數字信號處理原理及實現(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王艷芬 等 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• DSP
• 算法實現
• MATLAB
• 濾波器設計
• 傅裏葉變換

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302312413

商品編碼：29692615080

包裝：平裝

齣版時間：2013-10-01

基本信息

書名:數字信號處理原理及實現(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材)

：35.00元

售價：23.8元,便宜11.2元,摺扣68

作者:王艷芬 等

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2013-10-01

ISBN：9787302312413

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版次：1

裝幀：平裝

開本：大32開

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編輯推薦

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王艷芬編著的《數字信號處理原理及實現(第2版高等院校信息與通信工程係列教材)》係統闡述瞭數字信號處理的基本原理、算法分析和實現，本書可作為高等院校信息工程、電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、電氣工程及其自動化、自動化、計算機科學與技術等專業的本科生教材，也可作為從事信息處理、通信工程、電子係統設計等領域的科學研究與工程技術人員的參考用書。數字信號處理原理及實現學習指導 （第2版）（高等學校電子信息類專業係列教材）

內容提要

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王艷芬編著的《數字信號處理原理及實現(第2版高等院校信息與通信工程係列教材)》係統闡述瞭數 字信號處理的基本原理、算法分析和實現，共包括9章內容，即緒論、離散時間信號與係統的時域分析、 離散時間信號與係統的頻域分析、離散傅裏葉變換(dft)、快速傅裏葉變換(fft)、iir數字濾波器的設 計、fir數字濾波器的設計、數字濾波器結構與有限字長效應、多采樣率數字信號處理以及數字信號處理 實驗等。
本書概念清楚、理論完整、分析透徹，特彆是自始至終運用matlab來闡述基本概念和基本原理，將經 典理論與現代技術相結閤，使知識點的敘述更加清楚易懂。本書還結閤實際給齣瞭matlab上機實驗內容， 並配有上機習題，可以作為課程實驗練習和上機考試 的復習題。
《數字信號處理原理及實現(第2版高等院校信息與通信工程係列教材)》可作為高等院校信息工程、 電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、電氣工程及其自動化、自動化、計算機科學與技術等專業的 本科生教材，也可作為從事信息處理、通信工程、電子係統設計等領域的科學研究與工程技術人員的參考 用書。

目錄

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緒論
0.1 信號、係統與信號處理
0.2 數字信號處理係統的基本組成
0.3 數字信號處理的特點
0.4 數字信號處理基本學科分支
o.5 數字信號處理係統的實現方法
0.6 數字信號處理的應用領域
章 離散時間信號與係統的時域分析
1.1 引言
1.2 離散時間信號
1.2.1 序列的定義
1.2.2 常用基本序列
1.2.3 序列的基本運算
1.2.4 任意序列的單位脈衝序列錶示
1.2.5 matlab實現
1.3 離散時間係統
1.3.1 綫性係統
1.3.2 時不變係統
1.3.3 綫性時不變離散係統
.1.3.4 綫性捲積的計算
1.3.5 係統的因果性和穩定性
1.4 離散時間係統的時域描述——差分方程
1.4.1 常係數綫性差分方程的一般錶達式
1.4.2 差分方程的求解
1.4.3 matlab實現
1.5 模擬信號數字處理方法
1.5.1 采樣的基本概念
1.5.2 理想采樣及其頻譜
1.5.3 時域采樣定理
1.5.4 采樣的恢復
1.5.5 采樣內插公式
1.5.6 matlab實現
本章 小結
習題
第2章 離散時間信號與係統的頻域分析
2.1 序列的傅裏葉變換的定義及性質
2.1.1 序列的傅裏葉變換的定義
2.1.2 常用序列的傅裏葉變換
2.1.3 序列的傅裏葉變換的性質
2.1.4 matlab實現
2.2 序列的z變換
2.2.1 z變換的定義及其收斂域
2.2.2 序列特性對z變換收斂域的影響
2.2.3 z反變換
2.2.4 matlab實現
2.2.5 z變換的性質
2.3 係統函數與頻率響應
2.3.1 係統函數的定義
2.3.2 係統函數和差分方程
2.3.3 係統函數的收斂域與係統的因果穩定性
2.3.4 頻率響應
2.3.5 iir和fir係統
2.3.6 matlab實現
本章 小結
習題
第3章 離散傅裏葉變換
3.1 引言
3.2 傅裏葉變換的幾種形式
3.2.1 連續時間、連續頻率——連續傅裏葉變換（ft）
3.2.2 連續時間、離散頻率——傅裏葉級數（fs）
3.2.3 離散時間、連續頻率——序列的傅裏葉變換（dtft）
3.2.4 離散時間、離散頻率——離散傅裏葉變換（dft）
3.3 離散傅裏葉級數（dfs）
3.3.1 dfs的定義
3.3.2 dfs的性質
3.4 離散傅裏葉變換
3.4.1 dft的定義
3.4.2 dft和z變換、dtft的關係
3.4.3 dft的性質
3.4.4 matlab實現
3.5 頻域采樣理論——抽樣z變換
3.5.1 頻域采樣
3.5.2 頻域恢復——頻域內插公式
3.6 用dft計算綫性捲積和綫性相關
3.6.1 綫性捲積的dft算法
3.6.2 綫性相關的dft算法
3.7 用dft進行頻譜分析
3.7.1 利用dft對連續非周期信號進行譜分析
3.7.2 用dft進行譜分析的誤差問題
3.7.3 用dft進行譜分析的參數考慮
3.7.4 matlab實現
本章小結
習題
第4章 快速傅裏葉變換
4.1 引言
4.2 直接計算dft的問題及改進的途徑
4.2.1 直接計算dft的運算量問題
4.2.2 改善途徑
4.3 按時間抽取(dit)的基2-fft算法
4.3.1 算法原理
4.3.2 dit-fft算法與直接計算dft運算量的比較
4.3.3 算法特點
4.4 按頻率抽取(dif)的基2-fft算法
4.4.1 算法原理
4.4.2 算法特點
4.5 1dft的高效算法
4.5.1 利用fft流圖計算ifft
4.5.2 直接調用fft子程序的方法
4.6 實序列的fft算法
4.7 n為復閤數的混閤基fft算法
4.7.1 算法的基本原理
4.7.2 n為復閤數時算法的運算量估計
4.8 綫性調頻z變換(czt)
4.8.1 算法基本原理
4.8.2 czt的實現
4.8.3 czt的特點
4.8.4 matlab實現
本章小結
習題
第5章 iir數字濾波器的設計
5.1 引言
5.2 數字濾波器的基本概念
5.2.1 數字濾波原理
5.2.2 數字濾波器的分類
5.2.3 數字濾波器的技術指標
5.2.4 數字濾波器的設計方法
5.3 模擬濾波器的設計
5.3.1 模擬濾波器的技術指標要求
5.3.2 由幅度平方函數來確定傳輸函數
5.3.3 巴特沃思低通濾波器
5.3.4 切比雪夫低通濾波器
5.3.5 模擬濾波器的頻率變換
5.4 脈衝響應不變法設計iir數字濾波器
5.4.1 變換原理
5.4.2 s平麵與z平麵的映射關係
5.4.3 混疊失真
5.4.4 優缺點
5.4.5 matlab實現
5.5 雙綫性變換法設計iir數字濾波器
5.5.1 變換原理
5.5.2 s平麵與z平麵的映射關係
5.5.3 雙綫性變換法中的頻率失真和預畸變
5.5.4 模擬濾波器的數字化方法
5.5.5 matlab實現
5.6 iir數字濾波器的頻率變換及matlab實現
5.7 iir數字濾波器的直接設計法
5.7.1 零、極點纍試法
5.7.2 小均方誤差法
5.8 iir數字濾波器的相位均衡
5.8.1 全通濾波器的群時延特性
5.8.2 iir數字濾波器的群時延均衡
本章小結
習題
第6章 fir數字濾波器的設計
6.1 引言
6.2 綫性相位fir數字濾波器的特點
6.2.1 綫性相位條件
6.2.2 幅度函數特點
6.2.3 綫性相位fir數字濾波器的零點位置
6.3 窗函數法設計fir數字濾波器
6.3.1 設計方法
6.3.2 加窗對fir數字濾波器幅度特性的影響
6.3.3 常用窗函數.
6.3.4 一般設計步驟及matlab實現
6.4 頻率采樣法設計fir數字濾波器
6.4.1 設計方法
6.4.2 綫性相位濾波器的約束條件
6.4.3 逼近誤差
6.4.4 過渡帶采樣的優設計
6.4.5 一般設計步驟及matlab實現
6.5 等波紋逼近法設計fir數字濾波器
6.5.1 等波紋逼近準則.
6.5.2 綫性相位fir數字濾波器的設計
6.5.3 matlab實現
6.6 簡單整係數法設計fir數字濾波器
6.6.1 設計方法
6.6.2 簡單整係數fir數字濾波器的優化設計
6.6.3 參數求解及matlab實現
6.7 fir和iir數字濾波器的比較
本章小結
習題
第7章 數字濾波器結構與有限字長效應
7.1 引言
7.2 基本結構單元
7.3 iir濾波器的基本網絡結構
7.3.1 直接型
7.3.2 級聯型
7.3.3 並聯型
7.3.4 全通係統
7.3.5 小相位係統
7.4 fir濾波器的基本網絡結構
7.4.1 直接型(捲積型)
7.4.2 級聯型
7.4.3 頻率采樣結構
7.4.4 綫性相位結構
7.5 數字濾波器的格型結構
7.5.1 全零點(fir)係統的格型結構
7.5.2 全極點(fir)係統的格型結構
7.5.3 極零係統的格型結構
7.6 有限字長效應
7.6.1 輸入信號的量化效應
7.6.2 數字濾波器的係數量化效應
7.6.3 數字濾波器的運算量化效應
本章小結
習題
第8章 多采樣率數字信號處理
8.1 引言
8.2 序列的整數倍抽取和插值
8.2.1 序列的整數倍抽取
8.2.2 序列的整數倍插值
8.3 有理倍數的采樣率轉換
8.4 多采樣轉換濾波器的設計
8.4.1 直接型fir濾波器結構
8.4.2 多相濾波器實現
8.5 多采樣轉換濾波器的matlab實現
本章小結
習題
第9章 數字信號處理實驗
9.1 實驗開發工具matlab基礎
9.1.1 matlab語言
9.1.2 交互式仿真simulink
9.1.3 濾波器分析設計工具fdatool
9.2 實驗(1)：fft頻譜分析及應用
9.3 實驗(2)：iir數字濾波器的設計
9.4 實驗(3)：fir數字濾波器的設計
9.5 實驗(4)：數字濾波器結構及simulink仿真實現
9.6 實驗(5)：立體聲延時音效處理
9.7 上機習題
附錄 傅裏葉變換

作者介紹

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文摘

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序言

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《現代通信係統導論》 內容簡介 本書旨在為信息與通信工程領域的學生及從業人員提供一個全麵而深入的現代通信係統基礎知識體係。我們深入剖析瞭通信係統的基本組成部分、關鍵技術以及當前發展趨勢，力求讓讀者在掌握核心原理的同時，也能洞悉未來通信的發展方嚮。本書涵蓋瞭從信號的産生、編碼、調製到傳輸、解調、譯碼的完整鏈路，並通過大量的實例和案例研究，幫助讀者將理論知識應用於實際的工程問題。 第一章：通信係統的基石——信號與信息 本章我們將迴歸通信的本質，探討信息在通信係統中的形態。首先，我們將對信號進行分類，區分模擬信號和數字信號，並闡述其各自的特點、優缺點以及在不同通信場景下的適用性。接著，我們將深入研究信號的數學錶示方法，包括傅裏葉級數和傅裏葉變換，以及它們如何揭示信號的頻譜特性，這對於理解信號的傳輸和處理至關重要。同時，我們還將介紹信息熵的概念，量化信息的“不確定性”，為後續的信息編碼章節奠定理論基礎。此外，本章還將初步介紹采樣定理，解釋如何將連續的模擬信號離散化，為數字通信打下基礎。 第二章：編碼的藝術——信源編碼與信道編碼 信息在傳輸過程中，需要經過精心的編碼纔能達到高效、可靠的目的。本章將詳細介紹兩種主要的編碼技術：信源編碼和信道編碼。 在信源編碼部分，我們將探討如何去除信號中的冗餘，實現數據的壓縮，從而減少傳輸帶寬和存儲空間。我們將深入講解各種經典的信源編碼算法，如霍夫曼編碼、算術編碼等，並分析它們的性能指標和適用場景。同時，我們還將觸及最新的基於模型和預測的壓縮技術，為讀者展示信源編碼的最新進展。 在信道編碼部分，我們將聚焦於如何對抗傳輸過程中可能齣現的噪聲和乾擾，提高通信的可靠性。我們將詳細介紹糾錯碼的基本原理，包括檢錯和糾錯能力。在此基礎上，我們將深入講解綫性分組碼，如漢明碼、循環碼等，並解釋它們的編碼和譯碼過程。隨後，我們將探討捲積碼，分析其在連續數據流傳輸中的優勢。本書還將詳細介紹更為先進的Turbo碼和LDPC碼，它們在現代高速通信係統中扮演著至關重要的角色，並解釋它們的設計思想和性能優勢。 第三章：信號的變身——調製與解調技術 調製是將數字信息轉換成適閤在物理信道上傳輸的信號形式的關鍵步驟。本章將全麵解析各種調製技術，並深入探討其背後的數學原理和工程實現。 我們首先從經典的模擬調製技術入手，包括調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM），詳細闡述它們的原理、優缺點以及在廣播、通信等領域的應用。 接著，我們將重點轉嚮數字調製技術，這是現代數字通信係統的核心。我們將深入講解綫性調製方式，如二進製相移鍵控（BPSK）、四進製相移鍵控（QPSK）、8-PSK以及正交幅度調製（QAM）係列，分析它們的星座圖、功率譜密度和抗噪聲能力。隨後，我們將介紹非綫性調製方式，如最小頻移鍵控（MSK）和高斯最小頻移鍵控（GMSK），分析它們的特點以及在移動通信中的優勢。 在調製技術之外，本章還將詳細介紹相應的解調技術，包括相乾解調和非相乾解調，並分析它們在不同調製方式下的實現方式和性能錶現。我們將深入討論誤碼率（BER）的概念，並分析各種調製解調方案在不同信噪比下的性能差異。 第四章：信道之魅——傳輸介質與衰減特性 任何通信都離不開傳輸介質，而介質的特性直接影響著信號的傳輸質量。本章將帶領讀者走進各種通信信道，瞭解它們的物理特性以及信號在其中傳播時所麵臨的挑戰。 我們將首先介紹導引型傳輸介質，如同軸電纜、雙絞綫和光縴。對於每種介質，我們將詳細闡述其工作原理、帶寬限製、損耗特性以及在不同通信場景下的適用性，例如光縴通信的高速率和長距離傳輸能力。 接著，我們將深入探討無綫傳輸介質，這是現代移動通信和無綫局域網的基礎。我們將分析電磁波在自由空間傳播的特性，包括路徑損耗、反射、衍射和散射等現象，以及這些現象如何影響信號的強度和質量。我們將介紹無綫信道的統計模型，如瑞利衰落、萊斯衰落等，並解釋它們如何描述信號在多徑傳播下的衰落特性。此外，本章還將討論信道容量的概念，即在給定信道條件下能夠可靠傳輸的最大信息速率，並介紹香農-哈特利定理。 第五章：數據傳輸的脈絡——多路復用與多址技術 在有限的通信資源下，如何讓多個用戶或多路信號共享同一信道，是通信係統設計中的一個重要課題。本章將詳細介紹各種多路復用和多址技術，它們是實現高效資源利用的關鍵。 我們將首先闡述頻分復用（FDM）和時分復用（TDM）的基本原理，以及它們在固定通信和早期的移動通信係統中的應用。 隨著通信技術的飛速發展，更先進的多址技術應運而生。我們將深入講解碼分多址（CDMA），分析其擴頻原理，以及如何通過不同的擴頻碼實現用戶之間的隔離，並探討其在3G通信中的重要作用。 接著，我們將重點介紹正交頻分復用（OFDM），這是一種在4G LTE和Wi-Fi等現代無綫通信係統中得到廣泛應用的關鍵技術。我們將詳細解釋OFDM的原理，如何將高速數據流分割成多個低速的子載波進行傳輸，從而有效對抗多徑乾擾。 此外，本章還將觸及時分多址（TDMA）和其在GSM等係統中的演進，以及基於OFDM的各種多址技術，如OFDMA（正交頻分多址），它們共同構成瞭現代通信係統高效資源分配的基石。 第六章：網絡通信的橋梁——分組交換與路由 現代通信的核心是信息的有效傳輸和到達。本章將深入探討分組交換的原理，以及數據在網絡中如何被路由到目的地。 我們將首先解釋電路交換和分組交換的根本區彆，並分析分組交換的優勢，如高效的資源利用率和靈活性。我們將詳細介紹數據包（Packet）的概念，以及數據在網絡中是如何被分割、封裝和傳輸的。 接著，我們將深入講解路由的概念，即數據包在網絡中選擇路徑的過程。我們將介紹靜態路由和動態路由的區彆，並詳細闡述各種動態路由協議，如距離矢量路由協議（如RIP）和鏈路狀態路由協議（如OSPF），分析它們的算法和工作機製。 此外，本章還將討論路由錶的作用，以及路由器在轉發數據包過程中的關鍵功能，包括地址解析、流量控製和擁塞避免等。我們還將簡要介紹網絡層協議，如IP協議，它是實現全球互聯網互聯互通的核心。 第七章：通信係統的性能評估與優化 理解通信係統的性能至關重要，這有助於我們選擇閤適的技術、設計高效的係統並解決實際問題。本章將聚焦於通信係統的性能評估指標以及優化策略。 我們將從基礎的誤碼率（BER）開始，詳細闡述其定義、測量方法以及它與信噪比（SNR）等關鍵參數的關係。我們將深入分析不同調製解調方式在不同信噪比下的BER性能麯綫，為實際係統設計提供依據。 接著，我們將介紹信道容量的概念，即信道能夠可靠傳輸的最大信息速率，並迴顧香農-哈特利定理。我們將探討吞吐量、時延、抖動等重要的性能指標，並分析它們如何影響用戶的通信體驗。 在性能評估的基礎上，本章還將介紹各種通信係統的優化策略。我們將討論功率控製、自適應調製編碼（AMC）、乾擾抑製技術以及分集接收等方法，它們都旨在提高通信係統的頻譜效率、可靠性和用戶容量。 第八章：通信係統的未來展望 通信技術日新月異，本書的最後一章將帶領讀者展望未來通信的發展趨勢。我們將探討5G及其後續技術的發展方嚮，包括更高的帶寬、更低的時延以及海量設備的連接能力。 我們將討論軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）等新興技術，它們如何改變網絡的架構和管理方式。此外，我們還將關注物聯網（IoT）、人工智能（AI）在通信領域的應用，以及它們如何驅動通信係統的智能化和個性化。 最後，我們將對當前麵臨的挑戰和未來的機遇進行總結，鼓勵讀者在理解通信基本原理的基礎上，積極探索新的技術和應用，為通信科學的進步貢獻力量。 本書力求以清晰的邏輯、嚴謹的數學推導和豐富的工程實例，幫助讀者構建起紮實的通信係統知識體係。我們相信，通過學習本書，讀者將能夠更好地理解現代通信的運作原理，為未來的學習和工作奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我之前也接觸過幾本號稱“全麵”的DSP教材，但很多都是大而全，結果是什麼都沒講透。這本書的優勢在於它的“取捨”和“聚焦”。它沒有試圖囊括所有領域的所有算法，而是將數字信號處理的核心——從時域到頻域的變換、濾波理論、采樣定理的實際應用——打磨到瞭極緻的清晰度。我注意到，它對有限脈衝響應（FIR）濾波器的設計，特彆是窗函數法和頻率采樣法的細節處理，比我之前看的任何資料都要細緻和準確。它清晰地指齣瞭每種方法的適用範圍和計算復雜度，這對於資源受限的嵌入式係統開發至關重要。這本書給我的感覺是，它精煉地提煉瞭領域內最重要的知識和最實用的工具，然後用最精準的方式呈現齣來，避免瞭不必要的知識冗餘，真正做到瞭高效學習。

評分☆☆☆☆☆

這本書拿到手裏的時候，我就被它厚重的質感和紮實的封麵設計吸引住瞭。我當時正在尋找一本能係統梳理數字信號處理基礎，並且在理論深度和工程實踐之間找到平衡點的教材。很多同類的書籍要麼過於理論化，公式推導堆砌得讓人望而卻步，要麼就是流於錶麵的應用介紹，對底層原理挖掘不夠。這本書的章節編排非常閤理，從最基礎的離散時間信號和係統開始，逐步深入到Z變換、傅裏葉分析，再到濾波器設計和快速傅裏葉變換（FFT）。我特彆欣賞作者在引入新概念時，總是會用清晰直觀的圖示配閤嚴謹的數學推導，這對於我這種需要將理論快速轉化為實際問題的學習者來說，簡直是福音。特彆是關於窗函數和濾波器結構的討論，講解得非常透徹，讓我對IIR和FIR濾波器的設計有瞭更深刻的理解，不再是停留在“會用”的層麵，而是真正理解瞭它們背後的權衡取捨。這本書的排版也很優秀，公式和文字之間的間距恰到好處，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我抱著試一試的心態開始閱讀這本書的，畢竟市麵上的“第二版”教材更新速度有時候跟不上技術發展的步伐。然而，這本書在內容上的“新”不僅僅體現在緊跟時代的技術名詞上，更在於它對經典理論的闡釋方式進行瞭優化。例如，在涉及到隨機信號處理的部分，作者並沒有簡單地羅列公式，而是結閤瞭實際的通信場景和噪聲抑製的例子，讓抽象的維納濾波和卡爾曼濾波變得生動起來。我印象最深的是它對多相子帶分解（Polyphase filter bank）的講解，這在現代的軟件定義無綫電（SDR）和多載波通信係統中是核心技術。講解路徑極其流暢，從信號的過采樣到濾波器的分解結構，每一步的邏輯關係都交代得清清楚楚，我甚至不需要頻繁地翻閱參考資料就能跟上思路。這種將前沿算法融入經典框架的編排方式，極大地提升瞭學習的效率和興趣。

評分☆☆☆☆☆

作為一個已經工作幾年的工程師，我更看重教材的實用性和可操作性。這本書在這方麵做得相當齣色。雖然它有著深厚的理論基礎，但穿插在各個章節末尾的“工程實踐要點”和“MATLAB/Simulink 案例分析”部分，是真正讓我感到物超所值的地方。我用書中的濾波器設計方法，對照著實際采集到的環境噪聲數據進行仿真驗證，發現其設計的性能指標與理論預測值高度吻閤。尤其是關於譜估計的部分，對周期圖法、Welch法以及更高階譜估計方法的優缺點進行瞭詳盡的對比，並給齣瞭如何在有限數據長度和計算資源下做齣最佳選擇的指導意見。這種‘知其然，更知其所以然’的教學方法，讓我在實際工作中遇到棘手信號處理問題時，能夠迅速定位到最適閤的算法模型，而不是盲目套用代碼庫。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格和敘述節奏對我個人而言，提供瞭一種難得的沉浸式學習體驗。它的行文非常嚴謹，但又避免瞭那種枯燥的學術腔調，更像是一位經驗豐富、耐心細緻的導師在耳邊娓娓道來。作者似乎非常理解初學者在麵對傅裏葉級數展開到傅裏葉變換過渡時的睏惑，處理這個知識斷層時，運用瞭一種層層遞進的“極限”思想，把連續時間信號與離散時間信號的聯係建立得非常自然。閱讀過程中，我能感受到作者在知識構建上的匠心。它不是簡單地把知識點堆砌起來，而是構建瞭一個邏輯自洽、環環相扣的知識體係，每一個新概念的引入，都建立在之前章節已學知識的堅實基礎之上。這種結構上的完美閉環，讓學習過程充滿瞭“原來如此”的頓悟感。