信号与系统分析(第2版)(工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目)

信号与系统分析(第2版)(工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

聂小燕,杜娥,任璧蓉 著
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出版社: 人民邮电出版社
ISBN:9787115353832
商品编码:29729372716
包装:平装
出版时间:2014-08-01

具体描述

基本信息

书名:信号与系统分析(第2版)(工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目)

定价:36.00元

作者:聂小燕,杜娥,任璧蓉

出版社:人民邮电出版社

出版日期:2014-08-01

ISBN:9787115353832

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版次:1

装帧:平装

开本:16开

商品重量:0.4kg

编辑推荐


本教材突出的特点:
1.随着信息技术日新月异的发展,教材内容与时俱进,加强了(含深度和广度)离散信号及LTI离散系统分析的内容。
2.例题比较经典,使本教材更具可读性与可参考性。

内容提要


本书全面介绍信号与系统分析的基本理论和分析方法。本书共分6章。笫1章绪论、第2章连续时间信号与LTI连续时间系统的时域分析、第3章连续时间信号与LTI连续时间系统的频域分析、笫4章连续时间信号与LTI连续时间系统的复频(s)域分析、第5章LTI离散时间系统的时域分析及第6章LTI离散时间系统的z域分析。
本书可作为普通高等院校的本科生教材,也可作为高职高专院校、成人教育和高等自学考试的参考用书。

目录


章 绪论 1
1.1 信号的概念 1
1.1.1 信号的分类 1
1.1.2 连续时间信号的基本运算 5
1.1.3 常用连续时间信号 8
1.2 线性时不变(LTI)连续时间系统的概念 19
1.2.1 系统的概念 19
1.2.2 系统的数学模型 19
1.2.3 系统的初始状态的概念 20
1.2.4 5个基本概念 21
1.2.5 系统的分类 22
1.2.6 线性时不变系统的性质及描述 23
1.3 信号与系统分析概述 23
1.3.1 信号分析概述 23
1.3.2 LTI连续时间系统的系统分析概述 24
习题A 25
习题B 28

第2章 连续时间信号和LTI连续时间系统的时域分析 30
2.1 LTI连续时间系统的零输入响应ys(t) 30
2.2 LTI连续时间系统的零状态响应yf(t) 32
2.2.1 LTI连续时间系统的零状态响应yf(t)的定义 32
2.2.2 LTI连续时间系统的单位冲激响应h(t) 32
2.2.3 LTI连续时间系统的零状态响应yf(t)的求法 33
2.2.4 LTI连续时间系统的单位阶跃响应s(t) 34
2.3 卷积积分 34
2.3.1 卷积积分的定义 34
2.3.2 卷积积分的性质 36
2.4 LTI连续时间系统时域分析举例 40
习题A 46
习题B 49

第3章 连续时间信号与LTI连续时间系统的频域分析 50
3.1 周期信号的频谱分析——傅里叶级数 50
3.1.1 三角函数形式的FS 50
3.1.2 指数函数形式的傅里叶级数 51
3.1.3 周期信号的频谱 53
3.1.4 周期信号的带宽 53
3.2 傅里叶变换(FT) 54
3.2.1 FT的引入 54
3.2.2 FT的定义 55
3.2.3 傅里叶变换(FT)的性质 57
3.2.4 有理真分式的部分分式展开 76
3.3 LTI连续时间系统的频域分析 79
3.3.1 LTI连续时间系统的频率响应H(w) 79
3.3.2 LTI连续时间系统的频域分析 81
3.3.3 周期信号通过LTI连续时间系统的响应 82
3.3.4 无失真传输系统 85
3.3.5 调制、解调的概念 85
3.3.6 理想低通滤波器 87
3.3.7 时域取样 90
习题A 93
习题B 95

第4章 连续时间信号与LTI连续时间系统的复频域分析 98
4.1 双边拉普拉斯变换 98
4.1.1 由傅里叶变换引入双边拉普拉斯变换 98
4.1.2 双边拉普拉斯变换的定义 99
4.1.3 双边LT的收敛域 101
4.1.4 双边拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系 102
4.1.5 双边拉普拉斯变换(双边LT)的性质 103
4.1.6 拉普拉斯逆变换(ILT) 111
4.2 单边拉普拉斯变换 114
4.2.1 单边拉普拉斯变换的定义 114
4.2.2 单边拉普拉斯变换的性质 115
4.3 LTI连续时间系统的复频域分析 121
4.3.1 LTI连续时间系统的系统函数H(s) 121
4.3.2 LTI连续时间系统对输入信号f(t)=es0t的响应 124
4.3.3 LTI连续时间系统零状态响应yf(t)的复频域分析 124
4.3.4 单边拉普拉斯变换(单边LT)解微分方程 130
4.3.5 电路的复频域分析 133
4.4 LTI连续时间系统的模拟 138
4.4.1 子系统的简单连接 138
4.4.2 LTI连续时间系统模拟所用基本器件 140
4.4.3 LTI连续时间系统的模拟 140
4.5 LTI连续时间系统的因果性、零极图及稳定性 144
4.5.1 LTI连续时间系统的因果性 144
4.5.2 LTI连续时间系统的零极图 144
4.5.3 因果LTI连续时间系统的稳定性判定 146
习题A 148
习题B 152

第5章 LTI离散时间系统的时域分析 154
5.1 离散时间信号 154
5.1.1 离散时间信号的概念 154
5.1.2 离散时间信号的描述 155
5.1.3 离散时间信号的基本运算 155
5.1.4 常用离散时间信号 159
5.2 LTI离散时间系统 162
5.2.1 LTI离散时间系统的性质 162
5.2.2 LTI离散时间系统的差分方程 162
5.3 LTI离散时间系统的时域分析 164
5.3.1 LTI离散时间系统的零输入响应ys 164
5.3.2 LTI离散时间系统的零状态响应yf 165
5.4 卷和(卷积和) 167
5.4.1 离散信号卷和的定义 167
5.4.2 离散信号卷和的性质 169
5.4.3 短序列间的卷和——列竖式法 171
5.5 LTI离散时间系统时域分析举例 173
5.6 小结 176
习题A 177
习题B 178

第6章 LTI离散时间系统的Z域分析 180
6.1 双边Z变换(双边ZT) 180
6.1.1 双边Z变换的定义 180
6.1.2 双边Z变换的收敛域 182
6.1.3 双边Z变换的性质 184
6.2 Z变换的逆变换 190
6.3 单边Z变换 191
6.3.1 单边Z变换(单边ZT)的定义 191
6.3.2 单边Z变换的性质 192
6.4 LTI离散时间系统的Z变换(ZT)分析 195
6.4.1 LTI离散时间系统的系统函数H(s) 195
6.4.2 LTI离散时间系统零状态响应yf的Z域(ZT)分析 198
6.4.3 用单边Z变换求解差分方程 200
6.4.4 LTI离散时间系统的模拟 202
6.4.5 LTI离散时间系统的零极图、因果性及稳定性 204
6.5 离散时间信号的傅里叶变换 208
6.6 离散时间系统的频率响应 209
习题A 211
习题B 213

习题答案 215
参考文献 230

作者介绍


文摘
















序言



模拟与数字世界的桥梁:信号与系统的深度解析 本书旨在为读者构建一个全面而深入的信号与系统知识体系。通过系统性的讲解与丰富的实例,我们将一同探索那些构成现代电子信息技术基石的普遍规律,理解信息如何在不同的载体和过程中传递、变换,并最终被解读和应用。这门学科不仅是理解通信、控制、图像处理、语音识别等众多工程领域的核心,更是培养严谨逻辑思维和解决复杂问题能力的训练场。 第一章:信号的本质与分类 我们从最基础的概念——信号——入手。信号是信息的载体,它以各种形式存在于我们周围,从电磁波到声音,从图像到温度。本章将详细阐述信号的定义,并根据不同的特性对其进行分类: 按信号的性质分类: 模拟信号 (Analog Signals): 信号的幅值和时间是连续变化的,能够无限细分。我们将探讨其连续性、无限可能的状态,并分析其在现实世界中的普遍性,例如麦克风拾取的声音、温度计的读数等。 数字信号 (Digital Signals): 信号的幅值和时间被离散化,只能取有限的几个值。我们将深入研究其离散化的原理,例如通过采样和量化,以及其在计算机和现代通信中的核心地位。数字信号的优点,如抗干扰能力强、易于存储和处理,都将在本章被详细解析。 按信号的自变量分类: 连续时间信号 (Continuous-Time Signals): 信号的自变量(通常是时间)是连续的。我们将考察其在时间轴上无限密集的特点,并引入描述这类信号的数学工具,例如函数表示法。 离散时间信号 (Discrete-Time Signals): 信号的自变量(通常是时间)是离散的,表现为一系列独立的样本值。我们将详细讲解采样过程如何将连续时间信号转化为离散时间信号,并介绍序列的表示方法。 按信号的周期性分类: 周期信号 (Periodic Signals): 信号的波形在时间上重复出现,具有固定的周期。我们将定义周期信号的概念,分析其周期性特征,并引入傅里叶级数等工具来分析其频谱构成。 非周期信号 (Aperiodic Signals): 信号的波形不重复出现。我们将讨论非周期信号与周期信号的区别,以及如何利用傅里叶变换来分析其频谱。 按信号的对称性分类: 偶信号 (Even Signals): 信号的波形关于纵轴对称。我们将通过数学公式和图形来解释偶信号的性质,并探讨其在系统分析中的简化作用。 奇信号 (Odd Signals): 信号的波形关于纵轴反对称。我们将通过数学公式和图形来解释奇信号的性质,并探讨其在系统分析中的简化作用。 按信号的能量和功率分类: 能量信号 (Energy Signals): 信号的总能量是有限的。我们将定义信号能量的计算公式,并分析具有有限幅值和持续时间的信号通常属于能量信号的范畴。 功率信号 (Power Signals): 信号的平均功率是有限的,而总能量可能是无限的。我们将定义信号平均功率的计算公式,并探讨周期信号和某些具有无限持续时间的非周期信号属于功率信号。 通过本章的学习,读者将对信号的基本属性建立起清晰的认知,为后续深入的系统分析打下坚实的基础。 第二章:系统的基本概念与性质 信号的产生、传输和处理离不开系统。本章将聚焦于“系统”这一核心概念,深入探讨其定义、建模方法以及重要的系统性质。 系统的定义与模型: 我们将把系统定义为对输入信号进行变换,产生输出信号的实体或过程。通过引入框图模型、数学模型等,使抽象的系统概念具体化。 我们将分析不同类型的系统,例如电子电路、机械装置、通信链路、甚至生物体都可视为某种意义上的系统。 系统的基本性质: 线性 (Linearity): 这是系统分析中最基本也是最重要的性质之一。我们将详细解释线性系统的定义,即满足叠加原理(齐次性和可加性)。叠加原理使得我们可以将复杂信号分解为简单信号的和,分别进行分析,再将结果叠加,从而大大简化分析过程。我们将通过数学推导和具体实例来巩固这一概念。 时不变性 (Time-Invariance): 如果一个系统的输入信号发生时间平移,其输出信号也相应地发生相同的时间平移,则该系统是时不变的。我们将通过实例分析,说明时不变系统意味着系统的特性不随时间变化,这在很多实际系统中是普遍存在的。 因果性 (Causality): 一个系统的输出在任何时刻只取决于当前及过去的输入,而不取决于未来的输入,则该系统是因果的。我们将解释因果性在物理系统中的必然性,例如一个系统不能对过去的事件做出反应。 稳定性 (Stability): 如果一个有界输入信号总是产生有界输出信号,则该系统是稳定的。我们将深入探讨不同类型的稳定性,例如BIBO(有界输入,有界输出)稳定性,并分析系统不稳定可能带来的问题。 记忆性 (Memory): 一个系统是否依赖于过去的输入信号来决定当前的输出。有记忆系统(如积分器)会存储过去的信息,而无记忆系统(如电阻)的输出仅取决于当前输入。 可逆性 (Reversibility): 如果一个系统存在一个逆系统,能够将输出恢复到原始输入,则称该系统是可逆的。我们将探讨可逆系统的条件。 理解这些基本性质,对于我们后续分析系统的行为、设计满足特定要求的系统至关重要。 第三章:卷积积分与卷积和 卷积是信号与系统理论中的核心运算,它深刻地揭示了线性时不变系统(LTI系统)的输入、输出以及其冲激响应之间的关系。本章将详细介绍卷积的理论及其计算方法。 冲激响应 (Impulse Response): 我们将定义冲激响应 $h(t)$(对于连续时间系统)或 $h[n]$(对于离散时间系统),它是系统对单位冲激信号 $delta(t)$ 或 $delta[n]$ 的响应。冲激响应是描述一个LTI系统的“固有特征”的关键。它包含了系统如何对所有可能的输入信号进行响应的信息。 卷积积分 (Convolution Integral) - 连续时间LTI系统: 我们将推导连续时间LTI系统的输出 $y(t)$ 与输入 $x(t)$ 和冲激响应 $h(t)$ 之间的卷积积分关系: $y(t) = x(t) h(t) = int_{-infty}^{infty} x( au) h(t- au) d au$ 我们将详细剖析卷积积分的含义:将输入信号“翻转”、“滑动”并与冲激响应“相乘后积分”。我们将通过图形化的方式,一步步演示卷积过程,帮助读者直观理解。 我们将提供多种计算卷积积分的实例,包括多项式信号、指数信号、三角信号等,并展示不同的求解技巧,如代数法、图形法和复化法。 卷积和 (Convolution Sum) - 离散时间LTI系统: 对于离散时间LTI系统,我们将推导输出 $y[n]$ 与输入 $x[n]$ 和冲激响应 $h[n]$ 之间的卷积和关系: $y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k] h[n-k]$ 我们将深入讲解卷积和的计算过程,强调其与卷积积分在概念上的相似性,但操作上是以求和代替积分。 我们将通过具体的离散信号实例,如单位阶跃信号、指数序列、矩形脉冲序列等,演示如何计算卷积和,并介绍一些常用的计算技巧。 卷积的性质: 我们将讨论卷积的各种性质,如交换律、结合律、分配律、延迟性等。这些性质在简化系统分析和设计过程中非常有用。例如,通过结合律,我们可以将多个串联的LTI系统合并为一个等效的LTI系统。 掌握卷积运算是理解LTI系统行为的关键,它为我们分析系统的频率响应、稳定性等提供了强大的数学工具。 第四章:傅里叶级数与傅里叶变换 傅里叶分析是信号与系统理论中不可或缺的工具,它能够将信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦分量的叠加,从而揭示信号的频率域特性。本章将系统介绍傅里叶级数和傅里叶变换。 傅里叶级数 (Fourier Series) - 周期信号的频谱分析: 我们将详细介绍傅里叶级数的概念,它能够将任何周期信号表示为一系列直流分量、基波分量以及其谐波分量的总和。 指数形式傅里叶级数: 我们将重点讲解指数形式的傅里叶级数,因为它在数学处理上更为简洁和强大。对于周期信号 $x(t)$,其指数形式傅里叶级数为: $x(t) = sum_{k=-infty}^{infty} c_k e^{jkomega_0 t}$ 其中 $c_k$ 是复指数形式的傅里叶系数,其计算公式为: $c_k = frac{1}{T} int_{0}^{T} x(t) e^{-jkomega_0 t} dt$ $omega_0 = frac{2pi}{T}$ 为基波角频率,$T$ 为信号周期。 三角形式傅里叶级数: 我们也会简要介绍三角形式,加深对谐波分量组成的理解。 吉布斯现象 (Gibbs Phenomenon): 我们会探讨傅里叶级数在逼近不连续点时出现的振荡现象,帮助理解其局限性。 傅里叶级数的性质: 我们将讨论傅里叶级数的各种性质,如线性、时移、对称性等,以及它们如何影响傅里叶系数。 傅里叶变换 (Fourier Transform) - 非周期信号的频谱分析: 傅里叶变换是傅里叶级数概念的自然延伸,它能够分析非周期信号的频谱。我们将通过将周期信号的周期 $T o infty$ 来推导出傅里叶变换的定义: $X(jomega) = mathcal{F}{x(t)} = int_{-infty}^{infty} x(t) e^{-jomega t} dt$ 逆傅里叶变换 (Inverse Fourier Transform): 我们将介绍如何通过逆傅里叶变换将频谱 $X(jomega)$ 恢复到时域信号 $x(t)$: $x(t) = mathcal{F}^{-1}{X(jomega)} = frac{1}{2pi} int_{-infty}^{infty} X(jomega) e^{jomega t} domega$ 傅里叶变换的性质: 我们将详细探讨傅里叶变换的重要性质,包括线性、时移、频移、卷积与乘积的关系、对称性、帕塞瓦尔定理(能量守恒)等。这些性质对于利用傅里叶变换进行系统分析和信号处理至关重要。例如,卷积与乘积的关系指出,时域的卷积对应于频域的乘积,这极大地简化了LTI系统的频率响应分析。 一些常用信号的傅里叶变换对: 我们将列举一些常见信号(如单位冲激、单位阶跃、矩形脉冲、指数信号、sinc函数等)及其对应的傅里叶变换,作为重要的参考工具。 离散时间傅里叶变换 (DTFT) 和离散傅里叶变换 (DFT): 我们将引入离散时间傅里叶变换(DTFT),用于分析离散时间信号的频谱。 最后,我们将简要介绍离散傅里叶变换(DFT),它是DTFT在有限长信号上的近似,是数字信号处理的核心算法,并为后续的快速傅里叶变换(FFT)奠定基础。 傅里叶分析使我们能够从频率的角度审视信号和系统,理解信息是如何在不同频率上分布的,这对于滤波、调制解调、频谱分析等领域至关重要。 第五章:拉普拉斯变换 拉普拉斯变换是傅里叶变换的推广,它能够分析更广泛的信号,特别是包含指数增长分量的信号,并且在系统分析,特别是稳定性分析和瞬态响应分析中扮演着核心角色。 拉普拉斯变换的定义: 我们将引入双边拉普拉斯变换的定义: $X(s) = mathcal{L}{x(t)} = int_{-infty}^{infty} x(t) e^{-st} dt$ 其中 $s = sigma + jomega$ 是复频率。 我们将解释复频率 $s$ 的意义,它包含了信号的衰减/增长($sigma$)和振荡($omega$)特性。 收敛域 (Region of Convergence - ROC): 拉普拉斯变换的收敛域是复平面上使得积分收敛的 $s$ 的取值范围。我们将详细讲解如何确定收敛域,以及收敛域对信号的唯一性和系统稳定性的重要影响。 逆拉普拉斯变换 (Inverse Laplace Transform): 我们将介绍如何通过逆拉普拉斯变换将复频域的函数 $X(s)$ 恢复到时域信号 $x(t)$,通常利用部分分式展开和查表等方法。 拉普拉斯变换的性质: 我们将列举并推导拉普拉斯变换的各种重要性质,如线性、时移、频移、积分、微分、卷积等。这些性质使得利用拉普拉斯变换分析系统变得非常高效。 与傅里叶变换的关系: 我们将讨论拉普拉斯变换与傅里叶变换之间的关系,特别是当收敛域包含虚轴时,拉普拉斯变换就退化为傅里叶变换。 利用拉普拉斯变换分析LTI系统: 系统函数 (System Function) $H(s)$: 我们将定义LTI系统的系统函数为冲激响应 $h(t)$ 的拉普拉斯变换,即 $H(s) = mathcal{L}{h(t)}$。 零极点 (Zeros and Poles): 我们将介绍系统函数 $H(s)$ 的零点(使 $H(s)=0$ 的 $s$ 值)和极点(使 $H(s) o infty$ 的 $s$ 值)。零极点的分布图(根轨迹图)能够直观地反映系统的特性,特别是稳定性。 系统稳定性: 我们将深入分析系统稳定性的条件,即所有极点都必须位于复平面左半部分(Re${s} < 0$),或者位于虚轴上但都是单重极点。 瞬态响应分析: 通过分析系统函数,我们可以直接得到系统的微分方程,从而求解系统的零输入响应(自由响应)和零状态响应(强迫响应),分析系统的瞬态行为。 拉普拉斯变换为系统分析提供了强大的代数工具,尤其是在涉及微分方程和系统稳定性判断时。 第六章:Z变换 Z变换是离散时间信号和系统分析的强大工具,它类似于连续时间系统中的拉普拉斯变换,为离散时间LTI系统的分析提供了简洁高效的数学框架。 Z变换的定义: 我们将定义离散时间信号 $x[n]$ 的双边Z变换: $X(z) = mathcal{Z}{x[n]} = sum_{n=-infty}^{infty} x[n] z^{-n}$ 其中 $z$ 是一个复变量,$z = r e^{j heta}$。 收敛域 (Region of Convergence - ROC): 我们将详细讲解Z变换的收敛域,它决定了Z变换的唯一性,并与离散时间系统的稳定性紧密相关。 逆Z变换 (Inverse Z Transform): 我们将介绍如何通过逆Z变换将复频域的函数 $X(z)$ 恢复到离散时间序列 $x[n]$,常用的方法包括部分分式展开、长除法和利用积分公式。 Z变换的性质: 我们将推导Z变换的重要性质,如线性、时移、乘积、卷积、微分等。特别地,我们强调时域的卷积对应于Z域的乘积: $mathcal{Z}{x[n] h[n]} = X(z) H(z)$ 这使得离散时间LTI系统的分析变得极其方便。 利用Z变换分析离散时间LTI系统: 系统函数 (System Function) $H(z)$: 我们将定义离散时间LTI系统的系统函数为冲激响应 $h[n]$ 的Z变换,即 $H(z) = mathcal{Z}{h[n]}$。 零极点 (Zeros and Poles): 我们将讨论系统函数 $H(z)$ 的零极点,以及它们在单位圆上的位置如何决定系统的稳定性。 系统稳定性: 对于离散时间LTI系统,稳定性条件是所有极点都必须位于单位圆的内部($|z| < 1$)。 瞬态响应分析: 通过系统函数 $H(z)$,我们可以直接得到描述离散时间LTI系统的差分方程,并求解系统的零输入响应和零状态响应,分析其瞬态行为。 Z变换是分析和设计数字滤波器、理解离散系统动态特性的基础。 第七章:系统分析与应用 在本章中,我们将整合前几章所学的知识,从更宏观的视角来审视信号与系统的分析方法,并介绍一些实际应用。 时域分析: 回顾卷积在求解LTI系统输出中的作用,强调其作为系统“记忆”的体现。 讨论初始条件在求解微分方程或差分方程中的重要性,以及如何区分零输入响应和零状态响应。 频域分析: 通过傅里叶变换和拉普拉斯变换/Z变换,分析系统对不同频率分量的响应。 频率响应 (Frequency Response): 重点介绍LTI系统在稳态下的频率响应,它描述了系统对不同频率正弦信号的增益和相移。 滤波器设计简介: 介绍滤波器在信号处理中的基本概念,如低通、高通、带通、带阻滤波器,以及如何利用系统函数和频率响应来设计滤波器。 连续时间系统与离散时间系统的联系与区别: 强调采样和重建过程,以及它们如何连接连续世界和离散世界。 讨论奈奎斯特采样定理,说明如何选择合适的采样率以避免混叠。 实际应用案例: 通信系统: 介绍调制解调、信道分析等概念,说明信号与系统在无线通信、光通信中的应用。 控制系统: 探讨反馈控制原理,例如PID控制器,以及系统稳定性在确保系统安全可靠运行中的重要性。 图像与语音处理: 简述如何利用信号与系统的原理对图像进行滤波、增强,或对语音进行识别、压缩。 其他领域: 提及在生物医学工程、金融工程等领域的应用。 通过本章的学习,读者将能够更灵活地运用各种分析工具,将理论知识应用于解决实际工程问题,深刻理解信号与系统理论在现代科技中的广泛而深远的影响。 本书致力于通过清晰的阐述、严谨的推导和丰富的例子,引导读者掌握信号与系统分析的核心理论与方法。我们相信,扎实的信号与系统基础,将为读者在未来的学习和职业生涯中,开启探索更广阔的科技世界的大门。

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作为一名在校学习电子信息相关专业的学生,我接触过不少国内外同类教材。这本书最让我信服的一点,是它在保持学术严谨性的同时,成功地塑造了一种“可亲近的权威感”。它不像某些引进教材那样,因为翻译或文化差异导致表达生硬拗口,让人感觉像在啃一本冷冰冰的说明书;相反,它的语言风格在保证专业术语准确无误的前提下,保持了中文表达的流畅性和逻辑递进感,仿佛是一位经验丰富的导师在循循善诱。这种微妙的语感差异,使得我们在消化那些关于傅里叶级数周期延拓、或Z变换零点配置如何影响系统瞬态响应的理论时,心理上的抗拒感大大降低了。它不是在“教训”你知识,而是在“引导”你去发现规律,这种教学态度的体现,是任何教材的成功基石。

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我个人认为,衡量一本优秀的系统分析教材的关键标准之一,是它处理经典难题时的视角是否能够保持“常青”的生命力。面对信号与系统这样一门历经数十年发展,却又不断与新兴技术(比如数字信号处理、机器学习中的特征提取)产生交集的学科,教材如果只停留在理论的罗列,很快就会显得过时。这本书在结构布局上似乎意识到了这一点,它不仅扎实地覆盖了线性时不变系统、卷积、以及各种变换的数学基础,更让我惊喜的是,它似乎在一些章节的末尾预留了与现代计算方法结合的思考空间。比如,对于连续时间系统的求解,它并没有止步于解析解的推导,而是很自然地过渡到了数值逼近的可能性,这对于我们这些需要使用MATLAB或Python进行仿真验证的学生来说,提供了极大的便利。这种与时俱进的编排哲学,使得这本书不仅仅是知识的载体,更像是一个思维的工具箱,鼓励读者主动去探索理论在计算平台上的实现路径。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象,那种简洁中带着一丝厚重的理工科书籍特有的质感,让我立刻感觉到它不是那种浮于表面的科普读物,而是真正沉下心来做学问的教材。拆开包裹,书页的纸张手感很不错,油墨的印刷清晰锐利,长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳,这对于需要反复研读公式和图表的工科学习者来说,简直是太重要了。当然,内容才是王道,我翻阅了前几章,发现它在基础概念的引入上做得相当到位,很多抽象的理论点,作者都试图用非常贴近实际工程的例子来阐述,不像有些教材,把傅里叶变换或者拉普拉斯变换讲得像天书一样,这本书的编写思路明显是面向应用和解决实际问题的,这一点从它被列入“十二五”规划教材项目组的背景中就能窥见一斑,这说明其内容经过了严格的教学实践检验和评审,不是闭门造车的产品。我期待它能成为我理解复杂信号处理流程的最佳向导,尤其希望它能在时域分析和频域分析之间的桥梁搭建上展现出更高的效率和深度。

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这本书的排版和图表的质量,在众多工科教材中绝对属于上乘。在处理涉及到复平面、频率响应曲线或者系统框图时,清晰度和三维感的呈现至关重要。我注意到,书中很多关键的函数图形,比如幅度谱或相位谱的绘制,线条都非常干净利落,没有出现模糊或重叠的现象,这在快速识别关键特征点时提供了极大的帮助。特别是对于像状态空间表示法这类相对复杂的现代控制理论入口,作者通过精心的图示分解,将输入、状态向量和输出之间的关系层层剥离,使得原本容易让人混淆的矩阵运算和信号流向变得逻辑清晰。如果说好的内容是骨架,那么精良的排版和图示就是支撑这个骨架的血肉,它确保了阅读体验是流畅且愉悦的,而不是在努力辨认图中细节上浪费了过多精力。

评分

翻阅这本书的目录和部分习题部分,我感受到了作者团队的良苦用心和对教学难度的精确把控。很多教材的习题要么过于简单,流于形式,要么难度陡增,超出了正常教学进度的要求,让人望而却步。而这里的练习题设计,似乎精准地卡在了“跳一跳能够得着”的那个黄金区间。它巧妙地将前文讲解的理论知识点融合成了一个个需要综合运用多个概念才能解决的综合题型。更值得称赞的是,它在一些核心概念的阐述上,采用了多角度的描述方式,比如,对于Z变换的收敛域的讨论,作者不仅给出了严格的数学定义,还辅以了非常直观的几何解释和系统稳定性之间的对应关系。这种多层次的讲解策略,极大地降低了初学者理解高深概念的认知负荷,同时也为有基础的读者提供了更深层次的思考空间,避免了“一刀切”的教学弊端。

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