信號與係統/全國普通高校電子信息與電氣學科基礎規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張艷萍，張闖，常建華，陸振宇，宦海 編

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 電子信息
• 電氣工程
• 通信原理
• 數學基礎
• 高等教育
• 教材
• 工科
• 基礎課程

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302437727

版次：1

商品編碼：11966483

包裝：平裝

叢書名： 全國普通高校電子信息與電氣學科基礎規劃教材

開本：16開

齣版時間：2016-08-01

用紙：膠版紙

頁數：241

字數：382000

正文語種：中文

編輯推薦

　　根據編者的實際教學經驗，本書主要內容的課堂授課需要約60學時左右，也可根據教學對象和教學目標進行適度刪減。
　　在實際教學過程中，對課程內容的掌握，離不開大量的例題解析，以夯實基礎，加深對概念和方法的理解。為此本教材精選瞭數量較多的典型例題。原則上每個知識點都有對應的例題，每章節都有相應的綜閤例題。通過對這些例題的分析和解讀，不僅讓學生掌握解題方法，更重要的是引導學生分析問題的思路，熟悉基本方法的應用。大量的實例講解更加有利於學生對概念和方法的進一步理解，一題多解的形式能夠培養學生分析問題及解決問題的能力，達到學以緻用的目的。
　　多年的教學過程中發現多數“信號與係統”書籍的內容過於繁雜，即“大而全”，與高校實際教學課時及教學大綱內容有一定差距，不便於學生課前預習和課後復習，難以達成初學者對相關知識點的把握。同時，對很多相關理論缺乏更為清晰的物理概念，使得學生對一些重點概念的理解抽象化。本書作者根據多年對課程建設的探索和教學改革的實踐經驗,以及學生學習中存在的問題，凝練課程內容，梳理課程要點，達到瞭內容與形式的完美結閤。本書概念清楚、知識點清晰，可讀性強、實例豐富且有針對性,非常適用於本科教學。

內容簡介

　　本書全麵係統地介紹瞭信號與係統的基本理論和基本分析方法。全書共6章：緒論、連續時間係統的時域分析、傅裏葉變換、拉氏變換及s域分析，離散時間係統的時域分析，z變換與離散時間係統的z域分析。本書不僅介紹相關理論，更注重突齣每一個知識點的講解。內容精練，重點突齣，每章都包含瞭精選的例題解析及習題。
　　本書可作為電子信息類本科生信號與係統課程的教材，也可以為相關專業人員提供幫助和參考。

內頁插圖

目錄

第1章緒論
1.1引言
1.2信號的描述及其分類
1.2.1信號的描述
1.2.2信號的分類
1.3基本連續信號、信號的運算及信號的分解
1.3.1基本連續信號
1.3.2信號的基本運算
1.3.3信號的分解
1.4係統的描述及其分類
1.4.1係統的描述
1.4.2係統分類
1.5LTI係統的特性及其分析方法
1.5.1LTI係統的特性
1.5.2LTI係統的分析方法
習題
習題答案
第2章連續時間係統的時域分析
2.1連續時間係統模型： 微分方程的建立
2.2微分方程的求解及其意義
2.2.1求齊次解
2.2.2求特解
2.2.3求待定係數A
2.2.4求0+時刻的初始值： 衝激平衡法
2.3零輸入響應
2.4零狀態響應
2.4.1零狀態響應的一般求解方法
2.4.2階躍響應與衝激響應
2.5全響應
2.5.1全響應的求解
2.5.2全響應的分解
2.6捲積及其求解
2.6.1捲積的定義
2.6.2捲積的計算
2.7捲積的性質及其應用
2.7.1捲積代數
2.7.2捲積的微分與積分
2.7.3與衝激函數或階躍函數的捲積
2.7.4捲積的應用舉例
習題
習題答案
第3章傅裏葉變換
3.1引言
3.2周期信號的傅裏葉級數分析
3.2.1傅裏葉級數的三角形式
3.2.2傅裏葉級數的復指數形式
3.2.3周期信號的對稱性質與傅裏葉係數的關係
3.2.4傅裏葉有限項級數
3.3傅裏葉變換及其性質
3.3.1傅裏葉變換的導齣
3.3.2傅裏葉變換的存在條件
3.3.3傅裏葉變換的基本性質
3.4典型非周期信號的傅裏葉變換
3.4.1單邊指數信號
3.4.2雙邊指數信號
3.4.3矩形脈衝信號
3.4.4鍾形脈衝信號
3.4.5符號函數
3.4.6升餘弦脈衝信號
3.5捲積特性
3.5.1時域捲積定理
3.5.2頻域捲積定理
3.6周期信號的傅裏葉變換
3.6.1正弦、餘弦信號的傅裏葉變換
3.6.2一般周期信號的傅裏葉變換
3.7抽樣定理
3.7.1時域抽樣定理
3.7.2頻域抽樣定理
3.8無失真傳輸與理想低通濾波器
3.8.1什麼是無失真傳輸
3.8.2無失真傳輸係統的條件
3.8.3理想低通濾波器的頻率特性和衝激響應
3.8.4理想低通濾波器的階躍響應
3.9調製與解調
習題
習題答案
第4章拉氏變換及s域分析
4.1引言
4.2拉氏變換的定義及其收斂域
4.2.1從傅裏葉變換到拉普拉斯變換
4.2.2從算子符號法的概念說明拉氏變換的定義
4.2.3拉氏變換的收斂
4.2.4一些常用函數的拉氏變換
4.3拉氏變換的基本性質
4.4拉氏逆變換
4.4.1部分分式分解
4.4.2用留數定理求逆變換
4.5拉氏變換法在電路分析的應用
4.6係統函數
4.7係統函數及其時域分析
4.7.1H(s)零、極點分布與h(t)波形特徵的對應
4.7.2H(s)、E(s)極點分布與自由響應、強迫響應特徵的對應
4.8係統函數及其頻域分析
4.9綫性係統的穩定性
4.10由傅氏變換引齣拉氏變換
習題
習題答案
第5章離散時間係統的時域分析
5.1引言
5.2離散時間信號——序列
5.2.1離散信號的定義
5.2.2離散時間信號的運算
5.2.3常用典型序列
5.3離散時間係統的數學模型
5.3.1綫性移不變係統
5.3.2離散時間係統的錶示
5.4常係數綫性差分方程的求解
5.5離散時間係統的單位樣值(單位衝激響應)響應
5.6捲積(捲積和)
習題
習題答案
第6章z變換、離散時間係統的z域分析
6.1引言
6.2z變換定義、典型序列的z變換
6.3z變換的收斂域
6.4z變換的基本性質
6.5逆z變換
6.6利用z變換解差分方程
6.7z變換與拉普拉斯變換的關係
6.8離散係統的係統函數
6.9離散時間係統的頻率響應
習題
習題答案

現代通信的基石：從理論到實踐的深刻探索 在信息爆炸的時代，無論是高清視頻的流暢傳輸，還是全球通信網絡的穩定運行，抑或是人工智能的飛速發展，其背後都離不開一個至關重要的學科——信號與係統。它猶如一座橋梁，連接著抽象的數學理論與我們日常生活中無處不在的電子信息技術，揭示瞭信息如何在時空中傳遞、變換和處理的奧秘。本書旨在深入淺齣地剖析信號與係統的核心概念，構建一套嚴謹而實用的理論框架，帶領讀者從最基礎的信號錶示，逐步深入到復雜係統的分析與設計，為理解和掌握現代通信、控製、圖像處理、生物醫學工程等眾多領域奠定堅實的基礎。 第一章：信號——信息的載體與錶現形式 一切信息，無論是聲音、圖像、數據流，還是電磁波，都可以被抽象和歸納為“信號”。本章將首先介紹信號的基本概念，區分連續信號與離散信號，周期信號與非周期信號，能量信號與功率信號，以及確定性信號與隨機信號。我們將學習如何用數學語言精確地描述這些信號，例如單位階躍信號、單位衝激信號、指數信號、正弦信號等。這些基本信號模型是理解更復雜信號的基礎。 接著，我們將探討信號的重要數學特性。信號的周期性揭示瞭信號的規律性，理解周期信號的傅裏葉級數展開是分析周期信號頻譜特性的關鍵。非周期信號則需要通過傅裏葉變換來理解其頻譜。信號的能量和功率反映瞭信號的強度和重要性，這些概念在信號傳輸和處理中至關重要。我們將深入理解信號的分解與組閤，例如捲積的概念，它是綫性係統分析的核心工具。通過將復雜信號分解為基本信號的組閤，我們可以逐個分析其在係統中的響應，再通過疊加原理得到整體響應。 此外，本章還將介紹信號的采樣與恢復。在數字信號處理中，將連續信號轉換為離散信號是必不可少的步驟。我們將詳細闡述采樣定理（奈奎斯特定理），理解采樣率對信號保真度的影響，以及如何通過過采樣和抗混疊濾波器來避免信息丟失。信號的恢復，即從離散信號重構原始連續信號的過程，也將被深入探討。 第二章：係統——信號的處理與變換之道 係統是處理和變換信號的“實體”。本章將聚焦於係統的基本概念和分類。我們將從輸入-輸齣的角度來理解係統，並重點介紹綫性係統和時不變係統（LTI係統）的特性。綫性係統具有疊加性和齊次性，這意味著如果一個係統對兩個輸入信號的響應分彆為y1(t)和y2(t)，那麼它對輸入信號x1(t) + x2(t)的響應將是y1(t) + y2(t)，而對輸入信號ax1(t)的響應將是ay1(t)。時不變係統意味著係統的特性不隨時間而改變，無論何時輸入信號，係統的響應方式都是相同的。LTI係統因其優良的數學特性，成為信號與係統分析的核心。 我們將深入研究LTI係統的數學描述。捲積是描述LTI係統輸入-輸齣關係的通用數學工具。通過係統的衝激響應（impulse response），我們可以完全錶徵一個LTI係統。給定一個LTI係統的衝激響應h(t)和輸入信號x(t)，係統的輸齣y(t)可以通過x(t)與h(t)的捲積運算得到：y(t) = x(t) h(t)。這一定理是LTI係統分析的基礎，使得我們可以通過分析衝激響應來預測係統對任意輸入信號的響應。 本章還將介紹幾種重要的係統錶示方法，包括差分方程（離散時間係統）和微分方程（連續時間係統）。這些方程能夠精確地描述係統的動態行為。此外，我們還將探討係統的頻率響應，它描述瞭係統對不同頻率信號的處理特性。例如，一個低通濾波器會允許低頻信號通過，而衰減高頻信號，這在音頻處理和通信係統中非常常見。 第三章：傅裏葉分析——信號的頻率域視角 將信號從時間域（或空間域）轉換到頻率域，是理解信號內在規律和係統處理特性的強大工具。本章將詳細介紹傅裏葉分析。 首先，我們從傅裏葉級數（Fourier Series）入手，它用於錶示周期信號。傅裏葉級數將一個周期信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。通過傅裏葉級數，我們可以得到信號的頻譜（spectrum），直觀地瞭解信號由哪些頻率成分組成以及各成分的強度。 對於非周期信號，我們則引入傅裏葉變換（Fourier Transform）。傅裏葉變換將一個信號從時間域映射到頻率域，得到其連續的頻譜。我們將學習傅裏葉變換的定義、性質以及一些常見信號的傅裏葉變換對。傅裏葉變換使我們能夠分析信號的帶寬，理解信號在傳輸過程中可能遇到的頻率失真。 此外，本章還將介紹傅裏葉變換在係統分析中的應用。通過傅裏葉變換，LTI係統的捲積運算在頻率域變成瞭簡單的乘法運算。即，如果輸入信號的傅裏葉變換是X(ω)，係統的頻率響應是H(ω)，那麼輸齣信號的傅裏葉變換Y(ω) = X(ω)H(ω)。這極大地簡化瞭係統的頻率域分析。拉普拉斯變換（Laplace Transform）和Z變換（Z-Transform）作為傅裏葉變換的推廣，將在後續章節中進一步探討，它們能夠處理更廣泛的信號和係統，特彆是瞬態響應和不穩定係統。 第四章：拉普拉斯變換與Z變換——係統分析的強大工具 傅裏葉變換在分析收斂信號和穩定係統時錶現齣色，但對於一些非收斂信號（如指數增長信號）和不穩定係統，其分析能力受到限製。拉普拉斯變換（Laplace Transform）和Z變換（Z-Transform）作為傅裏葉變換的推廣，能夠更廣泛地應用於係統分析。 拉普拉斯變換將一個連續時間信號x(t)映射到一個復變量s的函數X(s)，即X(s) = ∫[−∞, ∞] x(t)e^(-st) dt。它不僅能夠分析穩定係統，還能分析不穩定係統的瞬態響應和穩定性。收斂域（Region of Convergence, ROC）是拉普拉斯變換的重要概念，它決定瞭變換的收斂範圍，並且包含著關於係統因果性、穩定性等重要信息。本章將詳細講解拉普拉斯變換的性質，以及如何利用它來求解微分方程描述的連續時間LTI係統。 對於離散時間係統，Z變換是其分析的利器。Z變換將一個離散時間序列x[n]映射到一個復變量z的函數X(z)，即X(z) = Σ[n=−∞, ∞] x[n]z^(-n)。與拉普拉斯變換類似，Z變換也有收斂域（ROC），並能分析離散時間LTI係統的因果性、穩定性等。本章將重點闡述Z變換的性質，以及如何運用它來分析和求解差分方程描述的離散時間LTI係統。 拉普拉斯變換和Z變換在電路分析、控製係統設計、數字信號處理等領域有著不可替代的作用。它們提供瞭一種係統化的方法來理解係統的動態行為，預測係統的響應，並進行有效的係統設計。 第五章：采樣理論與數字信號處理——從模擬到數字的飛躍 隨著數字技術的發展，將模擬信號轉換為數字信號並進行處理已成為主流。本章將深入探討采樣理論，這是數字信號處理（Digital Signal Processing, DSP）的基石。 我們將重溫采樣定理，即要無失真地從連續信號中恢復原始信號，采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍。本章將詳細講解采樣過程中的關鍵問題，如采樣脈衝的寬度、采樣間隔的選擇，以及采樣失真（混疊）的産生原因和避免方法。抗混疊濾波器（anti-aliasing filter）在采樣前對信號進行低通濾波，是防止混疊的關鍵。 接著，我們將介紹離散時間信號的錶示和運算。離散時間信號可以通過序列來錶示，而離散時間LTI係統的分析主要依賴於差分方程和Z變換。本章將介紹常用的離散時間信號，如單位階躍序列、單位衝激序列、單位斜坡序列等。 此外，我們還將簡要介紹數字濾波器（digital filter）的概念。數字濾波器是一種用於修改數字信號頻率特性的算法。根據其衝激響應的長度，數字濾波器分為有限脈衝響應（FIR）濾波器和無限脈衝響應（IIR）濾波器。FIR濾波器設計相對簡單，具有良好的穩定性；IIR濾波器在實現相同頻率響應時所需階數更少，效率更高。數字濾波器的設計和應用是數字信號處理領域的核心內容，廣泛應用於音頻、圖像、通信等領域。 第六章：狀態空間分析——係統分析的另一種視角 在許多復雜係統的分析和設計中，傳統的輸入-輸齣模型可能顯得不夠全麵。狀態空間分析（State-Space Analysis）提供瞭一種更強大、更通用的方法來描述和分析動態係統。 狀態空間模型將係統的內部狀態錶示為一個狀態嚮量，係統的動態行為由一組一階微分方程（連續時間係統）或差分方程（離散時間係統）來描述。模型的通用形式為： 連續時間係統：ẋ(t) = Ax(t) + Bu(t)，y(t) = Cx(t) + Du(t) 離散時間係統：x[k+1] = Ax[k] + Bu[k]，y[k] = Cx[k] + Du[k] 其中，x(t)或x[k]是狀態嚮量，u(t)或u[k]是輸入嚮量，y(t)或y[k]是輸齣嚮量，A、B、C、D是係統矩陣。 狀態空間方法能夠完整地描述係統的內部動態，即使在輸入為零的情況下，係統自身的狀態演變也能被清晰地刻畫。這使得我們能夠分析係統的可控性（controllability）和可觀測性（observability），這些性質對於係統設計至關重要。可控性意味著我們可以通過控製輸入信號來將係統的狀態驅動到任意值；可觀測性意味著我們可以通過測量輸齣來推斷係統的內部狀態。 本章將詳細講解狀態空間模型的建立、狀態嚮量的選擇、係統矩陣的求解，以及如何利用狀態空間方法來分析係統的穩定性、瞬態響應等。狀態空間分析方法在現代控製理論、機器人學、航空航天工程等領域扮演著核心角色。 總結與展望 信號與係統是一門貫穿多個工程和科學領域的 foundational discipline。本書從信號的基本概念齣發，逐步深入到係統的分析與設計，並通過傅裏葉分析、拉普拉斯變換、Z變換等數學工具，為理解和處理復雜的信號與係統提供瞭強大的理論支撐。最後，我們還介紹瞭數字信號處理和狀態空間分析等現代方法，展示瞭該學科在實際應用中的廣泛性和重要性。 掌握信號與係統的知識，不僅能夠幫助我們理解現有技術的原理，更重要的是為我們未來在通信、控製、計算機科學、人工智能等領域的創新與發展打下堅實的基礎。這門學科的核心在於培養嚴謹的邏輯思維、紮實的數學功底以及解決實際問題的能力，這些都是每一位有誌於在科技領域深耕的學子所必備的素養。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我對信號與係統這個科目一直感到很吃力，很多概念都像浮雲一樣抓不住。直到我翻開這本書，我纔意識到，原來這門課可以這麼有趣！作者的寫作風格非常獨特，他用一種非常輕快、幽默的筆調來講解，讓你在輕鬆愉快的氛圍中不知不覺地掌握瞭知識。他善於使用類比和比喻，把復雜的數學概念解釋得像生活中的小故事一樣容易理解。例如，在講到係統穩定性的時候，他用瞭一個非常形象的比喻，讓我一下子就明白瞭其中的道理。而且，這本書的插圖非常有意思，雖然不多，但都恰到好處，能夠幫助我更好地理解抽象的概念。最讓我驚喜的是，書中的一些思考題，能夠引導我去主動思考，而不是被動地接受知識。我感覺這本書不是在教我“是什麼”，而是在教我“為什麼”和“怎麼樣”。這本書讓我對信號與係統這個科目有瞭全新的認識，甚至開始有點喜歡上它瞭！

評分☆☆☆☆☆

作為一名在實際工作中偶爾需要接觸信號處理的工程師，我一直想係統地迴顧和補充一下信號與係統的知識。這本書恰好滿足瞭我的需求。它的講解方式非常專業，但又不會讓人望而卻步。作者在介紹理論知識的同時，也穿插瞭很多實際工程中的應用案例，比如通信係統中的信號調製解調，控製係統中對係統響應的分析等等。這些案例讓我能夠看到理論知識是如何轉化為實際應用的，也讓我對信號與係統的學習有瞭更強的動力。書中的一些章節，比如離散時間係統、濾波器設計等，講得尤為精彩，它不僅介紹瞭原理，還給齣瞭實現上的建議，對於我這種需要將理論應用於實踐的人來說，實在是太有價值瞭。我反復閱讀瞭幾遍，每次都能從中發現新的東西。這本書的深度和廣度都很好地平衡瞭，既有紮實的理論基礎，又有貼近實際的工程應用，是我書架上不可多得的工具書。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書是我在大學期間讀過的最令人印象深刻的教材之一。它沒有那些華麗的辭藻，也沒有復雜的圖錶，但就是這樣一本看似樸實無華的書，卻讓我深深地愛上瞭信號與係統這門學科。作者的敘事風格就像一位老朋友在與你聊天，娓娓道來，將那些原本枯燥的數學公式變得生動有趣。他對於概念的解釋非常到位，不是簡單地羅列定義，而是會引導你去思考這些定義背後的含義和邏輯。我尤其欣賞書中的一些“小貼士”和“注意事項”，這些往往是你在其他地方找不到的，卻是學習過程中非常關鍵的點。而且，這本書的練習題設計得非常巧妙，有些題目看似簡單，但背後卻蘊含著深刻的道理，做完之後你會感覺受益匪淺。它沒有給我帶來任何學習上的壓力，反而是激發瞭我主動探索的欲望。我感覺這本書不隻是一本教材，更像是一扇窗戶，讓我看到瞭信號與係統這個精彩的世界。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在準備考研的學生，復習信號與係統的時候，發現市麵上很多參考書要麼過於理論化，要麼習題不夠全麵。這本書真的是我復習路上的“及時雨”。它在內容的組織上非常有條理，從最基礎的信號和係統定義開始，逐步深入到捲積、傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等核心概念。每個章節都緊密聯係，前後呼應，讓我能夠構建起一個完整的知識體係，而不是零散地記憶。我特彆喜歡書中的一些深度剖析，它會探討不同變換之間的聯係和區彆，以及它們各自的應用場景，這對於我理解這些數學工具的本質非常有幫助。習題部分更是亮點，題量適中，但質量很高，很多題目都直擊考點，而且答案解析也非常詳盡，很多我一開始想不通的地方，通過看解析都能豁然開朗。這本書不僅鞏固瞭我的基礎知識，更重要的是提升瞭我解決實際問題的能力。我感覺通過這本書的復習，我對信號與係統有瞭更深層次的理解，考研的信心也大大增強瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我的救星！作為一名大二的電子信息工程專業的學生，我一直對信號與係統這個科目感到頭疼。概念抽象，數學推導復雜，課本上的講解有時候又顯得過於枯燥乏味，導緻我經常陷入迷茫。直到我偶然發現瞭這本書，一切都變瞭！作者的講解風格非常清晰易懂，就像是有一位經驗豐富的老師在耳邊循循善誘。他用非常形象的比喻和生動的例子來解釋那些抽象的理論，比如傅裏葉變換，一開始我以為會是天書，結果這本書用生活中的聲波、圖像等例子，讓我瞬間理解瞭它的核心思想。而且，它對概念的剖析非常深入，不僅僅是停留在錶麵，而是會引導你去思考為什麼會是這樣，背後的原理是什麼。書中的例題也非常具有代錶性，涵蓋瞭各種題型，並且每一步的解題思路都講解得非常詳細，讓我能夠跟著一步一步地去模仿和練習。更重要的是，這本書的排版也很舒服，字體大小適中，圖示清晰，閱讀起來不會感到疲勞。我感覺這本書就像是在為我量身定製一樣，真正地解決瞭我在學習過程中遇到的難點。