信号与系统学习指导及习题精解——国家电工电子教学基地系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈后金 著

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出版社： 北京交通大学出版社

ISBN：9787810824644

商品编码：29692390319

包装：平装

出版时间：2005-02-01

基本信息

书名:信号与系统学习指导及习题精解——国家电工电子教学基地系列教材

：26.00元

售价：17.7元,便宜8.3元,折扣68

作者:陈后金

出版社：北京交通大学出版社

出版日期：2005-02-01

ISBN：9787810824644

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.4kg

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内容提要

目录

作者介绍

文摘

序言

信号与系统：现代通信与控制的基石 在信息爆炸的时代，理解和处理信息流成为了一项至关重要的能力。从最基础的通信网络到复杂的自动控制系统，再到深度学习的算法模型，无不建立在“信号”与“系统”的深刻理解之上。“信号”是信息的载体，可以是连续的电压、离散的数字序列，甚至是变化的图像和声音；而“系统”则是对这些信号进行处理、变换或响应的实体，它接收输入信号，经过内部的运算和转换，产生输出信号。 《信号与系统》这门学科，正是致力于研究信号的性质、分类、变换及其与系统之间相互作用的规律。它提供了一套强大的数学工具和分析方法，让我们能够洞察信号的内在结构，预测系统对信号的响应，并设计出能够实现特定功能的系统。这不仅是电子工程、通信工程、自动化等专业的核心课程，更是理解和发展许多前沿技术不可或缺的基础。 一、 信号的语言：洞察信息的多彩世界 信号是信息最直接的体现。它们以各种形式存在于我们的生活中，从家用电器发出的电磁波，到手机上传输的数据，再到医学影像中的生物电信号。学习信号与系统，首先要掌握信号的基本概念和分类。 连续时间信号与离散时间信号： 时间是信号变化的重要维度。连续时间信号（如语音、模拟音频）在任意时刻都有定义，其变化是平滑连续的；而离散时间信号（如数字音频、传感器采样数据）则只在离散的时刻才有定义，它们是连续信号经过采样得到的。这种区分直接影响着我们选择的分析工具和处理方法。 周期信号与非周期信号： 许多信号会重复其自身的波形，如正弦波。周期信号具有重复性，其分析往往可以简化。非周期信号则没有明显的重复模式，分析起来需要更广泛的工具。 能量信号与功率信号： 信号携带的能量和功率是衡量其重要性的指标。能量信号在整个时间轴上总能量有限，如短暂的脉冲信号；而功率信号则在任意有限时间段内平均功率不为零，如连续的正弦波。这个分类在信号的测量和估计中至关重要。 确定性信号与随机信号： 确定性信号的未来值可以精确预测，如函数表示的信号；而随机信号则具有不确定性，其未来值只能用概率来描述，如通信信道中的噪声。研究随机信号需要用到概率论和随机过程的理论。 理解了这些信号的分类，我们才能为后续的分析打下坚实的基础。例如，对于通信系统，了解信号是离散还是连续，是周期还是非周期，直接决定了我们将采用什么样的编码、调制和解调方案。 二、 系统的魔力：理解信息处理的奥秘 系统是处理和改变信号的“黑盒子”。它接收输入信号，经过内部的运算逻辑，产生我们期望的输出信号。系统的特性决定了它如何“解读”和“回应”输入信号。 系统的表示： 我们可以通过多种方式来描述一个系统。数学模型是最常见的，例如用微分方程、差分方程来描述其动态行为。此外，框图表示法能够直观地展示系统的组成和信号流向。 线性系统与非线性系统： 线性系统具有叠加性和齐次性，即输入信号的线性组合会产生输出信号的相应线性组合。这是信号与系统理论中最重要、也是研究得最透彻的一类系统，因为线性系统的分析方法非常成熟。而非线性系统则复杂得多，其行为可能难以预测。 时不变系统与时变系统： 时不变系统意味着系统的特性不随时间变化。输入信号发生延迟，输出信号也会相应延迟，其内部的“规则”始终一致。而时变系统则会根据时间改变其处理方式。 因果系统与非因果系统： 因果系统是指系统的输出只取决于当前和过去的输入，而不取决于未来的输入。这在许多实际系统中是必然的，例如实时通信和控制系统。非因果系统在理论分析中可能出现，但在实际应用中需要进行特殊处理。 稳定性： 一个系统是否稳定，直接关系到其能否可靠地工作。稳定系统对于有界的输入会产生有界的输出；而不稳定系统则可能导致输出信号无限增长，产生灾难性的后果。 对系统特性的深入理解，是设计有效信息处理方案的前提。例如，在音频处理中，我们需要设计能够保留原始音质但又能实现降噪、混响等功能的线性时不变因果系统。 三、 信号与系统的交互：工具箱的精髓 信号与系统理论的核心在于研究信号和系统之间如何相互作用，以及如何利用各种数学工具来分析和设计它们。 傅里叶分析： 这是信号与系统中最强大的分析工具之一。它将复杂的信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦信号的叠加。通过傅里叶变换，我们可以从时域（信号随时间的变化）转换到频域（信号包含哪些频率成分），从而清晰地看到信号的频谱特性。这对于理解信号的带宽、滤波器的作用、通信系统的调制解调等至关重要。 拉普拉斯变换： 拉普拉斯变换是对傅里叶变换的推广，它引入了复变量，使得对更广泛的信号（包括指数增长的信号）以及更复杂的系统（如高阶微分方程描述的系统）进行分析成为可能。在分析系统的稳定性、频率响应等方面，拉普拉斯变换是不可或缺的工具。 Z变换： Z变换是拉普拉斯变换在离散时间信号和系统中的对应。它用于分析离散时间信号的频谱特性以及离散时间系统的动态行为。在数字信号处理、数字控制等领域，Z变换的应用极为广泛。 卷积： 卷积是描述线性时不变系统如何响应输入信号的核心运算。输入信号的每一个微小变化，都会在系统的冲激响应的“放大”和“延时”下，叠加形成最终的输出信号。理解卷积，就理解了线性系统的工作原理。 采样定理： 采样定理是连接连续时间信号和离散时间信号的桥梁。它告诉我们，以足够高的采样频率对连续信号进行采样，就可以无损地恢复原始的连续信号。这是数字信号处理能够成立的基石，也是数字通信、数字音频、数字图像等技术得以发展的关键。 四、 应用的广度：贯穿现代科技的脉络 信号与系统的知识，并非仅仅是理论上的抽象，而是广泛应用于我们生活的方方面面。 通信系统： 从传统的电话、电视广播，到现代的手机通信、无线网络、卫星通信，无一不依赖于信号的传输、调制、解调、编码和解码。理解信号的频谱特性，可以帮助我们设计高效的调制方式，优化信道利用率，抵抗噪声干扰。 控制系统： 工业自动化、机器人、飞行器、汽车的自动驾驶，都离不开精确的控制系统。这些系统通过传感器获取被控对象的信号，经过控制器进行处理，然后输出控制信号来改变对象的行为。信号与系统理论为设计稳定、精确的控制器提供了数学基础。 图像与语音处理： 摄像头的图像采集，音频设备的录音，以及后期的图像增强、降噪、语音识别、人脸识别，都涉及对信号进行复杂的变换和分析。傅里叶变换、滤波器等工具在这些领域发挥着重要作用。 医学工程： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）、医学影像（X光、CT、MRI）等，本质上都是对生物电信号或物理信号进行采集、处理和分析，以诊断疾病和指导治疗。 经济与金融： 金融市场的股票价格、交易量等也可以被视为信号，利用信号处理的方法来分析其趋势、进行预测和风险管理。 人工智能与机器学习： 许多机器学习算法，特别是深度学习，其核心是对海量数据（信号）进行特征提取、降维和模式识别，这其中也蕴含着信号与系统的思想。例如，卷积神经网络（CNN）在处理图像信号时，就运用了类似滤波器的概念。 结语 《信号与系统》是一门基础而又充满魅力的学科。它不仅为我们提供了一套理解和分析信息世界的强大工具，更指引着我们如何设计和创造能够处理、传输和利用信息的智能系统。掌握这门学科，就如同掌握了一门“通用语言”，能够与电子、通信、自动化、计算机等多个领域的专业知识融会贯通，为我们在未来的学习和职业生涯中打开更广阔的视野。通过深入学习信号与系统的原理，我们将能够更好地理解我们所处的信息化社会，并为未来的科技发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格体现出一种强烈的“以学生为中心”的教学理念，处处可见对学习者困境的体谅。它在每一单元的学习目标设定上都非常明确，让你清楚知道学完这一部分需要掌握什么，避免了盲目学习带来的焦虑感。更值得称赞的是，它在理论讲解后，总是会紧接着给出一些“陷阱提醒”或者“易错点分析”。这些小小的提示，往往是那些只有在做错大量习题后才能领悟的经验之谈，但作者却提前帮你总结出来了。这极大地避免了我们在自我摸索过程中走弯路的时间成本。这种细致入微的关怀，让这本书读起来感觉更像是一位经验丰富、耐心十足的导师在耳边细细讲解，而不是冷冰冰的知识传递。它真正做到了“授人以渔”，培养的不仅是知识的记忆，更是分析和解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版简直是教科书的典范，每一章的结构都清晰得让人一目了然。作为一名初学者，我最怕的就是那种文字堆砌、逻辑混乱的教材，但这本书完全没有这个问题。它很自然地将理论知识点和实际应用案例穿插在一起，让你在理解抽象概念的同时，能立刻感受到它在工程中的具体价值。尤其是那些复杂的数学推导，作者没有像某些教材那样直接扔给你一堆公式就完事大吉，而是非常耐心地用图形和文字解释每一步的物理意义。例如，在讲傅里叶变换的时候，那种对时域和频域之间关系的描绘，仿佛真的能看到信号是如何在不同域之间转换的。而且，书中的插图质量非常高，线条清晰，标注准确，很多时候，一张图胜过千言万语，这对于视觉型学习者来说简直是救星。翻阅这本书时，我感觉作者不仅仅是在传授知识，更是在引导我们建立一种系统的、严谨的工程思维框架。即便是那些被公认为难啃的章节，作者也用非常精炼的语言提炼出了核心要点，使得学习的效率大大提高。那种学习进去的感觉，非常扎实和令人安心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计和纸张质量，说实话，是超乎预期的。在如今很多教材为了节约成本而使用廉价纸张的背景下，这本教材的印刷质量堪称业界良心。纸张的厚度适中，不会因为用力翻页而轻易损坏，而且墨水的附着力很好，长时间阅读也不会出现字迹模糊或者反光的现象，这对经常需要长时间伏案学习的学生来说，是一个非常友好的细节。封面设计虽然朴素，但透露着一种沉稳、可靠的气质，让人一上手就觉得这本书“有分量”。翻开书页时，那种略带粗粝但清晰的纸张触感，也间接提升了阅读的专注度。此外，书脊的装订也非常牢固，我经常需要将书完全摊平在桌面上进行对照学习，这本书即使被反复折叠，也没有出现脱页或松动的迹象，可以看出出版方在制作过程中是下了真功夫的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常接地气，完全不像有些专业书籍那样高高在上、拒人于千里之外。作者显然深知理工科学生在面对“信号与系统”这类学科时的普遍恐惧心理，因此，在行文过程中，穿插了许多形象的比喻和生活化的例子。比如，在解释卷积积分的时候，作者没有仅仅停留在数学公式上，而是类比了“挤牙膏”或者“影子拉长”的过程，一下子就把那个晦涩的概念具象化了。这种处理方式极大地降低了初次接触该领域的读者的心理门槛。更棒的是，作者的叙述节奏把握得非常好，有张有弛。在讲解完一个核心概念后，总会有一个小总结或者一个“思考题”，让你即时消化吸收，而不是等到一章结束才发现自己已经迷失在细节里无法自拔。我尤其欣赏它在介绍历史背景时所展现的谦逊和敬畏，这使得冰冷的公式背后似乎有了一丝人性的光辉，让人在学习技术知识的同时，也能感受到科学探索的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

从实用性的角度来看，这本书的深度和广度达到了一个非常巧妙的平衡点。它既能满足应付考试的基本需求，也为那些想深入研究信号处理或控制理论的同学打下了坚实的基础。这本书并没有过度陷入高深的数学理论，而是将重点放在了对核心概念的透彻理解和工程直觉的培养上。它提供的工具和方法论非常具有普适性，我感觉即使未来工作方向有所调整，这些基础知识依然是立得住的“硬通货”。特别是对不同系统的稳定性、因果性和线性时不变（LTI）特性的讨论，处理得非常系统化，给出了非常清晰的判断流程图。这种结构化的知识体系建立，对于构建扎实的学科知识架构至关重要。它不是那种只教你怎么解一道题的书，而是教你怎么“看”待一个信号处理问题的方法论指南。