信号与系统教与学精要/普通高等教育“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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罗文秋，曹鹏 编

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 通信原理
• 控制系统
• 数学建模
• 高等教育
• 教材
• 电子工程
• 自动化
• 电工

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121214431

版次：1

商品编码：11358590

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2013-11-01

用纸：胶版纸

页数：168

字数：168000

正文语种：中文

内容简介

　　《信号与系统教与学精要/普通高等教育“十二五”规划教材》为学习“信号与系统”课程的辅导教材。《信号与系统教与学精要/普通高等教育“十二五”规划教材》分为7章，每章内容按照“内容结构”、“内容摘要”、“典型例题”、“MATLAB软件仿真”、“补充阅读”、“习题”6个部分进行编写，旨在帮助学生深化对基本概念的理解，提高学生分析问题、解决问题的能力，同时也为任课教师提供教学参考。第7章和附录给出了前面各章习题答案和模拟试题及参考答案。
　　《信号与系统教与学精要/普通高等教育“十二五”规划教材》适合作为普通高等院校相关专业教师和学生的教学参考书和学习指导书，也可供报考相关专业硕士研究生的考生参考使用。

目录

第1章 信号与系统的基本概念
1.1 内容结构
1.2 内容摘要
1.3 典型例题
1.4 MATLAB软件仿真
1.5 补充阅读
1.6 习题
第2章 线性时不变系统的时域分析
2.1 内容结构
2.2 内容摘要
2.3 典型例题
2.4 MATLAB软件仿真
2.5 补充阅读
2.6 习题
第3章 连续时间信号与系统的频域分析
3.1 内容结构
3.2 内容摘要
3.3 典型例题
3.4 MATLAB软件仿真
3.5 补充阅读
3.6 习题
第4章 连续时间信号与系统的复频域分析
4.1 内容结构
4.2 内容摘要
4.3 典型例题
4.4 MATLAB软件仿真
4.5 补充阅读
4.6 习题
第5章 连续时间信号与系统的傅里叶分析
5.1 内容结构
5.2 内容摘要
5.3 典型例题
5.4 MATLAB软件仿真
5.5 补充阅读
5.6 习题
第6章 离散时间系统的z域分析
6.1 内容结构
6.2 内容摘要
6.3 典型例题
6.4 MATLAB仿真
6.5 补充阅读
6.6 习题
第7章 习题答案
附录A 模拟试题及答案
附录B MATLAB软件的使用
参考文献

前言/序言

　　“信号与系统”是电子信息和电气类专业的一门重要专业基础课程，该课程所涉及的基本理论、基本思想和方法对所有从事相关专业的工程技术人员都是重要且必需的，而且也是相关专业硕士研究生入学考试必考的科目之一。
　　该门课程的特点是理论抽象，公式多，难理解。为了帮助学生深化对基本概念的理解，提高分析问题和解决问题的能力，同时也为任课教师提供教学参考，编者对课程的重点难点进行了全面总结，选编了典型例题帮助学生透彻理解课程的基本理论和分析方法。通过MATLAB软件仿真，让学生掌握信号分析的工具和方法，通过习题和模拟测试试题，学生可以检验学习的成果。
　　本书以信号、系统以及信号通过系统的响应，介绍由连续到离散，由时域到频域的描述方法和关联关系。在内容组织上力求以点带面、层层递进，对信号与系统的主要内容分六章，分别以主要内容结构、内容摘要、典型例题、MATLAB软件仿真、补充阅读、习题进行介绍。
　　电子工业出版社编辑对本书的编写工作给予了许多的支持和帮助，在此表示衷心的感谢。
　　由于编者水平有限及时间紧迫，书中肯定存在不足或错误，恳请广大读者批评赐教。
　　编者
　　2013年8月

《信号与系统：原理与实践》 第一章：绪论 本章旨在为读者搭建理解信号与系统这一核心工程学科的基础框架。我们将从信号的定义与分类出发，深入浅出地阐述其在不同工程领域（如通信、控制、图像处理、生物医学工程等）中的广泛应用，激发读者对信号与系统知识体系的兴趣。 信号的本质与多样性：我们将探讨信号作为信息载体所具备的基本属性，如时间和幅度的连续性或离散性，周期性或非周期性，奇偶性等。通过丰富的实例，如声音波形、图像像素强度、心电图、股票价格曲线等，让读者直观感受不同信号的特性。 系统的定义与建模：系统被定义为对输入信号进行处理并产生输出信号的操作或变换。我们将介绍不同类型的系统，包括线性与非线性系统、时不变与时变系统、因果与非因果系统、稳定与不稳定系统等。通过建立抽象的数学模型，我们能够对系统的行为进行分析和预测。 信号与系统在工程中的关键作用：本节将重点阐述信号与系统理论如何成为现代工程技术发展的基石。例如，在通信系统中，信号的调制、解调、编码、解码都离不开对信号的深刻理解；在控制系统中，系统的稳定性分析、控制器设计都依赖于对系统动态特性的精确建模；在图像处理中，滤波、边缘检测、图像压缩等技术本质上是对图像信号进行系统性的处理。 学习本课程的意义与方法：我们将概述本课程的学习目标，包括掌握信号的基本表示方法、理解系统的基本特性、掌握时域和频域分析工具，以及初步了解现代信号处理技术。同时，将引导读者养成严谨的数学思维、清晰的逻辑分析能力以及理论联系实际的学习习惯。 第二章：信号的描述与运算 本章将聚焦于如何精确地描述和表示各种信号，并介绍信号的基本运算，为后续的系统分析打下坚实基础。 基本信号单元：我们将详细介绍工程中常用的基本信号，包括单位冲激信号（δ(t) 或 δ[n]）、单位阶跃信号（u(t) 或 u[n]）、指数信号（e^(at) 或 a^n）、正弦信号（A cos(ωt + φ) 或 A cos(nω + φ)）等。我们将探讨它们的数学表达式、波形特征以及在不同情境下的物理意义。 信号的分类与表示：根据时间域和幅度域的特性，我们将进一步细分信号，如连续时间信号与离散时间信号，模拟信号与数字信号。我们将介绍不同信号表示法，包括图形表示、数学表达式表示以及序列表示。 信号的基本运算：本节将系统介绍对信号进行的各种基本运算，包括尺度变换（时间轴和幅度轴的伸缩）、翻转（时间反转）、移位（时间平移）、乘法（幅度相乘）、加法（幅度相加）以及卷积。这些运算是理解信号处理算法和系统行为的基础。 能量信号与功率信号：我们将引入信号能量和功率的概念，并区分能量信号和功率信号。这将有助于我们选择合适的分析方法和评价指标。例如，瞬时信号通常是能量信号，而周期信号通常是功率信号。 第三章：线性时不变系统（LTI系统）的分析（时域） 线性时不变系统是信号与系统理论中最重要的一类系统，其特性相对简单且易于分析。本章将集中讨论 LTI 系统的时域分析方法。 LTI 系统的定义与性质：我们将深入阐述 LTI 系统的两个核心性质：叠加性（线性）和时移不变性。通过对这两个性质的理解，我们可以将复杂信号与系统的交互分解为一系列简单元素的响应叠加。 单位冲激响应（Impulse Response）：单位冲激响应 h(t) 或 h[n] 是刻画 LTI 系统的“指纹”。本节将详述单位冲激响应的定义、重要性及其如何唯一地确定一个 LTI 系统。我们将通过实例展示如何求取不同 LTI 系统的单位冲激响应。 卷积（Convolution）：卷积是 LTI 系统时域分析的核心运算。我们将详细介绍卷积的定义、计算方法（包括图解法和解析法），并重点分析输入信号与单位冲激响应的卷积如何产生系统的输出信号。我们会通过大量的示例，加深读者对卷积在系统输出计算中的理解。 LTI 系统的特性分析：基于单位冲激响应，我们将分析 LTI 系统的关键特性，如因果性、稳定性。例如，一个系统的单位冲激响应在 t < 0（或 n < 0）时为零，则该系统是因果的。系统输出有界当且仅当输入有界，则系统是稳定的。 差分方程与微分方程的描述：许多 LTI 系统可以用差分方程（离散时间系统）或微分方程（连续时间系统）来描述。本节将介绍如何将差分方程和微分方程表示的系统转化为 LTI 系统，以及如何利用单位冲激响应来求解这些方程，从而得到系统的输出。 第四章：傅里叶级数与傅里叶变换 傅里叶分析是信号与系统理论中最重要的分析工具之一，它将信号从时域转换到频域，揭示了信号的频率成分。 傅里叶级数（Fourier Series）：对于周期信号，傅里叶级数可以将信号分解为一系列正弦和余弦函数的叠加。本节将介绍傅里叶级数的三角形式和复指数形式，以及如何计算傅里叶级数的系数。我们将分析傅里叶级数如何反映周期信号的频谱特性。 傅里叶变换（Fourier Transform）：傅里叶变换是傅里叶级数的推广，可以将非周期信号分解为无穷多个不同频率的正弦和余弦函数的叠加。本节将详细介绍傅里叶变换的定义、性质（如线性性、时移性、频移性、积分性、微分性、卷积性质等）及其逆变换。 傅里叶变换的收敛性：我们将讨论傅里叶变换存在的条件，即狄利克雷条件，并介绍一些常用信号（如矩形脉冲、指数衰减信号、正弦信号）的傅里叶变换。 能量谱密度与功率谱密度：基于傅里叶变换，我们将介绍能量谱密度和功率谱密度，它们描述了信号在不同频率上的能量或功率分布，是分析信号频率特性的重要工具。 傅里叶变换在系统分析中的应用：本节将重点探讨傅里叶变换如何简化 LTI 系统的分析。通过将输入信号和系统单位冲激响应变换到频域，系统的输出可以通过频域乘积获得，大大简化了卷积运算。 第五章：拉普拉斯变换 拉普拉斯变换是傅里叶变换的进一步推广，它能够处理更广泛的信号，特别是那些在时域内不收敛（如指数增长信号）但其拉普拉斯变换收敛的信号。 拉普拉斯变换的定义与性质：本节将介绍双边拉普拉斯变换和单边拉普拉斯变换的定义，以及收敛域（ROC）的概念。我们将推导并详细讲解拉普拉斯变换的重要性质，如线性性、时移性、频移性、时间尺度变换、微分性质、积分性质、卷积性质等。 拉普拉斯逆变换：我们将介绍求解拉普拉斯逆变换的常用方法，包括部分分式展开法和留数法。 利用拉普拉斯变换分析 LTI 系统：本章将重点阐述如何利用拉普拉斯变换来分析 LTI 系统。我们将引入系统函数（传递函数）的概念，并展示如何通过系统函数来分析系统的频率响应、稳定性以及瞬态和稳态响应。 零输入响应与零状态响应：我们将区分系统的零输入响应（仅由初始状态引起）和零状态响应（仅由输入信号引起），并展示拉普拉斯变换如何有效地计算这两种响应。 与傅里叶变换的关系：我们将探讨拉普拉斯变换与傅里叶变换之间的关系，理解当收敛域包含虚轴时，拉普拉斯变换就退化为傅里叶变换。 第六章：Z 变换 Z 变换是离散时间信号与系统分析的核心工具，它是拉普拉斯变换在离散时间域的对应。 Z 变换的定义与性质：本节将介绍 Z 变换（双边和单边）的定义，以及收敛域（ROC）的概念。我们将详细讲解 Z 变换的重要性质，如线性性、时移性、尺度变换、卷积性质、微分性质等。 Z 逆变换：我们将介绍求解 Z 逆变换的常用方法，包括部分分式展开法和幂级数展开法。 利用 Z 变换分析离散时间 LTI 系统：我们将引入离散时间 LTI 系统的系统函数（传递函数），并展示如何利用 Z 变换来分析系统的频率响应、稳定性以及零输入响应和零状态响应。 差分方程的解：本节将演示如何利用 Z 变换来求解离散时间 LTI 系统的差分方程，从而获得系统的输出。 与傅里叶变换的关系：我们将阐述 Z 变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）的关系，当收敛域包含单位圆时，Z 变换就退化为 DTFT。 第七章：采样理论 采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的关键步骤，采样理论是数字信号处理的基础。 采样定理（奈奎斯特定理）：本章将深入探讨采样定理，解释连续时间信号无失真恢复的关键条件——采样频率必须大于信号最高频率的两倍。我们将通过数学推导和图示来阐明这一核心原理。 采样过程的数学模型：我们将介绍理想采样、自然采样、平顶采样等不同的采样模型，并分析它们在实际应用中的特点和局限性。 混叠（Aliasing）现象：本节将详细解释混叠现象的产生原因及其对信号恢复造成的失真。我们将通过实例说明如何通过选择合适的采样率或在采样前使用抗混叠滤波器来避免混叠。 重构（Reconstruction）：本章将介绍如何从离散时间序列中无失真地恢复原始连续时间信号的方法，包括理想插值器和实际的低通滤波器。 实际采样系统：我们将简要介绍实际工程中的采样系统，包括模数转换器（ADC）的工作原理和关键参数。 第八章：现代信号处理简介 本章将对一些现代信号处理技术进行概览，展示信号与系统理论在人工智能、通信、医学等前沿领域的应用。 数字滤波器设计：我们将介绍无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。探讨它们的设计原理、性能特点以及在实际应用中的选择依据。 随机信号基础：对于非确定性信号，我们将引入随机信号的概念，包括自相关函数、互相关函数、功率谱密度等，并介绍如何分析随机信号通过 LTI 系统的输出。 快速傅里叶变换（FFT）：我们将简要介绍 FFT 的原理和其在计算傅里叶变换时的显著效率优势，强调其在数字信号处理中的重要地位。 小波分析简介：我们将初步介绍小波分析作为一种时频分析工具，它能够同时提供信号在时间和频率上的局部信息，在图像压缩、特征提取等方面有广泛应用。 应用案例：通过一些具体的应用案例，如语音信号处理、图像去噪、谱分析、通信系统中的信号检测等，来巩固和展示本课程所学知识的实际价值。 通过以上章节的系统学习，读者将能够全面掌握信号与系统的基本理论、分析方法和关键工具，为进一步学习更高级的信号处理技术、通信原理、控制理论等专业课程打下坚实的基础，并能够将所学知识应用于解决实际工程问题。

评分☆☆☆☆☆

从一名曾经对信号与系统感到头疼的学生，到现在能基本理解和运用相关概念，这本书起到了关键的引导作用。我一直觉得，学习一门课程，不仅仅是要记住公式和定理，更重要的是理解它们背后的思想和适用场景。这本教材恰恰在这方面做得非常出色。它在引入每一个新概念时，都会先铺垫其出现的背景和解决的问题，让读者明白学习这个概念的意义。例如，在讲解卷积定理时，教材并没有直接给出公式，而是通过分析一个系统如何对一系列输入信号做出响应，从而引出卷积的计算方式，这种“问题导向”的学习方式，让我更能主动地去理解和记忆。我对书中关于采样和重建的部分印象深刻，教材详细解释了采样定理的条件，并 ilustrates 了过采样和欠采样的后果，这对于理解数字信号处理至关重要。此外，教材还提供了许多思考题，鼓励读者将所学知识迁移到新的问题中，这极大地锻炼了我的分析和解决问题的能力。总的来说，这本书不仅仅是一本教材，更是一份宝贵的学习指南，帮助我建立起对信号与系统完整的知识框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计可谓是匠心独运，它并没有一股脑地将所有知识倾倒给读者，而是巧妙地循序渐进，让学习者在不知不觉中掌握核心概念。我特别赞赏其在引入傅里叶分析时所采取的方法。教材首先从周期信号的傅里叶级数入手，逐步过渡到非周期信号的傅里叶变换，并且在讲解过程中，反复强调了其物理意义——将信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦分量。这种由易到难、由特殊到一般的讲解方式，极大地降低了初学者理解的门槛。书中对离散时间信号和系统的处理也同样严谨，将连续时间系统与离散时间系统的对应关系讲解得非常清楚，并且重点突出了采样定理这一关键概念，让我明白了如何从连续信号中提取有用的离散信息，以及在信号处理过程中可能遇到的问题。书中对卷积运算的讲解也十分到位，通过多种方式（图解、公式推导）来阐释其核心思想，让我深刻理解了系统对输入信号的响应是如何产生的。整体而言，这本书在知识的组织和呈现上，都充分考虑了读者的学习认知规律。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余的电子爱好者，一直对信号处理领域抱有浓厚的兴趣，但苦于没有系统性的学习资料。偶然的机会，我接触到了这本《信号与系统教与学精要》，让我眼前一亮。这本书并没有因为面对的是“普通高等教育”教材而变得晦涩难懂，相反，它的语言风格非常贴近读者的需求，就像是一位经验丰富的老师在循循善诱。我尤其喜欢书中对各种信号的分类和描述，从连续到离散，从确定性到随机性，都给出了清晰的定义和图示，让我能够很容易地分辨和理解不同信号的特性。在学习系统的基本性质时，教材并没有生硬地罗列定义，而是通过生动的例子，比如一个简单的RC电路，来解释线性、时不变、因果性等概念，这让我对系统的行为有了更直观的认识。我对书中对滤波器原理的介绍非常着迷，教材不仅讲解了理想滤波器的特性，还介绍了实际滤波器的一些局限性，并给出了近似实现的方法，让我对信号的滤波与选择有了初步的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚接触信号与系统这门学科的学生，我怀揣着对知识的渴求和一丝忐忑，翻开了这本《信号与系统教与学精要》。第一眼看到书名，就觉得它传递出一种扎实、务实的学习态度，似乎预示着这是一本能够帮助我们系统梳理知识脉络，抓住核心要点的读物。翻开目录，详细的章节划分和清晰的知识点布局让我感到安心，从最基础的信号与系统概念，到傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心工具，再到系统分析与设计，层层递进，逻辑严谨。教材的语言风格浅显易懂，没有过多的华丽辞藻，而是用最直接、最精准的语言阐述复杂的理论。更重要的是，书中穿插的大量例题和习题，不仅仅是理论的简单应用，更是对理解的深度挖掘。我尤其喜欢其中对一些经典信号（如冲激信号、指数信号）的深入剖析，以及对系统特性的详细讲解，比如稳定性、因果性等，这些都为我打下了坚实的基础。教材在引入抽象概念时，也尽可能地联系实际应用，比如通过音频信号、图像处理等例子，让我感受到信号与系统在现实世界中的强大生命力，这对于激发学习兴趣起到了至关重要的作用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在校的电子工程专业学生，我深知信号与系统这门课程的重要性，它就像是连接基础电路理论和通信、控制、信息处理等高级课程的桥梁。这本《信号与系统教与学精要》确实起到了“精要”的作用，它在概念的引入和推导上，力求简洁明了，避免了不必要的枝蔓。例如，在讲解Z变换时，教材并没有过分强调其复杂的数学推导，而是重点放在了它与拉普拉斯变换的类比，以及它在离散时间系统分析中的优势。这种“化繁为简”的处理方式，让我在短时间内就能抓住Z变换的精髓。此外，教材对于一些容易混淆的概念，比如系统函数和传递函数，也进行了清晰的辨析，并给出了相应的例子来说明它们之间的区别与联系。我对书中关于系统稳定性分析的部分印象尤为深刻，教材通过对特征方程根的位置的分析，给出了判断系统稳定性的直观方法，并且结合了实际系统进行说明，让我不仅理解了理论，更体会到了其工程意义。这本书在教学方法上也很有特色，它鼓励读者主动思考，通过大量的引导性问题，激发读者去探索知识背后的逻辑。