信号与系统分析学习指导与习题详解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵泓扬 著

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 线性系统
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• Z变换
• 系统分析
• 学习辅导
• 习题详解
• 工程数学

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121228797

版次：01

商品编码：11465493

包装：平装

丛书名： 创新型人才培养“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2014-06-01

页数：236

正文语种：中文

内容简介

本书是《信号与系统分析》的辅导用书。全书共8章：信号与系统的基本知识、连续时间系统的时域分析、离散时间系统的时域分析、傅里叶变换及系统的频域分析、离散时间信号的傅里叶变换、拉普拉斯变换及系统的s域分析、Z变换及离散系统的z域分析、系统的状态变量分析。每章由4部分组成：基本要求、知识点概括、习题详解、补充习题。

作者简介

常州工学院“信号与系统”重点课程建设 负责教学常州工学院“信号与系统”精品课程建设 负责教学常州工学院“信息论与编码”重点课程建设 负责教学常州市市级项目 “界面波传播特性的超声研究” 负责部分实验工作“信号与系统课程建设”获校级一类优秀课程建设指导学生毕业设计获校级三等奖

目录

目录
第1章信号与系统的基本知识
1?1基本要求
1?2知识点概括
1?3习题详解
1?4补充习题
第2章连续时间系统的时域分析
2?1基本要求
2?2知识点概括
2?3习题详解
2?4补充习题
第3章离散时间系统的时域分析
3?1基本要求
3?2知识点概括
3?3习题详解
3?4补充习题
第4章傅里叶变换及系统的频域分析
4?1基本要求
4?2知识点概括
4?3习题详解
4?4补充习题
第5章离散时间信号的傅里叶变换
5?1基本要求
5?2知识点概括
5?3习题详解
5?4补充习题
第6章拉普拉斯变换及系统的s域分析
6?1基本要求
6?2知识点概括
6?3习题详解
6?4补充习题
第7章Z变换及离散系统的z域分析
7?1基本要求
7?2知识点概括
7?3习题详解
7?4补充习题
第8章系统的状态变量分析
8?1基本要求
8?2知识点概括
8?3习题详解
8?4补充习题
参考文献

前言/序言

《深度探索：电磁波的奥秘与通信原理》 内容简介： 本书旨在为广大电子工程、通信工程、物理学等领域的学生、研究人员及从业者提供一个深入理解电磁波及其在现代通信系统中应用的基础。我们将循序渐进地剖析电磁波的本质、传播特性、与物质的相互作用，并在此基础上，详细阐述其在无线通信、光纤通信、雷达技术等关键领域的原理与实践。本书内容严谨，逻辑清晰，力求以通俗易懂的语言，辅以丰富的图示和实例，帮助读者构建坚实的理论基础，并能将所学知识应用于实际问题。 第一篇：电磁波的基石 第一章：矢量分析与场论回顾 本章将对理解电磁场至关重要的矢量分析工具进行系统回顾。我们将从向量的定义、运算（点积、叉乘）、梯度、散度、旋度等基本概念出发，深入讲解它们在物理学中的意义。 随后，我们将重点梳理麦克斯韦方程组在微分形式和积分形式下的表达，强调其作为描述电磁现象普适规律的核心地位。我们会详细解释每个方程所代表的物理含义，例如高斯定律在电场和磁场中的应用，安培-麦克斯韦定律如何统一了电流和变化的电场产生磁场，以及法拉第电磁感应定律等。 为了更好地理解场量的空间分布和变化，我们将深入探讨场的概念，包括标量场和矢量场，以及场的源（电荷、电流）和汇。本章的重点在于为后续章节建立牢固的数学和物理基础，让读者对电场、磁场及其相互关联性有深刻的理解。 第二章：麦克斯韦方程组的诞生与演进 本章将带领读者追溯电磁学发展的辉煌历程，从法拉第的实验发现到麦克斯韦的理论升华。我们将详细介绍法拉第如何通过一系列精妙的实验揭示了电磁感应现象，并初步构想了“力线”的概念。 接着，我们将重点解析麦克斯韦如何在前人工作的基础上，通过引入位移电流的概念，完成了对经典电磁理论的统一。我们将详细剖析麦克斯韦方程组的各个组成部分，以及位移电流为何能够弥补安培环路定律在变化电场情况下的不足。 本书将重点强调，正是麦克斯韦方程组的完备性，预言了电磁波的存在及其传播速度等于光速，从而揭示了光是一种电磁波的深刻结论。我们将从方程组中推导出电磁波的波动方程，展示其振幅、频率、波长等基本属性，为后续章节理解电磁波的传播奠定理论基础。 第三章：平面电磁波的传播特性 本章将聚焦于最基本也是最重要的电磁波形式——平面电磁波。我们将基于均匀介质中的麦克斯韦方程组，推导出平面电磁波的波动方程，并求解出其严格的解析解。 我们将详细分析平面电磁波的几个关键特性： 振荡方向与传播方向的垂直性： 阐述电场矢量、磁场矢量与波的传播方向相互垂直，形成横波的特性。 电场与磁场的关系： 揭示电场和磁场的幅值、相位以及它们之间的固定比例关系，介绍波阻抗的概念及其物理意义。 相位传播与群速度： 区分相位速度（波动的相位前进的速度）和群速度（能量传输的速度），并分析它们在不同情况下的关系。 极化： 详细介绍线极化、圆极化、椭圆极化等不同类型的电磁波极化方式，以及它们如何产生以及对通信系统接收的影响。 本章还将探讨电磁波在真空和理想介质中的传播，为理解更复杂的传播环境打下基础。 第四章：电磁波在不同介质中的传播 本章将深入研究电磁波在实际传播介质中的行为。我们将从介质的电导率（σ）、介电常数（ε）和磁导率（μ）入手，分析它们对电磁波传播的影响。 理想介质： 回顾和巩固电磁波在真空和无损耗介质（如某些绝缘材料）中的传播，重点关注其速度、阻抗和衰减情况。 损耗介质： 详细分析电磁波在导电介质（如金属、盐水）中的传播。我们将引入“趋肤效应”的概念，解释电磁波在导体内如何随着深度指数衰减，并推导出趋肤深度公式，分析其与频率、介质参数的关系。 色散介质： 探讨介质的电磁参数（ε, μ）随频率变化的现象，即色散。我们将分析色散如何导致不同频率分量的传播速度不同，进而引起信号的展宽和失真，强调色散对高速通信系统的影响。 电磁波的反射与透射： 基于菲涅尔方程，详细分析电磁波在两种不同介质界面上的反射和透射现象。我们将讨论不同入射角、不同极化方式下反射系数和透射系数的变化，并引入全反射的概念，这在光纤通信等领域至关重要。 第五章：电磁波的辐射与散射 本章将从源头开始，探讨电磁波是如何产生的。我们将介绍最简单的电磁波辐射源——基本偶极子天线。 基本偶极子辐射： 详细分析一个振荡的电偶极子如何产生电磁波，推导其远场辐射方向图、辐射功率和平均辐射电阻。我们将解释方向图的形状如何描述天线在不同方向上的辐射强度。 天线理论简介： 引入更复杂的电磁波辐射体，如短磁偶极子、环形天线等，并概述不同类型天线的辐射特性。 电磁波的散射： 探讨电磁波遇到障碍物时发生散射的现象。我们将区分瑞利散射和米氏散射，并介绍雷达截面积（RCS）的概念，它量化了目标对雷达波的散射能力，对于雷达探测至关重要。 本章的重点在于理解电磁波的产生机制以及其与物质的相互作用，为理解通信系统的天线设计和雷达探测原理奠定基础。 第二篇：通信系统中的电磁波应用 第六章：无线通信中的电磁波传输 本章将聚焦于电磁波在无线通信中的实际应用。我们将分析无线信道的多径效应，即信号经过不同路径到达接收端的现象，以及其对通信质量的影响，如衰落和码间干扰。 传播模型： 介绍常用的无线传播模型，如自由空间传播模型、陆地传播模型（如Hata模型）、室内传播模型等，并分析不同模型适用的场景。 衰落分析： 详细讲解瑞利衰落、莱斯衰落等，分析其产生原因（多径效应、阴影效应等）以及对信号强度的影响。 分集技术： 介绍提高无线通信可靠性的关键技术，如空间分集、频率分集、时间分集等，解释它们如何通过利用信道的冗余来克服衰落。 天线系统： 讨论在无线通信中常用的天线类型，如全向天线、定向天线、微带天线等，以及它们在基站和终端设备中的作用。 第七章：光纤通信中的电磁波导 本章将深入探讨光纤通信这一现代通信的关键技术。我们将从光波作为电磁波的角度出发，分析光在光纤中的传输原理。 光纤结构与原理： 详细介绍光纤的纤芯、包层结构，以及光在其中传播的“全内反射”原理。我们将解释折射率分布（阶跃型和渐变型）对光波导模式的影响。 光波导模式： 分析光纤中不同传播模式（单模和多模），以及模式色散对信号传输带宽的限制。 光源与探测器： 简要介绍光纤通信中使用的光源（如激光器、LED）和光电探测器（如PIN二极管、雪崩光电二极管），以及它们的工作原理。 光纤通信系统： 概述光纤通信系统的组成，包括光源、光纤、中继器、光接收机等，并介绍其在长距离、大容量通信中的优势。 第八章：雷达系统中的电磁波应用 本章将揭示电磁波在目标探测、跟踪和测量中的重要作用——雷达。 雷达基本原理： 详细讲解雷达的工作流程，即发射电磁波脉冲，然后接收目标的反射信号，通过分析回波的时延、频率变化等信息来识别目标。 雷达方程： 推导并深入分析雷达方程，解释影响雷达探测距离和精度的关键因素，包括发射功率、天线增益、目标雷达截面积、信号传播损耗等。 脉冲多普勒雷达： 重点介绍脉冲多普勒雷达，分析其如何利用多普勒效应来区分动目标和静止目标，以及在目标速度测量中的应用。 雷达信号处理： 简要介绍雷达信号处理的基本概念，如脉冲压缩、动目标显示（MTI）等，以增强目标的探测能力和区分干扰。 第九章：电磁兼容性（EMC）与电磁干扰（EMI） 本章将关注电磁波在现代电子设备中不可避免的相互影响问题。 EMC与EMI定义： 清晰界定电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）的概念。EMC是指设备在电磁环境中正常工作的能力，而EMI是指设备产生的电磁辐射对其他设备造成干扰。 干扰的产生与耦合： 分析EMI产生的常见途径，包括传导耦合、辐射耦合、串扰等。我们将解释这些耦合机制如何在电路板、电缆和设备之间传递电磁能量。 EMC设计原则： 介绍在产品设计早期就应遵循的EMC设计原则，例如： 屏蔽： 如何利用金属外壳或屏蔽层来阻止电磁波的辐射和侵入。 滤波： 如何使用滤波器来抑制噪声和不需要的电磁信号。 接地： 强调良好接地的重要性，以及不同接地方式对EMC性能的影响。 布局布线： 讲解合理的PCB布局和布线策略如何最小化信号之间的串扰和辐射。 EMC测试与标准： 简要介绍电磁兼容性测试的流程和常见的国际标准（如CISPR、FCC、CE等），以及产品需要通过这些测试才能上市的重要性。 第十章：电磁波在传感技术中的应用 本章将探讨电磁波作为一种非接触式测量手段在各类传感技术中的应用。 介电常数测量： 分析如何利用电磁波（如微波）与物质介电常数之间的关系来测量物质的成分、湿度、密度等参数。 雷达测速测距： 回顾和拓展雷达在交通监控、工业自动化、运动分析等领域的测速测距应用。 射频识别（RFID）： 介绍RFID技术的工作原理，电磁波如何用于实现物品的无接触识别和数据交换，以及其在物流、库存管理、门禁系统等领域的广泛应用。 地质勘探与遥感： 探讨电磁波（如雷达）如何穿透土壤或地层，用于地下结构探测、矿产资源勘探，以及在卫星遥感中获取地表信息。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 在深入讲解理论概念的同时，本书将穿插丰富的实际工程案例和应用场景，帮助读者理解理论知识的实际意义。 图文并茂，直观易懂： 大量采用示意图、波形图、方向图等可视化工具，使复杂的电磁现象变得直观易懂。 数学工具的有效运用： 在必要时，我们会提供清晰的数学推导过程，但始终注重解释数学公式背后的物理意义，避免晦涩难懂的推导。 前沿技术展望： 简要介绍电磁波研究和应用领域的前沿发展趋势，如智能天线、5G/6G通信、量子通信中的电磁学原理等，激发读者的学习兴趣。 本书适合于高等院校电子信息类、通信类、物理类专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程技术人员阅读。通过学习本书，读者将能建立起对电磁波理论的系统认知，并能将其应用于解决实际的工程问题。

评分☆☆☆☆☆

初学者踏入信号与系统迷宫的启明灯 作为一名刚刚接触信号与系统这门课程的学生，我感到有些手足无措。课本上的概念晦涩难懂，公式推导跳跃得厉害，每次做习题都像是大海捞针，不知道从何下手。就在我快要放弃的时候，偶然间发现了这本《信号与系统分析学习指导与习题详解》。拿到书的那一刻，我被它清晰的排版和丰富的例题吸引了。书本并没有直接抛出枯燥的理论，而是从最基础的概念入手，用生动形象的比喻解释傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心概念，让我这个小白也能大致理解其中的精髓。更让我惊喜的是，每一章节后面都附带了大量的例题，并且每道题都详细地讲解了解题思路和步骤，甚至还罗列出了常见的陷阱和易错点，这对于我这种需要大量练习来巩固知识的人来说，简直是量身定做。我尝试着跟着书本的讲解，一步一步地去解题，慢慢地，那些曾经让我头疼的公式和定理，似乎不再那么遥不可及了。我能感受到自己思维的转变，从一开始的被动接受，到逐渐能够主动思考，尝试着用书本上的方法去解决问题。这本书真正起到了一个“指导”的作用，让我看到了前进的方向，也给了我克服困难的信心。

评分☆☆☆☆☆

经验丰富者的知识梳理与升华之器 对于我这种已经学过信号与系统，但总觉得理解不够透彻，尤其是某些高级概念和应用场景依然感到模糊的工程师来说，这本《信号与系统分析学习指导与习题详解》提供了一个绝佳的梳理和升华的机会。它不像纯粹的习题集那样只提供答案，而是深入剖析了每一个知识点背后的原理，并将其与实际应用巧妙地结合。我特别喜欢书中对一些复杂系统的分析，例如滤波器设计、系统稳定性判断等，作者通过层层递进的推导，将抽象的数学模型与具体的工程问题联系起来，让我对这些概念有了更深层次的理解。书中对于一些经典问题的讲解，更是点睛之笔，它不仅给出了标准的解法，还提供了多种不同的思考角度，甚至对某些方法的局限性也进行了探讨，这对于拓宽我的解题思路非常有帮助。我常常在工作之余翻阅此书，遇到一些工程难题时，会习惯性地翻到书中相关章节，往往能从中获得灵感，找到解决问题的关键。它就像一位经验丰富的导师，在我遇到瓶颈时，总能恰到好处地给予指导，让我茅塞顿开。

评分☆☆☆☆☆

深度学习者的“秘密武器”，直击核心，洞悉本质 对于我这种已经有一定信号与系统基础，并希望能够深入理解其内在机制的学生来说，这本《信号与系统分析学习指导与习题详解》堪称我学习过程中的“秘密武器”。它不仅仅是对课本内容的补充，更是一种对知识的“二次开发”。书中对于一些关键定理的推导，往往比课本更加严谨和详尽，作者会深入剖析每一个数学步骤背后的物理意义，以及它在整个理论体系中的地位。我尤其欣赏书中对于一些“难点”的深入挖掘，例如Z变换的收敛域、状态空间法的应用等，作者并非浅尝辄止，而是通过多角度的分析和不同方法的比较，帮助读者彻底理解其核心思想。更重要的是，书中对习题的详解，并不只是给出一个答案，而是引导读者思考“为什么这样做”，并提出“还有没有其他方法”的问题，这种启发式的讲解方式，极大地提升了我的自主学习能力和分析问题的深度。我感觉这本书不仅仅是在教我如何解题，更是在教我如何“思考”信号与系统，如何从根本上理解这些概念，从而在面对更复杂的场景时，也能够游刃有余。

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挑战极限！攻克信号与系统难关的利器 我一直以来都将信号与系统视为学习过程中的一个巨大挑战，总觉得其中的数学理论和抽象概念如同高墙一般难以逾越。许多时候，我花费了大量时间去理解一个公式，却仍然无法将其灵活运用到实际的解题中。这本书的出现，无异于为我打开了一扇新的大门。它不仅仅是知识的讲解，更是一种思维方式的引导。书中对于一些“硬骨头”式的题目，分析得极其透彻，作者并没有回避难题，而是迎难而上，将复杂的推导过程分解成一系列可理解的步骤，并且对于每一步的依据都解释得非常清楚。我印象最深刻的是关于卷积的章节，我之前对卷积的理解一直停留在概念层面，通过这本书的详解，我终于理解了它的物理意义，并且掌握了多种计算卷积的方法，包括图解法和代数法。书中还有很多“进阶”和“拓展”类的习题，这些题目很有挑战性，但解答过程却充满了启发性，它们不仅仅是考察我对知识的掌握程度，更是锻炼我的分析能力和解决未知问题的能力。我感觉自己正在通过这本书，一点一点地啃下那些曾经让我望而却步的难题，这是一种巨大的成就感。

评分☆☆☆☆☆

理论与实践的完美桥梁——让抽象概念落地生根 作为一名对信号与系统理论的应用充满好奇的学生，我常常在课堂上被一些高度抽象的数学模型所困扰，总觉得这些理论与我们实际接触到的工程应用之间隔着一层迷雾。这本《信号与系统分析学习指导与习题详解》恰恰填补了这一鸿沟。书中不仅仅是机械地讲解公式和定理，而是极其注重理论与实践的结合。例如，在讲解滤波器设计时，作者并没有停留在理论公式的推导，而是通过具体的实例，展示了如何根据实际需求（如通带、阻带的频率范围）来选择合适的滤波器类型，并给出具体的参数设计步骤。书中大量的图示和仿真结果，让那些原本冰冷的数学概念变得鲜活起来。我能够直观地看到一个信号经过不同系统处理后的变化，这种可视化让我的理解更加深刻。尤其是一些关于通信系统、图像处理等领域的应用示例，更是让我体会到信号与系统这门学科的魅力所在。它不再是枯燥的理论推导，而是解决实际工程问题的强大工具。我感觉自己不再是被动地学习，而是在主动地探索，并在书中找到了理论与实践之间那座完美的桥梁。