信号与系统分析基础 9787302014157 清华大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姜建国 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302014157

商品编码：29337685425

包装：平装

出版时间：1994-02-01

基本信息

书名：信号与系统分析基础

定价：20.80元

作者：姜建国

出版社：清华大学出版社

出版日期：1994-02-01

ISBN：9787302014157

字数：503000

页码：333

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统地介绍了信号通过线性时不变系统的基本理论和分析处理方法。前八章讲述确定的分析、变换域分析及滤波器。后四章介绍*信号的分析与处理，包括*信号的描述，线性时不变系统对*信号的响应，线性小二乘滤波，谱分析等。为便于读者比较，前八章采用了连续时间信号与系统和离散时间信号与系统和离散时间信号与系统交叉叙述的体系。本书选材简练，并注意了与有关专业的实际应用相结合。
本书可作为电机工程、自动化、核物理、机械、生物医学等专业大学本科生教材，也可供有关科技人员参考。

目录

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章 信号与系统的基本概念
1.1 概述
1.2 信号的分类
1.3 某些典型的信号
1.4 奇异信号
1.5 连续信号的时域分解
1.6 系统的描述
1.7 系统的分类
习题
第2章 单输入单输出系的时域分析
2.1 概述
2.2 连续系统的时域分析
2.3 离散系统的时域分析
2.4 系统的单位冲激响应与单位样值响应
2.5 卷积积分
2.6 卷积和
习题
第3章 傅里叶变换
3.1 概述
3.2 非周期信号的傅里叶变换
3.3 傅里叶变换的性质
3.4 卷积定理
3.5 周期信号的傅里叶变换
3.6 抽样信号的傅里叶变换与抽样定理
习题
第4章 离腊傅里叶变换与快速傅里叶变换
4.1 概述
4.2 离散傅里叶变换
4.3 离散傅里叶变换的性质
4.4 快速傅里叶变换
4.5 离散傅里叶变换的应用
习题
……
第5章 拉普拉斯变换和连续时间系统的s域分析
第6章 z变换及其应用
第7章 滤波器
第8章 系统分析的状态变量法
第9章 信号的描述
0章 信号通过线性时不变系统
1章 小均方误差线性滤波
2章 谱估计
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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信号与系统分析基础：探索信息世界的通用语言 在现代科技飞速发展的浪潮中，从我们每天使用的手机、电脑，到复杂的通信系统、图像处理技术，乃至生物医学信号的分析，背后都离不开一个核心的学科——信号与系统。正如语言是人类交流思想的桥梁，信号与系统则是理解和处理信息世界的通用语言。它为我们提供了一套严谨的数学工具和分析方法，使我们能够深入理解各种自然现象和工程问题的本质，并在此基础上进行设计、优化和创新。 本书《信号与系统分析基础》（ISBN：9787302014157，由清华大学出版社出版）旨在为读者构建一个扎实的信号与系统理论框架。它不仅是一本教材，更是一扇开启通往更广阔科技领域大门的钥匙，帮助读者掌握分析和处理各种信号及其背后系统特性的基础能力。 为什么学习信号与系统？ 在深入探讨本书内容之前，理解信号与系统学科的重要性至关重要。 普遍性： 信号无处不在。从声波、光波、电磁波，到心电图、经济数据、股票价格，甚至是大脑的神经活动，都可以被看作是需要分析和解释的信号。系统则是这些信号产生、传输、处理和响应的机制。无论是通信链路、音频滤波器，还是控制系统，它们都是典型的信号处理系统。 基础性： 信号与系统是许多工程学科和科学领域的核心基础。学习它，就如同学习一门新的“语言”，掌握了这门语言，才能更好地理解和驾驭如通信工程、控制工程、电子工程、计算机科学（尤其是数字信号处理和机器学习）、生物医学工程、甚至部分物理学和经济学等领域的高级内容。 工程应用： 现代社会高度依赖于对信号的处理和利用。高清电视的图像传输、高效的无线通信、智能化的自动驾驶系统、精准的医学诊断，无一不建立在精密的信号分析和系统设计之上。掌握信号与系统的知识，意味着掌握了解决现实世界工程问题的关键工具。 理论深度与实践广度： 信号与系统理论本身是一门严谨的数学学科，它融合了微积分、线性代数、复变函数等数学知识。然而，它又与极其广泛的工程实践紧密相连，能够将抽象的数学概念转化为解决具体问题的有效方法。 本书核心内容概览 本书《信号与系统分析基础》以循序渐进的方式，清晰地阐述了信号与系统分析的核心概念和方法。其内容设计力求全面而深入，覆盖了该领域的基础知识，并为读者后续深入学习打下坚实基础。 第一部分：信号的描述与分类 本书的开篇，将带领读者认识和理解“信号”的本质。 信号的定义与表示： 深入探讨信号作为信息载体的概念，以及如何使用数学函数（如时间域、频率域）来表示和描述各种信号。这包括了连续时间信号和离散时间信号的区分，以及它们各自的特点和表示方式。 信号的分类： 读者将学习如何根据不同的属性对信号进行分类，例如： 能量信号与功率信号： 理解信号的能量和功率概念，以及如何判断一个信号是能量信号还是功率信号，这对于后续的系统分析和信号处理至关重要。 周期信号与非周期信号： 掌握周期信号的基本性质，以及如何识别和处理非周期信号。 奇信号与偶信号： 了解信号的对称性及其在分析中的意义。 指数信号、正弦信号、复指数信号： 这些是信号分析中最基本也是最重要的信号类型，它们构成了许多复杂信号的基石，并且在傅里叶分析等核心内容中扮演着关键角色。 基本信号单元： 介绍一些具有特殊重要性的基本信号，如单位冲激信号（Dirac delta function）和单位阶跃信号（Heaviside step function）。这些信号虽然在物理上可能并不直接存在，但在数学上却是分析和描述其他信号及系统的强大工具，特别是在卷积运算中。 信号运算： 学习对信号进行各种基本运算，如加、减、乘、求反、时移、尺度变换、翻转等。这些运算是理解信号变换以及系统响应的基础。 第二部分：系统的特性与描述 在理解了信号之后，本书将重点转向“系统”——处理信号的实体。 系统的定义与模型： 探讨什么是系统，以及如何将现实世界中的各种现象抽象成系统模型。这包括输入-输出关系、系统方程等描述方式。 系统的基本性质： 深入分析描述系统行为的关键性质，这对于理解系统的功能和设计至关重要： 线性（Linearity）： 这是信号与系统中最基本的性质之一。线性系统满足叠加原理，即多个输入的总响应等于各个输入单独作用下的响应之和。 时不变性（Time-invariance）： 时不变系统意味着系统的特性不随时间而改变。即输入信号延迟多少，输出信号也相应延迟多少。 因果性（Causality）： 因果系统意味着系统的输出只取决于当前和过去的输入，而不依赖于未来的输入。这在实际的物理系统和实时处理中是普遍存在的。 稳定性（Stability）： 稳定系统是指当输入有界时，输出也保持有界。不稳定的系统可能会产生无限大的输出，导致系统崩溃。 记忆性（Memory）/ 无记忆性（Memoryless）： 判断系统当前输出是否只与当前输入有关。 可逆性（Reversibility）： 判断系统是否能够通过某种操作恢复原始输入。 系统表示： 学习不同的方法来描述和分析系统。 微分方程/差分方程： 对于连续时间系统，通常用微分方程来描述；对于离散时间系统，则用差分方程。这些方程是描述系统动态行为的核心。 框图表示： 使用框图来直观地表示系统的组成和连接关系，这在理解复杂系统结构时非常有用。 传递函数（Transfer Function）： 在拉普拉斯变换或Z变换的框架下，传递函数是描述线性时不变（LTI）系统输入-输出关系的另一种强大工具，它在频率域揭示了系统的特性。 第三部分：核心分析工具——卷积与时域分析 卷积是信号与系统领域中最核心、最基础的概念之一，本书将对其进行深入的讲解。 卷积的定义与计算： 详细介绍连续时间信号的卷积（）和离散时间信号的卷积（）的数学定义，以及如何通过积分（连续）或求和（离散）进行计算。 卷积的性质： 讲解卷积运算的各种性质，如交换律、结合律、分配律等，理解这些性质有助于简化计算和深入理解系统的行为。 LTI系统的时域响应： 重点阐述线性时不变（LTI）系统与输入信号的卷积运算如何决定系统的输出。即，系统的输出是输入信号与系统冲激响应的卷积。 冲激响应（Impulse Response）： 深入分析冲激响应在描述LTI系统中的关键作用。它是LTI系统的“指纹”，完全表征了该系统。理解冲激响应，就相当于理解了这个系统如何“响应”任何输入的信号。 第四部分：频域分析——傅里叶级数与傅里叶变换 时域分析虽然基础，但对于理解信号的频率成分以及系统对不同频率信号的处理方式，频域分析显得尤为重要。 傅里叶级数（Fourier Series）： 周期信号的分解： 讲解如何将周期信号分解为一系列正弦和余弦（或复指数）信号的叠加，即得到信号的频谱。 三角形式与复指数形式： 介绍傅里叶级数的两种常用形式，并探讨它们之间的转换关系。 收敛性与吉布斯现象： 讨论傅里叶级数的收敛性问题，以及在信号存在不连续点时可能出现的吉布斯现象。 傅里叶变换（Fourier Transform）： 非周期信号的频谱分析： 将傅里叶级数的概念推广到非周期信号，通过傅里叶变换得到非周期信号的频谱。 傅里叶变换的性质： 学习傅里叶变换的各种重要性质，如线性性、时移性、尺度变换性、共轭对称性、卷积性质等，这些性质极大地简化了信号和系统的频域分析。 傅里叶变换与卷积定理： 强调傅里叶变换在频域将卷积运算转化为乘积运算的强大能力，这是分析LTI系统频率响应的关键。 帕塞瓦尔定理（Parseval's Theorem）： 理解该定理如何连接信号的能量（或功率）和其频谱，从而在频域上计算信号的能量。 第五部分：拉普拉斯变换与Z变换——更强大的分析工具 虽然傅里叶变换在频域分析中表现出色，但它主要适用于收敛的信号。为了处理更广泛的信号和系统，拉普拉斯变换（连续时间）和Z变换（离散时间）应运而生。 拉普拉斯变换（Laplace Transform）： 定义与收敛域（ROC）： 介绍拉普拉斯变换的定义，并重点讲解收敛域（ROC）的概念，它决定了变换的存在性以及与系统稳定性的关系。 性质与应用： 学习拉普拉斯变换的各种性质，包括线性性、时移性、微分性质、积分性质、卷积性质等。 传递函数与系统分析： 阐述拉普拉斯变换如何用于求解线性常系数微分方程，以及如何通过传递函数（s域的表达式）来分析LTI系统的稳定性、频率响应等。 逆拉普拉斯变换： 学习如何从拉普拉斯变换求得原始时域信号。 Z变换（Z-Transform）： 离散时间信号的分析： 介绍Z变换作为离散时间信号的拉普拉斯变换的对应物。 定义与收敛域： 讲解Z变换的定义和收敛域（ROC）。 性质与应用： 学习Z变换的性质，包括线性性、时移性、乘法性质、卷积性质等。 传递函数与离散系统分析： 阐述Z变换如何用于求解线性常系数差分方程，以及如何通过传递函数（z域的表达式）来分析离散LTI系统的特性。 逆Z变换： 学习如何从Z变换求得原始离散时域信号。 第六部分：滤波器设计与应用 本书的最后一大部分将把前面学到的理论知识应用于实际的滤波器设计。 滤波器的基本概念： 解释滤波器的作用，即选择性地允许或阻止特定频率范围的信号通过。 滤波器分类： 介绍不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。 滤波器设计基础： 结合傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换的知识，初步探讨如何设计具有特定频率响应的滤波器。 应用举例： 通过一些典型的实际应用案例，例如音频信号的降噪、通信系统中的信号提取等，展示信号与系统分析在解决实际工程问题中的强大能力。 学习方法与建议 要真正掌握《信号与系统分析基础》中的知识，建议采取以下学习方法： 理解概念： 深入理解每个概念的物理意义和数学内涵，不要死记硬背公式。 动手计算： 大量练习书中的例题和习题，熟练掌握各种分析工具的使用。 联系实际： 思考所学知识在现实世界中的应用，这将极大地激发学习兴趣和加深理解。 循序渐进： 信号与系统知识层层递进，务必在掌握前一章节内容后再进入下一章节。 善用工具： 了解并适当使用MATLAB等仿真工具，将理论与实践相结合，能够更直观地验证分析结果。 结语 《信号与系统分析基础》以其系统性的结构、清晰的讲解和严谨的论述，为读者提供了一条通往信号与系统分析世界的清晰路径。通过学习本书，读者将不仅能够理解和描述各种信号的特性，更重要的是能够掌握分析和设计处理这些信号的系统的基本方法。这门学科是现代工程技术和科学研究的基石，掌握它，将为你在未来的学习和职业生涯中打开更广阔的可能性。本书诚邀您一同踏上这段探索信息世界奥秘的旅程。

评分☆☆☆☆☆

最近总算把这本《信号与系统分析基础》啃完了，感觉脑子里豁然开朗。说实话，一开始拿到书的时候，还是有点打怵的，毕竟大学里这门课对很多人来说都算是“劝退”科目，各种积分、拉普拉斯变换、傅里叶分析，光是看目录就让人头疼。但这本书真的做到了“基础”二字，它不是那种高高在上、只讲理论的教材，而是像一位循循善诱的老师，一步一步地引导你进入信号与系统的世界。 最让我印象深刻的是，作者在讲解概念的时候，总是会结合非常贴近生活的例子。比如，讲到信号的周期性，不仅仅是数学上的定义，还会用我们日常生活中听到的音乐、看到的视频帧率来类比，一下子就让抽象的概念变得鲜活起来。还有，在讲解傅里叶变换的时候，虽然数学推导确实是少不了的，但是书中用了大量的图示和类比，比如把一个复杂的信号分解成一系列简单的正弦波，就像把一道复杂的菜肴拆解成各种基础的调料一样，让人更容易理解其内在的原理。我特别喜欢它在每一个章节的最后都会有“思考题”和“习题”，而且题目难度分布得很合理，从基础的理解题到稍微有点挑战的应用题都有，做完这些题目，我感觉自己对知识的掌握程度立刻提升了好几个档次。而且，这本书的排版也很舒服，字体大小适中，公式的格式清晰明了，阅读起来不会感到疲劳。

评分☆☆☆☆☆

我最近在为一个项目寻找可靠的信号处理算法，偶然翻阅到了这本《信号与系统分析基础》，没想到竟有如此收获。这本书并非仅仅是学术理论的堆砌，而是更侧重于实际应用和理解。书中深入浅出地讲解了各种信号的分类、特性以及它们在不同系统中的行为模式。我尤其欣赏它对于线性时不变系统（LTI）的详尽阐述，从卷积积分到系统的频率响应，都提供了清晰的数学推导和直观的解释。 让我觉得特别受用的是，书中提供了大量关于傅里叶级数、傅里叶变换以及拉普拉斯变换的实例。这些工具在现代通信、控制、图像处理等领域都是不可或缺的。作者并没有止步于理论公式，而是花费了大量篇幅解释这些变换的物理意义，以及它们如何帮助我们分析和设计更复杂的系统。比如，通过傅里叶变换，我们可以清晰地看到信号的频谱分布，从而判断是否存在噪声或干扰，这对于我的项目来说至关重要。而且，书中对离散时间信号的处理也进行了充分的讨论，这对于我们处理数字信号非常实用。尽管我对其中的一些高级概念还在消化中，但我已经能够感受到这本书为我打开了一扇新的大门，让我对信号处理有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对信号与系统这门课一直有些敬而远之，感觉理论太抽象，公式又密密麻麻，很难下手。直到我开始接触这本《信号与系统分析基础》，才发现原来它也可以如此有趣且易于理解。这本书最大的亮点在于它的“循序渐进”，它不像有些教材那样上来就抛出一大堆复杂的概念和公式，而是从最基础的信号类型和系统定义讲起，逐步深入。 我特别喜欢它在解释卷积运算时采用的比喻，就像把两个信号“交织”在一起，产生新的输出，这个形象的比喻让我一下子就抓住了核心。还有，书中对各种变换的讲解，比如拉普拉斯变换和Z变换，都给出了非常清晰的推导过程，而且还配有大量的图示，让你能够直观地看到变换后的结果是什么样的，以及它解决了什么问题。我印象最深的是，书中关于系统稳定性分析的部分，不仅有严谨的数学证明，还穿插了实际的例子，说明不稳定系统可能导致的后果，比如振荡甚至崩溃，这让我对理论知识的理解更加深刻，也更加认识到其重要性。这本书的语言风格也比较亲切，不像有些学术著作那样生硬，读起来感觉更像是和一位经验丰富的老师在交流。

评分☆☆☆☆☆

我最近在进行一项与时序数据分析相关的研究，对信号与系统的理论基础知识的需求日益增长。偶然间接触到这本《信号与系统分析基础》，它以一种非常系统和全面的方式，为我构建了扎实的理论框架。书中对于各种信号的数学描述，无论是连续时间信号还是离散时间信号，都进行了详尽的讲解，包括周期信号、非周期信号、能量信号和功率信号等。 令我印象深刻的是，作者在讲解系统特性时，对因果性、稳定性、线性以及时不变性等概念的阐释非常清晰。尤其是对于线性时不变（LTI）系统的分析，书中通过卷积积分和差分方程两种方式，详细阐述了系统的响应特性，这对于理解系统如何对输入信号进行处理至关重要。此外，书中对频率域分析的着重讨论，即傅里叶级数和傅里叶变换，让我能够从另一个角度理解信号的构成以及系统在不同频率下的行为。这些概念和工具在我的研究中，能够帮助我更好地理解数据的内在规律，并为算法的设计提供理论依据。虽然某些部分需要反复研读，但其严谨的逻辑和丰富的实例，无疑大大提升了我对信号与系统这门学科的理解深度。

评分☆☆☆☆☆

作为一名初涉通信工程领域的学生，对信号与系统这门课程的学习一直是一个挑战。幸运的是，我找到了这本《信号与系统分析基础》，它为我提供了一个非常系统且易于理解的学习路径。这本书并没有回避信号与系统中的核心概念，比如傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等，但它巧妙地通过大量的图例和生活化的比喻，将这些抽象的数学工具变得生动起来。 我特别喜欢书中对“卷积”的解释，它不仅给出了数学公式，还用“信号的轨迹”来形容，帮助我理解系统如何“扫描”并“融合”输入信号。此外，书中对各种滤波器的工作原理的讲解也十分到位，从低通滤波器到带通滤波器，都配有清晰的频率响应图，让我能够直观地看到不同滤波器如何“挑选”信号的特定频率成分。这对于理解通信系统中信号的传输和处理过程非常有帮助。这本书的逻辑性非常强，章节之间的衔接也很自然，让我能够一步一步地构建起对信号与系统整体的认知。我发现，通过学习这本书，我不再仅仅是记忆公式，而是真正理解了它们背后的意义和应用场景。