信號與係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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謝明元 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
• 濾波器設計
• 控製係統
• 通信原理
• 數字信號處理

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040492613

版次：1

商品編碼：12314222

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

用紙：膠版紙

頁數：319

內容簡介

本書以學習、掌握與應用知識為目標，圍繞電子、通信、自動控製、計算機應用、氣象雷達、生物醫學工程等多個領域的實際應用問題，較為係統地介紹瞭信號與係統的基本理論、基本方法和工程應用實例。內容包括：基本信號及基本係統、連續時間係統的時域分析、頻域分析和復頻域分析、離散時間係統的時域分析、頻域分析和z變換、係統的狀態變量描述等。全書課後訓練題目類型豐富。基礎與提高題幫助理解基本理論、掌握基本分析方法的運用，側重數學模型的建立、分析與計算；工程應用題提供進一步的綜閤練習，並將理論知識與工程應用相結閤；MATLAB訓練為完成綜閤實踐項目奠定基礎。本書可作為高等學校電子信息類、電氣信息類、自動化類、計算機類、儀器儀錶類和機電類等專業“信號與係統”課程的教材，也可作為從事信號分析和係統設計的有關工程技術人員的參考用

目錄

第1章 緒論
1.1 信號與係統的基本概念
1.2 應用領域中常見信號與係統實例
1.3 信號與係統分析的意義

第2章 信號與係統的描述
2.1 信號的分類
2.1.1 一維信號和多維信號
2.1.2 確定信號和隨機信號
2.1.3 連續時間信號和離散時間信號
2.1.4 周期信號和非周期信號
2.1.5 能量信號和功率信號
2.2 常見工程信號
2.2.1 正弦信號
2.2.2 指數信號
2.2.3 采樣信號
2.2.4 單位矩形脈衝信號
2.2.5 符號函數
2.3 信號的基本運算
2.3.1 關於幅值(因變量)的運算
2.3.2 關於時間(自變量)的運算
2.4 階躍信號與衝激信號
2.4.1 單位階躍信號
2.4.2 單位階躍信號的特性
2.4.3 單位衝激信號
2.4.4 單位衝激信號的性質
2.5 係統的特性及分類
2.5.1 係統的初始狀態
2.5.2 綫性特性
2.5.3 時不變特性
2.5.4 因果特性
2.5.5 穩定性
2.6 技術實踐
2.6.1 信號與噪聲
2.6.2 信號傳輸網絡中的延時
2.7 計算機輔助分析
本章小結
習題二

第3章 連續信號與係統的時域分析
3.1 LTI連續係統的響應
3.1.1 微分方程的建立與求解
3.1.2 微分方程的經典解
3.1.3 LTI連續係統的零輸入響應與零狀態響應
3.2 衝激響應和階躍響應
3.2.1 衝激響應
3.2.2 階躍響應
3.3 捲積積分及其性質
3.3.1 任意信號的分解
3.3.2 任意信號作用下的零狀態響應
3.3.3 捲積的定義
3.3.4 捲積性質
3.3.5 常用信號的捲積公式
3.4 技術實踐汽車點火係統
3.5 計算機輔助分析
3.5.1 連續時間係統零狀態響應的MATLAB實現
3.5.2 連續時間係統衝激響應和階躍響應的MATLAB實現
3.5.3 捲積積分的MATLAB實現

第4章 連續信號與係統的頻域分析
第5章 連續信號與係統的復頻域分析
第6章 離散信號與係統的時域分析
第7章 離散信號與係統的頻域分析
第8章 離散信號與係統的z域分析
第9章 係統的狀態變量分析法
參考文獻

《宇宙的呢喃：探尋萬物共通的語言》 簡介 想象一下，在浩瀚無垠的宇宙深處，存在著一種超越物質、超越時空的共通語言。它不是我們日常交流的音節，也不是代碼的字符，而是一種根植於萬物運作規律之中的深刻理解。這套語言，悄無聲息地編織著從微觀粒子到宏觀星係的脈絡，支配著信息在空間中的流動，也塑造著我們感知世界的方式。《宇宙的呢喃》正是這樣一本緻力於揭示並解讀這種共通語言的書籍，它帶領讀者穿越科學、數學、工程的邊界，去聆聽宇宙中最本質的“信號”，理解它們如何被“係統”地組織、處理和傳遞，最終匯聚成我們所見所聞所感的現實。 這本書並非一本枯燥的教科書，而是一場充滿探索與啓發的旅程。它以引人入勝的敘事方式，從曆史的維度追溯人類對“信號”與“係統”概念的認識演進，從古老的觀星術到現代的信號處理理論，展現瞭人類智慧的飛躍。我們會一同迴顧那些偉大的先驅者，他們如何從自然現象中捕捉規律，如何用數學工具來刻畫那些看似雜亂無章的“信息流”，並逐漸構建起一套嚴謹的理論體係。 內容概覽 《宇宙的呢喃》將帶領讀者深入探索以下幾個核心領域，並以一種全新的視角去審視它們之間的關聯： 第一部分：感知世界的基石——信號的本質與形態 信息之源：信號的定義與分類 我們每天都在接收和發送海量的信息，但我們是否曾停下來思考，信息究竟是什麼？本書將從最根本的層麵解析“信號”的定義，它不僅僅是聲波、光波，更是任何能夠承載信息的物理量或抽象概念。我們將探討連續信號與離散信號的區彆，模擬信號與數字信號的轉換機製，以及它們在自然界與工程領域中的廣泛應用。從細胞膜上的電信號傳遞，到電視機屏幕上閃爍的像素，再到股市中的價格波動，這些都以不同的形式，訴說著信息的故事。 時空的印記：信號的時域與頻域分析 信號不僅僅是瞬時的數值，它們在時間維度上展開，也蘊含著豐富的頻率成分。本書將深入淺齣地介紹時域分析，幫助讀者理解信號如何隨時間變化，其波形、幅值、相位等關鍵特徵。更重要的是，我們將揭示頻域分析的強大力量——傅裏葉變換。它如同一個神奇的棱鏡，將復雜的信號分解成最基本的正弦波疊加，讓我們得以窺探信號的“內在構成”。從音樂的和諧音符到射電望遠鏡捕捉到的宇宙信號，頻域分析都扮演著至關重要的角色。我們將探討如何通過分析信號的頻譜，來識彆其來源、提取有用信息，甚至過濾掉乾擾。 信號的語言：數學的錶達與變換 數學是描述信號的通用語言。本書將梳理那些塑造信號理論的數學工具，包括微積分、綫性代數、概率論等。我們將探討如何利用這些工具來精確地描述信號的生成、傳播和演化過程。此外，拉普拉斯變換和Z變換等更高級的變換方法也將被引入，它們為分析綫性時不變係統提供瞭強大的工具，能夠將復雜的時域問題轉化為更容易處理的頻域或復頻域問題。 噪音的乾擾與信息的保護 在信息的傳遞過程中，噪音總是如影隨形。本書將詳細討論各種類型的信號噪聲，分析它們對信息完整性的影響，並介紹信息論中的基本概念，如熵、信息量等。我們將探討如何通過有效的編碼、解碼技術，以及先進的濾波算法，來最大程度地抑製噪聲，保證信息的準確性和可靠性。這對於通信、數據存儲、醫學影像等領域都至關重要。 第二部分：萬物運行的規則——係統的交互與響應 黑箱的奧秘：係統的概念與建模 宇宙中的一切，從簡單的電路到復雜的生物體，都可以被視為一個“係統”。本書將深入探討“係統”這一核心概念，它是由相互關聯的組件構成，接收輸入信號，並産生輸齣信號。我們將學習如何對各種係統進行數學建模，理解係統的輸入-輸齣關係，以及如何用數學方程來描述係統的動態行為。從一個簡單的收音機到一個大型的經濟模型，都可以通過係統理論來加以理解。 綫性與非綫性：係統的行為模式 綫性係統以其對稱性和疊加性而聞名，是分析的基礎。本書將詳細講解綫性係統的特性，以及如何分析它們的響應。然而，現實世界中充斥著大量的非綫性係統，它們的行為更加復雜和迷人。我們將探討非綫性係統的挑戰，以及一些常用的分析方法，例如分段綫性近似、泰勒展開等。理解綫性和非綫性的區彆，是把握復雜係統行為的關鍵。 時不變與時變：係統的演化規律 係統的特性是否隨時間變化，決定瞭我們分析方法的不同。本書將區分時不變係統和時變係統。對於時不變係統，其內部特性在任何時間都是相同的，分析相對容易。而時變係統則更加復雜，其特性會隨著時間而改變，需要更精密的數學工具來描述。我們將探討在不同場景下，如何選擇閤適的模型來刻畫係統的時變性。 因果性與穩定性：係統的可控性與可靠性 一個係統是否“有因必有果”，以及它是否能在外界乾擾後恢復穩定，是評價係統性能的重要指標。本書將深入探討因果性，即係統的輸齣隻取決於當前和過去的輸入，而與未來無關。我們還將詳細分析係統的穩定性，理解為何有些係統會趨於穩定，而有些則會失控。這對於設計可靠的控製係統、預測天氣模式等至關重要。 反饋的魔力：控製與自適應係統 反饋機製是自然界和工程領域中最普遍也最具創造力的設計之一。本書將深入解析反饋在係統中的作用，它如何使得係統能夠自我調節、糾正誤差，甚至實現超越其自身組件能力的復雜功能。我們將探討正反饋和負反饋的不同效果，以及它們在穩定、放大、振蕩等方麵的應用。從恒溫器到生物體的生長調控，反饋無處不在。 係統的交互與協同：多輸入多輸齣係統 許多現實世界的係統並非單一輸入輸齣，而是涉及多個輸入和多個輸齣的復雜交互。本書將介紹多輸入多輸齣（MIMO）係統的概念，以及如何運用矩陣和嚮量來描述它們。我們將探討 MIMO 係統中的耦閤效應、解耦技術，以及它們在現代通信、機器人控製等領域中的重要性。 第三部分：宇宙的編織者——信號與係統在現實世界中的迴響 通信的脈搏：從無綫電到互聯網 通信技術是信號與係統理論最直觀的應用之一。本書將追溯通信技術的發展曆程，從電報、電話到廣播、電視，再到我們今天賴以生存的互聯網。我們將探討調製解調技術如何將信息編碼到載波上進行傳輸，糾錯編碼如何保障信息的可靠性，以及各種通信協議如何組織和管理海量數據流。 數字通信的基石：采樣、量化與編碼：我們將詳細介紹模擬信號如何被轉換為數字信號，包括奈奎斯特定理在采樣中的作用，量化誤差的産生與控製，以及各種編碼方案（如PCM、Huffman編碼）如何高效地錶示信息。 無綫通信的挑戰與智慧：從信號的傳播損耗、多徑效應到頻譜資源的分配，無綫通信麵臨著巨大的挑戰。我們將探討OFDM、MIMO等先進技術如何在復雜環境中實現高效可靠的通信。 網絡的海洋：互聯網的運行離不開復雜的信號處理和係統管理。我們將理解數據包的傳輸、路由算法、擁塞控製等機製，如何使得信息在全球範圍內暢通無阻。 感知與決策：人工智能的神經網絡 現代人工智能，特彆是深度學習，其核心正是模仿人腦的神經網絡結構，而這背後正是信號與係統理論的深刻應用。本書將探討神經網絡如何處理和傳遞信息，每一層神經元都如同一個非綫性係統，接收輸入信號，進行加權求和，並通過激活函數産生輸齣。反嚮傳播算法則是一種精妙的反饋機製，用於優化網絡的參數。 特徵提取與錶示學習：我們將看到神經網絡如何通過層層處理，從原始信號中自動提取齣更有意義的特徵，實現對圖像、聲音、文本等數據的深層理解。 端到端學習的強大：從原始輸入到最終輸齣，整個過程被視為一個巨大的係統，通過端到端的方式進行訓練，展現瞭信號與係統協同的巨大潛力。 操控世界的力量：控製理論的藝術 控製理論是信號與係統理論在實現主動乾預和操控方麵的集大成者。本書將深入探討如何設計控製器，使得係統能夠按照預期運行，實現精確的位置控製、速度控製、姿態穩定等。我們將介紹PID控製器、狀態空間方法等經典控製理論，以及它們在機器人、航空航天、工業自動化等領域的廣泛應用。 穩定性與魯棒性：設計一個能夠穩定運行且不受外界乾擾影響的控製器是控製工程的核心目標，我們將探討如何保證係統的穩定性和魯棒性。 最優控製與自適應控製：在追求更高效率和更強適應性的時代，我們將觸及如何實現最優的控製策略，以及係統如何能夠根據環境變化進行自適應調整。 理解生命：生物信號與係統 生命本身就是一個極其復雜的信號與係統。本書將觸及生物信號的奧秘，例如神經元之間的電信號傳遞、基因的調控網絡、免疫係統的信號響應等。我們將看到，在生物體內部，各種信號以精妙的方式被産生、傳遞、處理和響應，共同維持著生命的活力。 信號轉導的級聯效應：從細胞外信號到細胞內響應，信號轉導過程常常涉及一係列復雜的蛋白質相互作用，形成級聯效應，放大和整閤信息。 基因調控網絡的動態行為：基因之間的相互調控構成瞭復雜的網絡，決定瞭細胞的分化、發育和對外界環境的適應。 洞察宇宙：天文與地球科學中的信號 從遙遠的星係發齣的射電信號，到地球內部的地震波，再到天氣係統的演化，這些都是宇宙和地球賦予我們的寶貴“信號”。本書將探討如何利用信號與係統理論來分析和理解這些來自自然界的信息。 射電天文學的信號解譯：如何從宇宙背景輻射中提取宇宙早期的信息，如何識彆脈衝星、黑洞等天體發齣的獨特信號。 地球物理學的信號分析：地震波的傳播規律，如何通過分析地震波來探測地球內部結構，以及如何預測地震。 氣象模型的信號驅動：天氣係統的復雜演化，本質上是大氣中各種物理量的信號相互作用的結果，數值天氣預報模型正是基於信號與係統理論構建的。 結語 《宇宙的呢喃》並非一個終點，而是一個起點。它希望點燃讀者對世界本質的好奇心，培養一種超越學科界限的洞察力。通過理解信號的本質，領悟係統的規則，我們就能更好地解讀我們所處的世界，從最微觀的粒子到最宏觀的宇宙，都能發掘齣那潛藏在規律中的美妙與秩序。這本書將鼓勵你用一種全新的視角去觀察和思考，去傾聽宇宙的細語，去感受那無處不在的“信號與係統”所譜寫的壯麗樂章。這是一種智慧的啓迪，一種對未知世界的探索，也是一次對人類自身理解能力的挑戰與升華。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，我首先被它那樸實無華的外錶吸引瞭。沒有花哨的宣傳語，隻有清晰的書名和作者的名字，這讓我覺得它一定是一本專注於內容的學術專著。我喜歡這種“內容為王”的書籍。 閱讀過程也證實瞭我的想法。作者的語言風格非常簡潔明瞭，沒有絲毫的冗餘。他直奔主題，用最直接的方式來闡述他的觀點。我喜歡這種“不繞彎子”的寫作方式，讓我能夠快速地抓住核心信息。 書中對每一個理論的推導，都非常嚴謹。作者會一步步地展示他是如何從基礎的公理齣發，最終得齣結論的。這種“循序漸進”的邏輯鏈條，讓我能夠完全理解每一個步驟的閤理性。即使是在麵對一些我之前完全不瞭解的領域時，也能通過跟隨他的推導過程，逐步建立起自己的理解。 我特彆喜歡書中對於不同理論之間聯係的探討。作者會清晰地指齣，某個理論是如何建立在另一個理論的基礎之上的，或者某個理論是如何被用來解釋另一個理論的。這種“融會貫通”的視角，讓我對整個知識體係的理解更加深刻。 總而言之，這是一本值得反復研讀的書。它可能不像一些暢銷書那樣充滿趣味性和戲劇性，但它所包含的深刻思想和嚴謹邏輯，卻能給我帶來長久的啓迪。我從中獲得的，是紮實的知識和清晰的思維。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本厚重的書，我首先被它的排版吸引瞭。字體大小適中，行間距閤理，即使長時間閱讀也不會感到疲憊。而且，書中穿插的各種圖錶和公式，都經過精心設計，清晰易懂，極大地降低瞭閱讀的門檻。我一直認為，好的科普讀物，就應該做到既有深度，又能讓大眾讀懂，而這本書無疑做到瞭這一點。 作者在講解每一個主題時，都會從一個相對宏觀的視角齣發，然後逐漸深入到細節。他不會一上來就丟給你一堆專業術語，而是會先用通俗易懂的語言解釋清楚這個主題的背景和意義，然後再逐步引入相關的概念和理論。這種“由淺入深”的講解方式，讓我覺得非常受用，尤其是在學習一些比較抽象的領域時，這種方式更是不可或缺。 我特彆喜歡書中對一些曆史發展過程的梳理。作者會詳細介紹某個領域是如何一步步發展起來的，哪些重要的發現和人物在其中起到瞭關鍵作用。這種對曆史的追溯，不僅能讓我們更好地理解當前的知識體係，也能讓我們感受到科學探索的魅力和不易。我常常會因為讀到某個曆史性的突破而感到熱血沸騰。 書中還有一個讓我印象深刻的地方，就是作者在解釋一些復雜概念時，會引用大量的案例和類比。這些案例都非常貼近生活，而且作者會用一種非常生動活潑的方式來講解，讓人感覺不像是在閱讀一本枯燥的技術書籍，而更像是在聽一位經驗豐富的老師在講課。這種“接地氣”的講解方式，讓學習過程變得輕鬆愉快。 總的來說，這本書是一部非常優秀的科普力作。它不僅在內容上廣博而深刻，在講解方式上也獨具匠心。我從中不僅學到瞭很多新知識，更重要的是，它激發瞭我對科學的進一步探索熱情。

評分☆☆☆☆☆

這本實體書的手感很棒，紙張的厚度和印刷的清晰度都堪稱一流。我喜歡這種能夠讓我沉浸其中的閱讀體驗。作者開篇就設定瞭一個非常宏大的背景，然後逐步收窄，聚焦到他想要闡述的核心內容。這種“大處著眼，小處著手”的敘事方式，讓我對整個知識體係有瞭清晰的認知框架。 書中對一些概念的定義，非常精煉，而且往往一語中的。作者似乎有一種化繁為簡的能力，能夠用最少的文字，最準確地錶達最復雜的含義。我經常會迴過頭去，重新品味他對於某個核心概念的定義，每一次都能從中獲得新的感悟。他對於術語的運用，也極其嚴謹，不會齣現任何含糊不清的地方。 令我印象深刻的是，作者在講解過程中，會時不時地穿插一些“冷知識”或者“趣聞軼事”，這些內容雖然不一定直接屬於核心主題，但卻能極大地豐富閱讀的趣味性，並且往往能為理解核心概念提供一個意想不到的切入點。這讓我覺得作者不僅學識淵博，而且還很會講故事。 我尤其欣賞書中對於某些爭議性問題的處理方式。作者並沒有迴避這些問題，而是會客觀地呈現不同的觀點，然後給齣自己的分析和論證。他鼓勵讀者獨立思考，而不是盲從。這種開放的態度，讓我覺得非常值得學習。 總的來說，這本書是一次非常愉快的閱讀體驗。它不僅在知識層麵給予瞭我啓發，更在思想層麵觸動瞭我。我從中看到瞭作者對學科的熱愛，以及他試圖將這種熱愛傳遞給讀者的努力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計很吸引我，那種深邃的藍色背景，配上簡約卻又充滿科技感的字體，一眼就讓人覺得這是一本關於前沿知識的讀物。我本身對科學探索類的書籍就情有獨鍾，所以毫不猶豫地翻開瞭它。剛開始閱讀，我就被作者那種嚴謹又不失幽默的語言風格所吸引。他並沒有一開始就拋齣大量晦澀難懂的概念，而是通過一些生動有趣的例子，比如日常生活中的各種聲音，或者城市裏的車流，來引齣他想要探討的主題。這種循序漸進的講解方式，讓我這個初學者也能很快跟上他的思路。 尤其令我印象深刻的是，作者在介紹一些基礎概念時，並沒有停留在理論層麵，而是巧妙地將它們與實際應用相結閤。他會舉例說明，這些概念是如何幫助我們理解和解決現實世界中的問題的。比如，在講到某個分析工具時，他會結閤一個具體的工程案例，詳細闡述這個工具是如何在這種情況下發揮作用的，以及它帶來的實際效益。這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，讓我覺得學習過程非常充實，不僅學到瞭知識，更學會瞭如何去運用這些知識。 書中一些章節的論述，讓我對過去一些習以為常的現象有瞭全新的認識。作者的分析角度非常獨特，他能從一個非常細微的點齣發，層層剝繭，最終揭示齣事物背後深刻的規律。我常常在讀完一個章節後，會停下來反復迴味，思考作者是如何將這些看似不相關的知識點串聯起來的。他的邏輯思維非常縝密，論證過程滴水不漏，讓人不得不佩服。 更值得稱贊的是，作者在撰寫這本書時，一定投入瞭大量的心血。他對每一個概念的解釋都力求清晰準確，對每一個例子的選取都經過深思熟慮。即使是一些非常復雜的理論，在他筆下也變得易於理解。我特彆喜歡他在書中所使用的圖示，那些精美的插畫和圖錶，恰到好處地補充瞭文字的描述，讓抽象的概念變得具體形象，極大地提高瞭閱讀效率。 總而言之，這是一本讓我感到驚喜的書。它不僅在知識內容上給瞭我很大的啓發，更在思維方式和學習方法上給我帶來瞭深刻的影響。我強烈推薦給所有對探索未知、理解世界充滿好奇的朋友們，相信你們也會和我一樣，在這本書中收獲滿滿。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀確實很考究，封麵材質很有質感，拿在手裏沉甸甸的，一看就知道不是那種隨隨便便就能完成的作品。拿到之後，我迫不及待地翻開瞭第一頁，映入眼簾的是作者寫的一篇序言，字裏行間透露齣他對這個領域的無限熱情和深刻思考。這讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。 閱讀過程中，我發現作者非常擅長將一些非常基礎的原理，通過一係列精巧的設計，引嚮更復雜的概念。他不會強行灌輸，而是通過邏輯的推導，讓你自己一步步得齣結論。這種“引導式”的講解方式，極大地鍛煉瞭我的獨立思考能力。很多時候，我會在讀到某個地方時，自己先嘗試去推演一下，然後再對照作者的論述，看看自己的想法是否一緻，或者有沒有什麼遺漏。 書中有一個章節，詳細探討瞭某種特定現象的成因，讓我大開眼界。我之前對這個現象一直存在一些模糊的認識，但這本書的講解，讓我對它的理解變得非常透徹。作者不僅分析瞭它的直接原因，還追溯瞭更深層次的機製，並且還提齣瞭幾種可能的解決或優化方案。這種“刨根問底”的鑽研精神，是我非常敬佩的。 我個人尤其喜歡書中那些深入剖析的案例分析。作者會選取一些實際生活中遇到的典型問題，然後用書中的理論工具去一一解剖。他會詳細展示如何運用這些工具來分析問題，如何得齣解決方案，以及這個解決方案的可行性。這種“理論與實踐相結閤”的教學模式，讓我覺得學到的知識非常實用。 總而言之，這是一本需要靜下心來細細品味的讀物。它不屬於那種快速瀏覽就能獲得答案的書籍，而是需要讀者投入思考，去理解作者的邏輯，去吸收他的思想。但正是這種深入的閱讀體驗，讓我覺得收獲巨大。