信號與係統分析(第2版)(工業和信息化普通高等教育“十二五”規劃教材立項項目) 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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☆☆☆☆☆

聶小燕，杜娥，任璧蓉 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 係統分析
• 通信原理
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 工信部規劃教材
• 模擬信號處理
• 數字信號處理

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115353832

版次：2

商品編碼：11512469

包裝：平裝

叢書名： 21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材

開本：16開

齣版時間：2014-08-01

用紙：膠版紙

頁數：230

正文語種：中文

內容簡介

　　本書全麵介紹信號與係統分析的基本理論和分析方法。本書共分6章。笫1章緒論、第2章連續時間信號與LTI連續時間係統的時域分析、第3章連續時間信號與LTI連續時間係統的頻域分析、笫4章連續時間信號與LTI連續時間係統的復頻(s)域分析、第5章LTI離散時間係統的時域分析及第6章LTI離散時間係統的z域分析。
　　本書可作為普通高等院校的本科生教材，也可作為高職高專院校、成人教育和高等自學考試的參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章　緒論　1
1．1 信號的概念　1
1．1．1 信號的分類　1
1．1．2 連續時間信號的基本運算　5
1．1．3 常用連續時間信號　8
1．2 綫性時不變(LTI)連續時間係統的概念　19
1．2．1 係統的概念　19
1．2．2 係統的數學模型　19
1．2．3 係統的初始狀態的概念　20
1．2．4 5個基本概念　21
1．2．5 係統的分類　22
1．2．6 綫性時不變係統的性質及描述　23
1．3 信號與係統分析概述　23
1．3．1 信號分析概述　23
1．3．2 LTI連續時間係統的係統分析概述　24
習題A　25
習題B　28

第2章　連續時間信號和LTI連續時間係統的時域分析　30
2．1 LTI連續時間係統的零輸入響應ys(t)　30
2．2　LTI連續時間係統的零狀態響應yf(t)　32
2．2．1　LTI連續時間係統的零狀態響應yf(t)的定義　32
2．2．2 LTI連續時間係統的單位衝激響應h(t)　32
2．2．3 LTI連續時間係統的零狀態響應yf(t)的求法　33
2．2．4　LTI連續時間係統的單位階躍響應s(t)　34
2．3 捲積積分　34
2．3．1 捲積積分的定義　34
2．3．2 捲積積分的性質　36
2．4　LTI連續時間係統時域分析舉例　40
習題A　46
習題B　49

第3章　連續時間信號與LTI連續時間係統的頻域分析　50
3．1 周期信號的頻譜分析——傅裏葉級數　50
3．1．1 三角函數形式的FS　50
3．1．2 指數函數形式的傅裏葉級數　51
3．1．3 周期信號的頻譜　53
3．1．4 周期信號的帶寬　53
3．2 傅裏葉變換(FT)　54
3．2．1 FT的引入　54
3．2．2 FT的定義　55
3．2．3 傅裏葉變換(FT)的性質　57
3．2．4 有理真分式的部分分式展開　76
3．3 LTI連續時間係統的頻域分析　79
3．3．1 LTI連續時間係統的頻率響應H(w)　79
3．3．2 LTI連續時間係統的頻域分析　81
3．3．3 周期信號通過LTI連續時間係統的響應　82
3．3．4 無失真傳輸係統　85
3．3．5 調製、解調的概念　85
3．3．6 理想低通濾波器　87
3．3．7 時域取樣　90
習題A　93
習題B　95

第4章　連續時間信號與LTI連續時間係統的復頻域分析　98
4．1 雙邊拉普拉斯變換　98
4．1．1 由傅裏葉變換引入雙邊拉普拉斯變換　98
4．1．2 雙邊拉普拉斯變換的定義　99
4．1．3 雙邊LT的收斂域　101
4．1．4 雙邊拉普拉斯變換與傅裏葉變換的關係　102
4．1．5 雙邊拉普拉斯變換(雙邊LT)的性質　103
4．1．6 拉普拉斯逆變換(ILT)　111
4．2 單邊拉普拉斯變換　114
4．2．1 單邊拉普拉斯變換的定義　114
4．2．2 單邊拉普拉斯變換的性質　115
4．3 LTI連續時間係統的復頻域分析　121
4．3．1 LTI連續時間係統的係統函數H(s)　121
4．3．2 LTI連續時間係統對輸入信號f(t)=es0t的響應　124
4．3．3 LTI連續時間係統零狀態響應yf(t)的復頻域分析　124
4．3．4 單邊拉普拉斯變換(單邊LT)解微分方程　130
4．3．5 電路的復頻域分析　133
4．4 LTI連續時間係統的模擬　138
4．4．1 子係統的簡單連接　138
4．4．2 LTI連續時間係統模擬所用基本器件　140
4．4．3 LTI連續時間係統的模擬　140
4．5 LTI連續時間係統的因果性、零極圖及穩定性　144
4．5．1 LTI連續時間係統的因果性　144
4．5．2　LTI連續時間係統的零極圖　144
4．5．3 因果LTI連續時間係統的穩定性判定　146
習題A　148
習題B　152

第5章　LTI離散時間係統的時域分析　154
5．1 離散時間信號　154
5．1．1 離散時間信號的概念　154
5．1．2 離散時間信號的描述　155
5．1．3 離散時間信號的基本運算　155
5．1．4 常用離散時間信號　159
5．2 LTI離散時間係統　162
5．2．1 LTI離散時間係統的性質　162
5．2．2 LTI離散時間係統的差分方程　162
5．3 LTI離散時間係統的時域分析　164
5．3．1 LTI離散時間係統的零輸入響應ys[n]　164
5．3．2 LTI離散時間係統的零狀態響應yf[n]　165
5．4 捲和(捲積和)　167
5．4．1 離散信號捲和的定義　167
5．4．2 離散信號捲和的性質　169
5．4．3 短序列間的捲和——列竪式法　171
5．5 LTI離散時間係統時域分析舉例　173
5．6 小結　176
習題A　177
習題B　178

第6章　LTI離散時間係統的Z域分析　180
6．1 雙邊Z變換(雙邊ZT)　180
6．1．1 雙邊Z變換的定義　180
6．1．2 雙邊Z變換的收斂域　182
6．1．3 雙邊Z變換的性質　184
6．2 Z變換的逆變換　190
6．3 單邊Z變換　191
6．3．1 單邊Z變換(單邊ZT)的定義　191
6．3．2 單邊Z變換的性質　192
6．4 LTI離散時間係統的Z變換(ZT)分析　195
6．4．1 LTI離散時間係統的係統函數H(s)　195
6．4．2 LTI離散時間係統零狀態響應yf[n]的Z域(ZT)分析　198
6．4．3 用單邊Z變換求解差分方程　200
6．4．4 LTI離散時間係統的模擬　202
6．4．5 LTI離散時間係統的零極圖、因果性及穩定性　204
6．5 離散時間信號的傅裏葉變換　208
6．6 離散時間係統的頻率響應　209
習題A　211
習題B　213

習題答案　215
參考文獻　230

前言/序言

信號與係統分析：洞察現代通信與控製的基石 在當今高度互聯、智能化飛速發展的時代，理解和處理信息流的本質——信號，以及它們如何隨時間演變和相互作用——係統，已成為各個工程技術領域不可或缺的核心能力。無論是通信網絡中的數據傳輸，還是工業自動化中的過程控製，抑或是醫學影像的解析，信號與係統的理論都扮演著至關重要的角色。 本書旨在為讀者構建一個全麵且深入的信號與係統分析框架，使其能夠掌握分析和設計各類信號處理與係統動態的核心概念、數學工具和工程方法。我們從最基礎的信號類型齣發，逐步深入到復雜信號的錶示與變換，同時，對各種典型係統的特性進行剖析，並重點闡述信號與係統之間相互作用的數學描述與分析技術。本書的內容設計，力求貼近實際工程應用，通過豐富的案例和習題，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。 第一部分：信號的描述與分析 在信息時代，信號是信息傳遞與載體的基本形式。它們可以是隨時間連續變化的模擬信號，也可以是離散時間點上取值的數字信號。理解信號的內在屬性，是進行有效處理的前提。 信號的分類與基本概念： 本部分將係統介紹信號的多種分類方式，包括連續信號與離散信號、周期信號與非周期信號、能量信號與功率信號、奇函數與偶函數信號等。我們將深入探討狄拉剋衝激信號（單位脈衝）和單位階躍信號等基本信號，它們是構建更復雜信號的基石，並詳細講解信號的基本運算，如加法、乘法、延時、翻轉、尺度變換等，這些運算是信號處理的基礎工具。 傅立葉級數與傅立葉變換： 傅立葉分析是信號與係統分析中最強大的工具之一。本部分將詳盡講解傅立葉級數，它能將任意周期信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加，從而揭示信號的頻譜特性。在此基礎上，我們將引齣傅立葉變換，它將非周期信號從時域映射到頻域，使我們能夠直觀地理解信號的頻率成分及其強度分布。本書將重點闡述傅立葉變換的性質，如綫性性、時移性、頻移性、捲積定理、帕塞瓦爾定理等，這些性質在信號濾波、調製解調、係統分析等領域具有廣泛的應用。 拉普拉斯變換： 對於包含指數衰減或增長分量的信號，以及穩定性分析等問題，傅立葉變換在某些情況下顯得不夠完善。拉普拉斯變換作為傅立葉變換的推廣，能夠更有效地處理這些問題。本書將詳細介紹單邊拉普拉斯變換和雙邊拉普拉斯變換，並重點討論收斂域（ROC）的概念及其對係統穩定性和因果性的判斷起到的關鍵作用。拉普拉斯變換在電路分析、控製係統設計、穩定性分析等方麵有著不可替代的地位。 Z變換： 隨著數字信號處理技術的蓬勃發展，對離散時間信號的分析變得尤為重要。Z變換是處理離散時間信號的有力工具，它類似於連續時間信號的拉普拉斯變換。本書將係統介紹Z變換及其性質，包括收斂域（ROC）的概念，以及它與傅立葉變換在離散時間信號分析中的關係。Z變換在數字濾波器設計、數字控製係統分析、離散係統建模等方麵有著核心作用。 第二部分：係統的描述與分析 係統是對輸入信號進行處理並産生輸齣信號的操作或設備。理解係統的特性，是進行信號處理和係統設計的基礎。 係統的基本概念與分類： 本部分將定義何為係統，並介紹係統的常見分類方式，如綫性係統與非綫性係統、時不變係統與時變係統、因果係統與非因果係統、穩定係統與不穩定係統等。我們將重點關注綫性時不變（LTI）係統，這是信號與係統分析的核心研究對象，因為許多實際係統都可以近似為LTI係統，並且其分析方法也相對成熟。 捲積及其在LTI係統分析中的作用： 捲積是描述LTI係統輸入-輸齣關係的數學運算。本書將詳細講解捲積的定義和計算方法，並闡述捲積定理，即LTI係統的輸齣信號是輸入信號與係統衝激響應的捲積。通過衝激響應，我們可以完全刻畫一個LTI係統的特性，並預測其對任意輸入信號的響應。 微分方程與差分方程描述： 許多物理係統都可以用微分方程（模擬係統）或差分方程（數字係統）來描述。本書將介紹如何建立係統的微分方程和差分方程模型，並闡述如何利用這些方程來分析係統的動態行為。通過求解這些方程，我們可以得到係統的零輸入響應（由初始狀態引起）和零狀態響應（由輸入信號引起），從而全麵理解係統的響應特性。 係統函數與頻率響應： 係統函數（傳遞函數）是在拉普拉斯域（模擬係統）或Z域（數字係統）中描述LTI係統輸入-輸齣關係的函數。它能夠直觀地反映係統的動態特性。本書將介紹如何從微分方程或差分方程推導齣係統函數，以及如何利用係統函數分析係統的極點和零點，並判斷係統的穩定性。同時，我們將詳細講解頻率響應，它是係統函數在虛軸上的取值，揭示瞭係統對不同頻率信號的增益和相移特性，這對於濾波器設計和頻譜分析至關重要。 第三部分：信號與係統在現代工程中的應用 理論知識最終要應用於實踐。本部分將通過具體的工程案例，展示信號與係統分析在通信、控製、濾波、調製解調等領域的廣泛應用。 濾波器的設計與分析： 濾波器是用於選擇性地通過或抑製特定頻率信號的裝置。本書將介紹各種濾波器類型，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等，並闡述它們的頻率響應特性。我們將討論如何在時域和頻域中設計濾波器，以及如何利用係統函數和頻率響應來分析濾波器的性能。 通信係統基礎： 在通信係統中，信號的傳輸和接收是核心。本書將介紹基本的通信原理，如調製與解調。我們將講解各種調製技術，如調幅（AM）、調頻（FM）、相移鍵控（PSK）和正交頻分復用（OFDM）等，並分析它們在信號傳輸效率、抗乾擾能力等方麵的優劣。信號與係統的分析工具是理解這些調製解調過程和設計高效通信係統的基礎。 控製係統分析： 在自動控製領域，係統分析和設計至關重要。本書將介紹閉環控製係統的基本結構，並闡述如何利用係統函數、根軌跡、頻率特性（如Bode圖、Nyquist圖）等工具來分析係統的穩定性、動態響應和性能。通過信號與係統的理論，我們可以設計齣滿足特定性能要求的控製器，實現對各種物理過程的精確控製。 其他應用領域： 除瞭上述主要應用，信號與係統理論還廣泛應用於圖像處理、語音識彆、生物醫學信號分析、雷達係統、聲學工程等眾多領域。本書將簡要介紹這些領域的應用實例，以拓寬讀者的視野，並激勵他們將所學知識應用於更廣闊的工程實踐。 學習建議： 本書的內容環環相扣，從基礎概念到高級應用，需要循序漸進地學習。建議讀者在學習過程中，積極思考每個概念背後的物理意義，並嘗試將數學工具與實際問題聯係起來。大量的例題和習題將幫助讀者鞏固理論知識，提升分析和解決問題的能力。掌握信號與係統的分析方法，不僅是工程師必備的技能，更是理解和塑造我們所處智能化世界的關鍵鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題部分是我非常看重的一環。我知道，學習信號與係統，做題是檢驗掌握程度最直接的方式。我希望《信號與係統分析(第2版)》中的習題能夠做到“題型多樣、難度梯度閤理”。也就是說，不僅要有簡單的概念辨析題，更要有需要綜閤運用多個知識點纔能解決的綜閤題。同時，我希望這些習題能夠覆蓋教材中的大部分重要知識點，並且難度上能夠從易到難，逐步引導讀者提升解題能力。如果能有一些帶有詳細解答過程的例題，那更是錦上添花。這樣，我就可以在自己嘗試解答之後，對照解答過程，找齣自己的不足之處，並且學習到更優的解題技巧。而且，我個人也特彆喜歡那種需要分析和討論的開放性問題，這類問題更能鍛煉我的邏輯思維能力和對知識的深刻理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計倒是挺彆緻的，那種淡淡的藍色調，配閤著中間清晰的字體，給人一種沉靜而專業的感覺。我拿到這本書的時候，最先注意到的是它厚實的書脊，感覺裏麵內容一定很充實。翻開扉頁，看到“工業和信息化普通高等教育‘十二五’規劃教材立項項目”這樣的字樣，心裏就有瞭底，知道這是一本經過官方認可、質量有保證的教材。我個人一直覺得，作為理工科學生，一本好的教材不僅要講清楚原理，更要注重理論與實踐的結閤。這本《信號與係統分析(第2版)》在這方麵做得如何，我非常期待。書中的插圖和圖錶繪製得是否清晰直觀，是否能幫助我更好地理解抽象的數學概念，也是我非常看重的一點。有時候，一個好的示意圖勝過韆言萬語。希望它在排版上也能夠做到舒適易讀，畢竟長時間盯著書本學習，良好的閱讀體驗也是提升學習效率的關鍵。總的來說，從初步接觸這本書來看，它給我留下瞭專業、嚴謹、用心的第一印象，這些都是一本優秀教材應有的品質。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的教材，不僅在於內容的深度和廣度，更在於其潛在的啓發性。這本書在某些章節中，會涉及到一些前沿的研究方嚮或者一些更深層次的數學工具，雖然不一定會詳細展開，但它能夠在我腦海中種下一顆探索的種子。比如，在介紹完離散時間係統後，如果能夠簡要提及一些關於濾波器的設計理念，或者在講解隨機信號時，能稍微點撥一下關於機器學習中信號處理的應用，那就更好瞭。這種“拋磚引玉”式的處理，能夠激發我的求知欲，促使我去主動查閱更多資料，進行更深入的學習。我希望這本書能夠在我打下紮實基礎的同時，也能為我打開一扇通往更廣闊知識領域的大門，讓我不僅僅滿足於課本上的內容，而是能夠站在巨人的肩膀上，看得更遠。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《信號與係統分析（第2版）》後，我迫不及待地翻閱瞭目錄，看到章節的編排邏輯非常清晰，從最基礎的信號和係統的概念入手，逐步深入到傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等核心內容，再到係統的時域和頻域分析，最後還涵蓋瞭一些實際應用。這種循序漸進的安排，對於我們這種初學者來說，無疑是極大的福音。我特彆關注瞭書中對於一些經典問題的解析方式。比如，如何用不同的方法推導齣捲積的公式，以及如何通過傅裏葉級數和變換來分析周期信號和非周期信號的頻譜特性。我希望這本書能夠提供多種解題思路，並且每種思路都解釋得詳盡易懂，而不是僅僅給齣標準答案。另外，對於一些重要的定理和性質，我希望作者能夠給齣清晰的證明過程，同時也能用更通俗易懂的語言來解釋其物理意義，這樣纔能真正理解它們在信號處理中的作用，而不是死記硬背。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一直對信號與係統這個學科感到有點畏懼，總覺得它充滿瞭抽象的數學公式，很難抓住精髓。但這本書給我的感覺卻很不一樣。在閱讀它的過程中，我注意到作者在講解一些復雜的概念時，會穿插一些生動形象的比喻，或者結閤一些生活中的實際例子。比如，在解釋采樣定理時，書中可能會用一個播放聲音的例子來類比，說明為什麼采樣頻率需要達到一定值纔能完整地還原原始信號。這種“接地氣”的講解方式，真的讓我茅塞頓開。我之前看過的很多教材，要麼過於理論化，要麼就過於工程化，很難找到一個平衡點。但這本書似乎找到瞭一個很好的切入點，它既保留瞭理論的嚴謹性，又在細節處注入瞭生活化的元素，讓那些原本枯燥的公式和定理變得鮮活起來，也讓我更能體會到信號與係統在現代科技中的重要性。