信号分析与处理/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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李会容，缪志农 编

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• 信号处理
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• 本科教材
• 21世纪规划教材

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301229194

版次：1

商品编码：11311112

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-08-01

用纸：胶版纸

页数：310

字数：471000

正文语种：中文

内容简介

　　《信号分析与处理/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》系统地介绍了信号分析与处理的基本理论、基本分析及处理方法和基本实现方法。全书共分为9章，其中绪论综述了信号分析与处理学科的概况及其应用领域；第1、2章介绍了连续时间信号与系统在时域、频域、复频域内的基本理论和分析方法，给出了连续傅里叶变换、拉普拉斯变换的定义和性质，同时给出了采样定理；第3、4、5、6章讲解了离散时间信号与系统在时域、频域及复频域内的基本理论和分析方法，介绍了离散傅里叶变换及其快速算法、z变换的定义和性质；第7章研究了模拟与数字滤波器的设计原理、设计方法。结构特点及其实际应用，同时给出了各种滤波器之间的频率转换方法；第8章给出了较为常用的现代信号分析与处理的基本方法、DSP的结构特点，并结合应用实例讨论了DSP系统的设计方法。
　　《信号分析与处理/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》体系结构紧凑、叙述方法简明、应用实例丰富、习题安排多样，所配的MATLAB例题均已通过调试，理论叙述上注重物理概念、数学概念和工程概念紧密结合，撰写方式上注重图文并茂，体现了应用型人才培养的特点。
　　《信号分析与处理/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》可以作为自动化、测控技术与仪器、电气工程与自动化、计算机技术等专业及电气信息类其他专业的应用型本科学生学习信号分析与处理的理论和技术的教材，也可作为从事信息科学中信号分析与处理相关工作的科研人员的参考书。

内页插图

目录

绪论
0.1 信号及其分类
0.1.1 信号的概念
0.1.2 信号的分类
0.2 系统的描述与分类
0.2.1 系统的框图描述
0.2.2 系统的性质与分类
0.3 信号分析与处理的学科概述
本章小结
习题

第1章 连续信号的分析
1.1 连续信号的时域分析
1.1.1 连续信号的时域描述
1.1.2 连续时间信号的基本运算
1.1.3 信号的分解
1.2 连续信号的频域分析
1.2.1 周期信号的傅里叶级数
1.2.2 非周期信号的傅里叶变换
1.3 连续信号的复频域分析
1.3.1 拉普拉斯变换的定义与收敛域
1.3.2 典型信号的单边拉普拉斯变换
1.3.3 拉普拉斯变换的性质
1.3.4 拉普拉斯反变换
1.4 连续信号的相关分析
1.5 基于MATLAB语言的连续信号分析
1.5.1 MATLAB在信号的时域分析中的应用
1.5.2 MATLAB在信号的频域分析中的应用
1.5.3 MATLAB在信号的s域分析中的应用
本章小结
习题

第2章 连续时间系统的分析
2.1 连续时间系统的时域分析
2.1.1 逢续时间系统的数学模型
2.1.2 连续时间系统的框图
2.1.3 连续时间系统的时域分析
2.2 连续时间系统的频域分析
2.2.1 电路的频域模型
2.2.2 基本信号e jwt激励下的零状态响应
2.2.3 一般信号f（t）激励下的零状态响应Yzs（t）
2.2.4 信号的无失真传输
2.2.5 理想低通滤波器
2.2.6 抽样信号与抽样定理
2.3 连续时间系统的复频域分析
2.3.1 复频域分析的基础
2.3.2 微分方程的复频域求解
2.3.3 电路的复频域模型
2.3.4 复频域的系统函数H（s）
2.4 基于MATLAB语言的连续系统分析
2.4.1 MATLAB在连续时间系统的时域分析中的应用
2.4.2 MATLAB在连续时间系统的频域分析中的应用
2.4.3 MATLAB在连续时间系统的s域分析中的应用
本章小结
习题

第3章 离散信号的时域和z域分析
3.1 离散信号的时域分析
3.1.1 基本离散序列
3.1.2 离散时间信号的基本运算
3.2 离散信号的z域分析
3.2.1 z变换的定义及收敛域
3.2.2 典型信号的z变换
3.2.3 z变换的性质
3.2.4 逆z变换
3.2.5 z变换与拉普拉斯变换之间的关系
3.3 基于MATLAB语言的离散信号分析
本章小结
习题

第4章 离散系统的时域和z域分析
4.1 离散时间系统及其数学模型
4.1.1 离散时间系统的性质
4.1.2 离散时间系统的描述
4.2 离散时间系统的时域分析
4.2.1 递推法
4.2.2 卷积法
4.2.3 系统的因果性和稳定性
4.3 离散时间系统的z域分析
4.3.1 系统对基本信号zn的零状态响应
4.3.2 任意信号f（n）作用下的零状态响应
4.3.3 差分方程的z域分析解法
4.3.4 离散时间系统的稳定性和因果性
4.3.5 离散时间系统的频率响应特性
4.4 基于MATLAB语言的离散系统分析
本章小结
习题

第5章 离散时间信号的频域分析
5.1 离散时间傅里叶变换（DTFT）
5.1.1 离散时间傅里叶变换的定义
5.1.2 离散时间傅里叶变换的性质
5.1.3 DTFT的对称性
5.1.4 ZT与DTFT的关系
5.2 离散周期序列的傅里叶分析
5.3 离散傅里叶变换
5.3.1 离散傅里叶变换的定义
5.3.2 DFT与其他变换的关系
5.3.3 离散傅里叶变换的基本性质
5.3.4 用DFT计算线性卷积
5.4 基于MATI，AB语言的离散时间信号频域分析
5.4.1 计算离散时间系统的DTFT
5.4.2 离散时间傅里叶变换DTFT的性质
5.4.3 MATLAB在DFT中的应用
本章小结
习题

第6章 快速傅里叶变换
6.1 直接计算DFT的问题及分解方法
6.1.1 直接计算DFT的特点
6.1.2 DFT的分解方法
6.2 时域抽取法基-2FFT算法
6.2.1 基本原理
6.2.2 FFT的信号流图
6.2.3 DIT-FFT算法与直接计算DFT运算量（计算复杂度）的比较
6.2.4 DIT-FFT的运算规律
6.3 频域抽取法基-2FFT算法
6.4 IDTFT的高效算法IFFT
6.5 FFT算法的应用
6.5.1 实序列的FFT算法
6.5.2 FFT算法在相关运算中的应用
……

第7章 滤波器的设计与应用
第8章 数字信号处理的实现和应用

精彩书摘

　　机械振动信号分析与处理也是应用最早的领域之一。在几乎所有的机械工程部门，如飞机、汽车、机床、桥梁等部门中，振动一直是个重要的课题。采用各种振动传感器，在工作状态下或人工输入激振下，获得各种振动。经信号分析与处理，提取各种振动特征参数，通过对其频谱分析及参数识别等技术应用，找出消振、减振的方法，进行故障诊断，进一步改进结构设计，提高产品质量。
　　在自动控制与测量工程领域，信号分析与处理技术的应用也十分广泛。近代测控技术由静态测试发展到动态测试。在动态测试中，被测信号可以是周期信号、非周期信号，也可以是确定信号、随机信号。动态测试的一个重要因素是正确选择传感器的响应频率，为此必须通过对被测信号的频谱分析，掌握它的频谱特征，才能做好这一点。动态频率响应要用到FFT技术等，动态测试中的另一个重要因素是滤除干扰及噪声，要用到滤波技术。
　　在计算机控制系统中，控制对象常处在恶劣环境，干扰源较多，传感器测得的控制对象运行状态信号中夹杂着高频干扰信号，在AlD之前，先进行模拟抗混叠滤波，滤掉高于1／2采样频率的高频分量。为进一步减小干扰，在进行控制规律计算前，还需要数字滤波，进一步提高信噪比。
　　语音信号处理是信号分析与处理最直观的应用，包括语音分析与合成技术。语音分析是对复杂语音信号作谱分析，获得频谱包络线及谱的精细结构，以提高语音特征。语音合成是根据这些参数，用数字方法产生模拟语音声带或口音的声激励保证，再通过模拟人的发音器官的可控频响的数字滤波器，模拟原语音信号。
　　图像处理是数字信号处理应用迅速发展的应用领域之一。已广泛应用在军事、空间技术、医疗和气象部门中，如CT成像技术、心脑电图仪、指纹识别仪等设备中都广泛地使用数字图像处理。
　　2.信号分析与处理的主要研究内容
　　（1）连续与离散时间线性时不变系统分析。
　　（2）连续与离散时间信号的时域及频域分析。
　　（3）连续与离散傅里叶变换的理论。
　　（4）信号的采集。
　　（5）模拟和数字滤波技术。
　　（6）谱分析和FFT、快速卷积与相关算法。
　　（7）自适应信号处理。
　　（8）估计理论，包括功率谱分析及相关函数估计。
　　（9）信号的压缩，包括语音信号和图像信号的压缩。
　　（10）信号的建模。
　　（11）信号重建、小波分析等特殊算法。
　　（12）数字信号处理的实现。
　　（13）数字信号处理的应用。
　　本教材为信号分析与处理的基础教材，注重讨论1～6所涉及的内容，同时考虑到新技术的发展，对11～13所涉及的内容进行简单探讨。
　　……

前言/序言

《信息时代脉动：信号的奥秘与智慧》 在浩瀚的数字洪流与信息爆炸的时代，我们无时无刻不被各种信号所环绕。从清晨唤醒你的手机闹钟，到夜晚点亮城市的霓虹；从传递遥远思念的电话，到揭示宇宙奥秘的射电望远镜；从医疗诊断的精密仪器，到智能交通的实时路况……这一切的背后，都跳动着无形却强大的“信号”脉搏。它们是信息最原始、最纯粹的载体，是连接现实世界与数字世界的桥梁。 《信息时代脉动：信号的奥秘与智慧》是一部旨在拨开信号的迷雾，揭示其内在规律，并展示其在现代科技与社会生活中不可或缺作用的著作。本书并非一本枯燥的技术手册，而是一次引人入胜的探索之旅，将带领读者深入理解信号的本质，掌握分析与处理信号的强大工具，最终领略信息技术如何塑造我们的生活，并为未来的创新应用奠定坚实的基础。 洞悉信号的语言：从入门到精通 信号，究竟是什么？它不仅仅是声音或图像，而是一种数学模型，一种随时间或空间变化的物理量。本书将从最基本的概念入手，系统地介绍各类信号的分类与特性。我们将一起认识那些构成我们世界的“基本砖块”：连续信号与离散信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号。你将学会如何用数学的语言精确地描述这些信号，理解它们所蕴含的信息属性。 更进一步，本书将深入探讨信号的频谱特性。信号的“颜色”——频率，是理解其本质的关键。通过傅里叶变换等强大的数学工具，我们将把复杂的信号分解成一系列简单的正弦波，如同解构一首交响乐，洞悉其丰富的和声与旋律。你将理解为什么我们能区分不同的声音，为什么能够看到不同颜色的光，以及如何通过分析信号的频率成分来提取关键信息。频率域的分析将为我们打开一扇全新的大门，让你以更深邃的视角审视信息世界的运行机制。 掌握信号的智慧：分析与处理的艺术 理解信号的语言只是第一步，更重要的是如何利用这些信号来为我们服务。本书将倾注大量篇幅，系统介绍信号分析与处理的核心技术与方法。 时域分析： 尽管频谱分析至关重要，但对信号在时间轴上的变化规律的理解同样不可或缺。我们将学习如何通过观察信号的幅值、相位、斜率等特征，来解读其在不同时刻的状态与行为。通过卷积、相关等运算，我们可以理解不同系统如何影响信号，以及如何从噪声中提取目标信号。 变换域分析： 除了傅里叶变换，我们还将探索其他更为强大的变换工具。拉普拉斯变换和Z变换将帮助我们分析连续时间和离散时间系统的动态特性，理解系统的稳定性、频率响应等关键指标。这些变换是设计和分析控制系统、通信系统等复杂工程问题的基石。 采样理论： 在数字化的浪潮中，将连续的模拟信号转化为离散的数字信号是不可避免的一步。本书将详细阐述采样定理，揭示采样频率与信号带宽之间的微妙关系，以及如何避免在采样过程中丢失关键信息。你将深刻理解为什么“奈奎斯特率”如此重要，以及如何通过合理的采样策略来确保数字信号的准确复现。 滤波技术： 信号往往伴随着各种噪声和干扰，影响着信息的准确获取和利用。滤波技术就像是信号的“净化器”，能够选择性地去除不需要的频率成分，保留有用的信息。本书将介绍不同类型的滤波器，如低通、高通、带通、带阻滤波器，以及它们在时域和频域的设计原理与应用。你将学会如何根据实际需求，设计出最适合的滤波器来优化信号质量。 相关分析与匹配滤波： 在复杂的信号环境中，如何从众多信号中“找到”我们需要的那个？相关分析提供了有效的解决方案。本书将深入讲解自相关和互相关函数，揭示它们在信号检测、模式识别等领域的应用。匹配滤波作为一种最优的线性滤波器，能够最大化信号在噪声背景下的信噪比，在雷达、通信等领域发挥着举足轻重的作用。 数字信号处理的基础： 随着计算能力的飞速发展，数字信号处理已成为现代信号分析的主流。本书将逐步引入数字信号处理的基本概念，包括数字滤波器的设计（如FIR和IIR滤波器）、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）的应用。你将理解数字信号处理在数据压缩、图像增强、语音识别等领域的巨大潜力。 应用为王：信号智慧的无限可能 理论知识的掌握是为了更好地应用于实践。《信息时代脉动：信号的奥秘与智慧》不仅关注理论，更着眼于实际应用。本书将通过丰富的案例，展示信号分析与处理技术如何在各个领域发挥着至关重要的作用。 通信系统： 从无线通信到光纤通信，信号的传输与接收是通信系统的核心。本书将解析现代通信系统中的信号调制、解调、信道编码、纠错等关键技术，让你理解我们如何能够远隔千山万水进行实时交流。 音频与图像处理： 你每天接触的音乐、电影、照片，其背后都离不开精密的信号处理技术。本书将探讨音频信号的压缩（如MP3）、降噪、语音识别，以及图像信号的压缩（如JPEG）、增强、边缘检测、特征提取等技术，让你明白为什么我们的数字生活如此丰富多彩。 控制系统： 无论是工业生产线的自动化，还是飞行器的姿态控制，精确的信号采集与处理是实现智能控制的前提。本书将介绍传感器信号的融合、滤波，以及如何将这些信号转化为控制指令，实现对物理世界的精确操控。 生物医学工程： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）、核磁共振成像（MRI）等医学诊断手段，都依赖于对复杂生物信号的深度分析。本书将揭示这些医学成像与监测技术背后的信号处理原理，让你了解科技如何助力人类健康。 人工智能与机器学习： 现代人工智能的飞速发展，很大程度上得益于对海量数据的信号分析能力。本书将探讨如何从原始数据中提取有意义的特征，这些特征如何被用于训练机器学习模型，从而实现智能决策与预测。 面向未来：创新驱动的智慧之光 《信息时代脉动：信号的奥秘与智慧》不仅仅是对现有知识的梳理，更是对未来科技发展的启迪。随着5G、物联网、人工智能、大数据等技术的深入发展，对信号分析与处理的需求将更加多元和复杂。本书将引导读者思考： 更高效的信号传输与压缩技术： 如何在有限的带宽内传输更多信息？如何实现更无损的数据压缩？ 更鲁棒的信号检测与识别： 如何在极端复杂的噪声环境下准确地检测目标？如何实现更精准的模式识别？ 更智能的信号理解与生成： 如何让机器真正“理解”信号所蕴含的含义？如何利用信号生成更逼真、更富有创意的数字内容？ 多模态信号的融合与分析： 如何将来自不同传感器、不同维度的数据进行有效融合，获得更全面的信息？ 本书将激发读者对这些前沿问题的探索欲望，鼓励他们运用所学的知识，积极投身于信息时代的创新浪潮。 结语 信号是信息的语言，而信号分析与处理则是掌握这门语言的艺术与科学。《信息时代脉动：信号的奥秘与智慧》是你进入这个迷人世界的绝佳向导。它将为你揭示无处不在的信号，教会你如何解读它们的奥秘，并赋予你用智慧驾驭这些信号、创造无限可能的力量。无论你是初涉此道的学生，还是希望深化理解的从业者，本书都将是你不可多得的宝贵财富，助你在信息时代的浪潮中，乘风破浪，行稳致远。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本书时，第一感觉就是它非常“接地气”。作为一名在通信行业摸爬滚打多年的技术人员，我深知理论知识与实际应用之间的差距。而这本书，恰恰很好地弥合了这个差距。我特别欣赏书中对各种经典信号处理算法的深入剖析，比如拉克期-沃尔什变换，作者并没有简单地给出公式，而是从其数学原理和物理意义上进行了详尽的解释，让我对其有了更深刻的理解。而且，书中还提供了不同算法的性能对比分析，这对于我在实际项目中选择最合适的算法非常有帮助。我曾经在一个嵌入式系统中实现一个信号识别算法，在资源受限的情况下，如何选择效率最高的算法是一个难题。查阅了这本书后，我根据书中对不同算法在计算复杂度、精度等方面的比较，最终选择了一个最优的算法，成功地在有限的资源下实现了功能。书中对采样定理的讲解也让我眼前一亮，作者不仅解释了奈奎斯特采样定理，还详细探讨了欠采样和过采样等技术，以及它们在实际应用中的优劣势。这对于我理解如何从模拟信号转换为数字信号，以及如何避免采样过程中信息失真至关重要。此外，书中对信息论在信号处理中的应用也有所涉及，这让我对信号的传输容量和编码技术有了更深的认识。总而言之，这本书以其对细节的关注和对实用性的强调，为我解决实际工程问题提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直就是为我这种在信号分析领域摸爬滚打多年的老兵量身定制的！当我翻开它的时候，惊喜就如同潮水般涌来。首先，它的内容编排逻辑性极强，从最基础的信号分类、傅里叶变换讲起，层层递进，深入到更复杂的时域、频域分析方法，再到各种滤波器的设计与应用，每一个章节都衔接得恰到好处，感觉作者就像一位经验丰富的老教授，循循善诱地引导着我一步步攻克难关。我尤其欣赏的是书中大量的工程实例，这些例子不是那种纸上谈兵式的理论推导，而是实实在在地来源于实际的通信、控制、雷达等领域，读起来特别有代入感，让我立刻就能理解抽象的数学概念在实际工程中的作用。而且，很多章节后面都附带了相应的MATLAB/Python代码示例，这对我这种喜欢动手实践的人来说简直是福音，我可以直接复制代码，然后进行修改和调试，快速验证自己的理解，极大地缩短了学习周期。书中对于各种经典算法的讲解也非常透彻，比如Z变换、拉普拉斯变换的推导过程，作者都给出了详细的步骤，避免了直接给出结论让人无所适从的情况。对于一些容易混淆的概念，比如连续时间和离散时间信号的处理，书中也进行了清晰的对比和区分，让我受益匪浅。总而言之，这本书不仅让我巩固了理论基础，更重要的是让我看到了信号分析在实际工程中的强大生命力，激发了我进一步探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直对信息时代的“脉搏”——信号分析——充满好奇，而这本书，则为我揭开了这层面纱。从入门的信号分类到高深的随机过程，作者仿佛是一位技艺精湛的向导，引领我穿越信号的海洋。我特别喜欢书中对于傅里叶变换的讲解，它不像我之前看过的其他教材那样，只是枯燥的公式推导，而是结合了物理图像和实际应用，比如将傅里叶变换比作“分解乐曲”，让我瞬间领会了信号频谱的意义。书中对离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）的讲解也十分到位，让我明白了为什么FFT如此高效，以及它在图像处理、数据压缩等领域的广泛应用。我曾经在处理一个音频信号时，需要对其进行频谱分析，而书中提供的FFT算法的伪代码，让我能够轻松地在编程语言中实现，并且得到了非常清晰的频谱图。此外，书中对线性时不变系统（LTI系统）的讲解也让我印象深刻，作者通过详细的分析，让我理解了系统的输入输出关系，以及如何利用冲击响应来描述一个LTI系统。这对于理解各种信号处理系统，比如滤波器、通信信道等，都有着至关重要的作用。我还在书中了解到了小波变换，它能够同时提供信号在时间和频率上的局部信息，这在处理具有突变特征的信号时非常有用。总而言之，这本书以其深入浅出的讲解方式，让我对信号分析这一学科产生了浓厚的兴趣，并且具备了解决实际问题的基本能力。

评分☆☆☆☆☆

我是一位在自动化领域工作的工程师，平时工作中经常需要处理各种传感器信号，而这本书的出现，简直就是我工作中的“及时雨”。我之前虽然接触过一些信号处理的知识，但总觉得零散不成体系。这本书的出现，将那些零散的知识点有机地串联了起来，形成了一个完整的知识体系。我最看重的是书中对各种滤波器设计方法的详细阐述，无论是FIR滤波器还是IIR滤波器，书中都给出了详细的设计步骤和原理分析，并且针对不同应用场景提供了相应的选择建议。我曾经在处理一个音频信号去噪的项目时，尝试过很多种方法，效果都不尽如人意。翻阅了这本书后，我根据书中关于最优滤波器设计的章节，设计了一个匹配滤波器，效果立竿见影，极大地提升了信号的信噪比。而且，书中对于信号的时频分析方法，比如短时傅里叶变换（STFT）和Wigner-Ville分布，也进行了非常详细的讲解，这对于分析非平稳信号非常有帮助。我曾经在分析一个振动信号时，传统的FFT分析无法准确地定位故障频率，而通过STFT分析，我能够清晰地看到信号在不同时间段的频率变化，从而准确地诊断出故障原因。此外，书中还涉及了大量的信号调制与解调技术，这对于我理解和设计通信系统非常有启发。总而言之，这本书以其贴近工程实际的特点，为我解决实际问题提供了强大的理论支持和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是打开了一扇通往信号分析新世界的大门，颠覆了我之前对这个学科的一些刻板印象。它不仅仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的导师，用一种我从未想过的方式来解读信号的世界。我尤其喜欢书中对一些基本概念的引入方式，它不像传统的教科书那样枯燥乏味，而是通过一些生动有趣的类比和图示，将复杂的理论变得通俗易懂。比如，在讲解卷积定理时，作者巧妙地将信号比作“声波的叠加”，让我瞬间就明白了不同信号组合在一起会产生怎样的效果。书中还融入了大量的现代信号处理技术，这对于我们这些身处21世纪的工程师来说至关重要。我特别关注了书中关于数字信号处理的部分，例如FFT算法的讲解，作者不仅给出了算法的原理，还详细分析了其在数据压缩、频谱分析等方面的应用，并且提供了代码实现，这让我能够亲手去体验算法的魅力。另外，书中对随机信号的分析也进行了深入的探讨，包括平稳性、自相关函数、功率谱密度等概念，这些都是在实际工程中不可或缺的工具。我曾经在一项项目中遇到过信号噪声干扰的问题，查阅了这本书后，我找到了有效的滤波方法，并且通过书中提供的例程成功地解决了问题，这让我对这本书的实用性深感佩服。总的来说，这本书以其前瞻性的视角和实用的内容，极大地提升了我对信号分析的理解和应用能力。