信號與係統 王明泉 等 9787030216694 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王明泉 等 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
• 數字信號處理
• 控製係統
• 通信原理
• 高等數學
• 工程數學

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030216694

商品編碼：29511342309

包裝：平裝

齣版時間：2016-02-01

基本信息

書名：信號與係統

定價：42.0元

作者：王明泉 等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-02-01

ISBN：9787030216694

字數：433000

頁碼：

版次：3

裝幀：平裝

開本：B5

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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本書為普通高等教育'十一五'規劃教材，研究綫性時不變係統傳輸與處理確定方麵的基本概念和基本分析方法。研究對象涉及連續和離散時間信號與係統，研究方法包括時域分析和變換域分析，重點是變換域分析。本書共分為八章，主要內容包括：信號與係統的概述、連續時間信號與係統的時域分析、連續時間信號與係統的頻域分析、連續時間信號與係統的復頻域分析、連續時間信號的采樣與量化、離散時間信號與係統的時域分析、離散時間信號與係統的z域分析和係統狀態變量分析法。本書編寫結構閤理，可供不同教學時數選用；內容通俗易懂，便於自學；注重理論聯係工程實際。全書各章都有精選的例題和不同類型的習題。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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序言

《深入理解通信原理：從時域到頻域的穿越》 本書旨在為廣大通信工程、電子信息工程、自動化等相關專業的研究生、高年級本科生以及從事通信和信號處理領域工作的工程師提供一套全麵而深入的理論框架。我們將從最基礎的信號與係統概念齣發，逐步構建起理解現代通信技術所需的核心知識體係，並著重探討信號在不同域（時域、頻域、復頻域）下的特性及其變換規律，以及係統如何對信號進行處理和傳輸。 第一部分：信號的本質與分類 在進入復雜的係統分析之前，我們首先需要對“信號”這一通信和信息處理的基本載體有一個深刻的認識。本書將首先詳細闡述信號的定義，探討其物理意義和數學錶示方法。我們將區分連續信號與離散信號，介紹周期信號與非周期信號、能量信號與功率信號的劃分標準，並深入分析各種典型信號的數學模型，例如： 單位衝激信號 ($delta(t)$ 或 $delta[n]$)： 作為一種理想化的信號，其在特定點具有無窮大的幅度，而其他點為零，但其積分（或求和）為1。我們將探討其在信號采樣、係統脈衝響應等方麵的核心作用。 單位階躍信號 ($u(t)$ 或 $u[n]$)： 從零到一的跳變，是許多信號（如矩形脈衝）的積分。我們將分析其在係統穩態響應和信號錶示中的應用。 正弦信號 ($A sin(omega_0 t + phi)$)： 這是通信中最基本、最重要的信號類型之一。我們將深入研究其幅度、頻率、相位等參數的物理含義，以及它們在信息調製和傳輸中的作用。 指數信號 ($e^{at}$)： 無論是實指數還是復指數，它們都是描述係統響應（如瞬態響應）的關鍵。特彆是復指數信號 $e^{jomega t}$，它是傅裏葉分析的基石。 復指數信號 ($e^{(a+jomega)t}$)： 這是理解拉普拉斯變換和係統頻率響應的鑰匙。我們將分析其在描述阻尼振蕩和係統穩定性方麵的作用。 除瞭這些基本信號，我們還將介紹如何將更復雜的信號錶示為這些基本信號的組閤，例如用傅裏葉級數錶示周期信號，用傅裏葉變換錶示非周期信號。 第二部分：係統的分析與響應 信號的意義在於被係統處理和傳輸，因此，理解“係統”的概念和分析係統行為是至關重要的。本書將係統定義為一個能夠對輸入信號進行變換，産生輸齣信號的“黑箱”。我們將重點介紹以下係統特性： 綫性性 (Linearity)： 一個綫性係統滿足疊加原理，即對於任意輸入信號 $x_1(t)$ 和 $x_2(t)$ 及其對應的輸齣 $y_1(t)$ 和 $y_2(t)$，以及任意常數 $a$ 和 $b$，有 $a y_1(t) + b y_2(t)$ 是輸入 $a x_1(t) + b x_2(t)$ 的輸齣。綫性是大多數分析工具的基礎。 時不變性 (Time-Invariance)： 如果輸入信號 $x(t)$ 産生輸齣 $y(t)$，那麼將輸入信號延遲 $ au$ 時間，即 $x(t- au)$，輸齣也相應地延遲 $ au$ 時間，即 $y(t- au)$。時不變性簡化瞭係統分析，使得我們可以用一個統一的脈衝響應來描述係統。 因果性 (Causality)： 一個因果係統在任何時刻的輸齣隻取決於當前時刻及過去的輸入，而與未來的輸入無關。這在實際係統中是普遍存在的。 穩定性 (Stability)： 一個穩定係統對於有界的輸入信號，其輸齣信號也是有界的。我們將深入分析BIBO（有界輸入，有界輸齣）穩定性，並與拉普拉斯變換中的零極點位置聯係起來。 基於這些係統特性，我們將引入描述係統行為的關鍵工具： 差分方程 (Difference Equations) 與微分方程 (Differential Equations)： 對於離散時間係統和連續時間係統，我們分彆使用差分方程和微分方程來數學地描述其輸入輸齣關係。我們將演示如何求解這些方程，以獲得係統的瞬態響應和穩態響應。 捲積 (Convolution)： 捲積是綫性時不變（LTI）係統分析的核心運算。對於連續時間LTI係統，輸齣 $y(t)$ 是輸入 $x(t)$ 與係統脈衝響應 $h(t)$ 的捲積：$y(t) = x(t) h(t) = int_{-infty}^{infty} x( au) h(t- au) d au$。對於離散時間LTI係統，則是求和：$y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k] h[n-k]$。我們將詳細講解捲積的計算方法，並理解其物理意義：係統的輸齣是輸入信號對係統脈衝響應的“加權求和”，其中權重由輸入信號決定。 係統框圖與信號流圖： 為瞭更直觀地理解復雜係統，我們將介紹如何用框圖或信號流圖來錶示係統的組成部分及其相互連接，這有助於我們進行係統分解和組閤分析。 第三部分：傅裏葉變換——從時域到頻域的飛躍 傅裏葉變換是信號與係統分析中最強大、最重要的工具之一，它能夠將信號從時域轉換到頻域，揭示信號的頻率成分。本書將詳細介紹： 傅裏葉級數 (Fourier Series)： 用於錶示周期信號。我們將區分周期信號的指數形式和三角形式傅裏葉級數，並分析其係數的意義，即信號在各個諧波頻率上的“能量”或“幅度”。 傅裏葉變換 (Fourier Transform)： 用於錶示非周期信號。我們將介紹傅裏葉變換的定義及其性質，例如綫性、時移、頻移、捲積性質（乘積在時域對應捲積在頻域，反之亦然）等。我們將重點分析傅裏葉變換的幅度和相位譜，揭示信號的頻率內容和相位關係。 捲積定理 (Convolution Theorem)： 強調瞭在頻域進行捲積計算比在時域更簡單。輸入信號與係統脈衝響應的捲積在時域，對應於在頻域上它們傅裏葉變換的乘積。$Y(omega) = X(omega) H(omega)$，其中 $Y(omega)$，$X(omega)$，$H(omega)$ 分彆是 $y(t)$，$x(t)$，$h(t)$ 的傅裏葉變換。 帕塞瓦爾定理 (Parseval's Theorem)： 揭示瞭信號的能量在時域和頻域之間守恒。這對於分析信號的功率譜和能量譜至關重要。 典型信號的傅裏葉變換： 我們將計算一係列典型信號（如矩形脈衝、指數衰減信號、三角脈衝等）的傅裏葉變換，並分析其頻譜特性，例如旁瓣、主瓣寬度等，這些都與信號的持續時間和形狀密切相關。 第四部分：拉普拉斯變換——係統分析的更廣闊視野 雖然傅裏葉變換在分析具有有限能量的信號時非常有效，但它在處理非周期信號時可能不收斂，並且對於某些係統（如不穩定係統）的分析能力有限。拉普拉斯變換作為傅裏葉變換的推廣，能夠更全麵地分析連續時間係統，特彆是涉及瞬態響應和穩定性分析。 拉普拉斯變換的定義： $X(s) = int_{-infty}^{infty} x(t) e^{-st} dt$，其中 $s = sigma + jomega$ 是復頻率。我們將分析收斂域 (Region of Convergence, ROC) 的概念，以及它如何決定信號的特性和係統的穩定性。 拉普拉斯變換的性質： 同樣，我們將介紹拉普拉斯變換的綫性、時移、頻移、捲積等性質。 復頻域分析： 拉普拉斯變換將時域信號和係統映射到復頻域 $s$。在復頻域中，係統的行為可以用傳遞函數 $H(s)$ 來描述，它定義瞭輸入信號在復頻域與輸齣信號在復頻域之間的關係：$Y(s) = X(s) H(s)$。 零點與極點： 傳遞函數 $H(s)$ 的零點（分子根）和極點（分母根）在復頻域上的位置對係統的響應特性起著決定性作用。我們將深入分析零極點與係統穩定性、瞬態響應（如振蕩、衰減）之間的關係。 係統穩定性分析： 通過拉普拉斯變換，我們可以通過檢查傳遞函數極點的實部來判斷係統的穩定性。所有極點都位於復平麵左半部分（實部小於零）的係統是BIBO穩定的。 部分分式展開 (Partial Fraction Expansion)： 利用拉普拉斯逆變換將復雜的傳遞函數分解為簡單項的和，從而更容易求齣時域的逆變換，得到係統的輸齣。 第五部分：Z變換——離散時間係統的分析利器 與拉普拉斯變換對應於連續時間係統一樣，Z變換是分析離散時間係統（如數字信號處理係統）的核心工具。 Z變換的定義： $X(z) = sum_{n=-infty}^{infty} x[n] z^{-n}$，其中 $z$ 是復變量。 Z變換的性質： 類似地，我們將學習Z變換的綫性、時移、捲積、差分方程求解等性質。 單位圓與收斂域： 在Z變換的$z$平麵上，單位圓的幾何意義與拉普拉斯變換中的虛軸相對應。收斂域 (ROC) 的概念對於確定序列的唯一性和係統的穩定性至關重要。 傳遞函數與係統穩定性： 對於離散時間LTI係統，傳遞函數 $H(z)$ 描述瞭輸入輸齣的關係。係統的穩定性可以通過檢查傳遞函數極點是否在單位圓內來判斷。 離散傅裏葉變換 (DFT) 與快速傅裏葉變換 (FFT)： 本書還將簡要介紹離散傅裏葉變換，它是對離散信號進行頻譜分析的關鍵。我們將強調FFT作為一種高效計算DFT的算法，在實際通信係統中的重要應用。 第六部分：濾波器設計與信號處理基礎 在掌握瞭信號與係統的基本理論後，我們將進一步探討如何利用這些理論來設計和分析實際的濾波器，以及進行基本的信號處理。 濾波器的概念與分類： 我們將介紹理想濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）的頻率響應特性，並討論實際濾波器設計中麵臨的挑戰。 IIR (無限衝激響應) 和 FIR (有限衝激響應) 濾波器： 我們將討論這兩種主要類型的數字濾波器，分析它們的結構、優缺點以及設計方法。 采樣定理 (Nyquist-Shannon Sampling Theorem)： 這是將連續時間信號轉換為離散時間信號的理論基礎。我們將深入理解采樣率、奈奎斯特頻率以及混疊現象，確保在采樣過程中不丟失信息。 其他信號處理概念： 根據篇幅和側重點，可能還會涉及如調製解調、譜分析、噪聲抑製等更進一步的信號處理技術。 貫穿全書的教學理念： 本書的編寫旨在理論與實踐相結閤。每章都將配有大量的例題，覆蓋從概念理解到計算應用的不同層次。此外，我們將鼓勵讀者利用MATLAB等工具進行仿真，加深對理論知識的理解，並初步接觸信號處理的實際應用。通過循序漸進的講解，我們希望讀者不僅能夠掌握信號與係統的基本原理，更能建立起一套分析和解決通信與信號處理問題的能力。本書內容深入淺齣，邏輯清晰，力求為讀者構建堅實的理論基礎，為他們未來的學習和工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺是“厚重而可靠”。它采用瞭一種非常紮實的自頂嚮下（Top-Down）的教學策略，首先建立起完整的理論框架，然後再用大量的數學工具去填充細節。這種方式的好處是，讀者在麵對具體問題時，總能將它置於一個宏大的理論背景之下進行審視。讓我特彆欣賞的是，作者在處理綫性化和近似問題時所錶現齣的審慎態度，他們清晰地指齣瞭在何種條件下可以進行綫性近似，以及這種近似會帶來哪些潛在的誤差和局限性。這對於任何想將理論應用於實際工程的讀者來說，都是至關重要的“免責聲明”。這本書的閱讀體驗可能不如那些配有大量彩色圖示和生動案例的現代教材來得輕鬆愉快，它更像是一次對心智的嚴酷訓練，需要你投入大量的時間和精力去“啃”。但迴報是豐厚的，它奠定瞭我對信號處理領域後續所有學習的基礎，讓我有信心去麵對更復雜的現代控製理論和數字信號處理的挑戰，因為它已經把“內功”練得爐火純青。

評分☆☆☆☆☆

這本關於信號與係統的書，從頭到尾都透著一股老派的嚴謹勁兒，讀起來就像是走進瞭一間老式的圖書館，空氣裏彌漫著紙張和墨水的味道。作者們似乎毫不避諱地把所有基礎概念都掰開瞭揉碎瞭講，每一個定義、每一個定理後麵，都緊跟著一長串的推導過程，詳細到讓人幾乎不需要再去查閱任何參考資料。我特彆喜歡它對傅裏葉級數和變換的講解部分，那種循序漸進的邏輯鏈條，仿佛是在攀登一座知識的高峰，每一步都有明確的標記和堅實的落腳點。對於初學者來說，這本書可能略顯厚重，每翻一頁都需要集中全部注意力，但一旦你跟上瞭它的節奏，那種構建起完整知識體係的成就感是無與倫比的。它不是那種追求新奇花哨應用的讀物，它更像是經典武學秘籍，專注於內功心法的修煉，讓你對“係統”和“信號”這兩個核心概念産生一種近乎本能的理解。書中的習題量適中，但難度設置很有梯度，從最基礎的分析到相對復雜的係統響應求解，都設計得恰到好處，讓人在實戰中檢驗自己的理論掌握程度。總而言之，這是一部值得放在案頭，時不時翻閱，以求返璞歸真的教科書。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，第一感覺是“硬核”，完全沒有現在市麵上很多教材那種為瞭迎閤讀者而采取的輕量化處理。它的文字風格是那種非常學術、不帶任何感情色彩的敘述，每一個公式的齣現都仿佛是經過深思熟慮，而非信手拈來。我記得有一章專門講Z變換的部分，作者用瞭大量的篇幅來解釋收斂域（ROC）的重要性，那種強調“定義域決定瞭分析的有效性”的論調，在其他教材中常常被一帶而過。這本書卻把它提升到瞭哲學高度，讓你明白，沒有瞭收斂域的討論，所有的運算都如同空中樓閣。書中圖錶的繪製也極其工整，綫條清晰，每一個波形圖的標注都精確到令人發指，這對於依賴視覺輔助來理解抽象概念的我來說，簡直是福音。雖然閱讀過程偶爾會讓人感到疲憊，特彆是涉及到復平麵上的積分運算時，但這種挑戰也恰恰是它價值所在——它強迫你走齣舒適區，去直麵信號係統理論中那些最難啃的骨頭。它不是快餐讀物，更像是一瓶陳年的威士忌，需要時間去品味，纔能體會齣其中醇厚的底蘊。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的難度麯綫並不平滑，它更像是一係列陡峭的山丘，中間穿插著一些相對平緩的平颱。最讓我印象深刻的是它在分析LTI係統時，對狀態空間錶示法的引入，雖然這部分內容在很多入門教材中被刻意弱化，但本書卻將其視為理解高階係統不可或缺的一環。作者在講解狀態變量的選取時，並沒有給齣標準答案，而是引導讀者思考“哪些內部參數最能決定係統的未來行為”，這種開放性的引導，極大地激發瞭我主動探索的欲望。閱讀這本書，就像是得到瞭一位耐心而又一絲不苟的導師的指導，他既不會因為你跟不上而停下，也不會因為你做得對而放棄深挖。書中的例題往往設計得非常巧妙，它們不追求計算的復雜性，而是旨在揭示某一特定理論背後的物理意義或數學本質。讀完後，我感覺自己對“因果性”、“穩定性”這些基本屬性的理解上升到瞭一個新的層次，不再是死記硬背的定義，而是能夠從係統的內在結構上去感知它們。

評分☆☆☆☆☆

與我過去接觸的幾本信號與係統教材相比，這本的視角非常獨特，它似乎更傾嚮於從時域到頻域轉換的“橋梁”作用來組織內容。我尤其欣賞作者在引入捲積積分時所采用的那個經典的比喻——將一個係統比作一個“過濾器”，輸入信號如何被這個過濾器“篩選”和“重塑”。這種具象化的描述，極大地幫助我理解瞭那個看似抽象的積分運算。此外，對於隨機信號處理的前置知識鋪墊也做得相當到位，它沒有生硬地跳入概率論的世界，而是先通過對確定性信號的分析，逐步引入不確定性的概念，讓讀者在心理上做好準備。這本書的排版也值得稱贊，雖然整體風格偏嚮傳統，但關鍵術語的加粗和重要結論的框選做得非常到位，使得在快速瀏覽和重點迴顧時能迅速鎖定核心信息。如果你是那種需要“知其然更要知其所以然”的學習者，這本書無疑能提供極佳的深度挖掘工具。它教會我的不僅僅是解題的方法，更是思考問題的底層邏輯。