信号与系统学习指导与习题精解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡钋 编

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
• MATLAB
• 通信原理
• 控制系统
• 高等数学

出版社： 武汉大学出版社

ISBN：9787307198050

版次：1

商品编码：12270937

包装：平装

开本：16

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：440

字数：658000

内容简介

本书在对典型例题和习题解答给出详尽分析与解答的同时，强调基本知识点、重要公式以及分析方法特别是综合分析方法的正确运用，帮助读者掌握信号与系统课程重要内容，提高分析和解题能力，以精解题达到题海所无法达到的良好效果。因此， 本书可作为电气信息类、电子信息类各专业学生学习“信号与系统”的好帮手，还可作为信号与系统课程的自学参考书，更是备考研究生考试者的良师益友。

作者简介

胡钋，1965年11月生. 武汉大学电气系统及自动化专业毕业，目前是武汉大学电气工程学院教授, 博士生导师. 长期从事电力系统控制，电力系统分析以及 电力自动监控、 测量技术的理论和应用等方面的教学和科研工作，主持和参加多项科研与教学项目，出版学术专著和教材8部，发表有影响的学术论文30多篇，被三大检索10多篇。

目录

第1章 绪论
1.1 基本要点
1.2 典型例题
1.3 习题解答

第2章 连续信号与系统的时域分析
2.1 基本要点
2.2 典型例题
2.3 习题解答

第3章 连续信号的频域分析
3.1 基本要点
3.2 典型例题
3.3 习题解答

第4章 连续系统的频域分析
4.1 基本要点
4.2 典型例题
4.3 习题解答

第5章 拉普拉斯变换
5.1 基本要点
5.2 典型例题
5.3 习题解答

第6章 连续时间系统的复频域分析
6.1 基本要点
6.2 典型例题
6.3 习题解答

第7章 离散信号与系统的时域分析
7.1 基本要点
7.2 典型例题
7.3 习题解答

第8章 离散时间傅里叶变换、离散傅里叶变换和快速傅里叶变换
8.1 基本要点
8.2 典型例题
8.3 习题解答

第9章 z变换
9.1 基本要点
9.2 典型例题
9.3 习题解答

第10章 离散时间系统的复频域分析
10.1 基本要点
10.2 典型例题
10.3 习题解答

前言/序言

《工程信号分析与应用》 内容概览 本书旨在为读者提供一个深入理解信号与系统基本原理及其在工程领域广泛应用的框架。内容涵盖从最基础的信号分类、基本信号单元，到信号的变换、分析方法，再到线性时不变（LTI）系统的数学模型、时域和频域分析，以及系统在不同域下的响应特性。同时，本书还将重点探讨傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等核心分析工具，并介绍采样理论、数字信号处理（DSP）基础以及一些经典工程应用案例，例如滤波器设计、通信系统和控制系统中的信号处理。 第一部分：信号的基础 信号的定义与分类： 本章将从最根本的层面介绍什么是信号，信号是信息的载体，其形式多样，可以是电信号、声信号、图像信号等。我们将详细阐述信号的多种分类方式，包括： 连续时间信号与离散时间信号： 区分它们在时间轴上的连续性，以及它们在数学表示和处理上的差异。 模拟信号与数字信号： 强调信号幅度是否连续，以及数字信号的量化和编码过程。 周期信号与非周期信号： 定义周期信号的重复性，介绍基本周期和频率的概念。 偶信号与奇信号： 解释信号关于时间轴或幅度轴的对称性，以及它们在分析中的应用。 能量信号与功率信号： 定义信号的能量和功率，并介绍如何区分这两类信号。 确定性信号与随机信号： 引入随机信号的概念，为后续更复杂的信号分析奠定基础。 基本信号单元： 本章将深入介绍构成复杂信号的几个关键基本信号单元，它们是理解更高级概念的基石： 单位冲激信号（Dirac Delta Function）： 详细阐述其定义、性质（如取样性质、积分性质）及其在离散和连续时间中的表示。 单位阶跃信号（Unit Step Function）： 定义及其与冲激信号的关系，分析其在信号表示中的作用。 单位冲激序列（Kronecker Delta）： 对应离散时间信号中的冲激信号，介绍其性质。 复指数信号： 分析其周期性、频率和振幅等特性，以及其在傅里叶分析中的核心地位。 正弦和余弦信号： 介绍其幅度、频率、相位等参数，以及在周期信号分析中的重要性。 信号的基本运算： 本章将讲解对信号进行各种基本数学运算的方法，这些运算是信号处理和系统分析的基础： 信号的加法与减法： 元素相加或相减。 信号的乘法： 元素相乘，特别是在调制等应用中。 信号的伸缩（Scale）： 时间轴的伸缩（如 `x(at)`）和幅度轴的伸缩（如 `ax(t)`），分析它们对信号波形的影响。 信号的翻转（Flip）： 关于时间轴的翻转（如 `x(-t)`）和关于幅度轴的翻转（如 `-x(t)`）。 信号的移位（Shift）： 时间轴的平移（如 `x(t-t0)`），分析其对信号起始点的影响。 信号的卷积（Convolution）： 本章将初步介绍卷积的概念，作为线性时不变系统分析的核心工具。 第二部分：系统的分析 系统的定义与分类： 本章将引入“系统”这一概念，它是处理信号的实体，并对其进行分类： 系统的输入与输出： 信号作为系统的输入，经过系统处理后产生输出信号。 系统的模型： 介绍数学模型用于描述系统行为。 系统的分类： 无记忆系统与有记忆系统： 系统的输出是否仅取决于当前输入。 因果系统与非因果系统： 系统的输出是否只依赖于当前和过去的输入。 线性系统与非线性系统： 系统的叠加性（齐次性和可加性）是衡量线性的关键。 时不变系统与时变系统： 系统的参数是否随时间变化。 稳定系统与不稳定系统： 系统的输出是否在有界输入下保持有界（BIBO稳定）。 因果性、线性、时不变（LTI）系统的特殊性： 强调LTI系统在工程中的重要地位，因为其分析工具相对成熟。 线性时不变（LTI）系统的特性： 本章将重点深入分析LTI系统的核心属性： LTI系统的基本性质： 强调叠加性和时不变性如何简化系统分析。 单位冲激响应（Impulse Response）： 定义 `h(t)` 或 `h[n]`，阐述它完全表征一个LTI系统。 卷积的性质： 详细讲解卷积的数学定义（离散和连续），及其在LTI系统中的作用：输出信号是输入信号与系统冲激响应的卷积。 卷积的计算方法： 介绍图解法和代数法进行卷积计算。 LTI系统的稳定性与因果性判别： 基于冲激响应 `h(t)` 或 `h[n]` 的性质来判断系统的稳定性（如积分或求和收敛）和因果性（`h(t) = 0` for `t < 0` 或 `h[n] = 0` for `n < 0`）。 第三部分：信号的频域分析 傅里叶级数（Fourier Series）： 本章将引入将周期信号分解为一系列正弦和余弦分量的工具： 周期信号的三角形式傅里叶级数： 介绍其基本形式，以及系数的计算方法。 周期信号的复指数形式傅里叶级数： 强调其简洁性和在推导傅里叶变换中的作用。 傅里叶级数的收敛性： 讨论狄利克雷条件。 傅里叶级数在系统分析中的应用： 分析周期信号通过LTI系统后的输出。 傅里叶变换（Fourier Transform）： 本章将周期信号的频域分析方法推广到非周期信号： 傅里叶变换的定义： 基于复指数形式傅里叶级数推导连续时间傅里叶变换（CTFT）的定义。 傅里叶变换的性质： 线性性、时移性、频移性、对称性、微分性质、积分性质、帕塞瓦尔定理（能量守恒）等。 傅里叶反变换（Inverse Fourier Transform）： 将频域信息重建回时域。 重要的傅里叶变换对： 冲激信号、阶跃信号、复指数信号、矩形脉冲、指数衰减信号等的傅里叶变换。 傅里叶变换在系统分析中的应用： 利用系统频率响应 `H(ω)` 分析非周期信号通过LTI系统后的输出。 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 介绍用于分析离散时间信号的傅里叶变换。 离散傅里叶变换（DFT）： 介绍用于计算机实现的、针对有限长离散信号的傅里叶变换。 系统频率响应： 本章将深入理解LTI系统如何影响不同频率分量的信号： 频率响应的定义： `H(ω)`，即系统对单位复指数信号 `e^{jωt}` 的响应。 幅度响应与相位响应： 分别描述系统对信号幅度和相位的改变。 通过频率响应分析系统行为： 如何理解一个系统是低通、高通、带通还是带阻滤波器。 频率响应与冲激响应的关系： 它们互为傅里叶变换对。 系统输出的频域表示： `Y(ω) = X(ω)H(ω)`。 第四部分：拉普拉斯变换与Z变换 拉普拉斯变换（Laplace Transform）： 本章将引入更广泛的数学工具，以处理更复杂的系统和信号，特别是包含指数增长成分的信号： 双边拉普拉斯变换的定义： 引入收敛域（ROC）的概念。 单边拉普拉斯变换的定义： 主要用于分析因果系统。 拉普拉斯变换的性质： 线性性、时移性、频移性（复指数乘法）、微分性质（时域和s域）、积分性质、卷积性质。 拉普拉斯反变换： 介绍部分分式展开法和留数定理。 重要的拉普拉斯变换对： 冲激信号、阶跃信号、指数信号、正弦信号的拉普拉斯变换。 拉普拉斯变换在LTI系统分析中的应用： 系统函数 `H(s)`，输出 `Y(s) = X(s)H(s)`。 系统稳定性、因果性与收敛域（ROC）的关系： 详述。 Z变换（Z-Transform）： 本章将介绍用于分析离散时间系统和信号的拉普拉斯变换的离散对应： 双边Z变换的定义： 引入收敛域（ROC）。 单边Z变换的定义： 主要用于分析因果离散系统。 Z变换的性质： 线性性、时移性（延迟和超前）、尺度变换、共轭性、微分性质、积分性质、卷积性质。 Z反变换： 幂级数展开法、部分分式展开法、留数定理。 重要的Z变换对： 单位冲激序列、单位阶跃序列、指数序列、正弦序列的Z变换。 Z变换在LTI离散系统分析中的应用： 系统函数 `H(z)`，输出 `Y(z) = X(z)H(z)`。 系统稳定性、因果性与收敛域（ROC）的关系： 详述。 第五部分：采样理论与数字信号处理基础 采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）： 本章将探讨如何将连续时间信号转换为离散时间信号而不丢失信息： 采样过程的数学描述： 冲激采样模型。 理想采样定理： 采样频率与信号最高频率的关系。 过采样与欠采样： 分析它们对信号的影响。 混叠（Aliasing）： 详细解释欠采样的危害，以及如何避免。 抗混叠滤波器（Anti-aliasing Filter）： 在采样前进行低通滤波。 重构（Reconstruction）： 如何从离散信号恢复连续信号。 数字信号处理（DSP）基础： 本章将介绍在数字域中进行信号处理的基本概念和技术： 数字信号的表示： 离散时间信号的序列表示。 数字系统的输入输出： 数字滤波器、数字控制器等。 有限脉冲响应（FIR）滤波器与无限脉冲响应（IIR）滤波器： 介绍两类数字滤波器的基本结构和特性。 数字滤波器设计基础： 简单介绍设计目标和方法。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 强调DFT在数字信号分析中的作用，以及FFT在提高计算效率上的革命性贡献。 第六部分：经典工程应用 滤波器设计示例： 理想滤波器与实际滤波器： 介绍低通、高通、带通、带阻滤波器的频率响应特性。 滤波器在信号去噪中的应用： 如何利用滤波器去除噪声信号。 巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等常见滤波器类型简介。 通信系统中的信号处理： 调制与解调： 介绍调幅（AM）、调频（FM）、数字调制等基本概念，以及信号在传输过程中的变化。 信道效应： 信号在传输信道中的衰减、失真和噪声。 均衡器： 补偿信道引起的失真。 控制系统中的信号与系统： 反馈控制系统： 介绍闭环和开环控制的概念。 系统稳定性分析： 在控制系统中，稳定性是首要考虑的因素。 PID控制器： 介绍最常用的控制器类型及其工作原理。 系统辨识： 从输入输出数据估计系统模型。 其他应用领域简介： 简要提及信号与系统在图像处理、语音识别、生物医学工程等领域中的应用。 本书结构清晰，逻辑严谨，力求通过循序渐进的方式，帮助读者建立起扎实的信号与系统理论基础，并能够将这些理论知识灵活应用于解决实际工程问题。本书的章节设计旨在满足初学者入门和进阶学习的需求，并通过丰富的示例和分析，加深读者对抽象概念的理解。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在信号与系统领域摸爬滚打了几年的学生，我深知学习的曲折与不易。很多时候，我们需要的不仅仅是一本厚重的理论书籍，更需要一本能够帮助我们“打通任督二脉”的学习辅导。这次偶然接触到的《信号与系统学习指导与习题精解》，让我眼前一亮。它的“学习指导”部分，仿佛是为我们这些在学习过程中迷茫的学生量身定做的“地图”，清晰地指明了前进的方向，规避了许多不必要的弯路。而“习题精解”更是锦上添花，它没有简单地给出答案，而是深入剖析了题目的考点、难点，以及多种解题思路。这对于培养我们的解题能力和独立思考能力，有着至关重要的作用。我相信，通过这本书的引导，我不仅能巩固已有的知识，更能发现自己理解上的盲区，并找到解决的方法。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《信号与系统学习指导与习题精解》，还没来得及深入研读，但从目录和前几章的浏览来看，它似乎非常符合我这种自学者的需求。我一直对信号与系统这个领域感到好奇，但市面上的教材往往过于理论化，枯燥乏味，导致学习起来事倍功半。这本指导书的结构，从标题就能感受到一种“接地气”的风格，它不仅仅是理论的堆砌，更强调“学习指导”和“习题精解”，这意味着它会像一位经验丰富的老师，一步步地引导我理解复杂的概念，并且通过大量的习题来巩固和检验学习成果。我尤其看重“习题精解”的部分，因为很多时候，困扰我们的不是理解不清理论，而是不知道如何应用理论去解决实际问题。清晰透彻的解题思路和步骤，能够极大地帮助我打通“知识点”到“应用”的任督二脉。我期待它能在我学习这个过程中，成为我最可靠的学习伙伴，帮助我克服那些令人头疼的难点，最终能够真正掌握信号与系统这门学科的核心要义。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我是一个对数学公式和抽象概念容易感到畏惧的人，所以学习《信号与系统》对我来说一直是个不小的挑战。在朋友的推荐下，我入手了这本《信号与系统学习指导与习题精解》。初翻，我就被它翔实的章节划分和逻辑清晰的编排所吸引。与其说它是一本教材，不如说它更像是一本“学霸笔记”的精华集合。它不仅仅是将知识点罗列出来，而是着重于“如何学”，这一点在我看来非常重要。对于那些基础薄弱的同学，它提供的学习方法和技巧，无疑是雪中送炭。而且，它还很巧妙地融合了“精解”的部分，把一道道原本看起来让人望而生畏的题目，通过循序渐进的解析，变得豁然开朗。我尤其期待那些涉及傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心内容的习题解析，希望能借此机会彻底摆脱对这些概念的“恐慌感”，真正理解它们背后的数学美学和工程意义。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我在信号与系统的学习上都感觉有些力不从心，尤其是那些抽象的数学推导和概念，常常让我感到头疼。直到我发现了这本《信号与系统学习指导与习题精解》，才仿佛找到了救星。这本书的书名就直接点出了它的核心价值：它不仅仅是罗列理论，更是提供了如何有效学习的指导。我特别欣赏它在“学习指导”方面所做的细致工作，它通过化繁为简的方式，将复杂的概念拆解成易于理解的步骤，并且还提供了很多学习上的建议，这对我这种需要有人“领进门”的学习者来说，简直是太重要了。更不用说“习题精解”部分了，我一直认为，做题是检验学习成果的最佳方式，而这本书的习题解析，不仅仅是给出答案，更是深入剖析了题目的解题思路和技巧，这能帮助我理解“为什么”这样做，而不是仅仅“怎么做”，这对于提升我的实际应用能力非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，一本好的学习辅导书，不应该仅仅是知识的搬运工，更应该是一位智慧的引路人。《信号与系统学习指导与习题精解》这本书，恰恰扮演了这样一个角色。它的“学习指导”部分，不是简单地重复教材内容，而是提供了更深层次的学习策略和方法，比如如何理解抽象概念、如何构建知识体系、如何进行有效的复习等等。这对于我这种希望在自学过程中能够事半功倍的学习者来说，具有极大的价值。而“习题精解”部分，更是这本书的灵魂所在。它没有敷衍了事地给出答案，而是进行了详细的分析，挖掘了每个题目背后的考点和解题思路，甚至可能还提供了一些更巧妙的解法。这不仅仅是在教我如何做题，更是在培养我的逻辑思维能力和解决问题的能力，让我能够举一反三，真正掌握信号与系统的精髓。