信号与系统（第4版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张晔 著

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 线性系统
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• Z变换
• 系统分析
• 通信原理
• 控制系统
• 电工学

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560371627

版次：4

商品编码：12311839

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

编辑推荐

本书可作为高等院校电子和信息领域各专业《信号与系统》课程的教材，也可作为相关专业的教师、研究生以及科技人员的参考资料。

内容简介

信号与系统的基本理论、基本概念和基本分析方法已被广泛应用于众多领域，已成为电子、通信、信息、测控、电气、遥感等专业的重要技术基础课。

本书共9章，分三个层次。第1章是本书涉及的基础理论，第9章是针对多输入-多输出的信号与系统分析；对于连续时间信号与系统分析，第2章介绍时域分析，第3~4章是变换域分析；对于离散时间信号与系统分析，第6章介绍时域分析，第7~8章是变换域分析；第5章介绍连续时间信号离散化和离散信号的连续化恢复，是连接连续、离散信号与系统的桥梁和纽带。

本书内容全面、简练，把信号和系统的分析（时域和变换域）统一在一个理论模型框架下，并建立了以卷积定理和抽样定理为纽带的立体构架。此外，本书还注重了数学模型和物理模型的统一、连续和离散的并重，且加强了相关领域概念的分析和解译，力求更适合于学生的学习、消化和理解。

目录

目录

第1章 信号与系统分析的理论基础

第2章 连续时间信号与系统的时域分析

第3章 连续时间信号与系统的频域分析

第4章 连续时间信号与系统的复频域分析

第5章 连续时间信号离散化及恢复

第6章 离散信号与系统的时域分析

第7章 离散信号与系统的Z域分析

第8章 离散傅里叶变换及应用

第9章 系统的状态变量分析法

习题参考答案

参考文献

《信号与系统：探索信息之链》 本书并非《信号与系统（第4版）》，而是旨在为广大读者开启一扇通往信息世界奥秘的大门，深入浅出地剖析构成我们生活方方面面的“信号”与“系统”这两个核心概念。我们将一同踏上一段求知之旅，理解那些无处不在但往往被我们忽视的信号如何传递信息，以及它们如何在各种“系统”中被处理、转换和应用。 第一章：信号的本质——信息的载体 在本章，我们将从最基础的概念出发，揭示信号的真实面貌。信号，作为信息的载体，其形式多种多样：可以是声音的波动，可以是通过光纤传输的光脉冲，可以是收音机里捕捉到的电磁波，可以是医疗检查中的心电图，甚至可以是股票市场波动的数据流。我们将探讨信号的分类，例如连续时间信号与离散时间信号，模拟信号与数字信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号。通过形象的比喻和生动的例子，例如一段音乐的声波、一张数码照片的像素值、一段语音的数字化表示，让读者直观地理解这些信号的特性。 我们将深入研究信号的基本运算，如信号的平移、翻转、尺度变换以及求和与相乘。这些看似简单的运算，却是理解复杂信号行为的关键。例如，理解一个信号的延迟（平移）如何影响其在系统中的表现，或者两个信号相乘（卷积的前奏）能够揭示它们之间微妙的相互作用。 此外，我们还将初步介绍信号的重要数学工具——傅里叶级数和傅里叶变换。不必畏惧这些术语，我们将用最易懂的方式解释它们为何如此重要。傅里叶级数将一个周期信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦波的叠加，就像将一首复杂的交响乐分解成一个个单独的音符。傅里叶变换则将这种分解能力推广到非周期信号，揭示了信号在频率域的“光谱”，让我们得以窥探信号“由什么颜色构成”。这将是理解信号处理和系统分析的基石。 第二章：系统的世界——信号的加工坊 紧接着，我们将进入“系统”的世界。系统，就是能够对输入信号进行某种操作，并产生输出信号的“加工坊”或“转换器”。我们生活中的几乎所有事物都可以被视为系统：从一台收音机，到一台电脑，再到我们的听觉和视觉系统。 本章将重点介绍系统的基本性质，这些性质帮助我们分类和理解不同系统的行为。线性是其中最重要的性质之一，这意味着系统对输入信号的组合响应等于对各输入信号响应的组合。直观地说，如果一个系统对“信号A”和“信号B”分别产生“输出X”和“输出Y”，那么它对“信号A+B”的响应就是“输出X+Y”。我们将通过简单的数学验证和生活中的例子（如一个放大器，如果它对输入信号X产生2X的输出，那么对输入信号A+B的响应就是2(A+B) = 2A + 2B，符合线性性质）来阐述。 时不变性是另一个关键性质，意味着系统的行为不会随着时间的推移而改变。无论你何时将同一个信号输入系统，都会得到相同的输出。例如，一个固定的音频放大器，无论你在早上还是晚上使用它，其放大倍数都是一样的。 因果性是第三个重要的性质，它描述了一个系统只能依赖于“过去”和“现在”的输入来产生输出，而不能依赖于“未来”的输入。这是物理世界中许多系统的基本约束，例如，你现在听到的声音是你过去发出的，而不是你未来要发出的。 稳定性则关注系统的输出是否会在输入信号消失后也随之衰减到零，或者是否会无限制地增长。一个稳定的系统不会因为小的扰动而产生不可控的巨大响应，就像一个平衡的钟摆最终会停止摆动一样。 我们将深入探讨几种重要的系统模型，特别是卷积。卷积是描述线性时不变（LTI）系统输入与输出关系的数学运算，它就像一个“滑动窗口”操作，将输入信号与系统的“冲激响应”进行加权求和。理解卷积，就如同掌握了揭示LTI系统如何“塑造”输入信号的关键。我们将通过图示和实例，例如一个模糊图像的形成过程（原图像与模糊核进行卷积），来直观地理解卷积的强大威力。 第三章：频域的视角——信号的“颜色”分析 在这一章，我们将进一步深化对信号和系统的理解，转向“频域”。如果说时域是我们习惯理解信号随时间变化的方式，那么频域则是我们从信号包含的“频率成分”的角度来审视信号。 我们将详细讲解傅里叶变换的理论和应用。傅里叶变换能够将一个在时域上看十分复杂的信号，在频域上清晰地展示其所包含的各种频率分量的幅度和相位。就像我们可以通过光谱仪分析光的成分，看到它由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种颜色的光组成一样，傅里叶变换让我们看到一个信号的“频率光谱”。 我们将介绍拉普拉斯变换。拉普拉斯变换是傅里叶变换的推广，它能够处理包含指数增长或衰减成分的信号，尤其适用于分析线性常系数微分方程描述的系统。它提供了一个更广阔的分析框架，尤其在电路分析、控制系统设计等领域发挥着核心作用。 接着，我们将探讨Z变换。Z变换是离散时间信号和系统的分析工具，类似于拉普拉斯变换在连续时间系统中的作用。它将离散的信号和系统映射到复平面上的一个区域，使得许多复杂的离散时间系统分析变得更加便捷，在数字信号处理、通信系统等领域至关重要。 通过频域分析，我们可以更深入地理解系统的特性。例如，一个系统的“频率响应”描述了它如何放大或衰减不同频率的信号。我们可以据此设计滤波器，选择性地保留或去除信号中的特定频率成分，就像我们用调音台调整音乐的低音和高音一样。 第四章：信号的产生与处理——从模拟到数字 本章将聚焦于信号的实际产生与处理过程，尤其是从模拟世界向数字世界的转变。 我们将讨论采样，这是将连续时间信号转换为离散时间信号的关键步骤。我们将深入理解奈奎斯特-香农采样定理，它告诉我们，只要采样频率足够高，我们就能从采样点中精确地恢复原始的连续时间信号。我们将解释过采样和欠采样的后果，以及混叠现象的产生机制。 接着，我们将探讨量化，这是将连续幅度的模拟信号转换为离散幅度的数字信号的过程。我们将分析量化误差，并介绍不同的量化方式，如均匀量化和非均匀量化。 脉冲编码调制（PCM）是数字信号传输和存储的基石，我们将对其原理进行详细阐述。我们还将介绍数字信号处理（DSP）的基本概念和算法，例如FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）滤波器，它们在音频、图像、通信等领域有着广泛的应用。 第五章：通信系统——信息的传递之路 本章将把我们前面学到的信号与系统知识应用于一个最贴近生活的领域——通信系统。 我们将探讨调制的基本原理，即如何将信息信号加载到高频载波上进行传输。我们将介绍幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等常见的调制方式，并分析它们的优缺点。 接着，我们将讨论解调，即如何从接收到的载波信号中提取原始信息信号。 我们还会触及噪声的影响，这是通信系统中不可避免的干扰。我们将了解噪声的类型，以及它如何影响信号的质量，并介绍一些提高通信系统抗噪声能力的方法，例如纠错编码。 最后，我们将简要概述现代通信系统的发展，包括数字通信、多路复用技术（如频分复用FDM和时分复用TDM），以及无线通信的基本原理。 结语 通过对“信号”与“系统”这两个概念的层层剖析，从信号的本质到系统的性质，从时域的观察到频域的洞察，再到信号的实际处理与传输，本书旨在构建一个全面而深刻的认识体系。我们所探讨的原理和方法，不仅是理解现代电子技术、通信工程、自动控制、生物医学工程等众多学科的基础，更是洞察和理解我们所处信息时代运作机制的钥匙。希望读者在阅读本书后，能够以一种全新的视角看待周围的世界，领略信息流动的魅力，并从中获得启发，探索更广阔的知识领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的太棒了！我最近一直在啃这本书，感觉自己像是打开了一个全新的世界。作为一名刚接触通信工程的学生，一开始对“信号”和“系统”这两个概念感觉十分抽象和难以捉摸。书中的讲解方式，就好像一位循循善诱的老师，用最通俗易懂的语言，一步步地引导我深入理解这些核心概念。比如，它在介绍傅里叶变换时，并没有直接抛出复杂的公式，而是从一个简单的信号分解成不同频率的正弦波开始，通过生动形象的比喻，让我一下子就明白了其精髓。 而且，这本书的例题设计也十分巧妙。不仅仅是简单的计算题，更多的是结合实际应用场景，让我能够直观地感受到信号与系统理论在现实世界中的巨大作用。我记得有一章讲到滤波器，书中给出了一个音频信号降噪的例子，通过调整滤波器的参数，竟然真的能让嘈杂的音频变得清晰，那种成就感简直无法形容！这些实践性的内容，让我不再觉得理论知识是枯燥的，而是充满趣味和活力的。 更让我惊喜的是，这本书的排版和设计也做得非常出色。清晰的章节划分，大量的图示和表格，让我在阅读过程中不会感到疲惫。每一章的结尾都配有复习要点和习题，这对于巩固知识点非常有帮助。我经常会在读完一章后，做一下习题，加深理解。有时候遇到难题，还会回头翻看书中的讲解，总是能找到我需要的提示。 这本书的深度和广度也让我印象深刻。它不仅涵盖了信号与系统最基本的内容，还涉及到了一些进阶的课题，比如随机信号处理和离散时间系统等。这让我觉得，这本书不仅适合初学者入门，对于想要深入研究相关领域的读者来说，也是一本非常有价值的参考书。我已经迫不及待地想继续学习后面的章节了！ 总而言之，如果你也和我一样，对信号与系统这个领域感到好奇，或者正在寻找一本能够真正帮助你理解和掌握这些知识的书，那么我强烈推荐这本《信号与系统（第4版）》。它绝对会颠覆你对这门学科的认知，并为你打开一扇通往更广阔科学世界的大门。我非常庆幸自己选择了这本书，这段学习经历让我受益匪浅，也激发了我对未来学习的更大热情。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书时，我并没有抱有太大的期望，以为只是一本普通的教科书。但随着翻阅的深入，我发现自己完全错了。这本书的内容，简直就是将信号与系统这个庞大而复杂的学科，以一种极其精炼而又全面地方式呈现出来。它就像是一张精准的地图，让你在知识的海洋中不再迷失方向。 我最喜欢的一点是，这本书并没有一开始就给你灌输一大堆抽象的概念和公式。而是从最基本的“信号”是什么，以及“系统”如何工作开始，用非常贴近生活和易于理解的例子来引入。比如，书中用声音信号来讲解振幅、频率和相位，用一个简单的弹簧振子来解释系统的动态特性，这些都让我很快地就产生了共鸣。 而且，这本书对于“理解”的强调，让我印象深刻。它不是让你死记硬背公式，而是让你去思考公式背后的逻辑和物理意义。我尤其喜欢书中关于“因果性”和“稳定性”的讨论，作者通过非常严谨的推导和直观的图示，让我彻底明白了这些概念的重要性，以及它们是如何影响系统的行为的。 这本书的习题设计也非常值得称赞。每一章的习题都难度适中，既有巩固基础的题目，也有一些需要深入思考的难题。我通过做这些习题，不仅加深了对理论知识的理解，也锻炼了自己的分析和解决问题的能力。 总而言之，这本书是一本非常优秀的学习资料。它不仅仅能够帮助你掌握信号与系统这门课程的知识，更重要的是，它能够培养你对这门学科的兴趣和深入探索的欲望。我强烈推荐这本书给所有正在学习信号与系统的同学，相信我，你绝对不会后悔！

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己仿佛经历了一次思维的洗礼。它不仅仅是一本教科书，更像是一次严谨而充满智慧的对话。作者在讲解每一个概念时，都展现出了一种前所未有的洞察力，将原本可能枯燥的理论，转化为一种引人入胜的探索过程。我尤其欣赏书中对数学工具的应用，不是为了数学而数学，而是将其作为一种理解和分析信号与系统行为的有力武器。 书中对于各种变换（如拉普拉斯变换、傅里叶变换）的阐述，逻辑清晰，层层递进。作者并没有满足于给出一个定义和公式，而是深入剖析了这些变换的物理意义和几何直观。我特别喜欢书中通过对信号在不同域（时域、频域、复频域）的映射关系进行可视化展示，这极大地帮助了我理解不同变换的本质。这种深入的讲解，让我不仅仅是“学会”了公式，更是“理解”了公式背后的深刻含义。 此外，书中对系统稳定性、因果性等重要性质的探讨，也让我对系统的本质有了更深刻的认识。作者通过严谨的数学推导和清晰的论证，让我理解了为什么这些性质对于系统的分析和设计至关重要。我反复研读了关于系统稳定性的部分，因为它在很多实际工程问题中都扮演着决定性的角色。 这本书的深度也体现在其对复杂系统分析方法的介绍上。对于一些非线性的、时变的系统，书中也给出了一些初步的分析思路和方法。虽然这些内容对我目前的水平来说还有些挑战，但它无疑为我未来的学习指明了方向，让我看到了信号与系统研究的无限可能性。 总的来说，这是一本值得反复品读的书。每一次翻阅，我都能有新的体会和感悟。它不仅提升了我的理论知识水平，更重要的是，它培养了我严谨的逻辑思维和解决问题的能力。对于任何想要深入理解信号与系统原理的读者来说，这绝对是一本不可或缺的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是信号与系统领域的“百科全书”！它的内容包罗万象，覆盖了从最基础的概念到一些前沿的理论。而且，作者在组织内容上非常有条理，就像一位经验丰富的导游，带领你游览知识的壮丽风景。我曾尝试过其他一些教材，但总是感觉缺失了什么，而这本书，则给了我一种完整的、系统性的感觉。 我特别赞赏书中关于“系统”的定义和分类。作者没有将系统简单地视为一个“黑箱”，而是深入剖析了各种系统的构成要素、特性以及相互之间的关系。对于LTI系统（线性时不变系统）的讲解，更是详细到了极致，让我彻底理解了什么是线性、什么是时不变，以及为什么它们是分析信号与系统如此重要的基础。 书中对各种数学工具的运用，也是我学习的一大亮点。它不仅仅是简单地罗列公式，而是详细地解释了这些工具是如何被用来分析信号和系统的。我学会了如何利用傅里叶级数和傅里叶变换来分析周期和非周期信号的频谱特性，这对我理解信号的本质有了全新的认识。 而且，这本书的语言风格也非常吸引人。虽然是学术著作，但作者的写作风格并不枯燥乏味，反而充满了逻辑性和启发性。他善于用类比和形象的语言来解释复杂的概念，这极大地降低了学习的难度。我常常在阅读时，会有一种“原来如此”的顿悟。 这本书的内容深度和广度，让我觉得它不仅仅是一本课程教材，更是一本可以作为工具书长期参考的典籍。我会在解决实际问题时，时不时地翻阅它，从中寻找灵感和解决方案。对于任何从事或即将从事相关领域工作的人来说，这本书的价值将不言而喻。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是进入了一个精心设计的知识迷宫，每一个弯道都通向一个更深的理解。它没有那种“速成”的承诺，而是脚踏实地，一步一步地带领读者构建起完整的知识体系。在初读时，我曾被某些概念的深度所震撼，但随着阅读的深入，我发现作者的安排是如此的合理，每个知识点都像是为后面的内容铺路。 书中对卷积的讲解，是我见过最透彻的。作者用了大量的篇幅，通过不同的角度和方法，来阐述卷积的意义和计算。我尤其喜欢其中关于“滑动”和“叠加”的直观解释，这让我一下子就明白了卷积是如何描述一个系统对输入信号的响应的。这对我后续理解LTI系统的特性至关重要。 而且，书中对离散时间信号和系统的处理，也与连续时间信号和系统有着很好的衔接。作者清晰地指出了它们之间的异同，以及各自的特点。这对于学习数字信号处理的同学来说，非常有帮助。我特别注意了书中关于采样定理的讲解，它让我明白了数字化的基本原理，以及在采样过程中需要注意的问题。 本书还有一个显著的特点，就是它非常注重理论与实践的结合。虽然我还没有机会将书中的理论应用到实际项目中，但书中的许多例子，都让我看到了信号与系统在通信、控制、图像处理等领域中的广泛应用。这种理论的实际意义，让我对学习更加充满了动力。 总的来说，这是一本非常扎实、内容详实的学术著作。它不是一本轻松的读物，需要投入时间和精力去消化。但如果你真的想在信号与系统领域打下坚实的基础，并且对知识的深度有追求，那么这本书绝对不会让你失望。它是我学习过程中遇到的一个重要里程碑。