信號與綫性係統分析/普通高等教育“十二五”創新型規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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何繼愛 編

圖書標籤:

• 信號與係統
• 綫性係統
• 信號分析
• 電路分析
• 通信原理
• 控製係統
• 數學建模
• 高等教育
• 工科教材
• 電子工程

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564090258

版次：1

商品編碼：11544597

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十二五”創新型規劃教材

開本：16開

齣版時間：2014-08-01

用紙：膠版紙

頁數：276

字數：415000

正文語種：中文

編輯推薦

　　·新：新思路、新領域、新技術、新變革
　　·活：模塊化、立體化、可擴展
　　·精：精品、精心、精緻

內容簡介

　　《信號與綫性係統分析/普通高等教育“十二五”創新型規劃教材》係統介紹信號與綫性時不變係統的基本概念、基本原理和分析方法。全書共6章，內容主要包括：信號與係統概論、信號與綫性時不變係統的時域分析、信號與係統的頻域分析、連續信號與係統的復頻域分析、Z變換與係統的復頻域分析、係統的狀態變量分析法。為瞭便於信號與係統的分析，書中還介紹瞭MATLAB仿真軟件及典型應用實例。
　　《信號與綫性係統分析/普通高等教育“十二五”創新型規劃教材》將“連續時間信號與係統”和“離散時間信號與係統”融為一體，注重知識結構的對稱性和統一性。內容按先輸入-輸齣法後狀態變量法，先時域法後頻域法與變換域法，先信號分析後係統分析的順序，同時充分利用連續、離散信號與係統的對偶或類比關係，並結閤電子與通信係統中的一般問題，較全麵地介紹信號與綫性係統的基本分析方法，體現瞭課程內容的基礎性要求和應用性的特點。
　　《信號與綫性係統分析/普通高等教育“十二五”創新型規劃教材》可作為高等院校信息與通信工程、自動化、計算機科學與技術等理工科專業的本科生教材，也可供相關專業科技人員閱讀參考。

內頁插圖

目錄

第1章 信號與係統概論
1.1 信號的基本概念
1.1.1 信號的定義與描述
1.1.2 信號的分類
1.2 常見的基本信號
1.2.1 直流信號
1.2.2 正弦信號
1.2.3 指數信號
1.2.4 抽樣信號
1.2.5 奇異信號
1.3 信號的基本運算
1.3.1 信號的相加與相乘
1.3.2 連續信號的積分與微分
1.3.3 離散時間信號的差分和纍加
1.3.4 信號的反褶、平移和壓擴
1.4 係統的概念與特性
1.4.1 係統的定義
1.4.2 係統的描述
1.4.3 係統特性
1.5 綫性時不變係統
1.5.1 綫性時不變係統數學描述及其特性
1.5.2 係統的方框圖和流圖錶示
1.6 信號與綫性時不變係統分析方法概述
1.7 MATLAB實現信號運算與尺度變換
本章小結
習題

第2章 信號與綫性時不變係統的時域分析
2.1 確定信號的時域分解
2.1.1 信號分解為直流分量和交流分量
2.1.2 信號分解為實部分量和虛部分量
2.1.3 信號分解為共軛對稱和共軛反對稱
2.1.4 信號分解成衝激函數之和
2.1.5 信號正交分解
2.2 信號的相關分析
2.2.1 信號的相關函數
2.2.2 相關函數的性質
2.3 綫性時不變係統微分（差分）方程分析
2.3.1 微分（差分）方程的經典解法
2.3.2 微分（差分）方程的零輸入零狀態響應
2.4 綫性時不變係統的衝激響應分析
2.4.1 連續綫性時不變係統的單位衝激響應
2.4.2 離散綫性時不變係統的單位脈衝響應
2.4.3 綫性時不變係統的階躍響應
2.5 綫性時不變係統響應的捲積錶示及捲積計算
2.5.1 離散時間LTI係統的捲積和錶示
2.5.2 捲積和的計算
2.5.3 連續時間LTI係統的捲積積分錶示
2.5.4 捲積積分的計算
2.5.5 捲積的性質
2.6 衝激響應描述LTI係統的性質
2.7 MATLAB實現信號與係統的時域分析
2.7.1 MATLAB實現信號的捲積和相關
2.7.2 MATLAB求LTI係統的零狀態響應
本章小結
習題

第3章 信號與係統的頻域分析
3.1 連續時間周期信號的傅裏葉級數及其頻譜
3.1.1 周期信號的傅裏葉三角級數展開式
3.1.2 周期信號的傅裏葉復指數函數展開式
3.1.3 連續周期信號的頻譜和功率譜
3.1.4 吉伯斯(Gibbs)現象與有限項傅裏葉級數
3.2 連續時間非周期信號頻譜——傅裏葉變換
3.2.1 從傅裏葉級數到傅裏葉變換
3.2.2 常見基本信號的頻譜
3.3 連續時間傅裏葉變換的性質
3.3.1 綫性
3.3.2 （共軛）對稱性
3.3.3 對偶性
3.3.4 尺度變換
……
第4章 連續信號與係統的復頻域分析
第5章 Z變換與係統的復頻域分析
第6章 係統的狀態變量分析法

前言/序言

《探索時間與空間的奧秘：信號、係統與它們的交互之美》 在這紛繁復雜的世界中，我們無時無刻不被各種各樣的信息所包圍。從清晨的第一縷陽光，到夜晚的星辰閃爍；從耳畔的低語呢喃，到交響樂的磅礴樂章；從最簡單的觸碰，到最復雜的腦電波活動——這一切，都以“信號”的形式存在，傳遞著意義，構成瞭我們認知世界的基礎。而這些信號，並非孤立存在，它們在經曆瞭特定的“係統”處理後，會發生轉化，展現齣更加豐富和深刻的內涵。 本書，《探索時間與空間的奧秘：信號、係統與它們的交互之美》，正是緻力於揭示信號與係統之間那令人著迷的相互作用，以及這種交互如何深刻地塑造著我們所感知和理解的世界。我們並非僅僅聚焦於枯燥的數學公式和抽象的概念，而是力圖引領讀者，穿越時空的維度，理解信號的本質，洞察係統的運作，並在它們交織的網格中，發現支配自然界和社會運行的普適規律。 第一篇：信號的語言——信息的載體 想象一下，宇宙萬物都在用一種特殊的語言進行著無聲的對話。這種語言，便是信號。在本書的第一篇中，我們將深入淺齣地探究信號的“語法”和“詞匯”。 時域的描繪： 我們首先會從最直觀的“時域”齣發，描繪信號隨時間變化的軌跡。無論是瞬息萬變的脈衝，還是綿延不絕的正弦波，亦或是更加復雜、難以捉摸的非周期信號，我們將學習如何用精確的數學工具來捕捉它們的形態，理解它們瞬時的振幅、頻率和相位等關鍵屬性。我們將認識到，一個簡單的聲音波形，可以揭示說話者的情緒；一條股票價格麯綫，可以反映市場的冷暖。 頻域的解析： 信號的本質，往往隱藏在它所包含的“頻率成分”之中。在第二章，我們將展開一場“傅裏葉變換”的奇妙之旅。我們將學會如何將一個在時域中復雜的信號，分解成一係列簡單諧波信號的疊加。這就像是將一首交響樂分解成各個樂器的單獨音符，從而更清晰地理解其構成。通過頻域的視角，我們將能揭示信號的“頻譜”，洞察其內在的周期性，理解高頻信號的尖銳與低頻信號的平滑，從而在通信、音頻處理、圖像分析等領域找到突破口。 能量與功率的衡量： 信號不僅僅是形態的描繪，它還承載著能量。在第三章，我們將學習如何量化信號的能量和功率。這對於理解信號的傳輸效率、噪聲的影響至關重要。例如，在無綫通信中，信號功率的強弱直接決定瞭信號的覆蓋範圍和穩定性；在音頻係統中，功率的分配則影響著聲音的響度和失真。 周期性與非周期性： 信號可以像永恒的鍾擺一樣重復齣現，也可以如流星般劃過天際，轉瞬即逝。我們將深入探討周期信號的數學特性，理解其“基頻”和“諧波”的概念，以及傅裏葉級數如何巧妙地錶達它們。同時，我們也將審視非周期信號，理解它們的“頻譜密度”，以及如何利用傅裏葉變換來分析它們。 信號的分類與特性： 信號的世界豐富多彩，它們有著各自獨特的“性格”。我們將學習如何根據信號的性質，如連續性、離散性、確定性、隨機性等對其進行分類，並理解不同類型信號在實際應用中的意義。例如，數字通信中的離散信號，與模擬電路中的連續信號，在處理方式上有著根本的區彆。 第二篇：係統的脈搏——信號的塑造者 信號在傳輸和處理過程中，總是要經曆各種各樣的“係統”。係統就像是信息的加工廠，它們接收信號，經過內部的運算和轉化，輸齣新的信號。本篇將深入剖析係統的本質，以及它們如何影響信號的特性。 係統的輸入輸齣關係： 任何係統都有一對“輸入”和“輸齣”。我們將學習如何用數學模型來描述這種關係，理解係統的“行為”。例如，一個簡單的音量控製器，它的輸入是原始音頻信號，輸齣是經過放大或衰減後的音頻信號；一個濾波器，它的輸入是包含多種頻率成分的信號，輸齣是經過選擇性衰減或增強後特定頻率成分的信號。 綫性係統： 綫性係統是係統理論中最基本也是最重要的概念之一。我們將重點研究綫性係統的兩大特性：齊次性（輸入信號的幅度變化，輸齣信號的幅度也相應變化）和疊加性（多個輸入信號的疊加，輸齣信號是各自輸齣的疊加）。理解綫性係統，是理解更復雜係統的前提。在現實世界中，許多係統在一定條件下可以近似地視為綫性係統。 時不變係統： 時不變係統是指係統的特性不隨時間而改變。也就是說，無論何時輸入相同的信號，係統的輸齣都將是相同的。我們將學習如何識彆和分析時不變係統，理解它在係統行為預測中的重要性。 因果係統： 因果係統是這樣一種係統，它的輸齣隻取決於當前的輸入和過去的曆史輸入，而不會受到未來輸入的影響。這與我們對現實世界的認知是相符的——事件的發生總是先有原因，後有結果。我們將探討因果係統在實際應用中的意義，尤其是在實時信號處理中。 捲積：時域的“DNA”： 捲積運算是連接輸入信號和係統特性，從而得到輸齣信號的關鍵數學工具。我們將深入理解捲積的意義，它描述瞭係統對輸入信號在時間上的“記憶”和“纍積”效應。通過捲積，我們可以清晰地看到係統如何“塑造”和“變形”輸入信號，例如，聲學係統的迴聲、相機的模糊效果，都可以用捲積來解釋。 頻率響應：頻域的“指紋”： 係統的特性，也可以在頻率域進行描述，這便是“頻率響應”。我們將學習如何分析係統的頻率響應，瞭解係統對不同頻率信號的“偏好”。例如，低通濾波器會允許低頻信號通過，而衰減高頻信號；帶通濾波器則隻允許特定頻段的信號通過。頻率響應是設計各種濾波器、均衡器等信號處理設備的核心依據。 第三篇：從時域到頻域的橋梁——傅裏葉變換的深度探索 傅裏葉變換是連接時域和頻域的強大工具，它讓我們能夠從不同的角度審視信號和係統。本篇將對傅裏葉變換進行更深入的剖析，並展示其在分析信號與係統中的關鍵作用。 連續時間傅裏葉變換 (CTFT) 與傅裏葉級數： 我們將迴顧並深入理解連續時間傅裏葉變換的數學原理，以及它如何將任意連續信號分解成無窮多個正弦和餘弦分量的疊加。同時，我們將進一步探討傅裏葉級數，理解它如何精確地錶示周期信號的頻域特性。 離散時間傅裏葉變換 (DTFT) 與離散傅裏葉變換 (DFT)： 隨著數字技術的飛速發展，離散時間信號在實際應用中占據瞭主導地位。我們將學習離散時間傅裏葉變換 (DTFT)，它用於分析離散時間信號的頻譜。而當信號在時間和幅度上都被離散化後，我們便需要使用離散傅裏葉變換 (DFT)。我們將認識到，DFT 是實際計算頻譜的基石，而快速傅裏葉變換 (FFT) 算法的齣現，更是極大地提高瞭計算效率，為數字信號處理的發展奠定瞭基礎。 拉普拉斯變換：超越傅裏葉的廣度： 當信號包含指數增長或衰減的成分時，標準的傅裏葉變換可能會失效。這時，拉普拉斯變換便顯現齣它的威力。拉普拉斯變換能夠處理更廣泛的信號類型，並且在分析係統穩定性、暫態響應等方麵具有獨特的優勢。我們將學習如何利用拉普拉斯變換來分析係統的動態行為，理解“收斂域”的概念。 Z變換：離散係統的頻率域分析： 類似於拉普拉斯變換處理連續時間係統，Z變換是分析離散時間係統的重要工具。它將離散時間信號和係統映射到復平麵上的單位圓，從而方便地分析係統的頻率響應、穩定性和相位特性。Z變換在數字濾波器設計、控製係統分析等領域有著廣泛的應用。 第四篇：係統的應用與展望——從理論到實踐 掌握瞭信號與係統的基本理論後，我們將一起探索它們在現實世界中的廣泛應用，並對未來的發展進行展望。 通信係統的基礎： 從早期的電報到如今的高速互聯網和5G通信，信號與係統的原理無處不在。我們將看到，如何利用調製解調技術，將信息信號轉化為適閤傳輸的信號，又如何在接收端將其恢復。濾波器在抑製噪聲、選擇有用信號方麵起著至關重要的作用。 信號處理在生活中的體現： 無論你是在聽音樂、看電影，還是在使用手機進行語音通話，你都在與信號處理技術互動。迴聲消除、降噪技術、圖像壓縮、人臉識彆，這些令人驚嘆的功能，都離不開對信號與係統深刻的理解和巧妙的應用。 控製係統的智能： 自動駕駛汽車、智能傢居、工業自動化，這些現代科技的基石是控製係統。我們將理解，如何利用係統模型來設計控製器，使係統能夠穩定運行，並按照預期的目標工作。Z變換和拉普拉斯變換在分析控製係統的穩定性方麵起著關鍵作用。 醫學影像的奧秘： CT掃描、核磁共振 (MRI)，這些診斷疾病的強大工具，其背後都凝聚著信號與係統的智慧。通過對身體發齣的微弱信號進行采集、處理和重構，醫生得以洞察人體內部的結構和病竈。 人工智能與機器學習的基石： 深度學習模型，本質上可以被視為復雜的、非綫性的信號處理係統。對大規模數據的理解和分析，離不開對信號特徵的提取、轉換和學習。信號與係統的理論，為理解和構建更強大的AI模型提供瞭基礎框架。 未來的探索： 隨著科技的不斷進步，我們麵臨著更加復雜和海量的信號。本書的結尾，將帶領讀者展望信號與係統領域未來的發展方嚮，例如，在物聯網、大數據、量子計算等新興領域，信號與係統將扮演更加重要的角色，它們將繼續驅動著人類社會的創新與進步。 結語 《探索時間與空間的奧秘：信號、係統與它們的交互之美》並非一本僅僅陳列公式的教科書，而是一次邀請讀者進行思維探險的旅程。我們期望通過係統性的講解，清晰的邏輯梳理，以及貼近現實的應用案例，幫助您掌握分析和理解信號與係統的方法，激發您對這一領域的興趣，並為您在未來的學習和研究中打下堅實的基礎。 理解信號與係統，就是理解世界運行的底層邏輯。讓我們一起，用智慧的眼睛，去觀察、去分析、去創造，去發現隱藏在信息洪流中的規律與美好。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我曾經對信號與係統這門課感到非常頭疼，感覺它就像一個充滿魔咒的黑洞，各種變換、積分、微分把我搞得暈頭轉嚮。直到我接觸到瞭這本《信號與綫性係統分析》，我纔發現，原來學習這門課也可以是如此“有趣”和“有條理”。這本書給我最大的感受就是它的“啓發性”。它不是簡單地羅列公式和定理，而是通過大量的類比和圖示，將抽象的概念形象化。我記得在講解傅裏葉級數時，書中用動畫的方式展示瞭如何用不同頻率的正弦和餘弦波疊加來逼近一個方波，那種“化繁為簡”的感覺非常震撼。而且，書中還特彆強調瞭信號與係統在工程實踐中的應用，比如在語音識彆、圖像處理、通信傳輸等領域，讓我切實感受到這門學科的魅力和價值。當我看到書上介紹如何利用濾波器的原理來去除噪聲時，我纔真正理解瞭“濾波”這個詞的含義，而不僅僅是停留在公式層麵。這本書讓我覺得，學習過程本身也是一種探索和發現，我不再是被動地接受知識，而是主動地去理解和運用。它成功地激起瞭我對信號與係統這門學科的濃厚興趣，也讓我認識到，隻要方法得當，再難的科目也能變得觸手可及。

評分☆☆☆☆☆

作為一個正在準備考研的學生，這本書《信號與綫性係統分析》簡直是我的“寶藏”。考研真題裏，關於信號與係統的題目占瞭相當大的比重，而且很多題目都相當有深度。這本書的內容涵蓋麵非常廣，從基本的信號處理技術，到復雜的係統分析方法，幾乎無所不包。我特彆喜歡它在講到一些高級概念時，會追溯到最基本的原理，然後一步步構建起來，這樣就不會讓人覺得突然冒齣來一個復雜的公式或者定理，而是知其然，也知其所以然。例如，書中在介紹狀態空間分析方法時，沒有直接給齣矩陣的運算，而是先從一階微分方程組的錶示方法講起，然後巧妙地過渡到嚮量和矩陣的錶達，這樣即便初次接觸狀態空間，也不會感到畏懼。書中的習題質量也相當高，很多題目都非常有代錶性，能夠有效地檢驗對知識的掌握程度。我經常會把書上的例題和解析反復琢磨，然後再去做配套的習題，感覺對考研的復習非常有幫助。有時候，一些考研輔導班上講的知識點，在這本書裏都能找到非常詳細的論述和解釋。這本書讓我覺得，學習不僅僅是為瞭應付考試，更是為瞭真正理解和掌握一門學科的核心內容。

評分☆☆☆☆☆

這本書《信號與綫性係統分析》給我帶來瞭全新的學習體驗，它不僅僅是一本教材，更像是一位循循善誘的老師。我最欣賞它的地方在於，它對數學工具在信號與係統分析中的作用進行瞭深刻的剖析。比如，在介紹離散時間信號和係統時，它不僅給齣瞭差分方程的求解方法，還詳細闡述瞭Z變換作為一種強大的數學工具，如何簡化差分方程的分析過程，並將其轉化為代數方程。書中對各種變換的性質和應用場景都進行瞭詳細的說明，讓我能夠根據不同的問題選擇最閤適的數學工具。此外，這本書還非常注重對學生邏輯思維能力的培養。它不僅僅教授“怎麼做”，更強調“為什麼這麼做”。例如，在講解係統響應時，它會從零輸入響應和零狀態響應兩個方麵來分析，讓我們理解係統的內部狀態和外部激勵是如何共同決定係統輸齣的。這種深入的分析，有助於我們建立起對係統行為的深刻理解。我記得有一次，我在研究一個反饋控製係統時，遇到瞭一些睏難，但是翻看這本書的相關章節，書中關於穩定性分析和瞬態響應的論述，給瞭我很大的啓發，讓我能夠找到問題的癥結所在，並最終解決瞭問題。這本書讓我覺得，學習信號與係統，不僅僅是記住公式，更重要的是培養分析問題、解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與綫性係統分析》簡直就是我在大學裏為數不多的“救星”。當年學這門課的時候，簡直是一頭霧水，什麼衝激響應、捲積積分，聽得我雲裏霧裏。直到我偶然翻到這本書，纔覺得眼前豁然開朗。書中對概念的解釋特彆清晰，不像有些教材上來就是一堆公式，讓人摸不著頭腦。它會從最基礎的信號分類講起，比如周期信號、非周期信號，然後循序漸進地引入綫性係統的概念，再到時不變性、因果性等等。最讓我印象深刻的是，它在講解捲積的時候，用瞭大量的圖示和類比，比如用一個“濾波器”的比喻來解釋捲積如何處理輸入信號，一下子就把抽象的數學運算變得直觀瞭很多。我記得當時為瞭理解傅裏葉變換，花瞭很長時間，看瞭好幾遍，書裏的推導過程非常詳細，每一步都有清晰的解釋，甚至還給齣瞭不同角度的理解方式。而且，書中還包含瞭很多精心設計的例題，這些例題不僅覆蓋瞭核心知識點，還巧妙地融入瞭實際應用場景，比如在通信係統、控製係統中的應用，讓我覺得學到的知識不再是孤立的理論，而是有實際意義的工具。做完例題，再去做配套的習題，感覺掌握得就更紮實瞭。這本書真的幫我打下瞭堅實的信號與係統基礎，讓我後來學習更深入的課程也輕鬆瞭不少。

評分☆☆☆☆☆

說實話，當初拿到這本《信號與綫性係統分析》的時候，我並沒有抱太大的期望，畢竟“十二五”規劃教材嘛，聽起來就有點“官方”，以為會是那種枯燥、闆滯的風格。但實際翻閱之後，我完全被它的“接地氣”打動瞭。這本書最大的亮點在於，它沒有迴避一些學習者容易遇到的難點。比如，在講解拉普拉斯變換和Z變換時，書中不僅給齣瞭公式和性質，還非常細緻地討論瞭它們各自的適用範圍以及在不同係統分析中的優勢，甚至還對比瞭它們與傅裏葉變換在處理不同類型信號時的異同。我尤其喜歡書中關於係統穩定性分析的部分，通過引入根軌跡、奈奎斯特圖等方法，讓原本抽象的穩定性概念變得可視化，我仿佛能“看到”一個係統是穩定還是不穩定。另外，這本書的排版也很人性化，清晰的章節劃分、加粗的關鍵術語、以及醒目的公式標記，都極大地提高瞭閱讀效率。它不像有些教材那樣密密麻麻堆砌文字，而是留白恰當，讀起來不費眼。我記得有一次，為瞭弄懂一個關於頻率響應的例子，我反反復復看瞭好幾遍，書裏的圖示和文字解釋完美結閤，讓我一下子就抓住瞭問題的關鍵。這本書讓我覺得，學習信號與係統並非是一件“高不可攀”的事情，而是可以通過耐心和正確的引導，逐步掌握的。