基本信息
书名:信号与系统:使用变换方法和MATLAB分析(原书第2版)
定价:89.00元
作者:(美)罗伯茨
出版社:机械工业出版社
出版日期:2013-06-01
ISBN:9787111421887
字数:
页码:
版次:1
装帧:平装
开本:16开
商品重量:0.962kg
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内容提要
《信号与系统:使用变换方法和MATLAB分析(原书第2版)》采用从基本概念出发、以实际应用为例子的介绍方法,遵循从模拟到离散、从信号到系统的分析思路,系统地介绍了连续时间和离散时间信号与系统的分析方法。《信号与系统:使用变换方法和MATLAB分析(原书第2版)》具体包括:信号与系统分析中涉及的一般性概念;连续时间信号和离散时间信号的数学描述方法;线性时不变系统的卷积理论;连续和离散时间傅里叶变换理论;拉普拉斯变换和z变换及其应用;采样定理;CTFT和DTFT在频率响应分析中的各种应用;连续时间通信系统的基本规则;模拟和数字滤波器的设计与分析;状态空间分析法。后的附录部分包括一些有用的数学公式、4种傅里叶变换表、拉普拉斯变换表以及z变换表。
目录
译者序
前言
章 概论
1.1 信号与系统的定义
1.2 信号的类型
1.3 有关系统的例子
1.3.1 一个机械系统
1.3.2 一个流体系统
1.3.3 一个离散时间系统
1.3.4 反馈系统
1.4 一个熟悉的信号与系统例子
1.5 MATLAB的使用
第2章 连续时间信号的数学描述
2.1 概述
2.2 函数符号
2.3 连续时间信号函数
2.3.1 复指数函数和谐波函数
2.3.2 不连续函数
2.4 函数的组合
2.5 缩放和时移
2.5.1 幅度缩放
2.5.2 时移
2.5.3 时间缩放
2.5.4 同时时移和缩放
2.6 微分与积分
2.7 偶函数与奇函数
2.7.1 奇、偶函数的组合
2.7.2 奇、偶函数的导数和积分
2.8 周期函数
2.9 信号能量和功率
2.9.1 信号能量
2.9.2 信号功率
2.10 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
第3章 离散时间信号的描述
3.1 概述
3.2 采样和离散时间
3.3 谐波函数和指数函数
3.3.1 谐波函数
3.3.2 指数函数
3.4 奇异函数
3.4.1 单位冲激函数
3.4.2 单位序列函数
3.4.3 符号函数
3.4.4 单位斜坡函数
3.4.5 单位梳状函数或冲激序列
3.5 缩放和时移
3.5.1 幅度缩放
3.5.2 时移
3.5.3 时间缩放
3.6 差分和累加
3.7 偶函数与奇函数
3.7.1 奇、偶函数的组合
3.7.2 奇、偶函数的有限对称区间累加
3.8 周期函数
3.9 信号能量和功率
3.9.1 信号能量
3.9.2 信号功率
3.10 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
第4章 系统的描述
4.1 概述
4.2 连续时间系统
4.2.1 系统建模
4.2.2 系统特性
4.2.3 二阶系统的动态特性
4.2.4 复谐波激励
4.3 离散时间系统
4.3.1 系统建模
4.3.2 系统特性
4.4 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
第5章 系统的时域分析
5.1 概述
5.2 连续时间
5.2.1 冲激响应
5.2.2 连续时间卷积
5.3 离散时间
5.3.1 冲激响应
5.3.2 离散时间卷积
5.4 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
第6章 连续时间傅里叶方法
6.1 概述
6.2 连续时间傅里叶级数
6.2.1 概念基础
6.2.2 正交性和谐波函数
6.2.3 紧凑型三角傅里叶级数
6.2.4 收敛性
6.2.5 傅里叶级数部分和的小误差
6.2.6 奇、偶周期函数的傅里叶级数
6.2.7 傅里叶级数表和性质
6.2.8 傅里叶级数的数值计算
6.3 连续时间傅里叶变换
6.3.1 将傅里叶级数扩展到非周期信号
6.3.2 广义傅里叶变换
6.3.3 傅里叶变换性质
6.3.4 傅里叶变换的数值计算
6.4 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
第7章 离散时间傅里叶方法
7.1 概述
7.2 离散时间傅里叶级数和离散傅里叶变换
7.2.1 线性和复指数激励
7.2.2 正交性和谐波函数
7.2.3 傅里叶变换的性质
7.2.4 快速傅里叶变换
7.3 离散时间傅里叶变换
7.3.1 拓展到非周期信号的离散傅里叶变换
7.3.2 推导与定义
7.3.3 广义DTFT
7.3.4 离散时间傅里叶变换的收敛性
7.3.5 DTFT的性质
7.3.6 离散时间傅里叶变换的数值计算
7.4 傅里叶方法比较
7.5 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
第8章 拉普拉斯变换
8.1 概述
8.2 拉普拉斯变换的发展
8.2.1 傅里叶变换的推广
8.2.2 复指数激励和响应
8.3 传递函数
8.4 级联系统
8.5 直接Ⅱ型实现
8.6 拉普拉斯逆变换
8.7 拉普拉斯变换的存在性
8.7.1 时限信号
8.7.2 右边信号与左边信号
8.8 拉普拉斯变换对
8.9 部分分式展开
8.10 拉普拉斯变换的性质
8.11 单边拉普拉斯变换
8.11.1 定义
8.11.2 单边拉普拉斯变换的特有性质
8.11.3 带有初始条件的微分方程的解
8.12 零极点图和频率响应
8.13 MATLAB系统对象
8.14 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
第9章 z变换
9.1 概述
9.2 离散时间傅里叶变换的推广
9.3 复指数函数激励和响应
9.4 传递函数
9.5 级联系统
9.6 系统的直接Ⅱ型实现
9.7 z逆变换
9.8 z变换的存在性
9.8.1 时限信号
9.8.2 右边信号和左边信号
9.9 z变换对
9.10 z变换的性质
9.11 z逆变换的求解方法
9.11.1 长除法
9.11.2 部分分式展开法
9.11.3 有关z正变换和z逆变换的例子
9.12 单边z变换
9.12.1 单边z变换的特有性质
9.12.2 差分方程的解
9.13 零极点图和频率响应
9.14 MATLAB系统对象
9.15 变换方法比较
9.16 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
0章 采样和信号处理
10.1 概述
10.2 连续时间采样
10.2.1 采样方法
10.2.2 采样理论
10.2.3 混叠
10.2.4 时间受限和带宽受限的信号
10.2.5 插值
10.2.6 带通信号的采样
10.2.7 谐波信号的采样
10.2.8 带限周期信号
10.2.9 采用DFT进行信号处理
10.3 离散时间采样
10.3.1 周期冲激采样
10.3.2 内插
10.4 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
1章 频率响应分析
11.1 概述
11.2 频率响应
11.3 连续时间滤波器
11.3.1 滤波器的例子
11.3.2 理想滤波器
11.3.3 波特图
11.3.4 实际滤波器
11.4 离散时间滤波器
11.4.1 符号
11.4.2 理想滤波器
11.4.3 实际滤波器
11.5 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
2章 通信系统分析
12.1 概述
12.2 连续时间通信系统
12.2.1 通信系统的需求
12.2.2 频分复用
12.2.3 模拟调制和解调
12.3 离散时间谐波载波幅度调制
12.4 要点小结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
3章 系统的拉普拉斯变换分析
13.1 概述
13.2 系统的表示方法
13.3 系统的稳定性
13.4 系统的连接
13.4.1 级联与并联
13.4.2 反馈连接
13.5 采用MATLAB进行系统分析
13.6 系统对标准信号的响应
13.6.1 单位阶跃响应
13.6.2 谐波响应
13.7 系统的标准实现
13.7.1 级联实现
13.7.2 并联实现
13.8 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
4章 系统的z变换分析
14.1 概述
14.2 系统模型
14.2.1 差分方程
14.2.2 方框图
14.3 系统的稳定性
14.4 系统连接
14.5 系统对标准信号的响应
14.5.1 单位序列响应
14.5.2 因果谐波响应
14.6 用离散时间系统模拟连续时间系统
14.6.1 z变换与拉普拉斯变换的关系
14.6.2 冲激不变性
14.6.3 数据采集系统
14.7 系统的标准实现
14.7.1 级联实现
14.7.2 并联实现
14.8 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
5章 滤波器分析与设计
15.1 概述
15.2 模拟滤波器
15.2.1 巴特沃兹滤波器
15.2.2 切比雪夫、椭圆和贝塞尔滤波器
15.3 数字滤波器
15.3.1 模拟滤波器的模拟
15.3.2 滤波器设计技术
15.4 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
6章 状态空间分析
16.1 概述
16.2 连续时间系统
16.2.1 系统和输出方程
16.2.2 传递函数
16.2.3 其他状态变量选择
16.2.4 状态变量变换
16.2.5 对角化
16.2.6 状态空间分析的MATLAB工具
16.3 离散时间系统
16.3.1 系统和输出方程
16.3.2 传递函数和状态变量的变换
16.3.3 状态空间分析的MATLAB工具
16.4 要点总结
习题一(附答案)
习题二(无答案)
附录A 有用的数学关系式
附录B 连续时间傅里叶级数对
附录C 离散傅里叶变换对
附录D 连续时间傅里叶变换对
附录E 离散时间傅里叶变换对
附录F 拉普拉斯变换对
附录G z变换对
参考文献
作者介绍
文摘
序言
作为一个已经工作几年、需要回顾和更新知识体系的工程师,我更看重的是教材的深度和广度,特别是对于高级主题的处理是否足够深入。这本书在涉及到连续时间系统和离散时间系统的统一性描述上做得相当出色。很多教材在处理离散系统时,往往只是简单地将连续系统的公式“离散化”,但本书显然在第一版的基础上进行了优化,它更强调了采样定理在两者之间的桥梁作用,使得我们能够理解为什么相同的数学框架可以应用于截然不同的物理场景。更让我满意的是,它对频率响应的分析部分,处理得非常细致。我们都知道,系统性能的好坏,最终都要体现在其对不同频率分量的增益和相位变化上。书中对伯德图(Bode Plot)的绘制和解读进行了详尽的讲解,并结合MATLAB的强大绘图功能,展示了如何通过调整极点和零点的位置来“设计”一个满足特定带宽或抑制特定噪声的滤波器。这种从理论分析到设计实现的完整闭环,是实战派读者最需要的干货。
评分这本《信号与系统:使用变换方法和MATLAB分析》(原书第2版)着实让我这个初涉信号处理领域的学生眼前一亮。我原本以为会面对一堆晦涩难懂的数学公式,光是“拉普拉斯变换”和“傅里叶级数”这些名词就足以让人望而生畏。然而,作者罗伯茨的叙述方式非常注重直观性和工程实践性。书中对于基本概念的引入,不是那种硬邦邦的定义堆砌,而是通过大量贴近实际的例子,比如音频处理中的滤波概念,或者通信系统中的调制解调原理,来引导读者理解抽象的数学工具的物理意义。特别是关于Z变换的讲解,它没有急于展示复杂的推导过程,而是先用离散时间系统的稳定性作为切入点,让读者明白为什么要引入这个工具,这个工具解决了什么问题,然后再逐步深入到数学细节。这种“知其然,更要知其所以然”的教学思路,极大地降低了学习曲线,让我觉得信号处理不再是高不可攀的理论,而是可以用来解决实际问题的有力武器。我尤其欣赏书中对于MATLAB应用的集成度,它不是简单地把代码作为附录,而是将代码作为理解理论的辅助手段,通过仿真直观地展示理论分析的结果,这种理论与实践的无缝衔接,是很多传统教材所欠缺的。
评分对于自学者而言,教材的自洽性和索引的便利性至关重要,这本书在这两方面表现得相当优秀。很多时候,我们在学习过程中会产生一些“为什么不直接用那个方法?”的疑问,好的教材会提前预见到这些问题并提供解答。这本书在处理系统的因果性和稳定性判据时,就是采用了这种前瞻性的方式。它没有等到拉普拉斯逆变换的部分才去讨论收敛域(ROC),而是在引入拉普拉斯变换伊始,就将ROC作为定义的一部分来强调其重要性,这从根本上防止了读者在后续解题中出现收敛性错误。此外,书中对状态空间方法的引入,虽然可能不如变换方法那样是核心内容,但它作为一种补充和扩展,清晰地展示了现代控制理论的视角,使得读者能够从更高级的视角审视LTI系统。MATLAB部分的应用实例不仅提供了代码,更重要的是,它给出了对仿真结果的“解读”,教会我们如何从波形图和频谱图中提取关键的设计参数,这种能力培养,远比单纯掌握一个变换公式要实用得多。
评分说实话,我对教材的期望值一向比较高,因为很多经典教材虽然内容权威,但内容组织上总有些“老派”的痕迹,读起来比较枯燥。但这次翻阅这本针对“信号与系统”的著作,我感受到了非常现代的教学设计理念。书中对卷积的概念进行了大量的篇幅阐述,这一点非常关键,因为卷积是理解LTI系统特性的核心。作者似乎非常清楚地知道,初学者最容易在卷积的“时间域”和“频域”之间的转换上感到困惑。因此,书中不仅清晰地展示了积分运算的细节,还巧妙地引入了频域相乘的对偶性,并辅以大量的图形演示来帮助我们建立三维或四维的直观图像。我印象深刻的是,它没有将“傅里叶变换”和“拉普拉斯变换”视为两个孤立的知识点,而是将其放在一个统一的变换框架下进行比较和对比,指出它们之间的联系和适用范围的差异。这种宏观的结构把握能力,使得知识点之间的逻辑关系非常清晰,避免了学习者陷入局部细节而迷失方向。对于需要进行系统建模和分析的工程师来说,这种结构化的知识体系搭建是极其宝贵的。
评分我必须承认,在接触这本书之前,我对“变换方法”一直抱有一种敬畏甚至恐惧的态度,总觉得那是只有数学系高材生才能真正掌握的工具。我的第一本入门教材基本就是公式的罗列,读完后连定义都记不全。但是罗伯茨的这本著作,其语言风格和排版布局明显是为工程学习者量身定制的。它的行文流畅自然,没有那种生硬的学术腔调,读起来就像是有一位经验丰富的教授在身边耐心指导。例如,在介绍傅里叶级数时,作者花费了相当大的篇幅来讨论周期信号的周期延拓和狄拉克梳函数的概念,而非直接跳到欧拉公式的求解。这种对“源头”概念的扎实铺垫,确保了后续推导的每一步都是水到渠成的。即便是对于那些初次接触共轭对称性等概念的读者,书中也通过非常清晰的图示和代数证明,将这些看似玄奥的性质与实际的物理信号(如能量信号与功率信号)联系起来,使得记忆和理解不再是简单的死记硬背,而是基于对物理现象的深刻洞察。
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