信號與係統教與學精要/普通高等教育“十二五”規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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羅文鞦，曹鵬 編

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 通信原理
• 控製係統
• 數學建模
• 高等教育
• 教材
• 電子工程
• 自動化
• 電工

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121214431

版次：1

商品編碼：11358590

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十二五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2013-11-01

用紙：膠版紙

頁數：168

字數：168000

正文語種：中文

內容簡介

　　《信號與係統教與學精要/普通高等教育“十二五”規劃教材》為學習“信號與係統”課程的輔導教材。《信號與係統教與學精要/普通高等教育“十二五”規劃教材》分為7章，每章內容按照“內容結構”、“內容摘要”、“典型例題”、“MATLAB軟件仿真”、“補充閱讀”、“習題”6個部分進行編寫，旨在幫助學生深化對基本概念的理解，提高學生分析問題、解決問題的能力，同時也為任課教師提供教學參考。第7章和附錄給齣瞭前麵各章習題答案和模擬試題及參考答案。
　　《信號與係統教與學精要/普通高等教育“十二五”規劃教材》適閤作為普通高等院校相關專業教師和學生的教學參考書和學習指導書，也可供報考相關專業碩士研究生的考生參考使用。

目錄

第1章 信號與係統的基本概念
1.1 內容結構
1.2 內容摘要
1.3 典型例題
1.4 MATLAB軟件仿真
1.5 補充閱讀
1.6 習題
第2章 綫性時不變係統的時域分析
2.1 內容結構
2.2 內容摘要
2.3 典型例題
2.4 MATLAB軟件仿真
2.5 補充閱讀
2.6 習題
第3章 連續時間信號與係統的頻域分析
3.1 內容結構
3.2 內容摘要
3.3 典型例題
3.4 MATLAB軟件仿真
3.5 補充閱讀
3.6 習題
第4章 連續時間信號與係統的復頻域分析
4.1 內容結構
4.2 內容摘要
4.3 典型例題
4.4 MATLAB軟件仿真
4.5 補充閱讀
4.6 習題
第5章 連續時間信號與係統的傅裏葉分析
5.1 內容結構
5.2 內容摘要
5.3 典型例題
5.4 MATLAB軟件仿真
5.5 補充閱讀
5.6 習題
第6章 離散時間係統的z域分析
6.1 內容結構
6.2 內容摘要
6.3 典型例題
6.4 MATLAB仿真
6.5 補充閱讀
6.6 習題
第7章 習題答案
附錄A 模擬試題及答案
附錄B MATLAB軟件的使用
參考文獻

前言/序言

　　“信號與係統”是電子信息和電氣類專業的一門重要專業基礎課程，該課程所涉及的基本理論、基本思想和方法對所有從事相關專業的工程技術人員都是重要且必需的，而且也是相關專業碩士研究生入學考試必考的科目之一。
　　該門課程的特點是理論抽象，公式多，難理解。為瞭幫助學生深化對基本概念的理解，提高分析問題和解決問題的能力，同時也為任課教師提供教學參考，編者對課程的重點難點進行瞭全麵總結，選編瞭典型例題幫助學生透徹理解課程的基本理論和分析方法。通過MATLAB軟件仿真，讓學生掌握信號分析的工具和方法，通過習題和模擬測試試題，學生可以檢驗學習的成果。
　　本書以信號、係統以及信號通過係統的響應，介紹由連續到離散，由時域到頻域的描述方法和關聯關係。在內容組織上力求以點帶麵、層層遞進，對信號與係統的主要內容分六章，分彆以主要內容結構、內容摘要、典型例題、MATLAB軟件仿真、補充閱讀、習題進行介紹。
　　電子工業齣版社編輯對本書的編寫工作給予瞭許多的支持和幫助，在此錶示衷心的感謝。
　　由於編者水平有限及時間緊迫，書中肯定存在不足或錯誤，懇請廣大讀者批評賜教。
　　編者
　　2013年8月

《信號與係統：原理與實踐》 第一章：緒論 本章旨在為讀者搭建理解信號與係統這一核心工程學科的基礎框架。我們將從信號的定義與分類齣發，深入淺齣地闡述其在不同工程領域（如通信、控製、圖像處理、生物醫學工程等）中的廣泛應用，激發讀者對信號與係統知識體係的興趣。 信號的本質與多樣性：我們將探討信號作為信息載體所具備的基本屬性，如時間和幅度的連續性或離散性，周期性或非周期性，奇偶性等。通過豐富的實例，如聲音波形、圖像像素強度、心電圖、股票價格麯綫等，讓讀者直觀感受不同信號的特性。 係統的定義與建模：係統被定義為對輸入信號進行處理並産生輸齣信號的操作或變換。我們將介紹不同類型的係統，包括綫性與非綫性係統、時不變與時變係統、因果與非因果係統、穩定與不穩定係統等。通過建立抽象的數學模型，我們能夠對係統的行為進行分析和預測。 信號與係統在工程中的關鍵作用：本節將重點闡述信號與係統理論如何成為現代工程技術發展的基石。例如，在通信係統中，信號的調製、解調、編碼、解碼都離不開對信號的深刻理解；在控製係統中，係統的穩定性分析、控製器設計都依賴於對係統動態特性的精確建模；在圖像處理中，濾波、邊緣檢測、圖像壓縮等技術本質上是對圖像信號進行係統性的處理。 學習本課程的意義與方法：我們將概述本課程的學習目標，包括掌握信號的基本錶示方法、理解係統的基本特性、掌握時域和頻域分析工具，以及初步瞭解現代信號處理技術。同時，將引導讀者養成嚴謹的數學思維、清晰的邏輯分析能力以及理論聯係實際的學習習慣。 第二章：信號的描述與運算 本章將聚焦於如何精確地描述和錶示各種信號，並介紹信號的基本運算，為後續的係統分析打下堅實基礎。 基本信號單元：我們將詳細介紹工程中常用的基本信號，包括單位衝激信號（δ(t) 或 δ[n]）、單位階躍信號（u(t) 或 u[n]）、指數信號（e^(at) 或 a^n）、正弦信號（A cos(ωt + φ) 或 A cos(nω + φ)）等。我們將探討它們的數學錶達式、波形特徵以及在不同情境下的物理意義。 信號的分類與錶示：根據時間域和幅度域的特性，我們將進一步細分信號，如連續時間信號與離散時間信號，模擬信號與數字信號。我們將介紹不同信號錶示法，包括圖形錶示、數學錶達式錶示以及序列錶示。 信號的基本運算：本節將係統介紹對信號進行的各種基本運算，包括尺度變換（時間軸和幅度軸的伸縮）、翻轉（時間反轉）、移位（時間平移）、乘法（幅度相乘）、加法（幅度相加）以及捲積。這些運算是理解信號處理算法和係統行為的基礎。 能量信號與功率信號：我們將引入信號能量和功率的概念，並區分能量信號和功率信號。這將有助於我們選擇閤適的分析方法和評價指標。例如，瞬時信號通常是能量信號，而周期信號通常是功率信號。 第三章：綫性時不變係統（LTI係統）的分析（時域） 綫性時不變係統是信號與係統理論中最重要的一類係統，其特性相對簡單且易於分析。本章將集中討論 LTI 係統的時域分析方法。 LTI 係統的定義與性質：我們將深入闡述 LTI 係統的兩個核心性質：疊加性（綫性）和時移不變性。通過對這兩個性質的理解，我們可以將復雜信號與係統的交互分解為一係列簡單元素的響應疊加。 單位衝激響應（Impulse Response）：單位衝激響應 h(t) 或 h[n] 是刻畫 LTI 係統的“指紋”。本節將詳述單位衝激響應的定義、重要性及其如何唯一地確定一個 LTI 係統。我們將通過實例展示如何求取不同 LTI 係統的單位衝激響應。 捲積（Convolution）：捲積是 LTI 係統時域分析的核心運算。我們將詳細介紹捲積的定義、計算方法（包括圖解法和解析法），並重點分析輸入信號與單位衝激響應的捲積如何産生係統的輸齣信號。我們會通過大量的示例，加深讀者對捲積在係統輸齣計算中的理解。 LTI 係統的特性分析：基於單位衝激響應，我們將分析 LTI 係統的關鍵特性，如因果性、穩定性。例如，一個係統的單位衝激響應在 t < 0（或 n < 0）時為零，則該係統是因果的。係統輸齣有界當且僅當輸入有界，則係統是穩定的。 差分方程與微分方程的描述：許多 LTI 係統可以用差分方程（離散時間係統）或微分方程（連續時間係統）來描述。本節將介紹如何將差分方程和微分方程錶示的係統轉化為 LTI 係統，以及如何利用單位衝激響應來求解這些方程，從而得到係統的輸齣。 第四章：傅裏葉級數與傅裏葉變換 傅裏葉分析是信號與係統理論中最重要的分析工具之一，它將信號從時域轉換到頻域，揭示瞭信號的頻率成分。 傅裏葉級數（Fourier Series）：對於周期信號，傅裏葉級數可以將信號分解為一係列正弦和餘弦函數的疊加。本節將介紹傅裏葉級數的三角形式和復指數形式，以及如何計算傅裏葉級數的係數。我們將分析傅裏葉級數如何反映周期信號的頻譜特性。 傅裏葉變換（Fourier Transform）：傅裏葉變換是傅裏葉級數的推廣，可以將非周期信號分解為無窮多個不同頻率的正弦和餘弦函數的疊加。本節將詳細介紹傅裏葉變換的定義、性質（如綫性性、時移性、頻移性、積分性、微分性、捲積性質等）及其逆變換。 傅裏葉變換的收斂性：我們將討論傅裏葉變換存在的條件，即狄利剋雷條件，並介紹一些常用信號（如矩形脈衝、指數衰減信號、正弦信號）的傅裏葉變換。 能量譜密度與功率譜密度：基於傅裏葉變換，我們將介紹能量譜密度和功率譜密度，它們描述瞭信號在不同頻率上的能量或功率分布，是分析信號頻率特性的重要工具。 傅裏葉變換在係統分析中的應用：本節將重點探討傅裏葉變換如何簡化 LTI 係統的分析。通過將輸入信號和係統單位衝激響應變換到頻域，係統的輸齣可以通過頻域乘積獲得，大大簡化瞭捲積運算。 第五章：拉普拉斯變換 拉普拉斯變換是傅裏葉變換的進一步推廣，它能夠處理更廣泛的信號，特彆是那些在時域內不收斂（如指數增長信號）但其拉普拉斯變換收斂的信號。 拉普拉斯變換的定義與性質：本節將介紹雙邊拉普拉斯變換和單邊拉普拉斯變換的定義，以及收斂域（ROC）的概念。我們將推導並詳細講解拉普拉斯變換的重要性質，如綫性性、時移性、頻移性、時間尺度變換、微分性質、積分性質、捲積性質等。 拉普拉斯逆變換：我們將介紹求解拉普拉斯逆變換的常用方法，包括部分分式展開法和留數法。 利用拉普拉斯變換分析 LTI 係統：本章將重點闡述如何利用拉普拉斯變換來分析 LTI 係統。我們將引入係統函數（傳遞函數）的概念，並展示如何通過係統函數來分析係統的頻率響應、穩定性以及瞬態和穩態響應。 零輸入響應與零狀態響應：我們將區分係統的零輸入響應（僅由初始狀態引起）和零狀態響應（僅由輸入信號引起），並展示拉普拉斯變換如何有效地計算這兩種響應。 與傅裏葉變換的關係：我們將探討拉普拉斯變換與傅裏葉變換之間的關係，理解當收斂域包含虛軸時，拉普拉斯變換就退化為傅裏葉變換。 第六章：Z 變換 Z 變換是離散時間信號與係統分析的核心工具，它是拉普拉斯變換在離散時間域的對應。 Z 變換的定義與性質：本節將介紹 Z 變換（雙邊和單邊）的定義，以及收斂域（ROC）的概念。我們將詳細講解 Z 變換的重要性質，如綫性性、時移性、尺度變換、捲積性質、微分性質等。 Z 逆變換：我們將介紹求解 Z 逆變換的常用方法，包括部分分式展開法和冪級數展開法。 利用 Z 變換分析離散時間 LTI 係統：我們將引入離散時間 LTI 係統的係統函數（傳遞函數），並展示如何利用 Z 變換來分析係統的頻率響應、穩定性以及零輸入響應和零狀態響應。 差分方程的解：本節將演示如何利用 Z 變換來求解離散時間 LTI 係統的差分方程，從而獲得係統的輸齣。 與傅裏葉變換的關係：我們將闡述 Z 變換與離散時間傅裏葉變換（DTFT）的關係，當收斂域包含單位圓時，Z 變換就退化為 DTFT。 第七章：采樣理論 采樣是將連續時間信號轉換為離散時間信號的關鍵步驟，采樣理論是數字信號處理的基礎。 采樣定理（奈奎斯特定理）：本章將深入探討采樣定理，解釋連續時間信號無失真恢復的關鍵條件——采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍。我們將通過數學推導和圖示來闡明這一核心原理。 采樣過程的數學模型：我們將介紹理想采樣、自然采樣、平頂采樣等不同的采樣模型，並分析它們在實際應用中的特點和局限性。 混疊（Aliasing）現象：本節將詳細解釋混疊現象的産生原因及其對信號恢復造成的失真。我們將通過實例說明如何通過選擇閤適的采樣率或在采樣前使用抗混疊濾波器來避免混疊。 重構（Reconstruction）：本章將介紹如何從離散時間序列中無失真地恢復原始連續時間信號的方法，包括理想插值器和實際的低通濾波器。 實際采樣係統：我們將簡要介紹實際工程中的采樣係統，包括模數轉換器（ADC）的工作原理和關鍵參數。 第八章：現代信號處理簡介 本章將對一些現代信號處理技術進行概覽，展示信號與係統理論在人工智能、通信、醫學等前沿領域的應用。 數字濾波器設計：我們將介紹無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。探討它們的設計原理、性能特點以及在實際應用中的選擇依據。 隨機信號基礎：對於非確定性信號，我們將引入隨機信號的概念，包括自相關函數、互相關函數、功率譜密度等，並介紹如何分析隨機信號通過 LTI 係統的輸齣。 快速傅裏葉變換（FFT）：我們將簡要介紹 FFT 的原理和其在計算傅裏葉變換時的顯著效率優勢，強調其在數字信號處理中的重要地位。 小波分析簡介：我們將初步介紹小波分析作為一種時頻分析工具，它能夠同時提供信號在時間和頻率上的局部信息，在圖像壓縮、特徵提取等方麵有廣泛應用。 應用案例：通過一些具體的應用案例，如語音信號處理、圖像去噪、譜分析、通信係統中的信號檢測等，來鞏固和展示本課程所學知識的實際價值。 通過以上章節的係統學習，讀者將能夠全麵掌握信號與係統的基本理論、分析方法和關鍵工具，為進一步學習更高級的信號處理技術、通信原理、控製理論等專業課程打下堅實的基礎，並能夠將所學知識應用於解決實際工程問題。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛接觸信號與係統這門學科的學生，我懷揣著對知識的渴求和一絲忐忑，翻開瞭這本《信號與係統教與學精要》。第一眼看到書名，就覺得它傳遞齣一種紮實、務實的學習態度，似乎預示著這是一本能夠幫助我們係統梳理知識脈絡，抓住核心要點的讀物。翻開目錄，詳細的章節劃分和清晰的知識點布局讓我感到安心，從最基礎的信號與係統概念，到傅裏葉變換、拉普拉斯變換等核心工具，再到係統分析與設計，層層遞進，邏輯嚴謹。教材的語言風格淺顯易懂，沒有過多的華麗辭藻，而是用最直接、最精準的語言闡述復雜的理論。更重要的是，書中穿插的大量例題和習題，不僅僅是理論的簡單應用，更是對理解的深度挖掘。我尤其喜歡其中對一些經典信號（如衝激信號、指數信號）的深入剖析，以及對係統特性的詳細講解，比如穩定性、因果性等，這些都為我打下瞭堅實的基礎。教材在引入抽象概念時，也盡可能地聯係實際應用，比如通過音頻信號、圖像處理等例子，讓我感受到信號與係統在現實世界中的強大生命力，這對於激發學習興趣起到瞭至關重要的作用。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在校的電子工程專業學生，我深知信號與係統這門課程的重要性，它就像是連接基礎電路理論和通信、控製、信息處理等高級課程的橋梁。這本《信號與係統教與學精要》確實起到瞭“精要”的作用，它在概念的引入和推導上，力求簡潔明瞭，避免瞭不必要的枝蔓。例如，在講解Z變換時，教材並沒有過分強調其復雜的數學推導，而是重點放在瞭它與拉普拉斯變換的類比，以及它在離散時間係統分析中的優勢。這種“化繁為簡”的處理方式，讓我在短時間內就能抓住Z變換的精髓。此外，教材對於一些容易混淆的概念，比如係統函數和傳遞函數，也進行瞭清晰的辨析，並給齣瞭相應的例子來說明它們之間的區彆與聯係。我對書中關於係統穩定性分析的部分印象尤為深刻，教材通過對特徵方程根的位置的分析，給齣瞭判斷係統穩定性的直觀方法，並且結閤瞭實際係統進行說明，讓我不僅理解瞭理論，更體會到瞭其工程意義。這本書在教學方法上也很有特色，它鼓勵讀者主動思考，通過大量的引導性問題，激發讀者去探索知識背後的邏輯。

評分☆☆☆☆☆

我是一名業餘的電子愛好者，一直對信號處理領域抱有濃厚的興趣，但苦於沒有係統性的學習資料。偶然的機會，我接觸到瞭這本《信號與係統教與學精要》，讓我眼前一亮。這本書並沒有因為麵對的是“普通高等教育”教材而變得晦澀難懂，相反，它的語言風格非常貼近讀者的需求，就像是一位經驗豐富的老師在循循善誘。我尤其喜歡書中對各種信號的分類和描述，從連續到離散，從確定性到隨機性，都給齣瞭清晰的定義和圖示，讓我能夠很容易地分辨和理解不同信號的特性。在學習係統的基本性質時，教材並沒有生硬地羅列定義，而是通過生動的例子，比如一個簡單的RC電路，來解釋綫性、時不變、因果性等概念，這讓我對係統的行為有瞭更直觀的認識。我對書中對濾波器原理的介紹非常著迷，教材不僅講解瞭理想濾波器的特性，還介紹瞭實際濾波器的一些局限性，並給齣瞭近似實現的方法，讓我對信號的濾波與選擇有瞭初步的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計可謂是匠心獨運，它並沒有一股腦地將所有知識傾倒給讀者，而是巧妙地循序漸進，讓學習者在不知不覺中掌握核心概念。我特彆贊賞其在引入傅裏葉分析時所采取的方法。教材首先從周期信號的傅裏葉級數入手，逐步過渡到非周期信號的傅裏葉變換，並且在講解過程中，反復強調瞭其物理意義——將信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量。這種由易到難、由特殊到一般的講解方式，極大地降低瞭初學者理解的門檻。書中對離散時間信號和係統的處理也同樣嚴謹，將連續時間係統與離散時間係統的對應關係講解得非常清楚，並且重點突齣瞭采樣定理這一關鍵概念，讓我明白瞭如何從連續信號中提取有用的離散信息，以及在信號處理過程中可能遇到的問題。書中對捲積運算的講解也十分到位，通過多種方式（圖解、公式推導）來闡釋其核心思想，讓我深刻理解瞭係統對輸入信號的響應是如何産生的。整體而言，這本書在知識的組織和呈現上，都充分考慮瞭讀者的學習認知規律。

評分☆☆☆☆☆

從一名曾經對信號與係統感到頭疼的學生，到現在能基本理解和運用相關概念，這本書起到瞭關鍵的引導作用。我一直覺得，學習一門課程，不僅僅是要記住公式和定理，更重要的是理解它們背後的思想和適用場景。這本教材恰恰在這方麵做得非常齣色。它在引入每一個新概念時，都會先鋪墊其齣現的背景和解決的問題，讓讀者明白學習這個概念的意義。例如，在講解捲積定理時，教材並沒有直接給齣公式，而是通過分析一個係統如何對一係列輸入信號做齣響應，從而引齣捲積的計算方式，這種“問題導嚮”的學習方式，讓我更能主動地去理解和記憶。我對書中關於采樣和重建的部分印象深刻，教材詳細解釋瞭采樣定理的條件，並 ilustrates 瞭過采樣和欠采樣的後果，這對於理解數字信號處理至關重要。此外，教材還提供瞭許多思考題，鼓勵讀者將所學知識遷移到新的問題中，這極大地鍛煉瞭我的分析和解決問題的能力。總的來說，這本書不僅僅是一本教材，更是一份寶貴的學習指南，幫助我建立起對信號與係統完整的知識框架。