基本信息
書名:信號與係統:使用變換方法和MATLAB分析(原書第2版)
定價:89.00元
作者:(美)羅伯茨
齣版社:機械工業齣版社
齣版日期:2013-06-01
ISBN:9787111421887
字數:
頁碼:
版次:1
裝幀:平裝
開本:16開
商品重量:0.962kg
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內容提要
《信號與係統:使用變換方法和MATLAB分析(原書第2版)》采用從基本概念齣發、以實際應用為例子的介紹方法,遵循從模擬到離散、從信號到係統的分析思路,係統地介紹瞭連續時間和離散時間信號與係統的分析方法。《信號與係統:使用變換方法和MATLAB分析(原書第2版)》具體包括:信號與係統分析中涉及的一般性概念;連續時間信號和離散時間信號的數學描述方法;綫性時不變係統的捲積理論;連續和離散時間傅裏葉變換理論;拉普拉斯變換和z變換及其應用;采樣定理;CTFT和DTFT在頻率響應分析中的各種應用;連續時間通信係統的基本規則;模擬和數字濾波器的設計與分析;狀態空間分析法。後的附錄部分包括一些有用的數學公式、4種傅裏葉變換錶、拉普拉斯變換錶以及z變換錶。
目錄
譯者序
前言
章 概論
1.1 信號與係統的定義
1.2 信號的類型
1.3 有關係統的例子
1.3.1 一個機械係統
1.3.2 一個流體係統
1.3.3 一個離散時間係統
1.3.4 反饋係統
1.4 一個熟悉的信號與係統例子
1.5 MATLAB的使用
第2章 連續時間信號的數學描述
2.1 概述
2.2 函數符號
2.3 連續時間信號函數
2.3.1 復指數函數和諧波函數
2.3.2 不連續函數
2.4 函數的組閤
2.5 縮放和時移
2.5.1 幅度縮放
2.5.2 時移
2.5.3 時間縮放
2.5.4 同時時移和縮放
2.6 微分與積分
2.7 偶函數與奇函數
2.7.1 奇、偶函數的組閤
2.7.2 奇、偶函數的導數和積分
2.8 周期函數
2.9 信號能量和功率
2.9.1 信號能量
2.9.2 信號功率
2.10 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
第3章 離散時間信號的描述
3.1 概述
3.2 采樣和離散時間
3.3 諧波函數和指數函數
3.3.1 諧波函數
3.3.2 指數函數
3.4 奇異函數
3.4.1 單位衝激函數
3.4.2 單位序列函數
3.4.3 符號函數
3.4.4 單位斜坡函數
3.4.5 單位梳狀函數或衝激序列
3.5 縮放和時移
3.5.1 幅度縮放
3.5.2 時移
3.5.3 時間縮放
3.6 差分和纍加
3.7 偶函數與奇函數
3.7.1 奇、偶函數的組閤
3.7.2 奇、偶函數的有限對稱區間纍加
3.8 周期函數
3.9 信號能量和功率
3.9.1 信號能量
3.9.2 信號功率
3.10 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
第4章 係統的描述
4.1 概述
4.2 連續時間係統
4.2.1 係統建模
4.2.2 係統特性
4.2.3 二階係統的動態特性
4.2.4 復諧波激勵
4.3 離散時間係統
4.3.1 係統建模
4.3.2 係統特性
4.4 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
第5章 係統的時域分析
5.1 概述
5.2 連續時間
5.2.1 衝激響應
5.2.2 連續時間捲積
5.3 離散時間
5.3.1 衝激響應
5.3.2 離散時間捲積
5.4 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
第6章 連續時間傅裏葉方法
6.1 概述
6.2 連續時間傅裏葉級數
6.2.1 概念基礎
6.2.2 正交性和諧波函數
6.2.3 緊湊型三角傅裏葉級數
6.2.4 收斂性
6.2.5 傅裏葉級數部分和的小誤差
6.2.6 奇、偶周期函數的傅裏葉級數
6.2.7 傅裏葉級數錶和性質
6.2.8 傅裏葉級數的數值計算
6.3 連續時間傅裏葉變換
6.3.1 將傅裏葉級數擴展到非周期信號
6.3.2 廣義傅裏葉變換
6.3.3 傅裏葉變換性質
6.3.4 傅裏葉變換的數值計算
6.4 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
第7章 離散時間傅裏葉方法
7.1 概述
7.2 離散時間傅裏葉級數和離散傅裏葉變換
7.2.1 綫性和復指數激勵
7.2.2 正交性和諧波函數
7.2.3 傅裏葉變換的性質
7.2.4 快速傅裏葉變換
7.3 離散時間傅裏葉變換
7.3.1 拓展到非周期信號的離散傅裏葉變換
7.3.2 推導與定義
7.3.3 廣義DTFT
7.3.4 離散時間傅裏葉變換的收斂性
7.3.5 DTFT的性質
7.3.6 離散時間傅裏葉變換的數值計算
7.4 傅裏葉方法比較
7.5 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
第8章 拉普拉斯變換
8.1 概述
8.2 拉普拉斯變換的發展
8.2.1 傅裏葉變換的推廣
8.2.2 復指數激勵和響應
8.3 傳遞函數
8.4 級聯係統
8.5 直接Ⅱ型實現
8.6 拉普拉斯逆變換
8.7 拉普拉斯變換的存在性
8.7.1 時限信號
8.7.2 右邊信號與左邊信號
8.8 拉普拉斯變換對
8.9 部分分式展開
8.10 拉普拉斯變換的性質
8.11 單邊拉普拉斯變換
8.11.1 定義
8.11.2 單邊拉普拉斯變換的特有性質
8.11.3 帶有初始條件的微分方程的解
8.12 零極點圖和頻率響應
8.13 MATLAB係統對象
8.14 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
第9章 z變換
9.1 概述
9.2 離散時間傅裏葉變換的推廣
9.3 復指數函數激勵和響應
9.4 傳遞函數
9.5 級聯係統
9.6 係統的直接Ⅱ型實現
9.7 z逆變換
9.8 z變換的存在性
9.8.1 時限信號
9.8.2 右邊信號和左邊信號
9.9 z變換對
9.10 z變換的性質
9.11 z逆變換的求解方法
9.11.1 長除法
9.11.2 部分分式展開法
9.11.3 有關z正變換和z逆變換的例子
9.12 單邊z變換
9.12.1 單邊z變換的特有性質
9.12.2 差分方程的解
9.13 零極點圖和頻率響應
9.14 MATLAB係統對象
9.15 變換方法比較
9.16 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
0章 采樣和信號處理
10.1 概述
10.2 連續時間采樣
10.2.1 采樣方法
10.2.2 采樣理論
10.2.3 混疊
10.2.4 時間受限和帶寬受限的信號
10.2.5 插值
10.2.6 帶通信號的采樣
10.2.7 諧波信號的采樣
10.2.8 帶限周期信號
10.2.9 采用DFT進行信號處理
10.3 離散時間采樣
10.3.1 周期衝激采樣
10.3.2 內插
10.4 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
1章 頻率響應分析
11.1 概述
11.2 頻率響應
11.3 連續時間濾波器
11.3.1 濾波器的例子
11.3.2 理想濾波器
11.3.3 波特圖
11.3.4 實際濾波器
11.4 離散時間濾波器
11.4.1 符號
11.4.2 理想濾波器
11.4.3 實際濾波器
11.5 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
2章 通信係統分析
12.1 概述
12.2 連續時間通信係統
12.2.1 通信係統的需求
12.2.2 頻分復用
12.2.3 模擬調製和解調
12.3 離散時間諧波載波幅度調製
12.4 要點小結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
3章 係統的拉普拉斯變換分析
13.1 概述
13.2 係統的錶示方法
13.3 係統的穩定性
13.4 係統的連接
13.4.1 級聯與並聯
13.4.2 反饋連接
13.5 采用MATLAB進行係統分析
13.6 係統對標準信號的響應
13.6.1 單位階躍響應
13.6.2 諧波響應
13.7 係統的標準實現
13.7.1 級聯實現
13.7.2 並聯實現
13.8 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
4章 係統的z變換分析
14.1 概述
14.2 係統模型
14.2.1 差分方程
14.2.2 方框圖
14.3 係統的穩定性
14.4 係統連接
14.5 係統對標準信號的響應
14.5.1 單位序列響應
14.5.2 因果諧波響應
14.6 用離散時間係統模擬連續時間係統
14.6.1 z變換與拉普拉斯變換的關係
14.6.2 衝激不變性
14.6.3 數據采集係統
14.7 係統的標準實現
14.7.1 級聯實現
14.7.2 並聯實現
14.8 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
5章 濾波器分析與設計
15.1 概述
15.2 模擬濾波器
15.2.1 巴特沃茲濾波器
15.2.2 切比雪夫、橢圓和貝塞爾濾波器
15.3 數字濾波器
15.3.1 模擬濾波器的模擬
15.3.2 濾波器設計技術
15.4 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
6章 狀態空間分析
16.1 概述
16.2 連續時間係統
16.2.1 係統和輸齣方程
16.2.2 傳遞函數
16.2.3 其他狀態變量選擇
16.2.4 狀態變量變換
16.2.5 對角化
16.2.6 狀態空間分析的MATLAB工具
16.3 離散時間係統
16.3.1 係統和輸齣方程
16.3.2 傳遞函數和狀態變量的變換
16.3.3 狀態空間分析的MATLAB工具
16.4 要點總結
習題一(附答案)
習題二(無答案)
附錄A 有用的數學關係式
附錄B 連續時間傅裏葉級數對
附錄C 離散傅裏葉變換對
附錄D 連續時間傅裏葉變換對
附錄E 離散時間傅裏葉變換對
附錄F 拉普拉斯變換對
附錄G z變換對
參考文獻
作者介紹
文摘
序言
對於自學者而言,教材的自洽性和索引的便利性至關重要,這本書在這兩方麵錶現得相當優秀。很多時候,我們在學習過程中會産生一些“為什麼不直接用那個方法?”的疑問,好的教材會提前預見到這些問題並提供解答。這本書在處理係統的因果性和穩定性判據時,就是采用瞭這種前瞻性的方式。它沒有等到拉普拉斯逆變換的部分纔去討論收斂域(ROC),而是在引入拉普拉斯變換伊始,就將ROC作為定義的一部分來強調其重要性,這從根本上防止瞭讀者在後續解題中齣現收斂性錯誤。此外,書中對狀態空間方法的引入,雖然可能不如變換方法那樣是核心內容,但它作為一種補充和擴展,清晰地展示瞭現代控製理論的視角,使得讀者能夠從更高級的視角審視LTI係統。MATLAB部分的應用實例不僅提供瞭代碼,更重要的是,它給齣瞭對仿真結果的“解讀”,教會我們如何從波形圖和頻譜圖中提取關鍵的設計參數,這種能力培養,遠比單純掌握一個變換公式要實用得多。
評分說實話,我對教材的期望值一嚮比較高,因為很多經典教材雖然內容權威,但內容組織上總有些“老派”的痕跡,讀起來比較枯燥。但這次翻閱這本針對“信號與係統”的著作,我感受到瞭非常現代的教學設計理念。書中對捲積的概念進行瞭大量的篇幅闡述,這一點非常關鍵,因為捲積是理解LTI係統特性的核心。作者似乎非常清楚地知道,初學者最容易在捲積的“時間域”和“頻域”之間的轉換上感到睏惑。因此,書中不僅清晰地展示瞭積分運算的細節,還巧妙地引入瞭頻域相乘的對偶性,並輔以大量的圖形演示來幫助我們建立三維或四維的直觀圖像。我印象深刻的是,它沒有將“傅裏葉變換”和“拉普拉斯變換”視為兩個孤立的知識點,而是將其放在一個統一的變換框架下進行比較和對比,指齣它們之間的聯係和適用範圍的差異。這種宏觀的結構把握能力,使得知識點之間的邏輯關係非常清晰,避免瞭學習者陷入局部細節而迷失方嚮。對於需要進行係統建模和分析的工程師來說,這種結構化的知識體係搭建是極其寶貴的。
評分作為一個已經工作幾年、需要迴顧和更新知識體係的工程師,我更看重的是教材的深度和廣度,特彆是對於高級主題的處理是否足夠深入。這本書在涉及到連續時間係統和離散時間係統的統一性描述上做得相當齣色。很多教材在處理離散係統時,往往隻是簡單地將連續係統的公式“離散化”,但本書顯然在第一版的基礎上進行瞭優化,它更強調瞭采樣定理在兩者之間的橋梁作用,使得我們能夠理解為什麼相同的數學框架可以應用於截然不同的物理場景。更讓我滿意的是,它對頻率響應的分析部分,處理得非常細緻。我們都知道,係統性能的好壞,最終都要體現在其對不同頻率分量的增益和相位變化上。書中對伯德圖(Bode Plot)的繪製和解讀進行瞭詳盡的講解,並結閤MATLAB的強大繪圖功能,展示瞭如何通過調整極點和零點的位置來“設計”一個滿足特定帶寬或抑製特定噪聲的濾波器。這種從理論分析到設計實現的完整閉環,是實戰派讀者最需要的乾貨。
評分這本《信號與係統:使用變換方法和MATLAB分析》(原書第2版)著實讓我這個初涉信號處理領域的學生眼前一亮。我原本以為會麵對一堆晦澀難懂的數學公式,光是“拉普拉斯變換”和“傅裏葉級數”這些名詞就足以讓人望而生畏。然而,作者羅伯茨的敘述方式非常注重直觀性和工程實踐性。書中對於基本概念的引入,不是那種硬邦邦的定義堆砌,而是通過大量貼近實際的例子,比如音頻處理中的濾波概念,或者通信係統中的調製解調原理,來引導讀者理解抽象的數學工具的物理意義。特彆是關於Z變換的講解,它沒有急於展示復雜的推導過程,而是先用離散時間係統的穩定性作為切入點,讓讀者明白為什麼要引入這個工具,這個工具解決瞭什麼問題,然後再逐步深入到數學細節。這種“知其然,更要知其所以然”的教學思路,極大地降低瞭學習麯綫,讓我覺得信號處理不再是高不可攀的理論,而是可以用來解決實際問題的有力武器。我尤其欣賞書中對於MATLAB應用的集成度,它不是簡單地把代碼作為附錄,而是將代碼作為理解理論的輔助手段,通過仿真直觀地展示理論分析的結果,這種理論與實踐的無縫銜接,是很多傳統教材所欠缺的。
評分我必須承認,在接觸這本書之前,我對“變換方法”一直抱有一種敬畏甚至恐懼的態度,總覺得那是隻有數學係高材生纔能真正掌握的工具。我的第一本入門教材基本就是公式的羅列,讀完後連定義都記不全。但是羅伯茨的這本著作,其語言風格和排版布局明顯是為工程學習者量身定製的。它的行文流暢自然,沒有那種生硬的學術腔調,讀起來就像是有一位經驗豐富的教授在身邊耐心指導。例如,在介紹傅裏葉級數時,作者花費瞭相當大的篇幅來討論周期信號的周期延拓和狄拉剋梳函數的概念,而非直接跳到歐拉公式的求解。這種對“源頭”概念的紮實鋪墊,確保瞭後續推導的每一步都是水到渠成的。即便是對於那些初次接觸共軛對稱性等概念的讀者,書中也通過非常清晰的圖示和代數證明,將這些看似玄奧的性質與實際的物理信號(如能量信號與功率信號)聯係起來,使得記憶和理解不再是簡單的死記硬背,而是基於對物理現象的深刻洞察。
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