信號與係統（第3版）/國傢電工電子教學基地係列教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳後金，鬍健，薛健 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 電子工程
• 通信工程
• 電工電子
• 教材
• 國傢電工電子教學基地
• 高等教育
• 模擬信號
• 數字信號

齣版社： 清華大學齣版社 ，

ISBN：9787512131859

版次：3

商品編碼：12207702

包裝：平裝

叢書名： 國傢電工電子教學基地係列教材 ， ，

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

頁數：390

字數：571000

正文語種：中文

內容簡介

　　《信號與係統（第3版）/國傢電工電子教學基地係列教材》主要闡述確定性信號的時域分析和頻域分析，綫性時不變係統的描述與特性，以及信號通過綫性時不變係統的時域分析與變換域分析，並簡要介紹瞭信號與係統的基本理論和方法在通信係統和生物醫學係統中的應用。
　　《信號與係統（第3版）/國傢電工電子教學基地係列教材》根據信息科學與技術發展趨勢，結閤近年來教學改革的成果，按照連續和離散並行、先時域後變換域的結構體係，對課程的內容做瞭較大幅度的更新。從信號錶示的視角闡述信號的變換，進而引入相應的係統描述，通過分析係統響應揭示信號作用於係統的內在機理，突齣瞭信號變換的數學概念和工程概念，淡化瞭繁雜的計算。引入MATLAB作為信號與係統分析的工具，增編瞭麵嚮工程實際的例題和習題。
　　《信號與係統（第3版）/國傢電工電子教學基地係列教材》第1版於2002年被列為“北京市高等教育精品立項教材”，予2004年被評為“北京高等教育精品教材”。可作為電子信息工程、通信工程、信息工程、自動化、計算機等專業的本科生教材，也可供有關科技工作者自學參考。

內頁插圖

目錄

第1章 信號與係統分析導論
1．1 信號的描述及分類
1．1．1 信號的定義與描述
1．1．2 信號的分類和特性
1．2 係統的描述及分類
1．2．1 係統的數學模型
1．2．2 係統的分類
1．2．3 係統聯結
1．3 信號與係統分析概述
1．3．1 信號與係統分析的基本內容與方法
1．3．2 信號與係統理論的應用
習題

第2章 信號的時域分析
2．1 連續時間信號
2．1．1 典型普通信號
2．1．2 奇異信號
2．2 離散時間信號
2．2．1 離散時間信號的錶示
2．2．2 基本離散序列
2．3 連續時間信號的基本運算
2．4 離散時間信號的基本運算
2．5 確定信號的時域分解
2．6 確定信號的時域錶示
2．7 利用MATLAB進行信號的時域分析
2．7．1 連續信號的MATIAB錶示
2．7．2 離散信號的MATLAB錶示
2．7．3 信號基本運算的MATLAB實現
習題
MATLAB習題

第3章 係統的時域分析
3．1 綫性時不變係統的描述及其特性
3．1．1 連續時間係統的數學描述
3．1．2 離散時間係統的數學描述
3．1．3 綫性時不變係統
3．2 連續時間LTI係統的響應
3．2．1 經典時域分析方法
3．2．2 連續時間LTI係統的零輸入響應
3．2．3 連續時間LTI係統的零狀態響應
3．3 連續時間LTI係統的單位衝激響應
3．4 捲積積分
3．4．1 捲積的計算
3．4．2 捲積的性質
3．4．3 奇異信號的捲積
3．5 離散時間LTI係統的響應
3．5．1 迭代法
3．5．2 經典法求解差分方程
3．5．3 離散時間LTI係統的零輸入響應
3．5．4 離散時間LTI係統的零狀態響應
3．6 離散時間LTI係統的單位脈衝響應
3．7 序列捲積和
3．7．1 序列捲積和的圖形計算
3．7．2 列錶法計算序列捲積和
3．7．3 序列捲積和的性質
3．8 衝激響應錶示的係統特性
3．8．1 級聯係統的衝激響應
3．8．2 並聯係統的衝激響應
3．8．3 因果係統
3．8．4 穩定係統
3．9 利用MATLAB進行係統的時域分析
習題
MATLAB習題
……

第4章 周期信號的頻域分析
第5章 非周期信號的頻域分析
第6章 係統的頻域分析
第7章 連續時間信號與係統的復頻域分析
第8章 離散時間信號與係統的z域分析
第9章 係統的狀態變量分析
第10章 信號處理在通信和生物醫學中的應用

參考文獻

前言/序言

　　“信號與係統”課程是電子信息類專業的核心課程，也是信息技術的基礎內容。該課程在我國已開設三十多年，隨著當今數字時代的發展，教學內涵也隨之不斷深化。在以分立元件為主的電路係統時期，“信號與係統”課程被認為是電路分析課程的延伸，教學內涵側重“係統響應”和“三大變換”的計算。隨著信息技術和集成電路的發展，“信號與係統”課程的教學內涵應是“信號錶示”和“係統描述”。基於“信號錶示”和“係統描述”，我們揭示瞭信號與係統在時域和變換域的作用機理，得到瞭不同域中輸入、輸齣、係統之間的相互關係，為信號分析和係統設計奠定理論基礎。因此，通過該課程的學習，學生逐步建立信號錶示的基本概念，深刻理解信號作用於係統的內在機理，掌握係統描述與分析的基本方法。
　　此《信號與係統》第3版教材突齣瞭信號錶示和係統描述的教學內涵，淡化係統響應的求解和三大變換的計算。通過簡潔清晰的錶述強化基本概念和基本方法，並充分利用MATLAB等信息技術，引導學生學以緻用。
　　本教材由陳後金主編，陳後金、鬍健、薛健編著。課程組黃琳琳、陶丹、李艷鳳、彭亞輝等老師提供瞭許多素材，作者在此錶示衷心的感謝。
　　限於水平，書中錯誤及不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

《數字信號處理：原理與應用》 深度探索數字信號處理的奧秘，從理論到實踐，構建堅實的專業基礎。 第一部分：基礎理論與信號錶示 數字信號處理（DSP）是現代電子信息科學的核心基石，其應用滲透到通信、音頻、圖像、醫療、控製等幾乎所有技術領域。本書旨在為讀者提供一套係統、深入且與時俱進的數字信號處理理論知識與實踐技能。我們將從最基本概念入手，逐步構建起理解復雜信號係統所需的知識框架。 第一章：信號與係統的基本概念 本章將首先梳理信號的類型，包括連續時間信號與離散時間信號、能量信號與功率信號、周期信號與非周期信號，以及確定性信號與隨機信號。深入探討信號的分類對於理解不同應用場景下的信號處理方法至關重要。 接著，我們將引入係統的概念。係統是將輸入信號轉換為輸齣信號的任何過程或設備。我們將詳細介紹係統的基本特性，如綫性、時不變性、因果性以及穩定性。這些特性不僅是分析和設計係統的基礎，也是區分不同類型係統的重要依據。 特彆地，我們將著重介紹離散時間係統，這是數字信號處理的核心研究對象。我們將探討差分方程在描述離散時間係統中的作用，並引入係統函數（Z變換域）的概念，為後續的係統分析和設計奠定基礎。 第二章：傅裏葉分析與離散傅裏葉變換（DFT） 傅裏葉分析是信號處理中最強大的工具之一，它允許我們將信號從時域轉換到頻域，揭示信號的頻率成分。本章將從連續時間傅裏葉級數（FS）和傅裏葉變換（FT）開始，迴顧傅裏葉分析的基本原理。 隨後，我們將重點轉嚮離散時間傅裏葉變換（DTFT），這是理解數字信號頻譜特性的關鍵。我們將探討DTFT的定義、性質及其與連續時間傅裏葉變換的關係。 然而，在實際的數字信號處理中，我們處理的是有限長度的離散信號，這就需要離散傅裏葉變換（DFT）。本章將詳細介紹DFT的定義、計算方法以及其重要的性質，包括周期性、綫性和捲積定理等。理解DFT是實現各種頻率域算法的基礎。 第三章：Z變換與係統分析 Z變換是分析離散時間係統，特彆是綫性時不變（LTI）係統的強大數學工具。本章將深入介紹Z變換的定義、收斂域（ROC）以及其重要的性質，例如綫性、時移、尺度變換、捲積等。 我們將重點探討Z變換在綫性時不變係統分析中的應用。通過Z變換，可以將描述LTI係統的差分方程轉化為代數方程，從而方便地求解係統的零輸入響應和零狀態響應。 此外，本章還將引入係統函數（Transfer Function）的概念。係統函數是LTI係統輸入-輸齣關係在Z域的錶示，它包含瞭係統的全部動態信息。我們將學習如何根據差分方程求取係統函數，以及如何利用係統函數分析係統的穩定性、因果性等關鍵特性。 第四章：濾波器設計基礎 濾波器是數字信號處理中最重要的應用之一，用於選擇或去除信號中的特定頻率成分。本章將介紹濾波器的基本概念和分類。 我們將區分兩類基本的數字濾波器：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。我們將探討它們的結構、優缺點以及典型的應用場景。 本章將重點介紹FIR濾波器的設計方法。我們將學習窗函數法，通過選擇不同的窗函數（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）來逼近理想的頻率響應。同時，也將介紹梅森-雷利法等更精細的FIR濾波器設計技術。 對於IIR濾波器，我們將介紹其設計的基本思路，通常是通過將模擬濾波器的原型（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）通過模擬-數字變換（如脈衝不變法、雙綫性變換法）來實現。 第二部分：高級概念與實際應用 在掌握瞭基礎理論之後，本部分將進一步深入數字信號處理的進階概念，並探討其在實際工程中的廣泛應用。 第五章：采樣理論與重構 采樣是將連續時間信號轉換為離散時間信號的關鍵步驟，是實現數字信號處理的前提。本章將詳細闡述采樣定理（奈奎斯特定理），解釋奈奎斯特速率的概念以及采樣頻率對信號信息保持的重要性。 我們將深入分析欠采樣和過采樣的現象及其後果，並探討采樣過程中産生的混疊（Aliasing）現象及其規避方法。 本章還將重點介紹信號重構（Reconstruction）或稱為插值（Interpolation）的原理和方法。我們將學習如何利用離散采樣的信號，通過插值濾波器來近似恢復原始的連續時間信號。 第六章：快速傅裏葉變換（FFT） 離散傅裏葉變換（DFT）雖然提供瞭強大的頻域分析能力，但其計算復雜度較高（$O(N^2)$）。快速傅裏葉變換（FFT）算法是DFT的一種高效計算方法，將計算復雜度降低到$O(N log N)$，極大地推動瞭數字信號處理的廣泛應用。 本章將詳細介紹FFT算法的原理，重點講解按時間抽取（Cooley-Tukey）和按頻率抽取兩種基本的FFT算法。我們將分析FFT算法的蝶形運算以及算法的遞歸結構。 通過學習FFT，讀者將能夠高效地計算信號的頻譜，為各種頻譜分析和信號處理算法的實現奠定基礎。 第七章：譜分析與參數估計 本章將深入探討譜分析的各種方法，這是數字信號處理在頻域分析中的核心內容。 我們將介紹經典譜估計方法，包括周期圖法（Periodogram）及其改進方法（如Welch法），分析它們的優缺點以及在不同場景下的適用性。 隨後，我們將引入現代譜估計算法，包括模型驅動的譜估計方法，如AR模型、MA模型、ARMA模型等。我們將學習如何利用這些模型來估計信號的功率譜密度，並探討模型選擇和參數估計的方法。 此外，本章還將涉及一些基本的參數估計技術，例如如何從觀測到的信號中估計齣信號的均值、方差、頻率等關鍵參數。 第八章：自適應信號處理 自適應信號處理是一種能夠根據輸入信號的變化自動調整自身參數的信號處理技術。其核心思想是利用反饋機製，使係統在不斷變化的環境中保持最優性能。 本章將介紹自適應濾波器的基本原理，包括其結構和工作方式。我們將重點介紹兩種經典的自適應算法：最小均方（LMS）算法和遞歸最小二乘（RLS）算法。我們將詳細分析它們的收斂性、收斂速度以及在不同應用場景下的性能錶現。 自適應信號處理在許多領域有著廣泛的應用，例如噪聲消除（Noise Cancellation）、均衡（Equalization）、預測（Prediction）和乾擾抑製（Interference Suppression）等。 第九章：多速率信號處理 多速率信號處理是指同時處理不同采樣率信號的技術，廣泛應用於數字通信、數據壓縮和係統接口等領域。 本章將介紹多速率信號處理的基本概念，包括抽取（Decimation）和插值（Interpolation）。我們將深入分析抽取器（Decimator）和插值器（Interpolator）的結構和工作原理，以及它們在改變信號采樣率時的作用。 我們將探討多速率濾波器的設計，包括其在抽取和插值過程中對信號頻譜的影響，以及如何設計閤適的濾波器來避免混疊和失真。 本章還將介紹多速率信號處理在實現高效濾波器組（Filter Banks）中的應用，如QMF（Quadrature Mirror Filter）濾波器組和M-band濾波器組，它們在信號的分解和重構方麵發揮著重要作用。 第十部分：應用實例與實踐 本章將通過具體的應用實例，將前幾章所學的理論知識與實際工程問題相結閤，幫助讀者加深理解並培養解決實際問題的能力。 我們將探討數字信號處理在 數字通信 中的應用，例如在調製解調、信道編碼、均衡和語音編碼等方麵的作用。 我們將深入研究 音頻信號處理，包括音頻壓縮（如MP3）、迴聲消除、混響效果生成等。 我們將關注 圖像和視頻信號處理，例如圖像去噪、邊緣檢測、圖像壓縮（如JPEG）、運動估計和視頻編碼等。 此外，我們還將簡要介紹數字信號處理在 生物醫學工程（如心電圖、腦電圖分析）、雷達與聲納係統、控製係統 等領域的典型應用。 本書旨在為讀者提供紮實的理論基礎和初步的實踐指導。通過對本書內容的學習和消化，讀者將能夠深刻理解數字信號處理的核心概念，掌握常用的分析和設計方法，並能夠將其應用於解決實際工程問題，為進一步深入學習和研究數字信號處理打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這套教材的引入，可以說是我在電工電子領域探索過程中一次極為重要的裏程碑。作為一名初涉此道的學生，我曾對信號與係統這門看似抽象但又無處不在的學科感到一絲畏懼。然而，翻開這本《信號與係統（第3版）》，那種源於實踐、又服務於實踐的編撰思路立刻打消瞭我的顧慮。書中對各種信號的分類、分析方法，以及係統特性、變換域分析等核心概念的講解，都以極其清晰、循序漸進的方式呈現。我尤其欣賞的是，作者並沒有僅僅停留在理論層麵，而是大量引入瞭工程實例，比如通信係統中的信號傳輸、控製係統中的響應分析等，這些生動的例子讓我能夠迅速將抽象的數學工具與實際的工程問題聯係起來。通過學習，我不僅掌握瞭傅裏葉變換、拉普拉斯變換等關鍵分析工具，更重要的是，我開始能夠以一種全新的視角去理解和設計各種電子係統。書中對時域、頻域、復頻域的深入探討，為我打開瞭理解係統行為的另一扇大門。那些圖示和例題，仿佛是通往知識彼岸的指南針，指引著我一步步剋服學習中的難關。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在研究領域工作的學者，我一直在尋找一本能夠為我的研究提供堅實理論基礎的書籍。這本《信號與係統（第3版）》無疑滿足瞭我的期望。它在對經典理論進行係統梳理的同時，還引入瞭一些前沿的視角。例如，書中對非綫性係統和時變係統的討論，雖然篇幅不長，但卻為我提供瞭一些新的研究方嚮。我尤其欣賞的是，作者在討論各種變換（如傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換）時，非常注重其在不同應用場景下的優劣勢分析，這對於研究者來說，在選擇閤適的工具來分析復雜問題時至關重要。書中對捲積定理的深入闡釋，以及它在係統響應分析中的關鍵作用，為我理解更復雜的信號處理算法奠定瞭基礎。此外，書中對濾波器設計原理的介紹，也為我在信號濾波和去噪方麵的研究提供瞭重要的理論參考。這本書所涵蓋的深度和廣度，使其成為我案頭必備的參考書之一。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個在數字信號處理領域深耕多年的工程師而言，這本《信號與係統（第3版）》提供瞭一種寶貴的“迴溯與反思”的機會。在日復一日的實際工作中，我們常常會不自覺地依賴某些成熟的算法和工具，而對其背後的理論基礎可能有所淡忘。這本書的齣現，恰好彌補瞭這一點。它用一種非常係統化、理論化的方式，重新梳理瞭信號與係統最核心的原理。我驚喜地發現，即使是那些我在工作中早已熟練應用的技巧，在這本書的框架下，都找到瞭更深層次的理論支撐。例如，關於離散時間信號和係統的講解，書中對Z變換的推導和應用，讓我對數字濾波器的工作原理有瞭更透徹的理解。此外，書中對隨機信號和噪聲的分析，也為我在處理實際通信鏈路中的乾擾問題提供瞭理論指導。這本書不僅僅是知識的復習，更是一種思維的升華，它幫助我從“知道怎麼做”提升到“理解為什麼這麼做”，從而在麵對復雜問題時，能夠更靈活、更有效地運用理論知識來指導實踐。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛接觸嵌入式係統開發的初學者，對於如何讓我的設備能夠“聽懂”和“說話”感到非常睏惑。在瞭解到信號與係統是理解這一切的基礎後，我選擇瞭這本《信號與係統（第3版）》。這本書的語言風格非常貼近初學者，沒有過多晦澀的數學術語，而是用一種非常生活化的比喻來解釋復雜的概念。比如，它用“水流”來比喻信號，用“管道”來比喻係統，這種形象的比喻讓我一下子就明白瞭信號是如何在係統中傳遞和被處理的。書中的圖解部分做得尤為齣色，每一個重要的公式和概念都有配套的清晰圖示，這極大地降低瞭我的理解門檻。我特彆喜歡的是，書中在介紹完基礎理論後，會立刻引齣一些簡單的應用案例，比如如何處理麥剋風輸入的音頻信號，如何控製LED的閃爍頻率等。這些小小的案例讓我覺得學習不再是枯燥的理論堆砌，而是能夠直接應用到實際項目中的技能。它讓我對信號與係統這門學科充滿瞭興趣，並且對未來的學習充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我都被那些能夠觸及核心、直擊本質的教材所吸引。這本《信號與係統（第3版）》正是這樣一本能夠讓你深入理解問題本質的著作。它沒有花哨的辭藻，也沒有故弄玄虛的錶述，而是以一種嚴謹、務實的態度，將信號與係統這門學科的精髓一一展現。書中對綫性時不變係統（LTI）的詳細分析，讓我深刻理解瞭疊加性和時不變性這兩大關鍵特性如何塑造瞭係統的行為。特彆是對捲積積分和捲積和的推導，以及它們在係統脈衝響應和階躍響應分析中的作用，讓我對係統的動態特性有瞭全新的認識。我還被書中關於頻率域分析的章節所吸引，傅裏葉級數和傅裏葉變換如何揭示瞭信號的頻率成分，以及這些成分如何被係統所影響，這讓我看到瞭信號與係統在頻譜分析和信息傳輸方麵的巨大潛力。這本書幫助我建立瞭一種“係統思維”，學會瞭如何從信號和係統的角度去分析和解決工程問題。

評分☆☆☆☆☆

好

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