信号与系统/普通高等教育“十一五”规划教材·全国高等学校自动化专业系列教材 [Signals and Systems] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王文渊 著

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 自动控制
• 电子工程
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 自动化
• 模拟信号
• 数字信号

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302174912

版次：1

商品编码：12299632

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”规划教材 ，

外文名称：Signals and Systems

开本：16开

出版时间：2008-09-01

用纸：胶版纸

页数：542

字数：756000

正文语种：中文

编辑推荐

　　《信号与系统》是为优化整体教学体系、扩宽专业面、面向研究型人才培养的一本新编教材，其主要特色如下：
　　1．通过对课程内容的深入研究实施了并行一串行的课程体系。该体系符合教育学、心理学和人的认识规律，因而大大精简了学时、提高了学习效果，受到了历届学生的欢迎。
　　2．在充分考察电类等理工学科的特点和相应课程体系的基础上，精选了课程内容。所选内容可使学生具有更为合理的知识结构和较宽的知识面，并达到触
　　类旁通的效果。
　　3．充分考虑了学生运用和巩固先修课程知识以及多层面相互呼应的需要，故可提高读者的学习兴趣和学习效率。全书贯穿了启发式和探索式分析，在内容表述上力求深入浅出、说理透彻。选用本书的读者将可熟练掌握《信号与系统》所用的数学手段并深入理解“信号与系统”课程的理论、方法和物理概念。
　　4．强调了理论与实践的结合。教材中应用方面的内容紧密配合课程的讲述，对提高读者分析问题和解决问题的能力很有帮助。
　　以上特点受到了众多专家和选课学生的肯定。著名学者、原中科院学部委员常迥教授曾不止一次地称赞说：本课程在体系和内容选择上很有创造性、非常精彩。

内容简介

　　《信号与系统》是一门关键性的技术基础理论课，与大学本科前后课程的联系非常紧密，可起到承前启后的作用。国内外著名大学都非常重视这一课程，大多定为重点课程。
　　《信号与系统》介绍确定性信号经线性时不变系统传输和处理的基本概念、基本理论和基本分析方法。主要包括连续时间和离散时间信号与系统的时域分析及变换域分析，还融入了“数字信号处理”课程核心理论的部分内容。
　　《信号与系统》是普通高等教育“十一五”规划教材，少而精的选材体现了作者多年的教学和科研经验。《信号与系统/普通高等教育“十一五”规划教材·全国高等学校自动化专业系列教材》的主要特点是采用了并行一串行讲法，并坚持了学用结合的原则。选用《信号与系统/普通高等教育“十一五”规划教材·全国高等学校自动化专业系列教材》的读者将在深刻理解、牢固掌握课程内容和相关的数学理论等方面达到事半功倍的效果。通过课程的学习，读者还可进一步提高分析问题和解决问题的能力。
　　《信号与系统》可作为高等院校工科或理科信号与系统类型课程的教材，也可供科研和工程技术人员参考。

作者简介

　　王文渊，清华大学自动化系教授、博士生导师，1965年毕业于清华大学电子工程系。几十年来作者一直潜心于科研和教学。二十世纪六七十年代主攻数字通信，八十年代后致力于信号与信息处理、图像处理、人体生物特征识别、网络通信等高新科技领域的研究工作。承担和完成的科研项目数量多、质量高，在理论和应用等方面均有所建树。

内页插图

目录

第0章绪论
0．1 课程的重要性
0．2 本教材的特点
0．3 信号与系统理论的应用举例
0．3．1 语音信号处理
0．3．2 石油勘探
0．3．3 社会经济系统

第1章 信号与系统
1．1 连续时间信号
1．1．1 信号的表征和分类
1．1．2 基本连续时间信号
1．1．3 连续时间奇异信号
1．1．4 信号的分解
1．2 离散时间信号——序列
1．2．1 基本离散时间信号
1．2．2 离散时间复指数信号的周期性质
1．3 信号的基本运算
1．3．1 对因变量进行的运算
1．3．2 对自变量进行的变换
1．4 系统
1．4．1 基本概念
1．4．2 系统的分类
1．5 课程的研究内容
1．6 小结
习题

第2章 线性时不变系统
2．1 引言
2．2 线性时不变系统的数学模型
2．3 线性时不变系统的微分方程和差分方程
2．4 微分方程和差分方程的求解
2．4．1 齐次解
2．4．2 特解
2．4．3 初始条件的确定
2．4．4 函数平衡法
2．4．5 零输入响应和零状态响应
2．5 用微分方程和差分方程描述的一阶系统的方框图表示
2．6 系统的单位脉冲响应
2．6．1 用[n]表示任意序列
2．6．2 用（￡）表示任意的连续时间信号
2．6．3 系统的单位脉冲响应和阶跃响应
2．7 卷积积分
2．7．1 连续时间系统对任意输入的响应
2．7．2 卷积运算的图解法
2．8 卷积和
2．9 卷积的性质
2．9．1 卷积的运算规律
2．9．2 卷积的主要性质
2．1 0线性时不变系统的特性
2．1 l小结
习题

第3章 信号的频谱分析
3．1 周期信号的频谱分析——傅里叶级数（FS）
3．1．1 正交函数集
3．1．2 三角函数形式的傅里叶级数
3．1．3 指数形式的傅里叶级数
3．1．4 傅里叶级数的收敛条件
3．2 周期信号傅里叶级数示例
3．2．1 奇谐函数的傅里叶级数
3．2．2 周期矩形信号的傅里叶级数
3．3 傅里叶变换（FT）
3．3．1 傅里叶变换
3．3．2 傅里叶变换存在的充分条件
3．4 典型非周期信号的傅里叶变换
3．5 傅里叶变换的性质
3．5．1 线性
3．5．2 奇偶虚实性
3．5．3 比例变换特性
3．5．4 时移特性
3．5．5 频移特性
3．5．6 微分特性
3．5．7 积分特性
3．5．8 时域卷积特性
3．5．9 频域卷积定理
3．5．1 0傅里叶变换的对偶性
3．5．1 1帕斯瓦尔定理
3．6 周期信号的傅里叶变换
3．6．1 正弦、余弦信号的傅里叶变换
3．6．2 一般周期信号的傅里叶变换
3．6．3 求取F的简便方法
3．7 小结
习题

第4章 频谱分析技术的应用
4．1 通信系统
4．1．1 通信系统的模型
4．1．2 信道
4．2 幅度调制
4．2．1 调制的分类
4．2．2 正弦载波调幅
4．2．3 复指数载波调制
4．3 正弦调幅的解调
4．3．1 同步解调（相干解调或相干检测）
4．3．2 非同步解调
4．4 单边带（SSB）通信
4．5 调制技术的应用举例
4．6 连续时间信号的采样
4．6．1 离散性与周期性的对应关系
4．6．2 采样定理
4．6．3 采样中的几个问题
4．7 用采样样本值重建信号——采样内插公式
4．8 零阶保持采样
4．8．1 零阶保持
4．8．2 采样恢复的实际重构
4．9 频分复用与时分复用
4．9．1 频分复用——FDM
4．9．2 时分复用——TDM
4．1 0数据传输的有关概念
4．1 0．1 数字通信的优点
4．1 0．2 无失真传输
4．1 1数据传输机实现方案中的频谱分析
4．1 1．1 技术实现的主要矛盾
4．1 1．2 解决办法
4．1 2小结
习题

第5章 z变换和拉普拉斯变换
5．1 Z变换（ZT）的定义
5．2 Z变换的收敛域
5．2．1 级数收敛的充分条件
5．2．2 Z变换的零点与极点
5．2．3 序列形式与Z变换收敛域的关系
5．3 Z反变换
5．3．1 Z反变换公式
5．3．2 长除法（幂级数展开法）
5．3．3 留数法
5．3．4 部分分式法
5．4 Z变换的基本性质
5．4．1 线性
5．4．2 序列移位
5．4．3 序列的指数加权（z域比例变换）
5．4．4 时间反转特性
5．4．5 时间扩展
5．4．6 z域微分特性
5．4．7 复序列的共轭
5．4．8 初值定理
5．4．9 终值定理
5．4．1 0时域卷积定理
5．4．1 1z域卷积定理
……
第6章 变换域分析
第7章 离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法
第8章 数字滤波器
附录ＡMATLAB简介

前言/序言

　　本书是《全国高等学校自动化专业系列教材》的一员，系列教材提出了要“优化整体教学体系、拓宽专业面、面向研究型人才的培养”以及教材应具有“先进性、创新性、适用性”等要求。作者尽力去实现这些目标，自觉仍有差距。
　　本书可作为高等院校理工科“信号与系统”类型课程的教材，也可供科研和工程技术人员自学参考。
　　本教材的研究范围是确定性信号经线性、时不变系统传输与处理的基本概念和基本分析方法，囊括了时域到变换域以及连续到离散等非常丰富的内容。教材研究的重点是系统的输入、输出描述，应用的背景是控制工程、通信工程和信号处理。考虑到大学生的知识结构以及与其他课程分工、配合的需要，本书对传统的课程内容有所增删。
　　内容上的“少而精”以及着眼于学生分析、解决问题能力的提高是作者编写教材的理念。为此，全书贯穿了启发式、探索式分析，精心处理了某些理论与方法的比例、取舍和相互关系，使学生在有限的学时里掌握更多的知识，以适应教学、科研和其他领域对人才培养的需求。教材的体系建设和材料组织便于学生运用和巩固学过的知识，并实现了多层面的互相呼应，以提高学生的学习兴趣和学习效率。课程中使用的数学工具较多，通过阐述数学表达式的物理意义、引导学生学习并理解应用数学工具的方法，进一步提高学生对数学和基础理论重要性的认识，深化对课程内容的理解。教材注意了理论与实际的关系，使学生养成既能积极思考、长于分析、善于推导的本领和良好习惯，又能了解实际工作的需求，在掌握基础理论知识的同时加深对理论、概念和方法的理解。
　　为了全面掌握本门课程，本书精选、编写了一定数量的习题，并于书后给出了习题答案，供读者自学时参考。
　　使用本书的读者应该学过基本微积分学，并具备微分方程、复变函数的初步知识。为了加深对课程内容的理解，最好学过基本电路理论或相近的课程。除此之外，本书自成体系。也就是说，学习本门课程无需具备系统分析、卷积、傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等方面的知识。作者希望在学习本门课程的过程中，基础和程度不同的学生都能达到温故知新和“各按步伐、共同前进”的目标。
　　为使读者更清晰、全面地了解本门课程，笔者在绪论中详细撰写了有关课程的重要性、本书在体系结构、教材内容和理论应用等几个方面的考虑，希望对读者有所帮助。
　　中科院学部委员（中科院院士）常迥教授和中国人工智能、神经网等学会理事、教研室主任阁平凡教授等曾多次建议笔者写出“信号与系统”教材，由于工作繁忙等多种原因一直未能动笔。最后，在系教学主任王雄教授的要求、支持下，在清华大学出版社王一玲编辑的督催、帮助下才得以完稿。
　　郑君里教授早我三年毕业，并共事10余年，我们就本门课程教学的多次交流使本人受益颇深。阎平凡教授仔细阅读了本书的全部手稿，并提出了许多宝贵的意见。
　　作者对以上各位表示衷心的感谢，并借此机会对所有关心本课程的师长、领导、同事和朋友们表示衷心的感谢。
　　20多年来，40多人次的老师和博士生担任了本门课程的辅导和作业的批改，先后有4000多学生听课。他们在课后提出的许多问题促进了笔者的思考，他们的留言和建议也给作者以极大的鼓舞和鞭策。在成书过程中，卓晴副教授，博士生杨琳赟、闻海荣、王路、温明、韩慧，硕士生王崇、何国勋、高楠、王磊、肖桓等曾与作者进行过多次讨论，提出了一些很好的想法，研究生们还认真绘制了本书的插图。作者对他们表示深深的谢意。
　　最后，作者要感谢我的兄长北京大学物理系王文采教授和我的夫人清华大学电子系王秀坛教授。我们之间的相互切磋常给作者以启发，后者还在工作、生活等方面给予了充分的理解和支持。
　　由于时间仓促，错误与不妥之处在所难免，敬请读者不吝赐教，以便再版时更正。

经典教材，深度解析信号处理与系统分析的核心奥秘 本书是一部内容翔实、体系严谨的信号与系统领域的经典著作，旨在为读者，特别是高等院校自动化、电子信息、通信工程等相关专业学生，以及从事相关研究与开发的工程师，提供坚实的理论基础和深入的分析工具。本书严格遵循“十一五”规划教材的国家标准，并被纳入全国高等学校自动化专业系列教材，充分体现了其在教学体系中的重要地位和广泛认可度。 内容架构与核心要点 本书的体系设计旨在系统地、循序渐进地引导读者掌握信号与系统分析的核心概念和方法。从最基础的信号类型和系统性质入手，逐步深入到傅里叶分析、拉普拉斯变换、Z变换等核心数学工具，再拓展到连续时间系统和离散时间系统的分析，以及状态空间方法等高级主题。 第一部分：信号与系统基础 信号的分类与表示： 本章开宗明义，对各种类型的信号进行详尽的分类和描述。我们将探讨连续时间信号和离散时间信号，并区分周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号。此外，还会介绍信号的常见运算，如加法、乘法、积分、微分、时间反转、时间移位和幅度缩放等，为后续的系统分析奠定基础。例如，信号的表示形式，无论是数学函数还是采样序列，都将得到清晰的阐述。 系统的基本性质： 系统的特性是理解系统行为的关键。本书将系统地介绍线性、时不变性、因果性、稳定性等基本性质。通过大量的实例，读者将深刻理解何为一个线性系统，其叠加原理和齐次性如何体现；何为一个时不变系统，以及时间平移对系统输出的影响。因果性则关乎系统输出是否只依赖于当前及过去的输入，这在实际应用中尤为重要。稳定性则直接关系到系统的长期行为，本书将深入探讨Lyapunov稳定性等概念。 卷积： 卷积是信号与系统理论中的核心运算，它完美地描述了线性时不变系统对输入信号的响应。本书将分别讲解连续时间信号的卷积和离散时间信号的卷积，并提供多种计算方法，包括图解法、代数法和积分/求和法。通过对卷积过程的深入理解，读者将能够预测任何输入信号通过一个已知系统时的输出信号。 第二部分：傅里叶分析 傅里叶级数： 对于周期信号，傅里叶级数是一种强大的分析工具，它能将一个复杂的周期信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦信号的叠加。本书将详细介绍傅里叶级数的收敛性，以及如何计算傅里叶级数的系数。读者将学会如何利用傅里叶级数来理解信号的频谱特性，从而揭示信号的频率成分。 傅里叶变换： 傅里叶变换将傅里叶级数推广到非周期信号，允许我们将任意信号分解到连续的频率谱上。本书将全面介绍傅里叶变换的定义、性质及其在信号分析中的应用。重要的性质，如线性性、时移性、频移性、卷积性质、微分性质等，都将得到细致的推导和讲解。读者将掌握如何通过傅里叶变换来分析信号的频域特性，理解滤波器的工作原理，以及进行频谱分析。 傅里叶变换的应用： 傅里叶变换在通信、滤波、系统分析等众多领域有着广泛的应用。本书将通过具体的工程实例，展示傅里叶变换在信号解调、调制、噪声抑制、系统频率响应分析等方面的强大作用。 第三部分：拉普拉斯变换 拉普拉斯变换的定义与性质： 拉普拉斯变换是傅里叶变换的推广，它能够处理更广泛的信号，特别是那些指数增长的信号，并且在分析微分方程和复杂系统方面具有显著优势。本书将详细介绍双边拉普拉斯变换和单边拉普拉斯变换的定义，以及其收敛域的概念。同时，重点讲解拉普拉斯变换的各种重要性质，如线性性、时移性、尺度变换性、微分性质、积分性质、初值定理和终值定理等。 逆拉普拉斯变换： 掌握拉普拉斯变换的同时，理解如何进行逆拉普拉斯变换，将频域表示转换回时域表示，是完整掌握该工具的关键。本书将介绍部分分式展开法等常用的逆拉普拉斯变换方法，并提供大量的计算示例。 拉普拉斯变换在系统分析中的应用： 拉普拉斯变换为分析连续时间线性时不变系统提供了强大的代数方法。本书将展示如何利用拉普拉斯变换来求解描述系统行为的微分方程，如何通过传递函数来表征系统的动态特性，以及如何利用传递函数来分析系统的频率响应、瞬态响应和稳态响应。 第四部分：离散时间信号与系统 离散时间信号的表示与运算： 借鉴连续时间信号的分析方法，本书将引入离散时间信号的概念，包括单位冲激序列、单位阶跃序列等基本信号。信号的加法、乘法、移位、尺度变换等运算同样适用。 离散时间系统的性质： 与连续时间系统类似，本书也将探讨离散时间系统的线性、时不变性、因果性和稳定性等性质。 离散卷积： 离散卷积是离散时间线性时不变系统的核心运算，其计算方法与连续卷积类似，但涉及求和运算。本书将提供详细的计算指导和实例。 Z变换： Z变换是离散时间信号与系统分析的有力工具，它与拉普拉斯变换在连续时间系统中扮演的角色相似。本书将详细介绍Z变换的定义、收敛域以及重要的性质，如线性性、时移性、尺度变换性、卷积性质、微分性质等。 逆Z变换： 讲解如何进行逆Z变换，将Z域的表示转换回离散时间信号，是理解Z变换的关键。 Z变换在系统分析中的应用： Z变换将差分方程转化为代数方程，极大地简化了离散时间线性时不变系统的分析。本书将展示如何利用Z变换来求解差分方程，如何定义和分析系统的传递函数，并研究其频率响应和稳定性。 第五部分：系统函数与状态空间分析 系统函数： 在拉普拉斯变换和Z变换的框架下，系统函数（也称为传递函数）是描述线性时不变系统输入输出关系的简洁有效的方式。本书将深入探讨系统函数的概念，包括零、极点的意义，以及它们对系统响应的影响。系统函数的频率响应特性也将被详细分析。 状态空间方法： 对于更复杂的系统，特别是多输入多输出（MIMO）系统，状态空间方法提供了一种更通用的描述和分析框架。本书将介绍状态空间方程的建立，并讲解如何利用状态向量来描述系统的内部状态。通过矩阵运算，可以分析系统的可控性、可观测性以及稳定性。状态空间方法在现代控制理论和数字信号处理中占有核心地位。 学习价值与应用前景 本书的编写理念是理论与实践相结合。在讲解抽象的数学概念时，力求用清晰的语言和生动的例子来辅助理解。大量的例题贯穿全书，覆盖了从基本概念验证到复杂系统分析的各个层面，有助于读者巩固所学知识，并培养解决实际问题的能力。 掌握本书内容，读者将能够： 深刻理解信号与系统的基本原理： 能够准确描述和分析各种信号的特性，理解系统的基本性质。 熟练运用傅里叶、拉普拉斯和Z变换等数学工具： 能够将信号从时域转换到频域进行分析，或者在不同域之间进行转换。 独立分析和设计线性时不变系统： 能够预测系统对不同输入信号的响应，并根据系统要求进行设计和改进。 为进一步学习更高级的主题奠定坚实基础： 如数字信号处理、控制理论、通信系统、模式识别等。 本书不仅是课堂教学的理想教材，也是工程技术人员进行理论学习和问题解决的宝贵参考资料。其深厚的理论积淀和严谨的逻辑结构，将帮助读者构建起对信号与系统这一核心学科全面而透彻的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直对声音的奥秘着迷，从美妙的乐曲到日常的对话，声音的背后都隐藏着复杂的信号处理过程。这本书，就像一位经验丰富的向导，带领我深入探索了信号与系统的奇妙世界。书中关于信号的各种变换，特别是离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）的讲解，让我明白了声音是如何被量化和数字化，又如何在数字领域进行分析和处理的。我特别喜欢书中关于卷积的解释，它生动地描述了系统如何“塑造”和“改变”输入信号，就像一个调音师如何调整音色一样。书中还探讨了如何从含有噪声的信号中提取有用信息，这对于我理解降噪技术和音频增强技术非常有帮助。读完这本书，我仿佛能够“听懂”声音背后的语言，并对未来的音频技术发展有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将步入职场的工程师，我深知扎实的理论基础对于解决实际工程问题的重要性。这本书，无疑是我近段时间以来遇到的最得力的工具书。它不仅提供了严谨的数学推导，还辅以大量的图示和实例，使得抽象的理论概念变得触手可及。在学习过程中，我尤其关注书中关于系统稳定性分析的部分，例如如何通过Routh-Hurwitz判据和根轨迹图来评估系统的稳定性，这些都是在设计控制系统时必须掌握的关键技术。此外，书中对滤波器设计原理的阐述也十分到位，从理想滤波器到实际滤波器的设计思路，再到不同类型滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）的特性比较，都为我提供了宝贵的工程设计参考。我发现，书中很多例子都来源于实际的工程应用场景，这让我能够将书本知识与工作需求紧密结合起来，大大提升了学习效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，以数字信号的波形作为背景，隐约透露出本书的主题。翻开书页，首先映入眼帘的是清晰的目录，条理分明地勾勒出信号与系统这一学科的知识脉络。从最初的信号分类、系统特性，到傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等核心分析工具，再到滤波器设计、采样理论等实际应用，内容涵盖得相当全面。作者在概念的阐述上深入浅出，对于初学者而言，能够很好地建立起对信号与系统基本概念的理解。例如，在讲解卷积运算时，书中提供了多种可视化表示方法，使得抽象的数学运算变得直观易懂。此外，每章末尾的习题设计也十分巧妙，既有巩固基础的计算题，也有启发思考的应用题，能够有效地检验读者的学习成果。这本书在理论深度和广度上都达到了很高的水平，相信对于专业领域的学习者来说，会是一份宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于我这样一位刚刚接触信号与系统领域的学生来说，无疑是当头棒喝。它以一种循序渐进的方式，将复杂的理论知识层层剖析，直至最核心的概念。从最初的信号分类，到各种基本信号（如冲激信号、阶跃信号）的性质，再到系统响应的计算，每一步都扎实而清晰。书中对线性时不变（LTI）系统的讲解尤为精彩，作者通过大量的例子，让我们深刻理解了LTI系统的叠加性和时移不变性，这是分析复杂系统行为的基础。我对书中关于Z变换的部分印象深刻，它将无限的离散时间信号映射到复平面上，为分析离散时间系统的稳定性和频率响应提供了强大的工具。读这本书的过程，就像在攀登一座知识的高峰，虽然充满挑战，但每一步的攀登都让我收获良多，对信号与系统的理解也越来越深刻。

评分☆☆☆☆☆

我一直对如何让机器“听懂”和“看懂”世界充满好奇，而这本书，恰恰为我打开了这扇门。它详细介绍了信号的各种表示方法，从最基本的时域信号到更高级的频域分析，让我理解了信息是如何在不同维度上被编码和解码的。尤其令我印象深刻的是关于傅里叶变换的讲解，作者用生动的比喻，将原本复杂的数学原理解释得如同日常生活中的声音频谱分析一样容易理解。书中还涉及了大量实际案例，比如音频信号的处理、图像压缩的原理等，这些都让我看到了理论知识在现实世界中的巨大价值。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本引人入胜的科普读物，它让我对信息科学、通信技术乃至人工智能领域有了更深刻的认识。我尤其喜欢书中在介绍采样定理时，通过时域和频域的对应关系，清晰地解释了“奈奎斯特定理”的重要性，这对于理解数字信号的本质至关重要。