信号与线性系统/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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朱明旱 编

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• 信号与系统
• 线性系统
• 电路分析
• 电气工程
• 信息技术
• 通信工程
• 电子工程
• 控制工程
• 数学基础
• 高等教育

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301227763

版次：1

商品编码：11300107

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-07-01

用纸：胶版纸

页数：252

字数：384000

正文语种：中文

编辑推荐

　　讲述基本理论与方法，内容选取少而精；
　　配以大量实例和算题，组织编排全而清。

内容简介

　　《信号与线性系统/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》系统地讨论了信号与系统的基本理论和基本方法，共分为8章，主要内容包括信号与系统的基本概念，连续系统的时域分析，离散系统的时域分析，连续信号与系统的频域分析，离散信号与系统的频域分析，连续系统的s域分析，离散系统的z域分析，系统的状态变量分析。
　　《信号与线性系统/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》条理清晰，深入浅出，配有大量实例，便于自学。
　　《信号与线性系统/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》可作为高等学校通信工程、电子电气工程、计算机工程、自动控制工程等专业信号与系统课程的教材，也作为相关专业、相关领域的科技工作者的参考书，还可作为一本考研的辅导书。

内页插图

目录

第1章 信号与系统的基本概念
1.1 信号与系统的定义
1.2 信号的分类
1.3 常用的信号
1.4 信号的基本运算
1.5 系统的描述和分析方法
1.6 系统的特性
本章小结

第2章 连续系统的时域分析
2.1 微分方程的经典解法
2.2 零状态响应和零输入响应
2.3 冲激响应与阶跃响应
2.4 卷积积分
2.5 卷积积分的性质
2.6 连续系统特性分析
本章小结

第3章 离散系统的时域分析
3.1 差分方程的经典解法
3.2 零状态响应和零输入响应
3.3 单位序列响应与阶跃序列响应
3.4 卷积和及其性质
3.5 离散系统特性分析
本章小结

第4章 连续信号与系统的频域分析
4.1 周期信号的傅里叶级数
4.2 周期信号的频谱
4.3 非周期信号的傅里叶变换
4.4 傅里叶变换的性质
4.5 周期信号的傅里叶变换
4.6 连续系统的频率分析
4.7 连续信号的抽样
本章小结

第5章 离散信号与系统的频域分析
5.1 周期序列的傅里叶级数
5.2 非周期序列的傅里叶变换
5.3 序列傅里叶变换的性履
5.4 周期序列的傅里叶变换
5.5 离散傅里叶变换及性质
5.6 离散系统的频域分析
本章小结

第6章 连续系统的s域分析
6.1 拉普拉斯变换
6.2 拉普拉斯变换的性质
6.3 拉普拉斯反变换
6.4 系统的s域分析
6.5 系统函数与系统特性
6.6 s域框图与流图
6.7 连续系统的结构
本章小结

第7章 离散系统的z域分析
7.1 z变换
7.2 z变换性质
7.3 z反变换
7.4 差分方程的z变换解
7.5 系统函数与系统特征
7.6 系统的z域框图与结构
本章小结

第8章 系统的状态变量分析
8.1 状态变量与状态方程
8.2 连续系统状态方程的建立
8.3 连续系统状态方程的求解
8.4 离散系统状态方程的建立
8.5 离散系统状态方程的求解
本章小结

习题答案
参考文献

前言/序言

《数字信号处理导论》 内容简介 本书旨在为电气工程、电子信息工程、通信工程、自动化以及计算机科学等相关专业的本科生提供一个全面而深入的数字信号处理（DSP）入门。在当今信息爆炸的时代，数字信号处理技术已经渗透到我们生活的方方面面，从通信系统的基带信号调制解调，到音频视频的压缩编码，再到医疗影像的增强分析，无处不在。掌握数字信号处理的基本理论和方法，对于理解和开发现代电子信息系统至关重要。 本书在内容编排上，遵循循序渐进的原则，力求在数学 rigor 和工程实践之间取得良好的平衡。我们从最基本的信号和系统概念出发，逐步引入离散时间信号、线性时不变系统、卷积等核心理论，为后续更深入的学习奠定坚实的基础。 第一部分：离散时间信号与系统 在第一部分，我们将详细探讨离散时间信号的特性，包括其基本类型（如单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号）、周期信号、能量信号与功率信号的划分。我们会引入傅里叶级数和傅里叶变换的概念，但重点将集中于离散时间傅里叶变换（DTFT）及其在分析离散时间信号频谱方面的作用。 随后，我们将深入研究线性时不变（LTI）系统。LTI 系统是信号处理中最重要的一类系统，因为许多实际系统都可以近似或精确地建模为 LTI 系统。我们将通过卷积运算来描述 LTI 系统的输入输出关系，并详细讲解卷积的计算方法和性质。此外，我们还将介绍 LTI 系统的频率响应，它揭示了系统如何影响信号的频率成分，这是理解滤波器设计等关键应用的基础。 第二部分：Z变换 Z变换是分析离散时间 LTI 系统的一种强大工具，它在数学上类似于连续时间系统的拉普拉斯变换。在本部分，我们将详细介绍 Z变换的定义、收敛域（ROC）以及其重要的性质，如线性、时移、乘以 $n$ 等。我们将重点讲解如何利用 Z变换来求解 LTI 系统的零输入响应和零状态响应，以及如何分析系统的稳定性。Z变换在求解差分方程、理解系统结构（如直接形式、级联形式）以及进行系统分析和设计方面扮演着核心角色。 第三部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 尽管 DTFT 能够提供信号的连续频谱信息，但在实际应用中，我们通常只能获得有限长度的信号样本，并且需要通过数值计算来分析。这就引出了离散傅里叶变换（DFT）。我们将详细讲解 DFT 的定义，以及它如何表示有限长离散信号的频谱。 然而，直接计算 DFT 的计算复杂度很高，这使得它在处理大规模数据时效率低下。快速傅里叶变换（FFT）算法的出现极大地解决了这一问题。在本部分，我们将介绍几种主要的 FFT 算法，如按时间抽取的蝶形算法（Cooley-Tukey 算法）和按频率抽取的蝶形算法。我们将详细分析 FFT 的计算复杂度，并说明它如何将 DFT 的计算复杂度从 $O(N^2)$ 降低到 $O(N log N)$，从而使得实时信号处理成为可能。FFT 的应用极其广泛，包括频谱分析、相关性计算、卷积计算等。 第四部分：数字滤波器设计 数字滤波器是数字信号处理中的核心组成部分，它们用于选择性地增强或抑制信号中的特定频率成分。根据滤波器的冲激响应特性，我们将数字滤波器分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 对于 IIR 滤波器，我们将介绍其在模拟滤波器设计中的经典原型（如 Butterworth、Chebyshev、Elliptic 滤波器），并通过双线性变换、脉冲不变法等方法将其映射到数字域。我们将讨论 IIR 滤波器的优点（如高阻带衰减、低阶数）和缺点（如可能存在的非线性相位）。 对于 FIR 滤波器，我们将介绍其具有线性相位的优点，这在许多应用中非常重要（例如，音频和通信系统）。我们将重点讲解几种常用的 FIR 滤波器设计方法，如窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）和频率采样法。我们将分析不同窗函数的特性及其对滤波器性能的影响。 第五部分：多速率信号处理 在许多实际应用中，需要对不同采样率的信号进行处理，这就需要多速率信号处理技术。本部分将介绍采样率变换的基本原理，包括上采样（插入零），下采样（抽取），以及它们与滤波器的结合。我们将详细讲解插值器和抽取器的设计，以及它们在实现采样率变化时的作用。多速率信号处理在通信系统、音频和视频编码、以及传感器数据融合等领域有着广泛的应用。 第六部分：傅里叶变换在信号处理中的应用 在最后一部分，我们将通过具体的实例，进一步展示傅里叶变换（包括 DTFT、DFT 和 FFT）在信号处理中的强大应用。我们将探讨如何利用傅里叶变换进行频谱分析，识别信号的频率成分；如何利用傅里叶变换加速卷积计算，例如用于系统响应的计算；如何利用傅里叶变换进行相关性分析，例如在模式识别和同步定位中。我们还将简要介绍一些更高级的应用，如短时傅里叶变换（STFT）用于分析非平稳信号，以及小波变换作为一种更灵活的信号时频分析工具。 学习目标与特色 本书的编写目标是使读者能够： 理解 离散时间信号和线性时不变系统的基本理论。 掌握 Z变换和离散傅里叶变换（DFT）的数学工具，并能运用它们分析系统。 熟悉 快速傅里叶变换（FFT）算法的原理和应用，能够利用 FFT 进行高效的频谱分析。 掌握 数字滤波器的基本设计方法（IIR 和 FIR），并能根据应用需求选择合适的滤波器。 了解 多速率信号处理的基本概念和常用技术。 初步认识 傅里叶变换在实际工程问题中的应用。 本书的特色在于： 理论与实践相结合：在讲解核心理论的同时，辅以丰富的例题和习题，帮助读者将理论知识应用于实际问题。 数学推导严谨：对关键概念和公式进行清晰、严谨的数学推导，帮助读者深入理解其内在逻辑。 内容循序渐进：从基础概念到高级应用，层层递进，适合不同数学基础的读者。 关注工程应用：介绍的理论和方法都紧密结合实际工程应用，展现数字信号处理的广泛价值。 图文并茂：大量使用图示和表格，直观地展示信号、系统和算法的特性，增强学习效果。 本书不仅适合作为高校相关专业的教材，也适合作为工程师和研究人员的参考书，帮助他们巩固和拓展数字信号处理的知识体系。通过对本书的学习，读者将能够为后续更深入的信号处理研究或实际工程开发打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是一场数学的盛宴，从傅里叶级数到拉普拉斯变换，再到Z变换，作者用一种深入浅出的方式，将原本抽象复杂的概念一一呈现。我尤其喜欢他在讲解时引入的物理图像和实际应用案例，比如信号在不同滤波器中的行为，或者系统如何响应阶跃信号，这些都让那些冷冰冰的公式变得鲜活起来。读这本书，感觉就像是解锁了一门全新的语言，可以去理解和描述那些看不见的物理世界。它不仅仅是关于信号和系统的理论，更是一种思维方式的训练，教会我如何分析问题、分解问题，并最终找到解决问题的途径。对于我这个初学者来说，这本书的循序渐进非常友好，每一个概念的引入都有清晰的铺垫，并且难度递增得恰到好处，不会让人感到 overwhelmed。更棒的是，书中还穿插了许多思考题和练习，引导我主动去探索和实践，而不仅仅是被动地接受知识。这本书为我打下了坚实的理论基础，也激发了我对这个领域的浓厚兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书在数学推导上非常严谨，但也保留了足够的直观性，这对我这种既要注重理论深度又希望有所理解的学习者来说，是极大的福音。我很欣赏作者在处理复杂数学过程时，并没有一味地堆砌公式，而是会花篇幅去解释每一个步骤的由来和意义。比如，在推导傅里叶变换的收敛性条件时，他会先解释为什么需要这些条件，以及不满足条件时可能出现的物理现象。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我能够真正理解背后的原理，而不是死记硬背。而且，书中很多概念的引入，都建立在前一个知识点的基础上，形成了一个逻辑清晰、层层递进的知识体系。我感觉自己就像在攀登一座知识的高峰，每一步都走得很稳健。这本书让我对数学的畏惧感大大降低，反而体会到了数学的优雅和力量。它不仅教会了我如何运用这些数学工具，更教会了我如何去思考，如何去分析。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我印象深刻的是它对信号和系统之间关系的深刻洞察。它不仅仅是零散的知识点堆砌，而是将信号和系统作为一个整体来分析，揭示了它们之间相互作用的奥秘。我尤其喜欢书中关于系统建模和分析的部分，它提供了一套系统化的方法论，让我能够清晰地理解一个系统的输入、输出以及其内在的动态特性。例如，通过系统函数，我能够一眼看出一个系统是低通、高通还是带通，这在实际的信号处理和系统设计中非常有指导意义。书中对各种典型信号的响应分析，也让我对信号的本质有了更深的认识。这本书让我看到了信号和系统在现代科技中的重要地位，从通信到控制，从图像处理到生物医学工程，它们无处不在。它激发了我对这个领域的探索欲望，让我愿意花更多的时间去深入学习和研究。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习理论知识最怕的就是枯燥乏味，但这本书在这方面做得非常出色。作者在讲解每一个理论点时，都会巧妙地联系到实际的工程应用，让我能深刻理解这些数学工具的价值。例如，在介绍卷积定理时，他不仅仅给出了公式，还结合了通信系统中信号的传输和接收过程，让我明白为什么卷积是描述线性时不变系统输入输出关系的基石。书中关于系统稳定性、频率响应和瞬态响应的章节，更是让我醍醐灌顶。我终于明白了为什么有些系统会振荡，为什么有些系统反应慢，而有些系统又能迅速稳定下来。那些原本只存在于教科书上的抽象概念，通过作者生动的描述和丰富的图例，变得触手可及。这本书让我看到了理论与实践之间紧密的联系，也让我意识到，扎实的理论功底是解决复杂工程问题不可或缺的。它不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的工程师，在分享他的知识和智慧。

评分☆☆☆☆☆

作为一本面向创新型应用人才培养的教材，这本书在内容的深度和广度上都做得相当不错。它既涵盖了信号与线性系统这个领域最核心、最基础的知识，又在一些前沿领域有所涉猎，例如在介绍离散时间系统时，就为后续的数字信号处理打下了基础。我特别欣赏书中关于系统辨识和状态空间分析的内容，这些都为解决更复杂的实际工程问题提供了有力的工具。这本书的语言风格比较专业，但又不至于晦涩难懂，很多地方都配有清晰的图示和表格，帮助理解。我感觉这本书的编写团队在教学方法上花了很多心思，力求将复杂的概念以最直观、最易懂的方式呈现给读者。读完这本书，我感觉自己对信号与线性系统的理解上了一个新的台阶，也对未来在相关领域的发展充满了信心。它为我未来的学习和研究铺平了道路。