信号与系统/21世纪高等学校规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张锐 编

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• 信号与系统
• 电路分析
• 通信原理
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• 高等教育
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• 21世纪高等学校规划教材
• 模拟信号处理
• 系统分析
• 数学建模

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512306578

版次：1

商品编码：10563569

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-10-01

用纸：胶版纸

页数：304

字数：478000

正文语种：中文

内容简介

《信号与系统》主要内容包括信号与系统的基本概念、连续系统的时域分析、连续信号的频域分析、连续系统的频域分析、连续信号的复频域分析、连续系统的复频域分析、离散系统的时域分析、离散信号的复频域分析、离散系统的复频域分析、信号的相关分析、离散傅里叶变换和系统的状态变量分析法。《信号与系统》数学推导严谨、逻辑承接关系分明、表述深入浅出、透彻明晰，便于教学和自学。
《信号与系统》主要作为高等院校电气信息类专业信号与系统课程的教材，也可供相关工程技术人员自学和参考。

目录

序
前言
第1章 信号与系统基本概念
1.1 引言
1.2 信号的分类
1.3 奇异信号
1.4 信号的基本运算
1.5 信号的分解
1.6 离散时间信号
1.7 卷积
1.8 系统概述
本章小结
习题

第2章 连续系统的时域分析
2.1 线性非时变系统的描述及特点
2.2 微分方程的经典解法
2.3 起始点的跳变——从0一到0+
2.4 完全解的分解
2.5 冲激响应与阶跃响应
2.6 零状态响应的卷积求法
2.7 线性非时变系统的算子符号表示与传输算子
本章小结
习题

第3章 连续信号的频域分析
3.1 周期信号的傅里叶级数
3.2 周期信号的频谱
3.3 非周期信号的频谱
3.4 典型非周期信号的频谱
3.5 傅里叶变换的性质
3.6 周期信号的傅里叶变换
3.7 抽样定理
本章小结
习题

第4章 连续系统的频域分析
4.1 连续系统的频率响应
4.2 周期信号激励下系统的稳态响应
4.3 非周期信号激励下系统的零状态响应
4.4 无失真传输系统
4.5 理想低通滤波器
4.6 调制与解调
本章小结
习题

第5章 连续信号的复频域分析
5.1 引言
5.2 拉普拉斯变换
5.3 拉普拉斯变换的收敛域
5.4 常用函数的拉普拉斯变换
5.5 拉普拉斯逆变换
5.6 拉普拉斯变换的基本性质
本章小结
习题

第6章 连续系统的复频域分析
6.1 线性微分方程的复频域解
6.2 系统函数
6.3 系统函数的零极点分布与时域响应
6.4 系统函数的零极点分布和频率响应
6.5 控制系统的方框图及其简化
6.6 信号流图和梅森定理
本章小结
习题

第7章 离散系统的时域分析
7.1 离散系统的数学描述
7.2 差分方程的求解
7.3 零输人响应与零状态响应
7.4 单位函数响应与卷积
本章小结
习题

第8章 离散信号的复频域分析
8.1 Z变换及其收敛域
8.2 常用序列的Z变换
8.3 Z变换的性质
8.4 Z逆变换
8.5 Z变换与拉普拉斯变换的关系
本章小结
……

第9章 离散系统的复频域分析
第10章 信号的相关分析
第11章 离散傅里叶变换
第12章 系统的状态变量分析法
参考文献

精彩书摘

信号与系统的概念涉及到几乎所有的技术领域，包括电子电路、通信装置、信号处理装置、机器人及自动化、汽车、生物医学仪器、化工生产过程、加热和制冷装置以及人类社会和经济发展的其他领域。
人类在认识和改造自然的过程中离不开信息的获取，人们发出消息、接收消息是人类社会信息交流的手段。随着科技的进步，人们之间的联系不断增强，信息获取的途径越来越多样。人们发布新闻、广播图像或者传递数据，其目的都是要把某些消息借助一定形式的信号传递出去。
所谓消息，是指用来表达信息的某种客观对象，如电话中的声音、电视中的图像、雷达探测到的目标距离、高度、方位等都是消息。所谓信号，是消息的表现形式，是带有信息的某种物理量，如电信号、光信号、声音信号等。信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容。
很久以来，人们曾经寻求各种方法，以实现信号的传输。我国古代利用烽火台的火光传送敌人入侵的警报；古希腊人以火炬的位置表示不同的字母符号。光信号的传输是最原始的光通信系统。利用击鼓鸣金可以报送时刻或者传达命令，这是声信号的传输。以后又出现信鸽、旗语、驿站等等传送消息的方法。然而这些传递信号的方法无论在距离、速度还是可靠性方面都受到很大局限。
19世纪以后，人们开始利用电信号传递消息。1837年莫尔斯（F.B.Morse）发明了电报。1876年贝尔（A.G.Bell）发明了电话，直接将声音信号转变为电信号沿导线传输。19世纪末，人们又致力于研究用电磁波传送无线电信号。1865年，英国的麦克斯韦（Max-well）提出了电磁波学说。为实现这一理想，德国的赫兹通过实验证实了麦克斯韦的学说，为无线电电子科学的发展奠定了理论基础。1895年，俄国的波波夫，意大利的马可尼（Marconi）实现了电信号的无线传输。从此以后，传送电信号的通信方式得到迅速发展，无线广播、超短波通信、广播电视、雷达、无线电导航等相继出现，并且已经应用到工农业生产、国民经济管理、国防及人们日常生活的各个方面。因此研究电信号具有普遍的、重要的意义。

前言/序言

《现代通信原理与技术》 内容简介 本书系统地阐述了现代通信系统中涉及的信号、系统以及它们之间相互作用的基本原理和核心技术。通信是信息时代不可或缺的基石，从语音通话到互联网数据传输，再到卫星通信和无线移动网络，无不依赖于对信号的精确处理和对系统的深度理解。本书旨在为读者构建一个坚实的理论框架，理解并掌握通信系统的设计、分析与优化方法，为进一步深入学习和从事相关领域的研究与工程实践奠定坚实的基础。 第一部分：信号的本质与表示 通信的本质是信息的传递，而信息在物理世界中的载体便是信号。本书首先深入探讨了信号的定义、分类以及多种多样的表示方法。 信号的定义与分类： 我们将从信号的基本概念出发，区分确定性信号和随机信号。确定性信号是指其未来值可以精确预测的信号，例如正弦波、指数函数等。随机信号则具有不确定性，其未来值只能通过概率统计方法来描述，例如噪声信号。进一步，我们将根据信号的性质将其分为连续信号和离散信号，以及模拟信号和数字信号。连续信号在时间上和幅度上都可以取任意值，而离散信号则在时间或幅度上被量化。模拟信号的幅度与所代表的信息成比例，而数字信号则以离散的数值（通常是二进制）表示信息。 基本信号的数学模型： 为了方便分析，我们引入了一系列重要的基本信号模型，包括单位阶跃信号（Heaviside函数）、单位冲激信号（Dirac函数）、矩形脉冲信号、指数信号和正弦信号。这些信号模型不仅在理论分析中至关重要，也是构建复杂信号的基础。例如，单位冲激信号作为一种理想化的“瞬间”信号，在系统分析中扮演着“探针”的角色，其性质对于理解系统的瞬时响应至关重要。 傅里叶分析：信号的时域与频域表示： 信号的分析离不开其在时间和频率上的表现。本书将详细介绍傅里叶级数和傅里叶变换。傅里叶级数可以将周期性信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦信号的叠加，揭示信号的频谱成分。傅里叶变换则将非周期信号扩展到傅里叶级数的框架，同样可以得到信号的频率谱，即信号的频谱。时域表示描述了信号随时间的变化，而频域表示则揭示了信号包含的频率成分及其强度。理解信号的时域和频域特性对于信号的滤波、调制、解调以及信息传输的效率至关重要。我们将探讨傅里叶变换的性质，如线性、时移、频移、卷积定理等，这些性质是进行信号处理和系统分析的强大工具。 拉普拉斯变换与Z变换： 除了傅里叶变换，拉普拉斯变换和Z变换是分析线性时不变（LTI）系统更强大的工具，尤其是在处理瞬态响应和稳定性问题时。拉普拉斯变换适用于连续时间系统，能够将微分方程转化为代数方程，极大地简化了系统的分析。Z变换则将离散时间信号和系统映射到复平面，是数字信号处理和离散系统分析的核心工具，与拉普拉斯变换在概念上相呼应。我们将学习这些变换的定义、性质以及它们在求解系统方程中的应用。 第二部分：系统的特性与分析 系统是将输入信号转化为输出信号的“黑箱”。理解系统的特性，特别是线性时不变（LTI）系统的特性，是通信系统分析的基础。 系统的基本概念与分类： 我们将首先定义“系统”的概念，以及如何通过输入-输出关系来描述一个系统。系统可以根据其在时间上的行为进行分类，如即时系统（只与当前输入有关）和动态系统（与过去输入有关）。根据是否具有记忆性，系统可分为记忆系统和无记忆系统。根据其输出是否仅依赖于当前输入，系统可分为因果系统和非因果系统。 线性时不变（LTI）系统： LTI系统在通信领域占据着核心地位，因为许多实际通信元件和过程都可以近似地建模为LTI系统。线性意味着系统满足叠加原理（零输入零输出，输入信号的比例关系输出信号也保持比例，多个输入信号的叠加其输出是对应输出的叠加）。时不变意味着系统的特性不随时间改变。对于LTI系统，其最重要的特性之一是其“冲激响应”。 冲激响应与卷积： 冲激响应是LTI系统对单位冲激信号输入的响应。它完全表征了一个LTI系统。如果已知系统的冲激响应 h(t)（或h[n]对于离散系统），那么对于任意输入信号 x(t)（或x[n]），其输出信号 y(t)（或y[n]）都可以通过输入信号与冲激响应的卷积运算得到。卷积是LTI系统分析中的核心运算，它将输入信号的每一个微小部分与系统的响应进行加权叠加，从而得到整个系统的输出。我们将深入探讨卷积的数学定义、计算方法以及其在信号处理中的意义。 系统函数与频率响应： 对于LTI系统，我们可以引入系统函数（或传递函数）来描述其特性。系统函数是输入信号的拉普拉斯变换（或Z变换）与输出信号的拉普拉斯变换（或Z变换）之比。它提供了从频域分析系统特性的便利。系统的频率响应是系统函数在虚轴（拉普拉斯变换）或单位圆（Z变换）上的取值，它描述了系统对不同频率信号的增益和相位偏移。通过频率响应，我们可以直观地了解系统是放大还是衰减特定频率的信号，以及引入的相位失真。 系统稳定性与因果性： 稳定性是系统正常工作的关键。一个稳定的系统，对于有界的输入信号，其输出信号也必须是有界的。我们将学习如何根据系统的冲激响应或系统函数来判断系统的稳定性。因果性是指系统的输出在任何时刻只与当前和过去的输入有关，而与未来的输入无关。在实际通信系统中，因果性是必不可少的。 第三部分：通信系统中的关键技术 基于对信号与系统的深刻理解，本书将进一步探讨在现代通信系统中至关重要的关键技术。 调制与解调： 调制是将信息信号（基带信号）的特性（如幅度、频率或相位）改变，使其适应传输信道的需要，并能有效地进行传输。解调则是调制的逆过程，用于从接收到的载波信号中恢复出原始的信息信号。我们将介绍不同类型的调制技术，如调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）、幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）、相移键控（PSK）以及更高级的QAM（正交幅度调制）等。每种调制方式都有其优缺点，适用于不同的通信场景。 数字信号处理基础： 现代通信越来越趋向于数字化。数字信号处理（DSP）是通信系统中的核心组成部分。我们将介绍离散时间信号和系统的基本概念，包括采样定理（奈奎斯特准则），它规定了采样频率必须大于信号最高频率的两倍，才能无损地恢复原始连续信号。我们还将讨论数字滤波器的设计与应用，用于去除噪声、整形信号或分离信道。快速傅里叶变换（FFT）作为一种高效计算离散傅里叶变换的算法，在现代通信系统中有着广泛的应用。 信道与噪声： 任何通信过程都不可避免地受到信道失真和噪声的干扰。信道是指信息信号在发送端到接收端之间传播的媒介，如电缆、自由空间、光纤等。信道会引起信号的衰减、失真（如频率选择性衰减、延迟失真）和多径效应。噪声是影响通信质量的主要因素，它随机叠加在信号上，降低信噪比（SNR）。我们将讨论不同类型的噪声，如高斯白噪声，以及它们对通信系统性能的影响。 信息论基础： 为了度量信息的量化以及通信系统的极限容量，信息论提供了重要的理论基础。我们将简要介绍熵、信源编码（用于数据压缩）和信道编码（用于差错控制）的基本概念。信道编码能够通过引入冗余来提高通信系统的可靠性，即使在存在噪声的情况下也能保证数据的准确传输。 现代通信系统实例： 为了帮助读者更好地理解理论知识的应用，本书还将穿插介绍一些现代通信系统的实例，例如蜂窝通信系统（如4G、5G）、无线局域网（Wi-Fi）、卫星通信系统等，并简要分析这些系统中涉及的关键信号与系统原理。 本书的特色与价值 本书在内容组织上循序渐进，从信号的基本概念，到系统的分析方法，再到具体的通信技术，形成了一个完整的知识体系。我们在讲解抽象理论的同时，注重与实际通信应用的联系，力求使读者不仅掌握理论，更能理解其在工程实践中的意义。书中配有大量的图示和例题，帮助读者理解复杂的概念，并提供练习题，以巩固所学知识。 通过学习本书，读者将能够： 深入理解信号的数学表示和变换方法。 掌握分析和描述线性时不变（LTI）系统的工具。 理解现代通信系统中各种关键技术的原理。 具备对通信系统进行基本分析和设计的能力。 为进一步学习通信原理、信号处理、信息论等高级课程打下坚实基础。 本书适合于电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学等相关专业的本科生和研究生，也适合于从事通信技术研发和工程实践的专业人士参考阅读。掌握本书内容，将为理解和驾驭日益复杂的现代通信技术提供强有力的支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本《信号与系统》仿佛是一扇通往工程世界的大门，为我揭开了信号处理和系统分析的奥秘。在翻阅它的过程中，我深刻体会到了理论与实践的紧密结合。书中的概念讲解清晰透彻，例如傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心内容，作者都循序渐进地引入，并通过大量的图示和实例加以说明，让我这个初学者也能逐步掌握。尤其让我印象深刻的是，书中不仅讲解了离散时间信号和连续时间信号的特性，还深入探讨了线性时不变系统（LTI）的分析方法，包括卷积、系统函数等关键知识点。每一个公式的推导都详略得当，便于理解，而且作者在讲解过程中，也常常会引用一些实际工程中的应用场景，比如通信系统、控制系统中的信号处理问题，这极大地激发了我学习的兴趣，让我觉得这些抽象的数学工具原来在现实生活中有着如此广泛而重要的作用。书中对于各种典型信号（如冲激信号、阶跃信号、指数信号）的性质和行为的分析也相当到位，让我能够更好地理解它们在系统中的响应。此外，教材中的习题设计也很有深度，既有巩固基本概念的题目，也有需要综合运用所学知识解决的综合性问题，这为我的学习提供了很好的检验和提升平台。总而言之，这本教材为我打下了坚实的信号与系统基础，让我对这个领域充满了探索的欲望。

评分☆☆☆☆☆

这本书着实让我耳目一新，它用一种相当“接地气”的方式，将原本可能枯燥的信号与系统理论，变得生动有趣。我特别欣赏作者在介绍卷积定理时的处理方式，没有简单地给出公式，而是从“系统对输入信号的响应是输入信号与系统冲激响应的卷积”这一直观的物理意义出发，一步步引导读者理解其背后的数学原理。书中对于不同类型系统的分类和判断，如因果性、稳定性、线性度等，也都讲解得非常到位，并且提供了实用的判断方法。我尤其喜欢书中关于Z变换和傅里叶变换在离散信号分析中的应用章节，这部分内容对于理解数字信号处理至关重要。作者通过引入伯德图、奈奎斯特图等图形化分析工具，让系统频率响应的特性一目了然，这对于系统设计和稳定性分析非常有帮助。我甚至感觉，通过这本书的学习，我仿佛拥有了一双“透视眼”，能够看穿信号在系统中的“旅程”，并预测系统的“反应”。书中还穿插了一些趣味性的思考题，鼓励读者在学习之余进行更深入的探索，这种教学方式非常适合我这种喜欢主动思考的学生。可以说，它不仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的老师，引领我一步步走近信号与系统的核心。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，这本《信号与系统》最大的优点在于其强大的逻辑性和严谨的学术性。它系统地构建了一个完整的知识体系，从最基础的信号表示方法，到复杂的系统分析工具，层层递进，毫不含糊。特别是对于傅里叶级数和傅里叶变换的讲解，我认为是这本书的亮点之一。作者并没有止步于介绍公式，而是深入剖析了其数学本质，并详细解释了它们在不同场景下的应用，比如周期信号的频谱分析、非周期信号的频谱特性等。书中关于拉普拉斯变换的内容也相当精彩，它不仅统一了对连续时间信号和系统的分析，还为系统稳定性分析提供了强大的工具。我尤其赞赏作者在讲解过程中，对于一些关键概念的反复强调和多角度阐释，这对于加深理解非常有帮助。而且，书中的数学推导清晰、完整，没有跳跃式的讲解，让我在学习过程中感到非常踏实，能够追溯每一个结论的来源。尽管某些章节涉及的数学知识确实有一定难度，但通过作者的精心编排，整体的学习曲线是相对平缓的，并且随着知识的积累，你会感受到一种豁然开朗的喜悦。这本教材无疑为我后续深入学习通信、控制等相关专业打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

读完这本《信号与系统》，我最直观的感受就是它是一本非常“实用”的书。书中大量的例子和应用场景，让我真切地看到了信号与系统理论如何在工程领域发挥作用。例如，在讲解滤波器设计时，书中不仅给出了理论公式，还通过具体的滤波器类型（如低通、高通、带通滤波器）和它们在信号去噪、频率选择等方面的应用，让我对滤波器的作用有了更深刻的认识。书中关于采样定理的阐述也相当透彻，它解释了为什么我们需要以两倍于最高频率的速率进行采样，以及欠采样可能带来的混叠现象，这对于理解数字信号处理至关重要。我特别喜欢书中关于系统时域和频域响应分析的对比讲解，通过这种对比，我能够更全面地理解系统的行为。另外，作者在介绍一些高级概念，如状态空间分析法时，也尽量用通俗易懂的语言来解释，并结合图示，使得即便初次接触的读者也能有所体会。整本书的编排逻辑清晰，章节之间的联系紧密，仿佛在讲述一个连续的故事，让你在不知不觉中就掌握了复杂的知识。它让我不再觉得信号与系统是“空中楼阁”，而是切实存在于我们周围的工程技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的，是一种对“信息流动”本质的深刻洞察。它让我明白，我们所接收到的各种信息，无论是声音、图像还是其他形式，都可以被看作是信号，而它们在传递、处理过程中所经历的“变化”和“转换”，都可以用系统来描述。我印象深刻的是书中对“卷积”的解释，它不仅仅是一个数学运算，更是描述一个系统如何“记忆”并“整合”过去输入信息，以产生当前输出的过程。作者通过生动的比喻和形象的图示，将这个过程描绘得淋漓尽致，让我仿佛能“看到”信号在系统中“流动”并被“塑造”的过程。书中关于系统函数和零极点分析的内容，更是为我打开了理解系统内在特性的一扇窗户。通过对系统函数的研究，我能够预测系统在不同频率下的行为，并对系统的稳定性、频率选择性等关键属性有清晰的认识。这本书让我意识到，信号与系统不仅仅是一门学科，更是一种思维方式，它教会我如何抽象问题，如何用数学工具来分析和解决工程实践中的挑战。它为我提供了一个强大的理论框架，让我能够更深入地理解通信、控制、电子工程等领域的精髓。