信號與係統分析基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉衛東 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 信號處理
• 係統分析
• 電路分析
• 通信原理
• 控製係統
• 數學基礎
• 工程數學
• 電子工程
• 高等教育

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302169772

版次：1

商品編碼：12313742

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2008-02-01

用紙：膠版紙

頁數：197

字數：264000

正文語種：中文

內容簡介

　　《信號與係統分析基礎》是學習信號與係統課程的入門教材，重點介紹瞭基本信號變換的原理、物理意義、相互差彆和聯係，便於初學者理解，《信號與係統分析基礎》包含11章：信號與係統的基本概念，綫性時不變連續時間係統的時域分析，綫性時不變離散時間係統的時域分析，連續周期信號的傅裏葉級數，連續信號的傅裏葉變換，拉普拉斯變換，離散周期信號的傅裏葉級數，離散非周期信號的離散時間傅裏葉變換，Z變換，離散傅裏葉變換和快速傅裏葉變換，模擬和數字濾波器。
　　《信號與係統分析基礎》可作為高等院校本科生和研究生信號與係統課程的教材和教學參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 信號與係統的基本概念
1．1 引言
1．2 信號的分類
1．2．1 連續時間信號和離散時間信號
1．2．2 周期信號和非周期信號
1．2．3 能量有限信號和能量無限信號
1．3 典型信號
1．3．1 典型連續非奇異信號
1．3．2 典型奇異信號
1．3．3 典型離散信號
1．4 信號的運算
1．4．1 信號的移位、反褶與尺度變化
1．4．2 信號相加和相乘
1．4．3 信號的周期延拓
1．4．4 信號的抽樣
1．5 信號的分解
1．5．1 直流分量與交流分量
1．5．2 偶分量與奇分量
1．5．3 實部分量與虛部分量
1．6 係統的分類
1．6．1 連續時間係統和離散時間係統
1．6．2 動態係統和即時係統
1．6．3 綫性係統和非綫性係統
1．6．4 時不變係統和時變係統
1．6．5 因果係統和非因果係統
習題

第2章 綫性時不變連續時間係統的時域分析
2．1 綫性時不變係統的微分方程求解
2．1．1 綫性時不變係統的解的構成
2．1．2 係統微分方程的求解
2．1．3 係統的單位衝激響應
2．2 捲積求零狀態響應
2．2．1 信號的脈衝分量分解
2．2．2 捲積的概念
2．2．3 捲積的圖解方法
2．2．4 捲積的性質
習題

第3章 綫性時不變離散時間係統的時域分析
3．1 離散時間係統的差分方程描述
3．1．1 離散時間係統的差分方程
3．1．2 綫性時不變離散時間係統的框圖錶示
3．2 綫性常係數差分方程的求解
3．2．1 迭代法
3．2．2 時域經典法
3．2．3 單位樣值響應
3．3 捲積和求零狀態響應
3．3．1 捲積和的概念
3．3．2 捲積和的計算
3．3．3 捲積和的性質
習題

第4章 連續周期信號的傅裏葉級數
4．1 信號的正交分解
4．1．1 正交嚮量和嚮量正交分解
4．1．2 正交函數
4．1．3 信號在函數空間的正交分解
4．2 周期信號傅裏葉級數的概念
4．2．1 完備正交三角函數集和完備正交復指數函數集
4．2．2 三角函數形式和復指數形式的傅裏葉級數
4．2．3 信號的頻譜特性
習題
……

第5章 連續信號的傅裏葉變換
第6章 拉普拉斯變換
第7章 離散周期信號的傅裏葉級數
第8章 離散非周期信號的離散時間傅裏葉變換
第9章 Z變換
第10章 離散傅裏葉變換和快速傅裏葉變換
第11章 模擬和數宇濾波器

前言/序言

　　迴想我自己剛開始學習信號與係統課程時的情形，學習瞭一個變換又一個變換，但對一些變換的物理意義、它們之間的差彆和聯係、為什麼是這樣的計算式等，難以全麵深入理解，通過瞭較長一段時間的反復學習和琢磨後纔理齣頭緒，例如，剛學習完這門課程時，仍舊說不清楚離散時間傅裏葉變換（DTFT）和離散傅裏葉變換（DFT）概念之間的差彆，
　　我現在從事本科生“信號與係統”課程的教學。當初我在學習中遇到的問題，現在的初學者也同樣地遇到。因此，我在教學中注重瞭各種信號變換的原理、物理意義和相互關係的介紹，突齣描述瞭離散信號變換和連續信號變換的對應關係。在此把這幾年教學的成果總結為此教材，期望能給初學者以幫助。
　　本書是信號與係統學習的入門教材，包含信號與係統分析的最基礎的內容，適閤安排48或64學時。
　　本書編寫過程中參考瞭鄭君裏、應啓珩、楊為理三位老師閤著的《信號與係統》（高等教育齣版社，2000年5月第二版）和薑建國、曹建中、高玉明三位老師閤著的《信號與係統分析基礎》（清華大學齣版社，1994年2月第一版）。薑建國老師幫助審閱瞭本書的第1章至第6章。對於以上所得到的各種幫助，在此緻以衷心的感謝。
　　由於編者水平有限，書中一定有錯誤之處，懇請讀者指正。

《宇宙的脈搏：信息流動的物理學與數學原理》 內容簡介 在浩瀚的宇宙中，一切都在以不同的速率、以不同的形態進行著信息的傳遞與交換。從宏觀的星係演化到微觀的粒子相互作用，從人類大腦神經元的溝通到社會經濟係統的波動，信息以各種形式存在、流動、演變。本書《宇宙的脈搏：信息流動的物理學與數學原理》將帶領讀者踏上一段探索信息流動本質的旅程，深入剖析驅動這一切的底層物理學和數學原理。我們並非局限於某個特定領域，而是將目光投嚮信息傳遞與處理的普適性規律，揭示不同係統之間令人驚嘆的共通之處。 本書的核心在於理解“信號”的普遍性及其背後的“係統”動態。這裏的“信號”並非狹隘地指代電信號或聲信號，而是泛指一切能夠承載信息、隨時間或空間變化的物理量。它可以是溫度計上溫度的緩慢爬升，可以是收音機中傳遞的無綫電波，可以是股票市場價格的瞬息萬變，甚至可以是生物體內基因錶達的復雜調控。而“係統”則是指那些接納、處理、改變、傳遞信號的實體或過程。一個電路、一個生態係統、一個經濟模型、一個通信網絡，乃至一個生物體，都可以被視為一個抽象的“係統”。 我們將從最基礎的數學工具入手，構建理解信號與係統分析的基石。傅裏葉分析，作為貫穿全書的重要工具，將以其強大的分解能力，揭示信號在頻域的內在結構，幫助我們理解不同頻率成分如何組閤成復雜的信號，以及係統如何對這些成分進行選擇性地處理。我們還將探討拉普拉斯變換，它在分析綫性時不變係統（LTI係統）的瞬態響應和穩態響應方麵具有無可替代的作用，尤其在涉及微分方程的係統建模中顯得尤為強大。對於離散時間信號，Z變換將扮演類似的角色，為數字信號處理和離散係統分析提供數學支撐。 本書的內容將圍繞以下幾個關鍵主題展開： 第一部分：信號的本質與錶示 連續時間信號與離散時間信號： 我們將區分並深入理解這兩種基本信號類型，探討它們的定義、特性以及在不同應用場景下的適用性。讀者將瞭解如何用數學函數描述連續時間信號，以及如何用序列錶示離散時間信號。 信號的分類與特性： 能量信號與功率信號的劃分，周期信號與非周期信號的區彆，偶信號與奇信號的性質，以及信號的幅度、相位、頻率、瞬時相位等關鍵特性。我們將通過大量實例，幫助讀者直觀地理解這些概念。 基本信號的構造： 單位衝激信號（狄拉剋衝激）、單位階躍信號、指數信號、正弦信號等基本信號的數學定義、物理意義及其在信號錶示中的作用。理解這些基本構件，是理解復雜信號的基礎。 信號的運算： 信號的加、減、乘、除、捲積、相關等基本運算。捲積運算尤其重要，它將是理解係統如何處理輸入信號的關鍵。我們將從幾何意義和代數意義上深入解析捲積。 第二部分：係統的動態與響應 係統的定義與分類： 什麼是係統？係統的輸入、輸齣、狀態等概念。我們將探討係統的綫性與非綫性、時不變與時變、因果性與非因果性、穩定與不穩定等重要性質。 綫性時不變（LTI）係統： LTI係統是信號處理和控製理論中的核心模型。我們將詳細介紹LTI係統的數學描述，包括差分方程和微分方程。 係統響應的分析： 單位衝激響應（Impulse Response）： 單位衝激響應是LTI係統的“指紋”，它完全刻畫瞭係統對任何輸入信號的響應。我們將深入探討如何利用單位衝激響應進行信號的捲積運算，從而預測係統輸齣。 單位階躍響應（Step Response）： 單位階躍響應描述瞭係統在輸入為單位階躍信號時的行為，它更直觀地反映瞭係統的瞬態特性，如上升時間、超調量、穩態誤差等。 穩態響應與瞬態響應： 理解係統在長時間運行後趨於穩定的狀態（穩態響應）以及係統從初始狀態變化到穩態狀態的過程（瞬態響應）。 係統的頻率特性： 係統如何影響信號的頻率成分？我們將引入頻率響應的概念，理解係統對不同頻率信號的增益和相移，這對於濾波器的設計和分析至關重要。 第三部分：變換域分析——洞察信號與係統的深層結構 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 周期信號的傅裏葉級數： 將周期信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量（或復指數分量）的疊加。我們將詳細介紹傅裏葉級數的收斂性、數學錶達以及在信號分析中的應用，例如頻譜分析。 非周期信號的傅裏葉變換： 將傅裏葉級數推廣到非周期信號，通過積分運算來分析非周期信號的頻譜。我們將探討傅裏葉變換的性質，如綫性性、時移性、頻移性、捲積定理等，並展示其在信號濾波、調製解調等領域的強大應用。 拉普拉斯變換： 定義與性質： 拉普拉斯變換是傅裏葉變換的推廣，它能處理更廣泛的信號，尤其適用於分析包含指數衰減或增長的信號，以及求解綫性常微分方程。我們將重點介紹拉普拉斯變換的收斂域（ROC）概念，以及其在係統穩定性分析中的關鍵作用。 零輸入響應與零狀態響應： 利用拉普拉斯變換，我們可以將微分方程轉化為代數方程，方便地求解係統的零輸入響應（僅由初始狀態引起）和零狀態響應（僅由輸入信號引起），進而得到係統的全響應。 Z變換： 離散時間信號的頻率分析： Z變換是拉普拉斯變換在離散時間係統中的對應。我們將介紹Z變換的定義、性質以及收斂域，並重點闡述其在數字信號處理、數字濾波器設計、離散時間係統分析中的應用。 第四部分：係統的穩定性與可控性 係統穩定性： BIBO穩定性（有界輸入，有界輸齣）： 這是我們最常關注的穩定性概念，即對於有界的輸入信號，係統的輸齣也必須是有界的。我們將深入探討LTI係統BIBO穩定性的判斷準則，包括在時域和頻域的判據。 Lyapunov穩定性： 對於更一般的非綫性係統，我們將簡要介紹Lyapunov穩定性概念，提供另一種分析係統穩定性的視角。 係統可控性與可觀性： 在控製理論領域，可控性和可觀性是衡量係統能否被有效控製和監測的關鍵指標。我們將簡要介紹這些概念，為讀者理解更高級的控製係統理論打下基礎。 應用與展望 本書的理論分析並非空中樓閣，我們將穿插大量的實例，展示這些信號與係統分析原理在實際生活中的應用，包括但不限於： 通信係統： 信號的調製、解調、噪聲抑製、信道編碼等，這些都離不開對信號和係統的深入理解。 音頻與圖像處理： 濾波、降噪、壓縮、增強等技術，都基於對信號的數學模型和處理方式的把握。 控製係統： 從工業自動化到航空航天，控製係統的設計和穩定性分析是核心。 生物醫學工程： 生物信號（如心電圖、腦電圖）的分析，藥物動力學模型的建立等。 經濟學與金融學： 市場波動模型的分析，時間序列預測等。 社會科學： 信息傳播模型，群體行為分析等。 《宇宙的脈搏：信息流動的物理學與數學原理》並非一本“如何做”的工具書，而是一本“為何如此”的探索之書。我們力求以嚴謹的數學推導為基礎，輔以清晰的物理直覺和生動的實例，幫助讀者建立起對信息流動本質的深刻理解。本書適閤對自然界和工程技術中的信息傳遞與處理現象感興趣的讀者，無論是學生、研究者還是工程師，都能從中獲益。通過掌握本書中的原理，您將能更深刻地理解我們身處的這個信息爆炸的時代，更能洞察驅動萬物運轉的“脈搏”。

評分☆☆☆☆☆

讀完《信號與係統分析基礎》，我最大的感受是，原來我們身邊無處不在的“信號”和“係統”是如此有趣！這本書的寫作風格非常獨特，它沒有一味地強調理論的枯燥性，而是用一種探索性的方式，引導讀者一步步發現信號與係統的魅力。我尤其喜歡書中關於時域分析和頻域分析的對比講解，通過生動形象的比喻，讓我深刻理解瞭這兩種分析方法的異同以及各自的適用場景。例如，書中將時域信號比作一段完整的錄音，而頻域信號則是這段錄音中包含的各種音調的集閤，這種比喻讓我一下子就抓住瞭核心概念。書中的圖例也設計得非常巧妙，每一個圖都能恰如其分地解釋一個抽象的概念，讓我在閱讀過程中能夠輕鬆地進行可視化思考。我曾嘗試過將書中的一些概念應用到我自己的項目開發中，驚喜地發現，通過對信號的深入分析，我能夠更有效地優化算法，提升程序的性能。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對信號與係統這個領域一直有點敬而遠之，覺得它充滿瞭復雜的數學公式和抽象的概念，可能不太適閤我這種非科班齣身的人。但是，《信號與係統分析基礎》徹底顛覆瞭我的認知。這本書用一種非常直觀且接地氣的方式，把原本看似晦澀難懂的知識點一一剖析開來。我最印象深刻的是關於捲積的講解，作者沒有直接給齣定義，而是通過一個“炮彈爆炸”的例子，形象地說明瞭捲積在描述係統響應中的作用，讓我瞬間就明白瞭它的物理意義。而且，書中還穿插瞭許多關於通信係統、控製係統等實際應用的案例，讓我瞭解到信號與係統是如何貫穿於我們日常生活的方方麵麵的。比如，我一直對手機信號的穩定性和音質提升的原理感到好奇，讀完相關章節後，我纔恍然大悟，原來這些都離不開信號與係統的理論支撐。這本書的語言也特彆流暢，讀起來一點都不費力，仿佛在聽一位經驗豐富的老師娓娓道來。

評分☆☆☆☆☆

這是一本非常紮實的理論書籍，對於想要深入理解信號與係統原理的讀者來說，絕對是不可多得的寶藏。它不僅僅停留在概念層麵，而是深入探討瞭各種分析方法背後的數學原理，並且提供瞭大量的例題和習題，幫助讀者鞏固和深化理解。我特彆欣賞書中關於拉普拉斯變換和Z變換的講解，作者清晰地梳理瞭它們在連續時間和離散時間係統分析中的作用，並詳細闡述瞭如何利用它們來解決復雜的係統問題。那些密密麻麻的公式，在作者的引導下，逐漸變得有條理，不再是雜亂無章的符號堆砌。此外，書中還涵蓋瞭濾波器設計、采樣理論等重要內容，這些都是理解現代信號處理技術的基石。我曾嘗試過其他幾本相關的書籍，但總覺得不夠係統，或者講得過於淺顯，《信號與係統分析基礎》則做到瞭既有深度又不失廣度，將理論與實踐巧妙地結閤在一起。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與係統分析基礎》真是太對我胃口瞭！我一直對那些抽象的數學模型在現實世界中的應用充滿好奇，而這本書恰好滿足瞭我的求知欲。它沒有一開始就拋齣艱深的理論，而是循序漸進地帶領讀者進入信號與係統的奇妙世界。比如，它在介紹傅裏葉變換時，並沒有直接給齣公式，而是從一個簡單的聲音信號齣發，通過分析其頻譜，生動地展示瞭信號的組成成分。我特彆喜歡其中關於濾波器設計的章節，書中通過豐富的實例，如音頻降噪、圖像銳化等，讓我們看到瞭理論知識如何轉化為實際應用，解決生活中的問題。書中的圖示也做得非常精美，每一個圖都清晰地解釋瞭概念，讓我不再覺得那些數學符號冰冷無趣，反而充滿瞭生命力。讀完這本書，我感覺自己對很多電子産品的工作原理都有瞭更深刻的理解，不再是單純的使用者，而是能夠透過現象看本質的“技術愛好者”瞭。作者的寫作風格非常吸引人，時而幽默，時而嚴謹，讓我在學習知識的同時，也能感受到閱讀的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

對於任何對電子工程、通信工程，甚至是數據科學感興趣的初學者而言，《信號與係統分析基礎》絕對是一個絕佳的起點。它以一種極其清晰和邏輯嚴謹的方式，構建瞭對信號與係統學科的全麵認識。書中對離散時間信號和連續時間信號的處理方式的區分，以及它們之間的聯係，都講解得非常到位，為理解數字信號處理奠定瞭堅實的基礎。我尤其贊賞書中關於係統的穩定性、因果性、綫性時不變等基本性質的闡述，這些概念雖然看似基礎，卻是理解後續更復雜分析方法的前提。作者在講解過程中，始終保持著一種嚴謹的學術態度，但又不失教學的溫度，能夠照顧到不同水平的讀者。書中豐富的插圖和圖錶，更是將抽象的數學概念具象化，大大降低瞭學習的難度。讀完這本書，我感覺自己對如何描述和分析現實世界中的動態過程有瞭一種全新的視角，也更有信心去探索更高級的信號處理技術。