信号分析基础(第4版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王永德，王军 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121206917

商品编码：29379058455

包装：平装

出版时间：2013-08-01

基本信息

书名：信号分析基础(第4版)

定价：39.50元

作者：王永德,王军

出版社：电子工业出版社

出版日期：2013-08-01

ISBN：9787121206917

字数：400000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书为普通高等教育“十一五”*规划教材。
　　本书主要从工程应用的角度讨论*信号(*过程)的理论分析和实验研究方法。全书共10章，内容包括：*信号两种统计特性的描述方法，重点介绍数字特征，如均值、方差、相关函数、相干函数、功率谱密度、高价谱、谱相关理论和概率密度函数等的表述和实验测定(估计)方法；*信号通过线性、非线性系统统计特性的变化；在通信、雷达和其他电子系统中常见的一些典型*信号，如白噪声、窄带*过程、高斯*过程、马尔可夫过程等；以及在通信、雷达与模式识别系统中常用到的信号统计检测理论的基础知识。
　　全书是以连续时间*信号和离散时间*信号(*序列)两条线展开讨论的，内容丰富、概念清楚、系统性强、理论联系实际，反映了本学科的一些新进展。书中列举了大量例题和MATLAB应用程序举例。每章末附有大量的习题供练习。附录中介绍了广泛应用的统计试验模拟方法，即蒙特卡罗模拟。书末给出了部分习题解答供参考。

目录

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章概率论简介
　1.1概率的基本概念
　1.2条件概率和统计独立
　1.3概率分布函数
　1.4连续变量
　1.5变量的函数
　1.6统计平均
　1.7特征函数
　习题
第2章信号概论
　2.1过程的概念及分类
　　2.1.1过程的概念
　　2.1.2过程的分类
　2.2过程的统计特性
　　2.2.1过程的数字特征
　　2.2.2过程的特征函数
　2.3序列及其统计特性
　习题
第3章平稳过程
　3.1平稳过程及其数字特征
　　3.1.1平稳过程的基本概念
　　3.1.2各态历经（遍历）过程
　3.2平稳过程相关函数的性质
　　3.2.1平稳过程的自相关函数的性质
　　3.2.2平稳相依过程互相关函数的性质
　3.3平稳序列的自相关阵与协方差阵
　　3.1.1Toeplitz阵
　　3.3.2自相关阵的正则形式
　3.4过程统计特性的实验研究方法
　　3.4.1均值估计
　　3.4.2方差与协方差估计
　　3.4.3自相关函数的估计
　　3.4.4密度函数估计
　3.5相关函数的计算举例
　3.6复过程
　　3.6.1复变量
　　3.6.2复过程
　3.7高斯过程
　习题
第4章信号的功率谱密度
　4.1功率谱密度
　4.2功率谱密度与自相关函数之间的关系
　4.3功率谱密度的性质
　4.4互谱密度及其性质
　4.5白噪声与白序列
　4.6复过程的功率谱密度
　4.7功率谱密度的计算举例
　4.8过程的高阶统计量简介
　4.9谱相关的基本理论简介
　习题
第5章信号通过线性系统
　5.1线性系统的基本性质
　　5.1.1一般线性系统
　　5.1.2线性时不变系统
　　5.1.3系统的稳定性与物理可实现的问题
　5.2信号通过线性系统
　　5.2.1线性系统输出的统计特性
　　5.2.2系统输出的功率谱密度
　　5.2.3多个过程之和通过线性系统
　5.3白噪声通过线性系统
　　5.3.1噪声带宽
　　5.3.2白噪声通过理想线性系统
　　5.3.3白噪声通过具有高斯频率特性的线性系统
　5.4线性系统输出端过程的概率分布
　　5.4.1高斯过程通过线性系统
　　5.4.2宽带过程（非高斯）通过窄带线性系统
　5.5序列通过线性系统
　　5.5.1自相关函数
　　5.5.2功率谱密度
　习题
第6章功率谱估值
　6.1功率谱估值的经典法
　　6.1.1两种经典谱估值方法
　　6.1.2经典谱估值的改进
　　6.1.3谱估值的一些实际问题
　6.2基于信号模型的功率谱估计
　　6.2.1时间序列的有理传输函数模型
　　6.2.2自回归（AR）功率谱估计
　　6.2.3滑动平均（MA）功率谱估计
　　6.2.4ARMA PSD估值
　　6.2.5Pisarenko谐波分解
　习题
第7章窄带过程
　7.1窄带过程的一般概念
　7.2希尔伯特变换
　　7.2.1希尔伯特变换和解析信号的定义
　　7.2.2希尔伯特变换的性质
　7.3窄带过程的性质
　　7.3.1窄带过程的性质
　　7.3.2窄带过程性质的证明
　7.4窄带高斯过程的包络和相位的概率分布
　　7.4.1窄带高斯过程包络和相位的一维概率分布
　　7.4.2窄带高斯过程包络平方的概率分布
　7.5余弦信号与窄带高斯过程之和的概率分布
　　7.5.1余弦信号与窄带高斯过程之和的包络和相位的概率分布
　　7.5.2余弦信号与窄带高斯过程之和的包络平方的概率分布
　习题
第8章信号通过非线性系统
　8.1引言
　　8.1.1无记忆的非线性系统
　　8.1.2无记忆的非线性系统输出的概率分布
　8.2直接法
　8.3特征函数法
　　8.3.1转移函数的引入
　　8.3.2过程非线性变换的特征函数法
　　8.3.3普赖斯(Price)定理
　8.4非线性系统的伏特拉(Voterra)级数
　　8.4.1伏特拉(Voterra)级数的导出
　　8.4.2齐次非线性系统
　　8.4.3多项式系统和Volterra系统
　8.5非线性变换后信噪比的计算
　习题
第9章马尔可夫过程
　9.1马尔可夫过程
　　9.1.1马尔可夫过程的定义及其分类
　　9.1.2马尔可夫链
　　9.1.3k步转移概率
　　9.1.4高斯马尔可夫序列
　　9.1.5连续参数马尔可夫过程
　9.2独立增量过程
　9.3独立过程
　习题
0章基于假设检验的信号检测
　10.1假设检验
　　10.1.1大后验概率准则与似然比检验
　　10.1.2贝叶斯准则
　　10.1.3小错误概率准则
　　10.1.4纽曼-皮尔孙准则
　10.2已知信号的检测
　　10.2.1二元通信系统
　　10.2.3匹配滤波器
　习题
　部分习题解答
附录A序列收敛的几种定义
附录B蒙特卡罗模拟方法
　B.1在计算机上用蒙特卡罗方法求圆周率
　B.2任意分布数的产生方法
参考文献

作者介绍

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　　王永德,为四川大学电子信息学院教授,硕士生导师.中国信号处理学会理事.主编“*信号分析基础”教材

文摘

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序言

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《探索电子世界的奥秘：信号的语言与解析》 在这个信息爆炸的时代，我们无时无刻不被各种信号所包围。从手机里流畅播放的音乐，到电视屏幕上清晰流畅的画面，再到医疗设备精确的诊断，背后都离不开对信号的深入理解和巧妙运用。本书旨在揭示信号世界的奥秘，带领读者踏上一段探索电子信息本质的旅程，掌握分析和解读这些无形语言的关键技能。 一、 信号的初步认知：初识信息的载体 我们生活在由信号构建的世界中。声音、光、电波、甚至我们身体内部的神经冲动，本质上都是信息的载体，都可以被抽象为“信号”。那么，信号究竟是什么？它如何携带信息？本书将从最基础的概念入手，为读者构建对信号的直观认识。 信号的定义与分类： 我们将探讨信号的数学定义，理解连续信号与离散信号、周期信号与非周期信号、确定性信号与随机信号等基本分类。通过生动的类比和实例，例如将一段音乐比作连续信号，将数字音频中的采样点比作离散信号，让读者迅速建立起概念的理解。 信号的基本特征： 信号并非杂乱无章，它们拥有各自的“指纹”。我们将深入分析信号的幅度、频率、相位、周期、能量和功率等关键特征。理解这些特征，就像是掌握了识别不同人声音的音高、语速和声调一样，能够帮助我们区分和辨识不同的信号。 信号的表示方法： 信号可以通过多种方式来描述和可视化。本书将介绍时域、频域和相频域等不同的视角来观察信号。时域图形直观地展示了信号随时间的变化，而频域分析则揭示了信号的频率构成，如同将一段复杂乐曲分解成各个独立的音符。我们将学习如何绘制这些图形，并从中提取有用的信息。 二、 信号的数学描述：构建理解的桥梁 要深入理解信号，数学是不可或缺的工具。本书将循序渐进地引入信号分析所需的数学工具，帮助读者建立严谨的理论基础。 傅里叶分析：信号的频率“身份证”： 傅里叶级数和傅里叶变换是信号分析的核心。我们将详细阐述傅里叶级数如何将周期信号分解为一系列正弦和余弦分量的叠加，以及傅里叶变换如何将任意信号分解为无限频率范围内的频谱。这就像是为每个信号制作一份详细的“频率成分报告”，让我们可以看到信号隐藏在时间轴下的频率秘密。 拉普拉斯变换：瞬态与稳定性的分析利器： 对于非周期信号，尤其是涉及系统响应时，拉普拉斯变换提供了一种强大的分析工具。它能够方便地处理微分方程，揭示系统的稳定性和瞬态响应特性，这对于设计和分析各种电子系统至关重要。 Z变换：离散信号的专属语言： 随着数字技术的飞速发展，离散信号的分析变得日益重要。Z变换与拉普拉斯变换相辅相成，是分析离散时间系统和离散信号的有力工具，广泛应用于数字信号处理领域。 卷积：系统响应的“组合定律”： 卷积是描述线性时不变系统输出与输入之间关系的数学运算。本书将详细讲解卷积的原理、计算方法及其在系统分析中的应用，帮助读者理解系统如何“塑造”输入信号，产生特定的输出。 三、 信号的变换与处理：塑造信息的艺术 掌握了信号的数学描述，我们便可以开始对信号进行各种变换和处理，以提取信息、去除噪声、或者实现特定的功能。 滤波：信号的“净化器”： 噪声是信号分析中的常见挑战。本书将介绍各种滤波器，如低通、高通、带通和带阻滤波器，以及它们的实现原理和应用。通过滤波，我们可以有效去除信号中的干扰成分，获得更清晰、更有用的信息。 采样与量化：从连续到离散的飞跃： 在数字世界中，连续的模拟信号需要被转换成离散的数字信号。本书将详细讲解采样定理，解释采样频率与信号带宽之间的关系，以及量化误差对信号精度的影响。这是连接模拟世界与数字世界的关键步骤。 调制与解调：信息传输的“加密与解密”： 在无线通信等领域，信息需要被“载入”到载波信号上进行传输。本书将介绍各种调制技术，如调幅、调频和调相，以及相应的解调方法。这就像是为信息穿上“外衣”，使其能够远距离高效地传播。 相关分析：信号间的“亲密程度”测量： 相关分析能够衡量两个信号之间的相似程度，在模式识别、目标检测等领域有着广泛应用。本书将介绍自相关和互相关函数，并解释它们如何帮助我们发现信号中的周期性或匹配的模式。 四、 信号分析的应用：连接理论与实践 理论的目的是为了解决实际问题。本书将通过丰富的实例，展示信号分析在各个领域的实际应用。 通信系统： 从手机通信到卫星广播，信号分析是设计高效、可靠通信系统的基石。我们将探讨如何利用信号分析优化信道容量、提高传输速率、以及实现可靠的信号传输。 音频与图像处理： 我们听到的音乐、看到的照片和视频，都离不开信号处理技术。本书将简要介绍如何利用信号分析进行音频压缩、图像增强、降噪和特征提取。 生物医学工程： 心电图、脑电图等医学信号的分析，为疾病的诊断和治疗提供了重要依据。我们将了解如何运用信号分析技术来解读这些复杂的生理信号。 控制系统： 在工业自动化、机器人等领域，控制系统通过分析反馈信号来调节系统行为。信号分析在理解系统动态、设计控制器方面发挥着核心作用。 科学研究： 在物理学、天文学、地质学等众多科学领域，信号分析都是从观测数据中提取规律、揭示现象的重要手段。 五、 学习的进阶：展望与实践 本书并非止步于基础理论的讲解，更鼓励读者将所学知识付诸实践。 实践工具介绍： 我们将简要介绍一些常用的信号处理软件和编程语言（如MATLAB, Python），并提供一些简单的编程示例，帮助读者亲手实现信号的生成、分析和处理。 进一步学习的方向： 信号分析领域博大精深，本书只是一个起点。我们将为读者指明进一步深入学习的可能方向，如随机信号分析、数字信号处理的高级算法、以及特定领域的专业应用等。 总结 《探索电子世界的奥秘：信号的语言与解析》是一本为渴望理解信息时代核心技术、掌握分析和解读信号能力的读者精心打造的指南。通过清晰的讲解、生动的实例和严谨的数学推导，本书将带领您深入信号的本质，掌握分析和处理信号的关键技能，从而更好地理解和驾驭我们所处的这个日益复杂和互联的电子世界。无论您是电子工程专业的学生，还是对信息技术充满好奇的从业者，亦或是对科学探索有着浓厚兴趣的爱好者，本书都将为您开启一扇通往信号分析精彩世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的章节安排非常有层次感。从最基础的信号分类、基本运算，到傅里叶级数、傅里叶变换，再到拉普拉斯变换、Z变换，以及最后的随机信号和系统分析，知识的难度和深度循序渐进，非常适合不同程度的学习者。我个人尤其受益于书中关于“系统”的讲解。不仅仅是抽象的数学系统，还结合了大量的实际工程例子，比如电路系统、通信系统等，让我能够将理论知识与实际应用紧密结合。书中对线性时不变（LTI）系统的性质，以及其与卷积的关系，进行了非常深入的阐述，这对于我理解许多信号处理算法的基础至关重要。此外，书中还对一些常见的信号处理工具和技术，如采样定理、插值等，进行了清晰的介绍，这些都是实际工作中不可或缺的技能。总的来说，这本书在打牢基础的同时，也为我提供了进一步深入学习的广阔视野。

评分☆☆☆☆☆

一本厚实的教科书，封面设计简洁，但内容却丝毫不见马虎。翻开目录，首先映入眼帘的是那清晰的章节划分，从最基础的信号概念讲起，循序渐进地引入了傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心理论。我尤其喜欢它在讲解抽象概念时，会辅以大量的图示和直观的比喻，这对于我这样刚刚接触这个领域的读者来说，简直是福音。例如，在解释卷积时，作者并没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是通过一个“滑动窗口”的生动描绘，让我一下子就理解了其核心思想。更难能可贵的是，书中提供的例题都经过精心设计，不仅覆盖了理论知识的各个方面，而且难度梯度合理，能帮助我逐步建立起解决实际问题的能力。那些看似枯燥的数学推导，在作者的引导下，也变得不再那么令人望而生畏。它不仅仅是一本书，更像是一位耐心细致的老师，在我迷茫时给予指引，在我进步时给予鼓励。我常常会在睡前翻上几页，即便只是看图和公式，也能从中感受到一种严谨的科学之美。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在接触这本书之前，我对信号分析的认知还停留在非常肤浅的层面。以为它只是关于波形和曲线的描绘。然而，这本书彻底颠覆了我的想法。它不仅仅讲解了如何描述信号，更重要的是，它教会我如何“理解”信号，如何分析信号的内在规律，以及如何利用信号解决实际问题。书中对时域和频域关系的深入探讨，让我明白了这两者并非独立的，而是相互依存、相互转化的。对滤波器设计原理的讲解，更是让我看到了信号分析在工程应用中的强大力量。从简单的低通滤波器到复杂的多阶滤波器，书中都给出了清晰的设计思路和数学模型。我特别喜欢书中关于系统响应的章节，通过理解系统的冲激响应和阶跃响应，我能够预测系统对不同信号的反应，从而优化系统性能。这本书真的为我打开了一扇通往信号世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量也值得称赞。纸张厚实，不易洇墨，字体清晰，阅读体验极佳。而且，内容组织逻辑性极强，每一章节的开头都会简要回顾上一章的关键概念，并引出本章要讨论的内容，使得知识体系的构建过程更加流畅。我在学习过程中，常常会结合书中的插图和图表来辅助理解。那些清晰的波形图、频谱图，以及各种函数的曲线，都如同生动的语言，将抽象的数学概念具象化。例如，在讲解离散时间傅里叶变换时，书中就给出了多个不同信号的离散频谱图，直观地展示了频率域的特性。另外，书中对一些重要定理的证明，也处理得十分细致，不仅给出了完整的推导过程，还会对关键步骤进行解释，让我能够理解“为什么”这样做，而不是死记硬背。总而言之，这是一本在细节上做到极致的书籍，无论是内容深度还是呈现方式，都体现了作者的用心良苦。

评分☆☆☆☆☆

我印象最深刻的是这本书在论述随机信号部分的处理方式。与许多同类书籍不同，它并没有将随机信号的处理割裂开来，而是巧妙地将其融入到整体信号分析的框架中。从概率论的基础概念出发，逐步过渡到随机变量、随机过程，最终将其与确定性信号的分析方法相结合。书中关于自相关函数和功率谱密度的讲解，尤其令人称道。它不仅仅是给出了定义和计算方法，更是深入剖析了这两个概念在信号识别、系统分析等实际应用中的重要性。我尤其喜欢书中对功率谱密度与系统输出信噪比之间关系的探讨，这为我理解通信系统中的噪声抑制问题提供了清晰的思路。此外，书中还引入了一些先进的信号处理算法，例如维纳滤波等，并对其原理和适用条件进行了详细的介绍。虽然这些部分在初读时可能需要反复推敲，但一旦理解，便会豁然开朗，对整个信号分析领域有一个更宏观的认识。这本书让我体会到了信号分析并非一门孤立的学科，而是与其他工程领域紧密相连。