信號與係統(上冊)：信號分析與處理 9787111260301 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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程耕國 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 信號處理
• 係統分析
• 傅裏葉變換
• 拉普拉斯變換
• 電路分析
• 通信原理
• 控製理論
• 高等數學
• 工程數學

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111260301

商品編碼：29666906955

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名:信號與係統(上冊)：信號分析與處理

：28.00元

售價：19.0元,便宜9.0元,摺扣67

作者:程耕國

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787111260301

字數：

頁碼：185

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

《信號與係統（上冊）：信號分析與處理》根據當前信息和電子技術的發展，結閤高校教學改革的形勢和要求，綜閤近10年來的教學實踐，整閤原“信號與係統”和“數字信號處理”兩門課程的教學內容精心編寫而成。
　　《信號與係統（上冊）：信號分析與處理》全麵係統地論述瞭信號與係統的基本理論和基本分析方法，按照先信號後係統、先連續後離散、先時域後頻域的順序，分上、下兩冊，共12章。上冊講述信號分析與處理，下冊講述係統分析與綜閤。上冊的具體內容是：緒論、信號及信號的時域分析、時域連續信號的頻域分析、時域連續信號的復頻域分析、時域離散信號的頻域分析、離散傅裏葉變換和快速傅裏葉變換。
　　《信號與係統（上冊）：信號分析與處理》可作為普通高等學校電氣信息類專業本科生的教材使用，也可作為科技人員的參考書。

目錄

前言
緒論

第1章 信號及信號的時域分析
1．1 信號及信號的分類
1．1．1 連續信號與離散信號
1．1．2 確定信號與隨機信號
1．1．3 周期信號與非周期信號
1．1．4 能量信號與功率信號
1．1．5 實信號與復信號
1．2 常用信號及其性質
1．2．1 常用連續信號及其性質
1．2．2 常用離散信號及其性質
1．3 信號的基本運算
1．3．1 信號的相加和相乘
1．3．2 信號的平移
1．3．3 信號的尺度變換與反轉
1．3．4 信號的時域分解
1．3．5 信號的捲積積分與捲積和
1．4 小結
1．5 習題
參考文獻

第2章 時域連續信號的頻域分析
2．1 信號的正交分解
2．1．1 正交函數集
2．1．2 信號的正交分解
2．2 周期信號的頻譜分析——傅裏葉級數
2．2．1 三角形式的傅裏葉級數
2．2．2 指數形式的傅裏葉級數
2．2．3 信號的性質與傅裏葉係數之間的關係
2．2．4 周期信號的頻譜
2．3 非周期信號的頻譜分析——傅裏葉變換
2．3．1 傅裏葉變換的定義
2．3．2 傅裏葉變換的物理意義——頻譜和頻譜密度函數
2．3．3 常用信號的傅裏葉變換
2．4 傅裏葉變換的基本性質
2．4．1 綫性
2．4．2 奇偶性
2．4．3 對稱性
2．4．4 時移特性
2．4．5 頻移特性
2．4．6 尺度變換特性
2．4．7 時域微分
2．4．8 時域積分
2．4．9 頻域微分
2．4．10 頻域積分
2．4．11 時域捲積定理
2．4．12 頻域捲積定理
2．4．13 帕塞瓦爾定理
2．5 周期信號的傅裏葉變換
2．5．1 正、餘弦信號的傅裏葉變換
2．5．2 一般周期信號的傅裏葉變換
2．6 時域采樣定理
2．6．1 信號的采樣
2．6．2 時域采樣定理
2．6．3 信號盼恢復
2．7 小結
2．8 習題
參考文獻

第3章 時域連續信號的復頻域分析
3．1 拉普拉斯變換
3．1．1 拉普拉斯變換的定義
3．1．2 拉普拉斯變換的收斂域
3．1．3 常用信號的拉普拉斯變換
3．2 拉普拉斯變換的基本性質
3．2．1 綫性
3．2．2 尺度變換
3．2．3 時移特性
3．2．4 復頻移特性
3．2．5 時域捲積定理
3．2．6 復頻域捲積定理
3．2．7 時域微分特性
3．2．8 時域積分特性
3．2．9 復頻域微分特性
3．2．10 復頻域積分特性
3．2．11 初值定理
3．2．12 終值定理
3．3 拉普拉斯反變換
3．3．1 查錶法
3．3．2 部分分式展開法
3．4 拉普拉斯變換與傅裏葉變換之間的關係
3．5 小結
3．6 習題
參考文獻

第4章 時域離散信號的頻域分析
4．1 序列的z變換
4．1．1 z變換的定義
4．1．2 幾種序列的z變換及其收斂域
4．2 z反變換
4．2．1 冪級數展開法
4．2．2 部分分式展開法
4．2．3 留數法
4．3 z變換的性質和定理
4．3．1 綫性
4．3．2 序列的移位
4．3．3 z域尺度變換
4．3．4 序列的反轉
4．3．5 復序列的共軛
4．3．6 序列的綫性加權
4．3．7 初值定理
4．3．8 終值定理
4．3．9 時域捲積定理
4．3．10 復捲積定理
4．3．11 帕塞瓦爾定理
4．4 序列z變換與時域連續信號拉普拉斯變換、傅裏葉變換的關係
4．4．1 z變換與拉普拉斯變換的關係
4．4．2 z變換和傅裏葉變換的關係
4．5 時域離散信號的傅裏葉變換
4．5．1 序列傅裏葉變換的定義
4．5．2 序列傅裏葉變換的性質
4．6 周期序列的離散傅裏葉級數及其傅裏葉變換
4．6．1 周期序列的離散傅裏葉級數
4．6．2 DFS的性質
4．6．3 周期序列的傅裏葉變換
4．7 小結
4．8 習題
參考文獻

第5章 離散傅裏葉變換和快速傅裏葉變換
5．1 離散傅裏葉變換
5．1．1 離散傅裏葉變換的定義
5．1．2 DFT與序列傅裏葉變換、z變換的關係
5．1．3 離散傅裏葉變換的基本性質
5．2 頻域采樣定理
5．3 快速傅裏葉變換
5．3．1 FFT算法的基本思想
5．3．2 按時間抽取的基2FFT算法
5．3．3 按頻率抽取的基2FFT算法
5．3．4 快速傅裏葉反變換
5．4 FFT的應用舉例
5．4．1 利用FFT計算綫性捲積
5．4．2 利用FFT對信號進行譜分析
5．5 小結
5．6 習題
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

探尋物理世界的內在律動：從基礎到前沿的多元視角 在這個信息爆炸的時代，我們每天都在被各種各樣的信號所包圍。從廣播電視的傳遞，到手機通信的暢聊，再到醫學影像的診斷，乃至地震波的監測，這一切的背後都離不開對“信號”的理解和“係統”的建模。本書（盡管在此不直接提及具體書名）旨在為讀者構建一個堅實的理論基礎，引領大傢深入探索信號與係統的奧秘，掌握分析和處理復雜信息流的強大工具。 第一部分：信號的世界——構建理解的基石 理解信號，是掌握信號與係統的第一步。本部分將從最基礎的概念齣發，層層遞進，為讀者構建一個清晰而全麵的認識框架。 何為信號？ 我們將首先定義信號的本質，它不僅僅是簡單的波形，更是承載著信息的物理量隨時間或空間變化的錶現。我們將區分不同類型的信號： 連續信號與離散信號： 它們在時間軸上的錶現形式截然不同，理解這種差異是後續分析的基礎。例如，環境溫度隨時間連續變化，而每隔一分鍾記錄一次的溫度數據則是離散信號。 周期信號與非周期信號： 周期信號具有重復的規律，其分析方法通常比非周期信號更為簡化。我們將探討如何識彆和描述周期性。 能量信號與功率信號： 這種分類對於評估信號的特性至關重要，尤其是在通信和測量領域。能量信號的總能量是有限的，而功率信號在無限時間內平均功率是有限的。 偶信號與奇信號： 這種對稱性分析是信號分解和處理的重要手段，能夠簡化許多運算。 信號的運算： 信號並非孤立存在，它們之間存在著各種各樣的關係和運算。我們將詳細講解： 時移、尺度變換和翻轉： 這些基本運算可以幫助我們理解信號的變形，並為捲積等更復雜的運算打下基礎。 相加、相乘和求導/積分： 這些運算反映瞭信號的疊加、調製以及變化率等重要信息。 係統：信號的加工廠 信號的價值在於通過係統進行分析和處理，從而提取有用的信息。我們將引入“係統”的概念，將其視為一個輸入-輸齣的映射關係。 係統的基本性質： 時不變性： 如果輸入信號的時間軸移動，輸齣信號也相應地移動，則係統是時不變的。 綫性： 係統對輸入信號的疊加和比例運算也分彆對輸齣信號進行相同的疊加和比例運算。綫性是信號與係統分析中最重要的性質之一，許多強大的分析工具都基於綫性假設。 因果性： 係統的輸齣隻取決於當前的和過去的輸入，而不取決於未來的輸入。在實際係統中，因果性是普遍存在的。 穩定性： 對於有界的輸入，係統的輸齣也是有界的。穩定性是係統可靠運行的關鍵。 綫性時不變（LTI）係統：核心的分析對象 LTI係統因其在數學上的可處理性和廣泛的實際應用而成為信號與係統理論的核心。我們將深入探討： 單位衝激響應： 它是LTI係統的“指紋”，完全錶徵瞭係統的特性。理解單位衝激響應，就等於掌握瞭LTI係統的一切。 捲積：LTI係統的時域分析利器 捲積運算是將輸入信號與單位衝激響應進行“褶閤”的過程，它能夠精確描述LTI係統對任意輸入信號的響應。我們將詳細講解捲積的計算方法和物理意義。 第二部分：頻譜的語言——深入信號的內在頻率構成 僅僅在時域上描述信號是不夠的，我們還需要一種更深入的語言來理解信號的內在構成，那就是“頻率”。本部分將帶領讀者進入信號的頻譜世界。 傅裏葉級數：周期信號的頻率分解 任何周期信號都可以被分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦信號的疊加。傅裏葉級數提供瞭這種分解的數學工具，讓我們看到信號的“頻率成分”。 三角形式和復指數形式： 兩種等價的錶示方法，各有優劣，適用於不同的分析場景。 傅裏葉級數的計算： 學習如何計算傅裏葉係數，從而確定周期信號的頻譜。 傅裏葉級數的收斂性： 瞭解在什麼條件下傅裏葉級數能夠準確地錶示原始信號。 傅裏葉變換：非周期信號的頻率分析 當信號不再是周期性的，傅裏葉級數就不足以描述瞭。傅裏葉變換將非周期信號的分析推廣到瞭連續頻譜，讓我們能夠分析任意信號的頻率分布。 傅裏葉變換的定義和性質： 掌握傅裏葉變換的數學錶達，並瞭解其重要的性質，如綫性、時移、尺度變換、捲積定理等。 傅裏葉變換與單位衝激響應： 揭示瞭LTI係統在頻率域的傳遞函數，為係統分析提供瞭另一條重要的途徑。 傅裏葉變換的應用： 從音頻信號的壓縮到圖像的濾波，傅裏葉變換的應用無處不在。 傅裏葉變換的特殊形式： 離散時間傅裏葉變換（DTFT）： 用於分析離散時間連續幅度信號的頻率特性。 離散傅裏葉變換（DFT）： 用於分析離散時間離散幅度信號（即數字信號）的頻率特性，是數字信號處理的基礎。 快速傅裏葉變換（FFT）： DFT的快速計算算法，極大地提高瞭數字信號處理的效率。 第三部分：係統的頻率響應——理解係統在不同頻率下的行為 瞭解瞭信號的頻率構成，我們自然會進一步探究係統是如何在不同頻率下處理這些信號的。 頻率響應：係統的“濾波器”特性 LTI係統對不同頻率信號的響應是不同的，這種差異由係統的頻率響應來描述。 幅頻特性和相頻特性： 分彆描述瞭係統對信號幅度和相位的改變情況。 高通、低通、帶通和帶阻濾波器： 實際係統中常見的濾波器類型，它們通過對特定頻率範圍的信號進行衰減或通過，實現瞭信號的選擇性處理。 係統的穩定性與頻率響應的關係： 深入理解係統穩定性條件在頻率域的體現。 傳遞函數：頻率域描述LTI係統的強大工具 傳遞函數是LTI係統在頻率域的另一種重要描述方式，它與單位衝激響應的傅裏葉變換是等價的。 傳遞函數與係統零極點： 通過分析傳遞函數的零點和極點，可以直觀地瞭解係統的動態特性和穩定性。 係統分析和設計中的應用： 傳遞函數在設計濾波器、控製係統等方麵發揮著關鍵作用。 第四部分：拉普拉斯變換與Z變換——更廣闊的分析框架 傅裏葉變換在處理一些特殊信號（如衰減信號）時會遇到復數頻率的問題。拉普拉斯變換和Z變換作為傅裏葉變換的推廣，提供瞭更強大的分析工具，能夠處理更廣泛的信號和係統。 拉普拉斯變換：連續時間係統的分析利器 拉普拉斯變換將時域信號映射到復頻域，能夠處理包括指數衰減和振蕩在內的各種信號。 拉普拉斯變換的定義和性質： 掌握其數學錶達和重要的性質，特彆是它與傅裏葉變換的關係。 收斂域： 拉普拉斯變換的收斂域是理解其性質和應用的關鍵。 利用拉普拉斯變換分析LTI係統： 解決微分方程，求係統的零輸入響應和零狀態響應。 係統穩定性與拉普拉斯變換： 通過分析極點的位置來判斷係統的穩定性。 Z變換：離散時間係統的分析利器 Z變換是拉普拉斯變換在離散時間係統中的對應，是數字信號處理的核心數學工具。 Z變換的定義和性質： 類似於拉普拉斯變換，理解其在離散域的映射。 收斂域： 在Z平麵上的單位圓是判斷離散係統穩定性的關鍵。 利用Z變換分析離散LTI係統： 解決差分方程，實現數字濾波器的設計和分析。 係統穩定性與Z變換： 通過分析零極點在單位圓的位置來判斷離散係統的穩定性。 展望：理論與實踐的融閤 本書所涵蓋的內容，不僅僅是抽象的數學理論，更是理解和解決現實世界中各種信號與係統問題的基石。從通信係統的設計，到生物醫學信號的分析，從控製工程的優化，到經濟數據的建模，無不滲透著信號與係統理論的智慧。掌握這些工具，你將能夠更深入地洞察世界的運行規律，設計更精巧的係統，創造更美好的未來。本書的價值在於，它提供瞭一個係統而嚴謹的學習路徑，幫助讀者建立起一套科學的思維方式，去分析、理解和駕馭日益復雜的信號與係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版布局，怎麼說呢，是一種典型的學院派風格，務實到近乎刻闆，但卻有效地將信息的密度最大化瞭。你會發現，幾乎每一頁的空白區域都很少，圖錶和公式占據瞭主要的視覺空間。圖錶的質量非常高，不像有些教材的插圖模糊不清，這裏的每一張頻譜圖或者時域波形圖都清晰銳利，坐標軸的標注詳盡無遺，這對於建立空間想象力至關重要。不過，我得吐槽一下，公式的編號係統稍微有點復雜，經常需要對照腳注或者章節開頭的定義纔能確定某個符號代錶的精確含義，尤其是在處理那些具有上下標疊加的復雜錶達式時，稍微走神就容易看串行。另外，書中對關鍵定義和定理的突齣處理方式比較傳統，就是加粗，缺乏一些現代教材中常見的顔色高亮或特殊的邊框設計來快速定位核心知識點，這在需要快速復習的時候，檢索效率上就稍打摺扣瞭，需要讀者自己動手做大量的標記工作。

評分☆☆☆☆☆

老實說，這本書的例題設計是真正的“殺手鐧”。它不是那種做瞭三遍，換個數字就能重復使用的簡單練習題，每一個例題都像是一個精心設計的微型案例研究。很多例題的設置都具有很強的誤導性或陷阱，如果不徹底理解背後的物理意義，很容易掉進思維的誤區。我嘗試做瞭幾個章節後麵的綜閤練習題，結果發現，光是理解題目的要求，就需要迴顧前麵好幾個小節的內容。這些題目往往需要多步推理和不同理論的疊加應用纔能得到最終解，這極大地鍛煉瞭分析問題的綜閤能力。相比之下，一些其他教材的習題隻是對某個公式的機械套用，做完後感覺自己什麼也沒學會。這本書的習題則是真正讓你“動腦筋”的，雖然過程可能會比較痛苦，但完成之後，你會發現自己對這部分知識的掌握程度有瞭質的飛躍，完全配得上“係統”這個稱號，絕對是那種值得反復琢磨的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的最大感覺是“係統性”和“完備性”。它不像市麵上那些隻關注某個特定應用場景的教材，而是像一個百科全書一樣，把信號處理的各個分支——從基礎的連續時間係統到離散時間係統的分析，再到Z變換和拉普拉斯變換的深入探討，都囊括在瞭裏麵。我尤其欣賞作者在介紹不同分析工具時的那種“辯證”的態度。例如，在講解連續與離散係統的轉換時，書中不僅羅列瞭理論上的等價性，還非常細緻地分析瞭在實際工程應用中，選擇哪種模型所帶來的計算復雜度、精度損失以及實現難易度的差異。這種從理論到實踐的無縫銜接，極大地提升瞭這本書的實用價值。它不是那種隻停留在紙麵上的抽象理論，而是實實在在地告訴讀者，“為什麼我們需要知道這些，以及我們如何用這些知識去解決真實世界中的乾擾和信息提取問題”。這種對工程背景的持續關注，讓閱讀過程充滿瞭目的性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計倒是挺用心的，封麵采用瞭偏冷的藍色調，配閤著醒目的白色和黃色的字體，給人一種既專業又帶著點未來感的印象。拿到手裏掂量瞭一下，分量十足，厚度也相當可觀，感覺內容絕對紮實，不是那種虛頭巴腦的填充物。內頁紙張選擇也比較考究，觸感細膩，即使用熒光筆做瞭很多標記，也沒有齣現明顯的洇墨現象，這對於需要大量圈點批注的理工科教材來說，簡直是福音。書脊的粘閤處理也看得齣是下瞭功夫的，即便是經常需要攤開到特定章節進行對照閱讀，也沒有齣現鬆動或者書頁脫落的跡象，這比我之前買的幾本教材結實多瞭，估計能陪我度過好幾年的學習生涯。不過，稍微有點遺憾的是，側邊裁切如果再整齊一些就更完美瞭，雖然不影響閱讀體驗，但強迫癥患者可能會稍微糾結那麼一小會兒。總的來說，從實體感受上來說，這本書的製作水準絕對是行業內的上乘之作，讓人對內頁的知識內容自然而然地産生瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭整整一個下午的時間，纔把前三章的內容大緻瀏覽瞭一遍，說實話，初看之下，心髒稍微有點承受不住。這絕不是一本可以讓你輕鬆翻閱的“入門讀物”，它更像是一份精心準備的“思想體操”，每一個概念的引入都極其嚴謹，邏輯鏈條長得仿佛沒有盡頭。作者似乎對“清晰”有著近乎偏執的追求，每一個公式的推導都恨不得把每一步中間的微小過渡都解釋清楚，這對於理解深層原理非常有幫助，但對於時間緊張的學生來說，閱讀速度絕對會被拖慢。比如，在講到傅裏葉級數展開的收斂性問題時，書中居然花瞭足足兩頁的篇幅來鋪墊前置的微積分知識點，雖然知道這很負責任，但當時的心情簡直是想直接跳到結論部分。這本書的難度梯度設置得非常陡峭，需要讀者對基礎的綫性代數和復變函數有相當的把握，否則很容易在某個關鍵的數學工具上卡住，然後不得不中斷閱讀去查閱參考書，整個閱讀過程充滿瞭“請坐穩扶好”的既視感，但一旦理清瞭思路，那種豁然開朗的感覺，又是其他教材難以比擬的。