動平均）模型，這是一種更通用的時間序列模型，廣泛應用於經濟、金融和環境等領域的數據預測。 通過本章的學習，讀者將能夠利用參數化模型對隨機信號進行更深入的建模和分析。 第十章 快速捲積與相關 本章將進一步探討快速捲積和快速相關的算法，這些算法是基於FFT實現的，能夠極大地提高計算效率。 我們將詳細介紹利用FFT進行綫性捲積的原理。我們知道，時域的捲積等於頻域的乘積。通過對信號進行適當的擴展（padding），然後計算它們的FFT，進行點乘，再進行IFFT，就可以高效地計算齣綫性捲積的結果。我們將分析填充長度對計算復雜度和精度的影響。 類似地，本章還將介紹利用FFT進行相關計算的方法。我們將解釋互相關函數與自相關函數如何與捲積運算相關聯，並推導齣利用FFT計算相關性的算法。 本章還將討論快速捲積在濾波器設計和實現中的重要作用，以及它在信號處理係統中作為核心計算單元的地位。 第十一章 其他高級主題 本章將為讀者呈現一些更高級的DSP主題，為進一步深入學習打下基礎。 譜估計： 除瞭基本的DFT分析，本章將介紹更先進的譜估計方法，如Welch法（一種基於平均的譜估計方法，能夠降低方差），以及多分辨率分析（如小波變換）在信號頻譜局部化方麵的優勢。 自適應濾波： 介紹自適應濾波器的概念，即濾波器的係數能夠根據輸入信號的特性自動調整。我們將重點介紹LMS（最小均方）算法，並討論其在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等方麵的應用。 多速率信號處理： 介紹升采樣（插值）和降采樣（抽取）的概念，以及它們在改變信號采樣率時的應用。我們將討論多速率濾波器的設計和實現，以及它們在不同采樣率係統之間的接口轉換中的重要性。 小波變換： 介紹小波變換作為一種時頻分析工具，能夠同時提供信號的時間和頻率信息，特彆適閤分析非平穩信號。我們將介紹不同類型的小波，以及小波變換在信號去噪、特徵提取等方麵的應用。 應用案例 貫穿全書，本書將穿插大量工程應用案例，展示數字信號處理在以下領域的實際應用： 通信係統： 語音編碼、信道編碼、調製解調、均衡器。 音頻處理： 音頻壓縮（MP3, AAC）、噪聲抑製、混響效果、均衡器。 圖像與視頻處理： 圖像壓縮（JPEG）、邊緣檢測、圖像增強、運動估計。 控製係統： 數字控製器設計、係統辨識。 生物醫學信號處理： 心電圖（ECG）分析、腦電圖（EEG）分析、醫學成像。 雷達與聲納係統： 目標檢測、距離測量。 通過這些案例，讀者將能夠深刻理解DSP理論的實際價值，並激發他們在相關領域進行進一步探索的興趣。 《數字信號處理原理與應用》力求理論與實踐相結閤，內容嚴謹而富有啓發性，適閤高等院校相關專業學生、研究生以及從事信號處理、通信、控製、電子工程等領域的工程師和研究人員閱讀。本書將幫助讀者掌握數字信號處理的核心技能，為解決實際工程問題提供強大的工具和堅實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

我個人對教材的實用性和針對性看得非常重，這本書在這方麵做得確實令人印象深刻。我之前嘗試過好幾本相關的參考書，但它們往往要麼過於偏重理論的純粹性，搞得像高等數學的延伸，要麼就是過於側重工程應用，犧牲瞭對基礎原理的深入探討。而這本《信號與係統分析》似乎找到瞭那個完美的平衡點。它在講解完一個核心概念後，幾乎總是緊跟著一到兩個精心挑選的例題，這些例題的選擇非常巧妙，它們不僅鞏固瞭剛剛學到的知識點，更重要的是，它們往往代錶瞭實際工程問題中可能會遇到的典型場景。我尤其喜歡它在處理離散時間係統時的細緻入微。很多教材在處理Z變換和離散捲積時會顯得匆忙，但這本書卻花瞭大量的篇幅，通過大量的具體數值例子和圖形演示，清晰地展示瞭從連續到離散的變換過程，以及係統響應的構建步驟。更絕的是，書後附帶的習題集，難度梯度設計得非常閤理，從基礎的計算題到需要綜閤運用多個定理的開放性問題，層層遞進，讓人感覺每完成一組練習，自己的功力都在紮實地增長。這套習題設計本身，就是一本絕佳的自我檢測和能力提升的訓練手冊，遠超齣瞭傳統教材習題的價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格有一種獨特的魅力，它既有嚴謹的學術規範，又充滿瞭對讀者學習過程的體貼和激勵。我發現作者很少使用那種冷冰冰的、純粹的指令式語言，而是更多地采用一種引導和討論的語氣。比如，在公式推導的關鍵步驟，作者經常會插入類似“現在我們來思考一個至關重要的問題……”或者“您可能會疑惑，為什麼選擇這個特定的積分路徑，其原因在於……”這樣的過渡句。這種擬人化的敘述方式，極大地拉近瞭作者與讀者的距離，使得原本枯燥的數學推導過程變成瞭一場富有啓發性的對話。此外，書中對專業術語的定義和使用也極為精準到位，每一個關鍵術語的首次齣現，都會伴隨著一個簡潔明瞭的定義，並且在後續的應用中保持高度的一緻性，這對於避免初學者的概念混淆至關重要。總而言之，這本書讀起來的感受不像是在啃一本教材，更像是在一位經驗豐富、耐心細緻的導師的指導下，進行一場係統性的思維訓練。它不僅教會瞭我知識，更重要的是，教會瞭我如何去分析和思考一個係統問題應有的邏輯路徑。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我是一個對學習過程中的“思維框架”構建非常執著的人。如果一本書隻是知識點的堆砌，即便內容再豐富，也難以在腦海中形成有效的知識網絡。然而，這本書在組織結構上展現齣瞭一種高超的邏輯駕馭能力。它不是簡單地按照“時域分析、頻域分析”這樣的傳統章節順序羅列，而是巧妙地穿插瞭“係統響應”這一貫穿始終的主綫。作者在第一章就確立瞭“輸入-係統-輸齣”的基本模型，然後後續所有的工具，無論是拉普拉斯變換、傅裏葉分析還是Z變換，都被定位為解決這一模型中特定問題的“利器”。這種視角讓讀者始終明白自己學習每一個新工具的“目的性”所在。比如，當引入捲積積分時，它被明確地定義為求解綫性時不變係統輸齣的通用數學錶達，這使得原本抽象的積分運算立刻有瞭具體的物理意義。此外，全書對“因果性”、“穩定性”這些係統本質屬性的討論，也始終貫穿在不同變換域中，作者反復強調瞭這些性質在不同域中的對應錶現，幫助我建立瞭跨域思維，真正理解瞭“信號與係統”的本質是關於係統如何處理信息流動的學科。

評分☆☆☆☆☆

與其他教材相比，這本書在深入探討一些高級或前沿主題時的處理方式，簡直是教科書級彆的典範。通常，這些內容要麼被一筆帶過，留給研究生階段，要麼就是用過於復雜的數學語言囫圇吞棗。但《信號與係統分析》成功地在保證嚴謹性的前提下，為我們打開瞭一扇通往更深層次理論的大門。例如，關於“雙邊”與“單邊”變換的討論，書中不僅清晰地區分瞭它們的適用範圍和適用信號類型，還特彆加入瞭對收斂域（ROC）重要性的詳盡闡述。很多初學者容易忽略ROC，認為它隻是一個附加條件，但這本書通過生動的例子展示瞭，沒有ROC，變換的結果就失去瞭物理意義或唯一性。再比如，在講解濾波器設計時，它沒有停留在理想濾波器的概念上，而是引入瞭巴特沃斯和切比雪夫等實際原型濾波器的特性分析，雖然沒有深入到微積分的細枝末節，但足以讓一個本科生理解實際工程中如何進行近似和摺衷。這種“適度深入，不求甚解但求明晰”的寫作策略，極大地拓寬瞭讀者的視野，讓人感受到學科的廣闊前景，而不是局限在課本的框框裏。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是太有心思瞭，那種深邃的藍色調，搭配上跳躍的橙色綫條，給人的感覺既專業又充滿活力，一下子就抓住瞭我的眼球。我拿起它的時候，首先感受到的是紙張的質感，厚實而細膩，翻閱起來非常舒適，這對於需要反復查閱和標記重點的理工科書籍來說，簡直是太重要瞭。內頁的排版也處理得非常齣色，字體大小適中，行距閤理，即使是麵對那些復雜的數學公式和圖錶，閱讀起來也不會感到擁擠或吃力。特彆值得稱贊的是，作者在關鍵概念的引入部分，總能用一種近乎講故事的方式來鋪陳，讓人在還沒進入枯燥的數學推導之前，就能對該章節的核心思想有一個清晰且直觀的把握。比如，在介紹傅裏葉級數展開時，它不是直接甩齣公式，而是先描繪瞭周期信號如何由不同頻率的正弦波疊加而成，這種由淺入深的引導方式，極大地降低瞭初學者的畏難情緒。而且，這本書的插圖質量極高，不僅清晰度無可挑剔，更重要的是，每一張圖錶似乎都在“說話”，它們完美地可視化瞭抽象的理論，比如對頻譜圖和時域波形之間相互關係的描繪，看得人茅塞頓開。總而言之，從裝幀到內頁設計，這本書展現齣瞭一種對讀者體驗的深度關懷，讓人願意花時間沉浸其中，而不是僅僅把它當作一本工具書來對待。