信號與係統基礎及應用 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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張曉青 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 綫性係統
• 傅裏葉變換
• 拉普拉斯變換
• MATLAB
• 通信原理
• 控製係統
• 數字信號處理
• 高等數學

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111573128

版次：1

商品編碼：12245582

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育測控技術與儀器專業規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：264

內容簡介

本書較為係統地講述瞭信號與係統的基本概念、信號與係統的基本分析理論、信號的離散傅裏葉變換分析方法、數字濾波器的係統設計方法等主要內容，形成瞭一個信號與係統基礎理論及其應用的相對完整的知識體係。全書分為七章，第1-5章為基礎理論部分，以傅裏葉變換、拉普拉斯變換和z變換三大變換為主綫，先講連續後講離散，從時域和頻域兩方麵介紹瞭信號和係統的基本分析理論。為瞭能夠做到學以緻用，在理論基礎上，第6章對信號頻譜的離散傅裏葉變換分析方法及其應用問題做瞭深入的探討，第7章對數字濾波器的離散時間係統設計方法及其實現做瞭專門的闡述。同時，在每一章的後一節均給齣部分MATLAB程序代碼實例，供讀者上機學習；在每一章的後還附有少量習題，供讀者練習。

目錄

前言
本書符號體係一覽錶
本書常用縮寫詞錶
本書采用的時頻變換對符號錶
第1 章　信號與係統基礎知識 1
內容提要 1
1. 1　信號與係統的定義 1
1. 1. 1　信號的定義 1
1. 1. 2　係統的定義 2
1. 1. 3　域的概念 4
1. 1. 4　本課程的性質和特點 6
1. 2　信號的分類及典型信號 7
1. 2. 1　信號的分類 7
1. 2. 2　典型的連續時間信號 10
1. 2. 3　典型的離散時間信號 13
1. 3　信號的基本時域運算 14
1. 3. 1　信號的相加和相乘 15
1. 3. 2　信號的微分和積分 15
1. 3. 3　信號的平移、翻轉和展縮 16
1. 3. 4　信號的簡單分解 17
1. 4　係統的分類及常用錶示方法 19
1. 4. 1　係統的分類 19
1. 4. 2　係統的常用錶示方法 22
1. 5　ＭＡＴＬＡＢ 編程及上機實踐 27
1. 5. 1　ＭＡＴＬＡＢ 軟件簡介 27
1. 5. 2　上機實踐舉例 31
習題一 32
第2 章　連續時間信號分析 35
內容提要 35
2. 1　連續時間周期信號的傅裏葉級數 35
2. 1. 1　連續時間周期信號的傅裏葉
級數錶示 35
2. 1. 2　連續時間周期信號的頻譜與
功率譜 39
2. 1. 3　連續時間傅裏葉級數的性質 41
2. 2　連續時間信號的傅裏葉變換 42
2. 2. 1　傅裏葉變換的導齣與非周期
信號的頻譜 42
2. 2. 2　常見信號的傅裏葉變換 44
2. 2. 3　連續時間傅裏葉變換的性質 48
2. 3　ＭＡＴＬＡＢ 編程及上機實踐 53
2. 3. 1　與本章有關的ＭＡＴＬＡＢ 函數
舉例 53
2. 3. 2　上機實踐舉例 55
習題二 57
第3 章　連續時間係統分析 59
內容提要 59
3. 1　係統的時域分析 59
3. 1. 1　微分方程的建立與求解 59
3. 1. 2　單位衝激響應的意義 63
3. 1. 3　捲積積分 64
3. 2　係統的頻域分析 66
3. 2. 1　係統頻率響應的定義 66
3. 2. 2　係統頻率響應與零狀態響應 67
3. 2. 3　正弦穩態響應 68
3. 3　拉普拉斯變換 69
3. 3. 1　拉普拉斯變換的定義及
收斂域 69
3. 3. 2　拉普拉斯變換的性質 71
3. 3. 3　拉普拉斯反變換 74
3. 4　係統的復頻域分析 76
3. 4. 1　微分方程的復頻域求解 76
3. 4. 2　係統函數 77
3. 4. 3　零極點圖及係統特性分析 78
3. 5　ＭＡＴＬＡＢ 編程及上機實踐 81
3. 5. 1　與本章有關的ＭＡＴＬＡＢ 函數
舉例 81
3. 5. 2　上機實踐舉例 81
習題三 84
第4 章　離散時間信號分析 86
內容提要 86
4. 1　離散時間傅裏葉級數 86
4. 1. 1　周期信號的離散時間傅裏葉
級數錶示 86
4. 1. 2　離散時間周期信號的頻譜 87
4. 1. 3　離散時間傅裏葉級數的性質 89
4. 2　離散時間傅裏葉變換 93
Ⅷ
4. 2. 1 離散非周期信號的傅裏葉變換 93
4. 2. 2　離散時間傅裏葉變換的性質 96
4. 3　奈奎斯特抽樣定理 102
4. 3. 1　理想抽樣的數學模型 103
4. 3. 2　奈奎斯特抽樣定理 104
4. 3. 3　抽樣信號的重建 107
4. 3. 4　實際抽樣過程 108
4. 4　ＭＡＴＬＡＢ 編程及上機實踐 110
4. 4. 1　與本章有關的ＭＡＴＬＡＢ 函數
舉例 110
4. 4. 2　上機實踐舉例 111
習題四 113
第5 章　離散時間係統分析 115
內容提要 115
5. 1　離散時間係統的時域分析 115
5. 1. 1　差分方程的建立與求解 115
5. 1. 2　零輸入響應和零狀態響應 119
5. 1. 3　捲積和 121
5. 2　離散時間係統的頻域分析 125
5. 2. 1　係統頻率響應 125
5. 2. 2　正弦穩態響應 127
5. 2. 3　係統頻率響應的分析 127
5. 3　ｚ 變換 129
5. 3. 1　ｚ 變換的定義及收斂域 129
5. 3. 2　基本ｚ 變換對 130
5. 3. 3　ｚ 變換的性質 133
5. 3. 4　ｚ 變換與拉普拉斯變換的關係 137
5. 3. 5　ｚ 反變換 139
5. 4　離散時間係統的復頻域分析 142
5. 4. 1　差分方程的ｚ 域求解 142
5. 4. 2　係統函數 145
5. 4. 3　零極點圖與係統特性分析 147
5. 5　ＭＡＴＬＡＢ 編程及上機實踐 150
5. 5. 1　與本章有關的ＭＡＴＬＡＢ 函數
舉例 150
5. 5. 2　上機實踐舉例 152
習題五

前言/序言

隨著計算機軟硬件技術的飛速發展. 與之相關的各門課程在不斷更新和變革. 作為高等院校理工科相關專業的重要課程. “ 信號與係統” “ 數字信號處理” 等課程在教學內容、教學手段、教學方法等方麵迫切需要加大改革力度. 對於儀器科學與技術、光學工程等學科及專業來講. 一方麵由於“信號與係統” 等課程在其課程體係中占有舉足輕重的地位. 另一方麵根據目前在全國廣泛開展的工程教育專業認證的要求. 必須進一步凝練課程教學目標、優化教學內容. 將課程教學與提高工程實踐能力緊密結閤以培養應用型人纔. 因此對現有的課程內容進行重新整閤已經勢在必行.本書闡述瞭信號與係統的基本概念、基本理論、基本分析方法. 並結閤信號與係統的典型應用進行講解. 是一本整閤瞭“ 信號與係統” 和“ 數字信號處理” 兩門課程核心內容的新的本科教材. 它既有信號與係統的基礎理論. 又有信號與係統的應用實例.取材適當. 內容閤理. 符號嚴謹. 注重連續與離散的區彆和聯係. 強調先進的數字信號處理技術與實際係統的緊密關聯. 形成瞭完整的內容體係. 並具有鮮明的工程實踐特色. 完整講授本書的學時數約為48 學時. 另外配有8 ~12 學時的實驗內容. 這種編排符閤普通高等院校一個學期的教學時數安排.全書共分7 章. 第1 ~5 章為信號與係統知識體係的基礎部分. 第1 章為全書的基礎. 主要闡述信號與係統的基本概念. 第2 章講述連續時間信號的分析方法. 包括連續時間傅裏葉級數錶示和連續時間傅裏葉變換分析. 第3 章講述連續時間係統的基本概念和分析方法. 包括拉普拉斯變換及在連續時間係統分析中的應用. 第4 章講述離散時間信號的分析方法. 包括離散時間傅裏葉級數分解和離散時間傅裏葉變換分析. 還重點闡述瞭聯係連續與離散的奈奎斯特抽樣定理. 第5 章講述離散時間係統的基本概念和分析方法. 包括ｚ 變換及在離散時間係統分析中的應用. 第6、7 章是信號與係統基礎知識的兩個典型應用. 第6 章主要講述離散傅裏葉變換及其在頻譜分析方麵的應用. 第7 章主要講述數字濾波器係統的結構、功能和軟件設計方法. 本書強調理論知識和實踐應用的共同學習. 鑒於ＭＡＴＬＡＢ 軟件工具在全球範圍使用廣泛而且其信號處理工具箱功能完善. 在每章最後均配有ＭＡＴＬＡＢ 相關函數及實例. 不僅有利於學生理解概念. 也有利於促進學生輕鬆上手編寫代碼. 達到能學懂、會應用的目的. 更好地將所學理論與實踐應用相結閤. 十分有益於工程實踐能力的培養和訓練.本書第1、5、6、7 章、4. 3 節、前言及附錄由張曉青編寫. 第2 章、4.. 1、4.. 2、4.. 4 節由耿蕊編寫. 第3 章由王君編寫. 全書由張曉青組織策劃並統稿. 天津大學曾周末教授對本書的內容編排提齣瞭寶貴意見和建議. 北京信息科技大學祝連慶教授審閱瞭Ⅳ本書並提齣瞭寶貴意見和建議. 在此謹嚮他們錶示衷心的感謝! 研究生李傑、鬍蔣明協助完成瞭本書的校對和作圖工作. 在此也嚮他們錶示衷心的感謝!本書在編寫過程中參考瞭國內外很多經典教材和著作. 已列於參考文獻中. 部分例題和習題取自這些文獻. 編者在此嚮收錄於參考文獻中的各位作者錶示衷心的感謝! 限於學識水平. 書中難免存在錯誤和缺點. 懇請廣大讀者批評指正.編　者

探索未知的宇宙：一本關於宇宙演化的科學讀物 這是一本引人入勝的科普讀物，它將帶領讀者踏上一段跨越時空的宇宙探索之旅，從宇宙大爆炸的奇點齣發，一直追溯到我們今天所見的浩瀚星河。本書旨在為普通讀者提供一個清晰、生動且科學嚴謹的宇宙演化圖景，讓人們對我們身處的宇宙有一個更深刻的認識。 第一部分：宇宙的黎明——從虛無到有形 本書的開篇，我們將一同迴到宇宙最初的時刻——大爆炸。你將瞭解到，宇宙並非“憑空齣現”，而是在一個極度高溫、高密的奇點中瞬間膨脹而形成的。我們會深入淺齣地解釋這個過程中涉及到的核心概念，例如： 暴脹理論： 解釋為何宇宙在極短時間內能達到如此巨大的尺度，以及它為後來的宇宙結構奠定瞭怎樣的基礎。 基本粒子與力的誕生： 隨著宇宙的冷卻，能量如何轉化為物質，誇剋、電子等基本粒子如何形成，以及四種基本力（強核力、弱核力、電磁力、引力）是如何分離並各自發揮作用的。 核閤成： 早期宇宙的高溫高壓環境如何促成瞭氫和氦的生成，為後來的恒星誕生提供瞭最初的“燃料”。 我們將藉助精美的宇宙學模型和曆史圖像，讓讀者仿佛親臨宇宙誕生的現場。你會驚嘆於自然法則的精妙，以及宇宙從微觀粒子到宏觀結構演化的壯麗進程。 第二部分：星辰的誕生與死亡——宇宙的煉金術 在早期宇宙的物質基礎上，恒星的誕生與死亡成為宇宙演化的核心驅動力。本書將詳細闡述： 星雲與引力坍縮： 巨大的氣體和塵埃雲（星雲）如何因為引力的作用開始坍縮，逐漸形成緻密的“原恒星”。 核聚變點燃： 當原恒星的溫度和壓力達到一定閾值時，氫原子核就會聚變成氦原子核，釋放齣巨大的能量，恒星就此誕生，開始發光發熱。 恒星的生命周期： 恒星並非永恒存在。我們會根據恒星的質量，描繪它們各自不同的生命軌跡： 小質量恒星（如太陽）： 經曆漫長的燃燒，最終演化成紅巨星，然後拋齣外層物質形成行星狀星雲，核心則坍縮成白矮星。 大質量恒星： 燃燒過程更快，能夠閤成更重的元素，最終在劇烈的超新星爆發中終結生命，核心可能坍縮成中子星或黑洞。 超新星爆發的意義： 這不僅是恒星生命的終結，更是宇宙中重元素（如碳、氧、鐵等）的製造者。正是這些超新星爆發拋灑到宇宙中的物質，構成瞭後來形成行星和生命的基礎。 本書將穿插恒星光譜、恒星演化圖錶以及震撼的星雲和超新星圖像，幫助讀者直觀理解恒星的“一生”。 第三部分：星係的形成與演化——宇宙的宏偉建築 恒星並非孤立存在，它們匯聚成龐大的星係。本書將帶領讀者探索星係的形成和演化過程： 暗物質的作用： 我們將揭示宇宙中神秘的暗物質，它占據宇宙總質量的大部分，是星係形成和保持結構穩定的關鍵。盡管我們無法直接觀測到它，但它的引力效應在宇宙結構形成中起著至關重要的作用。 星係的形成機製： 在暗物質引力的主導下，早期的物質雲如何聚集，形成各種形態的星係，包括鏇渦星係、橢圓星係和不規則星係。 星係的碰撞與閤並： 星係並非靜止不動，它們會在引力的作用下相互靠近、碰撞甚至閤並。這些宇宙級的“碰撞”事件對星係的演化有著深遠的影響，可以激發新的恒星誕生，改變星係的形態。 宇宙網： 星係並非均勻分布，它們傾嚮於聚集在被稱為“宇宙網”的巨大結構中，被巨大的空洞所分隔。我們將描繪這個宇宙的宏偉“骨架”。 本書將展示不同類型星係的壯麗圖像，以及模擬星係碰撞的動畫，讓讀者領略宇宙的宏大尺度和動態變化。 第四部分：行星的誕生與生命的起源——宇宙的生命密碼 從星係到行星，再到生命，本書將聚焦於我們賴以生存的地球以及其他潛在的生命搖籃： 行星係統的形成： 在年輕恒星周圍的塵埃和氣體盤中，微小的塵埃顆粒如何通過吸積作用逐漸增大，形成行星。我們將介紹不同類型行星的形成過程，包括岩石行星和氣體巨行星。 地球的演化： 從一個熔岩球到擁有大氣、海洋和生命的藍色星球，地球的演化曆程充滿瞭戲劇性。我們會探討地質活動、闆塊構造以及生命起源的可能機製。 生命存在的條件： 什麼是“宜居帶”？什麼樣的行星纔有可能孕育生命？我們將討論液態水、閤適的溫度、大氣層以及化學元素的可用性等關鍵因素。 地外生命的可能性： 隨著我們對宇宙認知的深入，地外生命的可能性變得越來越引人遐想。本書將介紹尋找地外生命的科學方法，例如搜尋係外行星，以及對潛在生命的形態和化學基礎進行推測。 本書將包含描繪行星形成過程的插圖，以及不同類型行星的藝術想象圖，激發讀者對宇宙中生命存在的好奇心。 第五部分：宇宙的未來——未知的彼岸 宇宙的演化並非一成不變，它正朝著一個未知的未來前進。本書的最後一章，我們將一起展望： 宇宙的膨脹與加速： 我們將介紹“暗能量”的概念，它是導緻宇宙加速膨脹的神秘力量。 宇宙的終極命運： 隨著宇宙的不斷膨脹，它將會走嚮何方？是大爆炸的永恒延續，還是其他更加奇特的結局？我們將探討目前主流的宇宙學模型對此的預測，例如“大撕裂”、“大凍結”等。 人類在宇宙中的位置： 在浩瀚無垠的宇宙麵前，人類文明顯得如此渺小，但我們擁有探索未知的智慧和勇氣。本書將鼓勵讀者以更加宏大的視角看待人類文明，認識到我們是宇宙演化長河中的一部分。 本書不僅僅是關於天文學和宇宙學的知識科普，更是一次關於人類自身起源和未來命運的哲學思考。它將幫助讀者擺脫日常的瑣碎，仰望星空，感受宇宙的壯麗與神秘，並從中汲取探索和創新的力量。書中嚴謹的科學態度與引人入勝的敘述相結閤，必將為每一位熱愛知識、渴望瞭解宇宙的讀者帶來一次難忘的精神旅程。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，《信號與係統基礎及應用》這本書真的超齣瞭我的預期。作為一名在圖像處理領域工作多年的工程師，我一直覺得信號與係統這個基礎學科在我眼中有些模糊，很多時候隻能依賴經驗和現有的工具庫。但是，當我翻開這本書後，我立刻被它嚴謹的邏輯和深刻的洞察力所吸引。書中對連續時間信號和離散時間信號的處理方式，以及它們之間的聯係與區彆，講解得非常透徹。尤其是關於捲積的概念，它不僅僅是將數學公式擺在那裏，更是通過各種生動的比喻和實例，讓我理解瞭信號如何通過係統進行“加工”。我印象最深刻的是它對采樣定理的闡述，不僅僅是簡單的Nyquist準則，還深入剖析瞭欠采樣和過采樣的影響，以及如何在實際中進行有效的采樣率選擇。這本書在講解係統穩定性、因果性等重要性質時，也做到瞭深入淺齣，讓我能夠從根本上理解為什麼某些係統設計是不可行的。而且，它對一些經典應用場景的分析，比如音頻信號的壓縮和傳輸，給我帶來瞭很多新的啓發。我發現，原來很多我習以為常的圖像處理技巧，背後都蘊含著如此精妙的信號與係統理論。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛入門人工智能領域的學生，在學習深度學習模型時，常常會遇到一些與信號處理相關的概念，比如時域、頻域的分析，或者是一些濾波器在信號預處理中的作用。之前嘗試閱讀過一些信號與係統相關的書籍，但都覺得過於理論化，難以與我正在學習的AI知識聯係起來。然而，《信號與係統基礎及應用》這本書卻給瞭我意想不到的驚喜。它的語言風格非常親切，即使是對於沒有深厚數學背景的讀者，也能相對輕鬆地理解。書中在介紹綫性時不變係統時，用瞭大量的類比和直觀圖示，讓我能夠非常形象地理解係統的“記憶”和“響應”是如何工作的。它對係統錶示式（如差分方程和微分方程）的講解，以及如何通過這些錶示式來分析係統的行為，我覺得非常有幫助。更重要的是，這本書非常注重理論與實際的結閤，它介紹瞭很多實際工程中會遇到的信號與係統問題，並提供瞭相應的解決方法。我尤其欣賞它關於傅裏葉分析在譜分析方麵的應用，這對於理解和設計AI中的一些序列模型，比如RNN和Transformer，提供瞭重要的理論基礎。我感覺這本書為我打下瞭堅實的數學和理論基礎，讓我在AI的學習道路上更加自信。

評分☆☆☆☆☆

我是一名初入通信工程領域的在讀研究生，對信號與係統這個核心課程既感到神秘又有些畏懼。《信號與係統基礎及應用》這本書的齣現，無疑是我學習路上的一個重要裏程碑。它不僅僅是一本教科書，更像是一位循循善誘的老師。在講解抽象的數學概念時，書中非常注重引入直觀的理解，比如用彈簧振子的模型來解釋LTI係統的響應，用聲音的傳播來類比信號的捲積。這極大地降低瞭我對復雜數學公式的抵觸情緒。書中對概率信號和隨機過程的介紹，以及它們在通信係統中的重要性，也讓我有瞭初步的認識。我特彆喜歡它對采樣定理的詳細論述，以及如何處理采樣信號的失真問題。而且，這本書並沒有止步於理論的講解，而是花瞭大量的篇幅去介紹實際應用，例如在通信係統中的調製解調、在控製係統中的反饋機製等等，這些案例分析讓我能夠清晰地看到信號與係統理論是如何解決現實世界中的工程問題的。讀完這本書，我感覺自己對通信係統中的很多基本原理都有瞭更深的理解，也更有信心去麵對後續更深入的學習和研究。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有著多年工程實踐經驗的電氣工程師，我一直對信號與係統這個領域保持著高度的關注。這次讀瞭《信號與係統基礎及應用》這本書，讓我對這個學科有瞭更深刻的理解和更係統的認識。書中對各種信號的分類和錶示方法，從基本的正弦信號到更復雜的衝激信號，都做瞭詳盡的闡述，並且清晰地說明瞭它們各自的特點和在不同場景下的應用。我對書中關於傅裏葉級數和傅裏葉變換的講解尤為贊賞，它不僅清晰地闡述瞭信號的頻譜特性，還深入分析瞭如何通過這些變換來理解信號的組成和傳播。書中對連續時間和離散時間係統的分析方法，以及它們之間的對應關係，也讓我受益匪淺。尤其讓我驚喜的是，書中對係統響應的分析，包括零輸入響應和零狀態響應，讓我能夠更準確地預測和控製係統的行為。而且，它對濾波器設計和應用的部分，提供瞭非常實用的指導，讓我能夠更好地解決實際工程中遇到的信號濾波問題。總的來說，這本書的內容非常紮實，而且具有很強的指導意義，讓我感覺自己對信號與係統的理解又上升瞭一個新的颱階。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直就是為我這種信號處理領域的“小白”量身定做的。我之前接觸過一些相關的概念，但總感覺零散不成體係，遇到實際問題時也無從下手。這本《信號與係統基礎及應用》卻恰恰彌補瞭這一點。它從最基礎的信號分類、係統性質講起，循序漸進，一點點地構建起我對信號與係統整體的認知框架。我特彆喜歡它對傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換這些核心概念的講解，不像其他一些教材那樣上來就堆砌公式，而是花瞭大量篇幅去闡釋這些變換的物理意義和幾何直觀，讓我不再覺得它們是冰冷的數學工具，而是解決問題的強大武器。書中舉例也非常貼切，無論是音頻信號的處理，還是通信係統的建模，都能讓我清晰地看到理論是如何落地到實際工程中的。我之前一直對濾波器的設計感到頭疼，總覺得理論和實踐脫節，但這本書裏對不同類型濾波器的特性、設計方法以及應用場景都做瞭詳細的介紹，甚至還給齣瞭具體的實現思路，這對我來說真是太及時瞭。讀完之後，我感覺自己不再是那個對信號處理一知半解的門外漢，而是有瞭一些可以深入探索的堅實基礎。