{RT}信号与系统-曹才开 中南大学出版社 9787548703457 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹才开 著

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• 信号与系统
• 电路分析
• 曹才开
• 中南大学出版社
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• 通信工程
• 电子工程
• 高等教育
• 9787548703457
• 理工科

店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 中南大学出版社

ISBN：9787548703457

商品编码：29788101949

包装：平装

出版时间：2011-08-01

图书基本信息
图书名称	信号与系统	作者	曹才开
定价	48.00元	出版社	中南大学出版社
ISBN	9787548703457	出版日期	2011-08-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装

内容简介

全书共分9章，它们依次是：信号与系统的基本概念、连续系统的时域分析、连续系统的频域分析、连续系统的复频域分析、连续系统的模拟与硬件实现、离散系统的时域分析、离散系统的2域分析、离散系统的模拟与硬件实现和状态空间分析法。除了第5、8、9章外，每章的重点内容均用MATLAB软件仿真，共有24个例子，每个例子均有MATLAB源程序和输出结果(波形、数据等)。这些例子均可以作为本课程的实验项目。 本书的特点是突出基本内容和概念；突出工程应用；“软”、“硬”结合实现对信号处理和系统分析。每章均有大量例题，书中每章前面有“内容提要”，每章有小结和习题。书末提供了部分习题答案，便于教学与自学。 本书作为本科电子类、自动控制类、通信类、计算机类各专业的《信号与系统》课程的教材，也可供广大工程技术人员参考。

作者简介

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目录

章信号与系统的基本概念 1．1 引言 1．2　信号的基本概念 1．2．1 信号的定义及分类 1．2．2　常用连续时间信号 1．2．3　信号的时域变换与运算 1．3　系统的基本概念 1．3．1 系统的分类与描述 1．3．2 系统的基本结构 1．3．3　线性系统的性质 1．4　信号与系统分析概要 1．4．1　信号分析 1．4．2 系统分析 1．5　基本信号及信号运算的MAT1AB仿真 本章小结 习题1 第2章　连续系统的时域分析 2．1 引言 2．2　系统的微分方程描述及其算子表示 2．2．1 系统的微分方程描述 2．2．2 系统微分方程的算子表示 2．2．3 系统的传输算子 2．3　系统的零输入响应 2．3．1 一阶、二阶系统的零输入响应 2．3．2　n阶系统的零输入响应 2．4　系统的零状态响应与完全响应 2．5　系统的冲激响应与阶跃响应 2．5．1 系统的冲激响应 2．5．2 系统的阶跃响应 2．6　卷积及其应用 　　…… 部分习题参考答案 参考文献

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文摘

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序言

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混沌中的秩序：探寻信号与系统的内在规律 在纷繁复杂的世界里，无论是浩瀚的宇宙星辰，还是微观的粒子运动，亦或是信息时代的洪流，我们都能窥见“信号”与“系统”的二元共舞。它们构成了自然现象和社会活动的底层逻辑，是理解这一切运作机制的关键钥匙。本书并非是对某一特定教材的介绍，而是旨在深入剖析信号与系统这一经典学科的精髓，带领读者穿越看似混沌的表象，抵达秩序井然的内在规律。我们将一同踏上一段求知之旅，探寻信号的本质，理解系统的运作，并最终掌握分析和设计各类系统的强大工具。 信号：信息的载体，世界的多维语言 信号，简单来说，就是承载信息的物理量。它可以是时间维度上的连续变化，如同跌宕起伏的山峦曲线，记录着温度的升降、电压的波动；也可以是空间维度上的离散分布，如同一幅数字图像，由无数个像素点的信息拼接而成。信号的形态千姿百态，从声音的波形到光电的脉冲，从生物电信号的跳跃到经济数据的起伏，无一不展现着其作为信息载体的多功能性。 理解信号，首先要掌握其描述的语言。时域分析是我们最直观的感受方式，通过观察信号在时间或空间上的直接变化，我们可以了解其瞬时状态和整体趋势。例如，一个音乐信号在时域上表现为声波的振幅和频率随时间的变化。然而，仅仅停留在时域往往不足以揭示信号的内在结构。 这时，频域分析便显露出其强大的力量。通过将信号分解成一系列不同频率的正弦波或复指数信号的叠加，我们能够洞察信号的频率成分及其能量分布。这就像将一首复杂的乐曲分解成各个独立的音符，每一个音符代表一个特定的频率。傅里叶变换便是频域分析的基石，它能够将一个在时域中看似复杂的信号，转化为在频域中清晰呈现的频谱图。频谱图揭示了信号包含哪些频率成分，以及每种频率成分的强度。这在许多领域都至关重要，例如，在通信系统中，不同频率的载波承载着不同的信息，理解信号的频谱有助于我们进行有效的调制和解调；在图像处理中，频谱分析可以帮助我们识别和去除噪声，增强图像细节。 除了时域和频域，拉普拉斯变换和Z变换则将信号分析的概念进一步推广到复数域，为解决更广泛的线性时不变（LTI）系统提供了强大的数学工具。拉普拉斯变换尤其适用于连续时间系统，它可以将微分方程转化为代数方程，大大简化了系统的分析过程。Z变换则是离散时间信号和系统的核心工具，它在数字信号处理、控制系统设计等领域发挥着不可替代的作用。这些变换不仅是数学上的抽象，更是连接信号在不同域（如时域、复频域）之间转换的桥梁，使我们能够从更宏观、更抽象的视角理解信号的特性。 系统：信号的处理器，世界的规律塑造者 如果说信号是信息的传递者，那么系统就是处理、塑造和响应这些信息的“加工厂”。系统接收输入信号，经过内部的一系列运算和转换，最终产生输出信号。从简单的物理设备到复杂的算法模型，万事万物都可以被视为一个系统。 理解系统，首先要关注其因果性和稳定性。因果系统的输出只取决于当前的和过去的输入，而不会受到未来输入的影响。这符合我们对现实世界的直观理解，例如，一个喇叭发出的声音只能由之前的电信号决定，而不会受到未来电信号的影响。稳定性则意味着系统不会因为微小的输入扰动而产生无限大的输出，即系统不会“失控”。一个不稳定的系统可能导致设备损坏或系统崩溃，因此在系统设计中，稳定性是至关重要的考量因素。 线性时不变（LTI）系统是信号与系统理论中最核心、也是研究得最深入的一类系统。线性意味着系统满足叠加原理和齐次原理：输入信号的线性组合产生的输出信号，等于各个线性组合的输入信号产生的输出信号的线性组合。时不变则表示系统的特性不随时间而改变。LTI系统拥有许多优良的性质，并且可以通过其冲激响应（Impulse Response）完全表征。冲激响应是系统在输入为单位冲激信号（一个在零时刻幅值为无穷大、其他时刻幅值为零的信号）时的输出。通过卷积运算，任何输入信号的输出都可以通过输入信号与系统冲激响应的卷积得到。这如同掌握了系统的“指纹”，只要知道了这个指纹，就能预测系统对任何输入的响应。 LTI系统的分析离不开微分方程和差分方程。对于连续时间系统，其动态行为通常由微分方程描述；对于离散时间系统，则由差分方程描述。求解这些方程是理解系统响应的关键。而拉普拉斯变换和Z变换，正是将这些复杂的微分方程和差分方程转化为代数方程的强大工具，极大地简化了系统的求解过程。 傅里叶级数与傅里叶变换在系统分析中同样扮演着核心角色。对于周期信号，傅里叶级数将其分解为一系列直流分量和不同频率正弦（或余弦）分量的叠加。对于非周期信号，傅里叶变换则将其分解为连续的频谱。通过分析信号在系统中的频域响应（即系统对不同频率信号的增益和相移），我们可以深入理解系统如何“过滤”或“增强”信号的特定频率成分。例如，一个低通滤波器允许低频信号通过，而衰减高频信号；一个高通滤波器则相反。频率响应函数（Frequency Response Function, FRF）是描述LTI系统在频域特性的关键，它揭示了系统如何影响信号的幅度谱和相位谱。 反馈系统：动态的自我调节，智能的根基 在许多复杂的系统中，反馈机制扮演着至关重要的角色。反馈是指系统的输出的一部分被重新输入到系统，作为影响系统进一步运作的信号。正反馈会增强系统的响应，可能导致不稳定；而负反馈则能够抵消输入信号与期望输出之间的偏差，从而稳定系统、提高精度、抑制干扰。 例如，空调的温度控制器就是一个典型的负反馈系统。它监测室内温度，将其与设定的目标温度进行比较。如果温度高于目标，就启动制冷；如果低于目标，就停止制冷。这种不断地测量、比较和调整的过程，正是负反馈的体现。 反馈系统的分析涉及闭环系统和开环系统的概念。开环系统是指系统的输出不影响其输入；而闭环系统则通过反馈连接输出和输入。闭环系统的稳定性分析尤为重要，因为它直接关系到系统的可靠运行。奈奎斯特判据、根轨迹法和波特图是分析反馈系统稳定性的经典方法。这些方法能够直观地展示系统参数变化对稳定性的影响，为系统设计提供重要的指导。 从理论到实践：信号与系统的应用领域 信号与系统的理论并非空中楼阁，而是广泛应用于各个领域，深刻地影响着我们的生活。 在通信工程中，信号与系统的理论是构建现代通信系统的基石。从无线电波的调制解调，到光纤通信的数据传输，再到互联网的数据包交换，都离不开对信号的分析和系统的设计。例如，如何高效地将信息编码成适合传输的信号，以及如何在接收端准确地将信号还原成原始信息，都依赖于深入的信号处理和系统理解。 在控制工程中，信号与系统的理论使得我们能够设计出能够自主运行的智能系统。从飞行汽车的自动驾驶，到工业生产线的自动化控制，再到机器人手臂的精确操作，都离不开对动态系统的建模、分析和控制。反馈控制理论在其中发挥着核心作用，确保系统能够稳定、精确地完成预定任务。 在电子工程中，从音频放大器到数字信号处理器（DSP），再到集成电路的设计，都离不开信号与系统的概念。例如，设计一个能够清晰还原声音的音频放大器，就需要理解信号的频率特性，并设计能够精确放大这些信号的系统。 在生物医学工程中，心电图（ECG）、脑电图（EEG）等都是生物信号，而相关的测量设备和分析算法则构成了生物医学系统。如何从嘈杂的生物信号中提取有用的诊断信息，如何设计出能够精确记录和分析这些信号的设备，都离不开信号与系统的知识。 在计算机科学中，图像处理、语音识别、机器学习等领域都大量运用信号与系统的原理。例如，图像的压缩和增强，就是对图像信号的分析和处理；语音识别系统则需要将声波信号转换为可识别的文本信息。 结语 信号与系统，这两个看似简单却又蕴含无限奥秘的概念，构成了我们理解和改造世界的强大理论框架。通过掌握时域、频域、复频域的分析工具，理解系统的线性、时不变、因果、稳定等特性，并熟练运用傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等数学工具，我们就能洞察信号背后的信息，理解系统运行的规律，并最终设计出更高效、更智能的系统。 本书籍的价值，不在于提供一套固定的答案，而在于点燃你探索的火花。它邀请你以一种全新的视角去审视周遭的世界，去发现那些隐藏在万物运行中的深刻规律。愿你在信号与系统的旅途中，既能领略理论的严谨之美，也能体悟实践的无限可能，最终成为那个能够驾驭信息洪流，塑造未来世界的智慧者。

评分☆☆☆☆☆

作者的语言风格极其严谨而又不失温度，这在理工科教材中是比较难得的品质。他的文字精准，没有丝毫的冗余和含糊不清之处，每一个定义、每一个定理的阐述都力求滴水不漏，这保证了知识传递的准确性。然而，严谨并不意味着枯燥。在解释一些关键的数学推导步骤时，作者会穿插一些简短的“旁注”或者“提示”，用非常口语化但又极具洞察力的语言，点拨读者可能遇到的思维陷阱，或者强调某个关键假设的重要性。这种亦师亦友的写作口吻，让我在面对那些复杂的积分和微分方程时，感觉自己不是一个人在战斗，而是有一位耐心又高明的导师在身边陪伴指导。这种精神上的支持，对于啃硬骨头的学习过程来说，是无价的。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论深度和应用广度上找到了一个近乎完美的平衡点。它并没有沉溺于纯粹的数学游戏，而是始终紧密围绕着“信号与系统”在工程实践中的核心地位来展开论述。举例来说，在处理傅里叶变换和拉普拉斯变换时，作者不仅详尽地推导了性质，更重要的是，它无缝地衔接到了滤波器的设计、系统稳定性的判据等实际工程问题上。我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的工程师学习，他不仅教会了我工具的使用方法，更教会了我如何判断何时使用哪个工具。对于希望未来能在通信、控制或者图像处理领域发展的学生来说，这本书提供的知识框架是极其稳固和全面的，它为后续更专业化、更深入的学习打下了坚实的基础，避免了理论与实践脱节的风险。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节逻辑编排简直是教科书级别的典范，从最基础的信号表示、系统定义开始，层层递进，难度曲线的爬升非常平滑自然，几乎没有出现那种让人措手不及的知识断层。作者在引入新概念时，总是会先从一个非常直观、生活化的例子入手，帮助我们这些初学者建立起感性的认知，然后再过渡到严谨的数学推导，这种“先知其然，后知其所以然”的教学方式，极大地降低了理解复杂抽象概念的门槛。我特别喜欢它在每个章节末尾设置的“自测与思考”部分，那些问题设计得非常精妙，既是对本章知识点的巩固，更是一种思维的引导，强迫你去应用所学知识去分析和解决实际问题，而不是死记硬背公式。这种结构安排，让学习过程不再是被动接收，而是主动探索，每读完一章都有一种“我真的懂了”的扎实感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，配上简约却有力的书名设计，一下子就抓住了我的注意力。拿到手里，纸张的质感也相当不错，摸上去有一种沉稳扎实的感觉，不是那种廉价的轻飘感。内页的排版也看得出是用心了，字体的选择清晰易读，章节之间的留白处理得当，使得在阅读过程中眼睛不容易感到疲劳，即便是长时间沉浸其中，也能保持一个比较舒适的状态。我特别欣赏出版社在细节上投入的精力，比如侧边的书脊设计，既美观又便于在书架上快速定位。对于一本理工科的基础教材来说，这种对物理形态的重视，无疑提升了整体的学习体验，让人更愿意拿起它去翻阅和钻研，而不是仅仅把它视为一本工具书。它给我的第一印象，就是一个“精品”的信号，让人对即将展开的学术旅程充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一本教材，它的习题资源简直是宝库级别的存在。习题的难度覆盖范围非常广，从基础的数值计算、性质验证，到中等难度的系统响应求解，再到高阶的综合性应用题，种类繁多，覆盖了课程的方方面面。我尤其欣赏的是，很多习题不是那种简单的套公式练习，而是需要学生对概念有深刻理解后才能下笔的，有些甚至带有开放性的探索意味。更重要的是，这些习题的设置高度贴合了教材中讲解的理论知识点，形成了一个紧密的学习闭环。如果能配合好后面的参考答案或者详细解析（当然，如果能有的话），那么这本书就能成为一个极其高效的自学系统，让人在不断解决问题的过程中，真正将理论内化为自己的能力。这本书在习题设计上的用心程度，是判断一本优秀教材的关键标准之一，而它无疑达到了非常高的水准。