信号与系统分析 9787040201451 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张德民，胡庆 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040201451

商品编码：29422767134

包装：平装

出版时间：2006-09-01

基本信息

书名：信号与系统分析

定价：21.00元

作者：张德民,胡庆

出版社：高等教育出版社

出版日期：2006-09-01

ISBN：9787040201451

字数：250000

页码：221

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书在“信号与线性系统”课程的基础上，用相对较高的数学思路和手段，系统地研讨了信号与系统分析的基本理论和方法，旨在为电子、控制、信息类学科工学、工程硕士研究生建立信号与系统分析的基础平台。全书分为五章，章作为与本科相关内容的衔接和全书的基础，强化学生对信号和系统分析物理概念和数学方法的融合理解；第二章学习离散信号双重性和变换统一性，深刻地理解信号时域和频域描述的本质联系，由信号双重性和变换统一性扩充了信号分析的方法；第三章在变换统一性基础上系统地研讨了傅氏分析原理和方法；第四章以矩展开原理为工具，讨论系统分析的基本理论和基本方法，重点结合在信息系统中的重要功能模块实例的实现方法研讨基本系统的实现和特性分析；第五章学习模拟信号与系统数字处理及逼近的基本原理和重要特性，进而掌握模拟系统的数字逼近和设计方法。
本书努力做到深入浅出，论述清楚，注重物理概念、基本理论和基本分析方法的融合。书中精选了一定量的例题，各章后附有习题。
本书适合电子信息类学科专业硕士研究生课程、工程硕士学位课程或选修课教材或参考书，也适合于相关教师和科技工程人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电磁场理论基础与应用》 内容简介 本书系统地阐述了电磁场理论的核心概念、基本规律以及在工程领域中的广泛应用。旨在为读者构建一个扎实而全面的电磁场理论知识体系，使其能够深刻理解电磁现象的本质，并将其应用于解决实际工程问题。本书力求在理论深度和实践应用之间取得平衡，内容涵盖了从静电场到动态电磁场，再到电磁波传播与辐射的各个关键环节。 第一篇：静电场 本篇是电磁场理论的基石，详细介绍了静电场的产生、性质和行为。 第一章：电荷、库仑定律与电场强度 电荷的性质： 详细探讨了电荷的守恒性、量子性以及电荷的分类（正电荷与负电荷）。介绍了电荷的单位——库仑（C），并对微观粒子（如电子、质子）的电荷量进行了说明。 库仑定律： 深入剖析了描述点电荷之间相互作用力的定量关系。公式 $F = k frac{|q_1 q_2|}{r^2}$ 被详细解读，其中 $k$ 是库仑常数，$q_1$ 和 $q_2$ 是两个点电荷的电量，$r$ 是它们之间的距离。着重强调了力的方向（同种电荷相斥，异种电荷相吸）以及力的叠加原理。 电场强度： 定义了描述电场强弱和方向的物理量——电场强度（E）。其单位为牛顿/库仑（N/C）或伏特/米（V/m）。详细讲解了如何计算由一个点电荷产生的电场强度，以及由多个点电荷形成的电场强度，强调了电场强度的矢量叠加性。通过对各种电荷分布（线电荷、面电荷、体电荷）产生电场的研究，培养读者分析复杂电场分布的能力。 第二章：电势与电场强度的关系 电势能与电势： 引入了电势能的概念，即电荷在电场中移动时，电场力所做的功与电荷量之比。定义了电势（V），它是单位正电荷在某一点所具有的电势能，单位为伏特（V）。明确了电势是标量，计算和分析相对简便。 电势差（电压）： 阐述了电势差（电压）是两个点之间电势的差异，代表了电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功。强调了电势差在电路中的重要作用。 电场强度与电势的关系： 详细推导并解释了电场强度与电势之间的深刻联系：$vec{E} = - abla V$。即电场强度是电势的负梯度。通过对梯度算子的讲解，让读者理解电场线的方向总是指向电势降低的方向，并且电场强度的大小与电势变化的速度成正比。 第三章：高斯定律及其应用 电通量： 定义了电通量（$Phi_E$），它描述了通过一个假想曲面（高斯面）的电场线的数量。单位为牛顿·米²/库仑（N·m²/C）。 高斯定律： 这是电磁场理论中的一个 fundamental 定理，其核心思想是：任意闭合曲面（高斯面）的电通量等于该曲面所包围的总电荷量除以真空介电常数 $varepsilon_0$。公式表示为 $oint_S vec{E} cdot dvec{A} = frac{Q_{enc}}{varepsilon_0}$。 高斯定律的应用： 通过一系列经典的例子，如无限长均匀带电直线、无限大均匀带电平面、均匀带电球体等，展示了高斯定律在计算对称电荷分布产生的电场强度时的强大威力。这部分内容将训练读者如何选择合适的高斯面，以简化计算。 第四章：导体与电介质 导体在静电场中的性质： 详细讨论了导体的几个重要性质：静电平衡时，导体内部的场强为零；导体表面是等势面；任何净电荷都分布在导体表面。 电介质： 介绍了电介质（绝缘体）的极化现象，包括电子极化、原子极化和取向极化。阐述了电介质在电场作用下，介质内部会产生与外电场相反的感应电场，从而削弱了总电场强度。 介电常数与相对介电常数： 定义了描述电介质诱导电场能力的物理量——介电常数（$varepsilon$），并介绍了相对介电常数（$varepsilon_r$）。 第五章：电容 电容的定义： 定义了电容器存储电荷的能力——电容（C）。它等于电容器两极板上所带电荷量与两极板间电压之比：$C = frac{Q}{V}$。单位为法拉（F）。 常见电容器的电容计算： 分析了平行板电容器、圆柱形电容器、球形电容器等几种典型结构的电容计算方法，并讨论了电介质对电容的影响。 电容器的连接： 讲解了电容器的串联和并联，以及它们的等效电容的计算方法。 第二篇：静磁场 本篇将视角转向磁场，深入研究其产生、性质和行为。 第六章：磁荷、毕奥-萨伐尔定律与安培定律 磁荷（概念介绍）： 虽然物理上不存在独立的磁荷（磁单极子），但为了类比电荷，会引入“磁荷”的概念来辅助理解磁场，并指出与电荷的根本区别。 毕奥-萨伐尔定律： 详细讲解了描述电流元在空间某点产生磁感应强度（B）的定量关系。公式为 $dvec{B} = frac{mu_0}{4pi} frac{I dvec{l} imes vec{r}}{r^3}$，其中 $mu_0$ 是真空磁导率，I 是电流，$dvec{l}$ 是电流元，$vec{r}$ 是电流元到该点的矢量。 安培定律： 这是描述稳恒磁场的重要定律。其积分形式为 $oint_C vec{B} cdot dvec{l} = mu_0 I_{enc}$，它表明沿任意闭合回路的磁场线积分等于该回路所包围的总电流乘以真空磁导率。 安培定律的应用： 通过计算长直导线、载流线圈、螺线管等简单电流分布产生的磁场，展示了安培定律在计算对称磁场时的便捷性。 第七章：磁矢势与磁场强度的关系 磁矢势（A）： 引入了磁矢势（$vec{A}$）的概念，它是描述磁场的另一种数学工具，其旋度等于磁感应强度：$vec{B} = abla imes vec{A}$。磁矢势的引进能够简化某些复杂的磁场计算。 磁场强度（H）： 定义了描述磁场强弱的物理量——磁场强度（H），单位为安培/米（A/m）。其与磁感应强度（B）的关系为 $vec{B} = mu vec{H}$，其中 $mu$ 是介质的磁导率。 第八章：磁场中的力 洛伦兹力： 详细阐述了磁场对运动电荷的作用力，即洛伦兹力：$vec{F} = q(vec{v} imes vec{B})$，其中 $q$ 是电荷量，$vec{v}$ 是电荷速度，$vec{B}$ 是磁感应强度。 安培力： 讲解了磁场对载流导线的作用力，即安培力：$vec{F} = I (vec{l} imes vec{B})$，其中 $I$ 是电流，$vec{l}$ 是导线长度的矢量，$vec{B}$ 是磁感应强度。 磁场对电流环的作用： 分析了磁场对载流线圈产生的合力与合力矩，这是理解电机工作原理的基础。 第九章：磁性材料 磁化强度（M）： 介绍了磁性材料在磁场中发生的磁化现象，并定义了磁化强度（M）。 磁导率（μ）： 详细区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性材料的磁学特性，并介绍了磁导率（$mu$）的概念，以及它与真空磁导率（$mu_0$）和相对磁导率（$mu_r$）的关系。 第十章：电感 电感的定义： 定义了自感和互感。自感是指线圈自身电流变化在其内部产生的感应电动势。互感是指一个线圈的电流变化在另一个线圈中产生的感应电动势。 电感器的电感计算： 分析了螺线管、环形线圈等典型结构电感量的计算方法。 电感器的连接： 讲解了电感器的串联和并联，以及它们的等效电感计算。 第三篇：时变电磁场与电磁波 本篇将进入更复杂的时变电磁场领域，并最终引出电磁波的概念。 第十一章：法拉第电磁感应定律与麦克斯韦方程组 法拉第电磁感应定律： 阐述了磁通量变化引起感应电动势的定律。其公式为 $e = -frac{dPhi_B}{dt}$，其中 $e$ 是感应电动势，$Phi_B$ 是穿过回路的磁通量。 楞次定律： 详细解释了感应电流的方向总是使得它所引起的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 位移电流： 解释了麦克斯韦引入位移电流的概念，它弥补了安培环路定律在时变电场中的不足，是电磁波存在的重要理论基础。 麦克斯韦方程组： 系统地总结了描述电磁场性质的四个基本方程（高斯定律、磁场高斯定律、法拉第定律、安培-麦克斯韦定律）。强调了麦克斯韦方程组的完备性和普适性，是经典电磁学理论的精髓。 第十二章：电磁波的产生与传播 电磁波的产生： 阐述了加速运动的电荷会产生电磁波。 电磁波的特性： 详细讨论了电磁波的横波性质（电场和磁场方向垂直于传播方向）、无须介质传播、能量传播以及在真空中的传播速度（光速 $c = frac{1}{sqrt{mu_0 varepsilon_0}}$）。 电磁波的形成： 通过求解麦克斯韦方程组，推导出电磁波的波动方程，展示了电场和磁场如何相互激发、相互传播。 第十三章：电磁波的能量与动量 坡印廷矢量： 引入坡印廷矢量（$vec{S}$）来描述电磁波的能量流密度。其公式为 $vec{S} = vec{E} imes vec{H}$。 电磁波的能量守恒： 从能量的角度来理解电磁波的传播。 电磁波的辐射压力： 介绍了电磁波携带的动量，以及电磁波在传播过程中会对物体施加辐射压力。 第十四章：电磁波在不同介质中的传播 电磁波的反射与折射： 分析了电磁波在两种不同介质界面上的传播行为，包括反射和折射定律。 波阻抗： 引入波阻抗的概念，它是介质对电磁波传播阻碍作用的度量。 电磁波在导电介质中的传播： 讨论了电磁波在良导体和不良导体中的传播特性，如衰减和趋肤效应。 电磁波在非均匀介质中的传播： 简要介绍非均匀介质对电磁波传播的影响。 第四篇：电磁场与工程应用 本篇将理论知识与实际工程应用相结合，展示电磁场理论的价值。 第十五章：电磁场理论在工程中的应用 天线理论： 介绍不同类型天线（偶极子天线、单极子天线、喇叭天线等）的工作原理，以及天线的辐射方向图、增益等重要参数。 传输线理论： 讲解电磁波在传输线（同轴电缆、微带线等）中的传播特性，包括特性阻抗、电压驻波比（VSWR）等。 电磁兼容（EMC）： 介绍电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）的概念，以及抑制电磁干扰的技术和设计原则。 微波工程： 探讨微波器件（波导、耦合器、滤波器等）的工作原理和应用。 电磁场与生物体相互作用： 简要讨论电磁场对生物体的潜在影响，以及相关的安全标准。 本书在每个章节都配有大量的例题和习题，旨在帮助读者巩固所学知识，并通过实际计算加深对理论的理解。此外，本书还注重数学方法的应用，如矢量分析、积分变换等，为读者深入学习后续的电磁场理论课程打下坚实的基础。本书的语言力求严谨、清晰，并采用图示和表格相结合的方式，以提高阅读的直观性和便捷性。

评分☆☆☆☆☆

我是一名软件工程师，在开发涉及实时数据处理的应用程序时，不可避免地会接触到信号与系统的概念。这本书的出现，为我提供了一个从根本上理解这些过程的机会。书中对离散信号和系统的深入讲解，特别是采样定理和量化误差的分析，对于我理解数字图像处理、音频解码等底层原理非常有帮助。它帮助我理解了为什么在对模拟信号进行数字化处理时，会存在信息丢失的风险，以及如何通过合理的采样率和量化位数来减小这种误差。此外，书中关于卷积的讲解，在理解滤波器设计和数据平滑等方面也起到了关键作用。虽然我不需要进行复杂的数学推导，但理解这些理论基础，能够让我更有效地选择和应用现有的信号处理库，并对算法的性能有更深刻的认识，从而编写出更高效、更鲁棒的软件。这本书就像是一本“武功秘籍”，让我能够理解软件背后那套“内功心法”。

评分☆☆☆☆☆

接触这本书的契机，源于我对数字信号处理这一领域的探索。我一直觉得，我们日常生活中接触到的很多技术，比如音频压缩、图像处理、甚至我们现在使用的各种通信方式，都离不开信号与系统的理论支撑。这本书在这方面做得相当出色，它不仅仅是理论的堆砌，更像是一条引导我深入理解这些技术背后原理的脉络。书中对离散时间信号和系统的讲解尤为透彻，采样定理、Z变换等概念的引入，为我打开了通往数字世界的大门。作者善于用类比和图形化的方式来解释复杂的数学工具，这极大地降低了学习门槛，让我在掌握抽象理论的同时，也能感受到其强大的应用潜力。我尤其欣赏书中关于系统稳定性和因果性分析的部分，这对于设计可靠的信号处理系统至关重要。总的来说，这本书为我构建了一个扎实的信号与系统知识体系，为我日后进一步学习更高级的课程打下了坚实的基础，它就像是我的一个启蒙老师，让我对这个领域充满了好奇与热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我完成课程学习后，依然是我案头常备的参考书。随着工作经验的积累，我越来越体会到理论知识与实际工程之间的联系。这本书所阐述的信号与系统分析方法，贯穿于我所从事的多个项目之中。无论是进行通信系统的链路设计，还是在处理传感器数据时，都需要用到书中介绍的各种变换和分析工具。例如，在分析通信系统的频率响应时，我会回忆起书中关于傅里叶变换和卷积的讲解；在设计滤波器来去除噪声时，也会参考书中关于系统稳定性和频率特性分析的内容。书中对不同类型的信号（如周期信号、非周期信号、离散信号、连续信号）以及不同类型的系统（如线性时不变系统、因果系统、稳定系统）的详细分类和特性分析，为我提供了系统性的解决方案。即使是多年后重读，依然能从中发现新的理解和启发，让我能够更有效地解决实际工程问题。

评分☆☆☆☆☆

作为一名非电子信息类专业的学生，我当初选择这本书是因为我对声学和音乐信号处理产生了浓厚的兴趣。这本书在我看来，是一部非常“硬核”的学术著作，它以一种非常严谨和系统的方式，将信号与系统的理论知识体系化。从最基础的信号描述，到各种变换（傅里叶、拉普拉斯、Z变换）的深入剖析，再到系统分析的各种方法，都做得十分详尽。虽然我并非直接从事电子工程领域的工作，但书中对于信号特征的提取、系统响应的预测等内容，在音乐分析、音频信号处理方面也提供了重要的理论指导。例如，理解一个音频设备（系统）对不同频率信号的响应，就需要用到书中的频率响应概念。对我而言，这本书不仅仅是一本技术书籍，更是一种思维方式的训练，它教会我如何将复杂的问题分解，如何用数学的语言去描述和分析现象，如何从宏观到微观地理解事物的本质。

评分☆☆☆☆☆

这本《信号与系统分析》是我在大学期间接触的，当时正值我对通信工程和电子信息技术产生浓厚兴趣的阶段。这本书给我的第一印象是内容严谨、逻辑清晰。它从最基础的信号定义、分类开始，逐步深入到系统的时域、频域分析，再到傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心概念的讲解，每一个章节都像是在为理解更深层次的知识打下坚实的基础。我特别喜欢作者在讲解抽象概念时，能够结合大量的工程实例，比如模拟滤波器的设计、数字信号的采样与重建等，这让原本枯燥的理论变得生动起来，也让我更直观地理解了信号与系统在实际应用中的重要性。书中提供的例题解答详细，步骤清晰，对于我这种初学者来说，是学习过程中不可多得的指引。虽然有时候面对一些复杂的数学推导会感到吃力，但我通过反复琢磨和与同学们的讨论，最终都能豁然开朗。这本书的出版质量也很高，纸张厚实，排版合理，阅读体验非常好，是一本值得反复翻阅的经典教材。