信號分析與處理(第2版)（本科教材） 徐科軍 9787302302124 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐科軍 著

圖書標籤:

• 信號處理
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• 數學工具
• 係統分析
• 數字信號處理

店鋪： 北京十翼圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302302124

商品編碼：29670082471

包裝：平裝

齣版時間：2012-12-01

基本信息

書名:信號分析與處理(第2版)（本科教材）

定價：29.00元

售價：19.4元,便宜9.6元,摺扣66

作者:徐科軍

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-12-01

ISBN：9787302302124

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.440kg

編輯推薦

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內容提要

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為瞭讓讀者更好地掌握信號分析與處理的理論知識和提高實際動手能力，編者徐科軍、黃雲誌、林逸榕、陳強對版進行修訂，在《信號分析與處理(第2版全國高等學校自動化專業係列教材)》2．2節“采樣定理及實現”中充實瞭等效時間采樣方麵的內容。在第4章“濾波器設計”中增加4．5節“濾波器設計中的實際問題”。考慮到第6章“自適應濾波器”一般不講授，所以，改成“總結和應用”，先對全書的內容進行提綱挈領的總結，以便讀者對信號分析與處理有較為完整的把握；再從處理信號頻率、幅值和相位差的角度，介紹數字信號處理技術在自動化領域中的應用實例。

目錄

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緒論

0．1 信號的定義及分類

0．1．1 連續時間信號與離散時問信號

0．1．2 能量信號與功率信號

0．1．3 確定與信號

0．2 信號分析與處理係統簡介

0．3 信號分析與處理的目的和內容

0．4 信號分析與處理的發展和應用

0．5 MATLAB簡介

章 連續時間信號分析

1．1 連續時間信號的時域分析

1．1．1 連續信號的時域描述

1．1．2 連續信號的基本運算

1．1．3 連續信號的時域分解

1．1．4 連續信號的捲積

1．2 周期信號的頻率分解

1．2．1 周期信號的描述

1．2．2 傅裏葉級數

1．2．3 周期信號的頻域分析

1．2．4 傅裏葉級數的性質

1．3 非周期信號的頻譜

1．3．1 從傅裏葉級數到傅裏葉變換

1．3．2 傅裏葉變換的性質

1．4 連續時間信號的復頻域分析

1．4．1 拉普拉斯變換

1．4．2 拉普拉斯變換的性質

1．4．3 係統函數

1．5 連續信號的相關分析

1．5．1 相關函數的定義

1．5．2 相關與捲積的關係

1．5．3 相關定理

1．6 與本章 內容有關的MATLAB函數

小結

習題和上機練習

參考文獻

第2章 離散時間信號分析

2．1 離散時間信號

2．1．1 序列的錶示

2．1．2 序列的運算

2．2 采樣定理及其實現

2．2．1 采樣過程

2．2．2 采樣定理

2．2．3 頻率混疊

2．2．4 采樣方式

2．3 離散時間信號的相關分析

2．3．1 離散時間信號的相關分析

2．3．2 離散時間信號的互相關函數

2．4 離散時間信號的z域分析

2．4．1 z變換及其收斂域

2．4．2 z反變換

2．4．3 2變換的性質

2．5 離散係統描述與分析

2．5．1 離散係統的數學模型

2．5．2 差分方程的描述

2．5．3 離散捲積的描述

2．6 物理可實現係統

2．6．1 因果係統

2．6．2 穩定係統

2．6．3 物理可實現係統的定義

2．7 與本章 內容有關的MATLAB函數

小結

習題和上機練習

參考文獻

第3章 離散傅裏葉變換和快速傅裏葉變換

3．1 連續時間信號的傅裏葉變換

3．1．1 時間連續頻率離散的傅裏葉變換

3．1．2 時間連續頻率連續的傅裏葉變換

3．2 離散傅裏葉變換及性質

3．2．1 序列的傅裏葉變換

3．2．2 離散傅裏葉變換

3．2．3 離散傅裏葉變換的性質

3．2．4 離散傅裏葉變換在應用中的問題

3．3 快速傅裏葉變換

3．3．1 FFT的基本思想

3．3．2 時間抽取基2FFT算法

3．3．3 頻率抽取基2FFT算法

3．3．4 快速傅裏葉逆變換

3．3．5 快速傅裏葉變換的應用

3．4 與本章 內容有關的MATLAB函數

小結

習題和上機練習

參考文獻

第4章 數字濾波器的設計

4．1 濾波器概述

4．1．1 基本原理

4．1．2 濾波器的分類

4．1．3 濾波器的技術要求

4．2 典型模擬濾波器的設計

4．2．1 巴特沃斯低通濾波器

4．2．2 切比雪夫低通濾波器

4．2．3 模擬濾波器的頻率變換

4．3 IIR數字濾波器的設計

4．3．1 IIR濾波器設計的基本條件

4．3．2 雙綫性變換法

4．3．3 用頻率變換法設計其他類型的數字濾波器

4．4 FIR數字濾波器的設計

4．4．1 FIR濾波器的特性

4．4．2 FIR濾波器設計的窗口法

4．4．3 FIR濾波器設計的切比雪夫逼近法

4．5 濾波器設計中的實際問題

4．5．1 模擬濾波器與數字濾波器

4．5．2 簡單形式的濾波器

4．5．3 FIR與IIR濾波器

4．6 與本章 內容有關的MATLAB函數

4．6．1 與IIR數字濾波器設計相關的MATLAB函數

4．6．2 與FIR數字濾波器設計相關的MATLAB函數

小結

習題和上機練習

參考文獻

第5章 信號分析

5．1 信號簡介

5．1．1 平穩過程

5．1．2 各態遍曆過程

5．1．3 非平穩過程

5．2 信號的相關分析

5．2．1 信號的自相關函數及其應用

5．2．2 信號的互相關函數及其應用

5．3 信號的功率譜估計

5．3．1 信號的功率譜密度

5．3．2 功率譜密度的性質

5．3．3 功率譜密度與自相關函數的關係

5．3．4 功率譜估計的方法

5．3．5 功率譜估計的應用

5．3．6 互譜密度及其估計

5．4 譜估計中的幾個問題

5．4．1 數據預處理

5．4．2 頻譜泄漏與窗函數

5．4．3 譜估計的基本步驟

5．4．4 頻譜校正方法

5．5 平穩信號通過綫性係統

5．6 與本章內容有關的MATLAB函數

小結

習題和上機練習

參考文獻

第6章 總結和應用

6．1 總結

6．1．1 主要內容

6．1．2 信號分類

6．1．3 數據采集

6．1．4 傅裏葉變換

6．1．5 頻域分析

6．1．6 時域分析

6．1．7 數字濾波器設計

6．2 應用

6．2．1 頻率測量

6．2．2 幅值測量

6．2．3 相位差測量

小結

參考文獻

部分習題答案和提示

附錄A 常用信號的傅裏葉變換

附錄B 常用信號的拉普拉斯變換

附錄C 常用序列的z變換

附錄D z變換的主要性質

作者介紹

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文摘

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序言

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深度探索信號世界的奧秘 信號，是信息傳遞的載體，是理解我們周圍世界的基礎。從廣播電視的無綫傳輸，到智能手機的語音通話，再到醫學影像的診斷分析，信號無處不在，深刻地影響著現代社會的方方麵麵。掌握信號分析與處理的技術，意味著打開瞭通往信息時代核心領域的大門，能夠解讀、轉換和創造各種形式的信息，從而推動科技進步，解決實際問題。 內容概述 本書旨在為讀者提供一個係統、深入的信號分析與處理知識體係。我們從最基本的信號概念入手，循序漸進地探討信號的各種特性、數學描述以及分析方法。重點內容涵蓋： 信號的分類與錶示： 深入理解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等基本概念。掌握傅裏葉級數、傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等強大的數學工具，用於分析信號的頻率特性和時域特性。 綫性時不變（LTI）係統： LTI係統是信號處理中最基本也是最重要的模型。我們將詳細講解LTI係統的概念，包括捲積的概念及其在係統分析中的核心作用。理解係統的頻率響應，是設計和分析濾波器、通信係統等的基礎。 采樣理論： 現實世界中的模擬信號需要被轉換成數字信號纔能進行計算機處理。采樣理論（奈奎斯特-香農采樣定理）是這一過程的關鍵，我們將詳細闡述其原理、過采樣和欠采樣的影響，以及抗混疊濾波器的設計。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： DFT是將離散時間信號分解為其頻率成分的有效方法。FFT是DFT的一種高效計算算法，在實際工程應用中具有不可替代的地位。我們將講解DFT的性質、FFT的算法原理以及在譜分析中的應用。 數字濾波器設計： 濾波器是信號處理中最常用的工具之一，用於去除噪聲、增強特定頻率成分等。我們將介紹無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器兩類主要濾波器，並講解它們的設計方法、性能指標以及在實際應用中的考量。 隨機信號與噪聲： 現實世界中的信號往往包含隨機成分和噪聲。我們將引入隨機過程的概念，學習描述隨機信號的統計特性，如均值、方差、自相關函數、功率譜密度等。理解噪聲的來源、特性以及如何通過信號處理技術來抑製噪聲。 調製與解調： 調製是將信息信號加載到載波信號上的過程，是實現信息有效傳輸的關鍵。我們將講解幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）等模擬調製技術，以及它們在通信係統中的應用。 數字信號處理基礎： 進一步探討數字信號處理的特有概念和技術，如數字係統錶示、離散捲積、Z變換的性質等，為深入學習更高級的數字信號處理技術打下基礎。 學習目標 通過學習本書，您將能夠： 建立紮實的理論基礎： 深刻理解信號與係統的基本原理，掌握分析和描述信號特性的數學工具。 掌握核心處理技術： 熟練運用傅裏葉分析、采樣理論、濾波器設計等核心信號處理技術。 分析與設計實際係統： 能夠對通信係統、音頻視頻處理、圖像處理、控製係統等領域的信號問題進行分析，並初步設計解決方案。 培養解決問題的能力： 具備將實際問題轉化為信號處理模型，並運用所學知識進行解決的能力。 為進階學習奠定基礎： 為進一步學習通信原理、信息論、數字圖像處理、語音信號處理、機器學習等相關領域打下堅實基礎。 適讀人群 本書適閤於高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術、生物醫學工程等相關專業本科生學習。同時，也歡迎從事相關技術工作的工程師以及對信號分析與處理感興趣的自學者閱讀。 本書特色 結構清晰，邏輯嚴謹： 內容循序漸進，從基礎概念到高級應用，層層遞進，便於讀者理解和掌握。 理論與實踐相結閤： 在講解理論知識的同時，穿插豐富的算例和圖示，幫助讀者更好地理解抽象的概念。 注重數學工具的運用： 強調傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等數學工具在信號分析中的實際應用，培養讀者的數學建模能力。 內容全麵，覆蓋廣泛： 涵蓋瞭信號分析與處理領域的核心內容，為讀者構建一個完整的知識框架。 前言 信號與信息是現代科技發展和社會進步的基石。從無綫電廣播到電視播放，從移動通信到衛星導航，從醫學成像到工業自動化，無不建立在對信號的深刻理解和有效處理之上。信號分析與處理技術是電子信息類專業的核心課程之一，它不僅為學生提供瞭認識和理解信息世界的基本工具，更是未來從事相關領域科研和工程實踐的必備技能。 本書秉持“夯實基礎，注重應用”的編寫理念，力求在有限的篇幅內，係統地介紹信號分析與處理的基本概念、核心理論和常用方法。我們希望通過本書的學習，讀者能夠建立起對信號世界的清晰認知，掌握分析信號特性、理解係統行為、設計處理方案的基本能力，並為進一步深入學習信息科學與工程領域的其他分支奠定堅實的基礎。 本書在內容組織上，首先從信號的基本概念和分類入手，介紹信號在時域和頻域的多種錶示方法，重點闡述傅裏葉級數和傅裏葉變換的原理及其在信號分析中的重要作用。接著，深入講解綫性時不變係統的概念、時域響應（捲積）和頻域響應，這是理解信號處理係統行為的關鍵。在此基礎上，我們詳細闡述離散信號及其采樣理論，為進入數字信號處理領域做準備。數字傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）作為數字信號處理的基石，將被深入解析。隨後，本書將重點介紹數字濾波器設計，包括IIR和FIR濾波器的設計方法和優缺點。最後，我們還將觸及隨機信號的基本概念，以及在通信係統中至關重要的調製與解調技術，為讀者打開更廣闊的視野。 本書在講解過程中，注重數學工具與工程實際的結閤，通過豐富的例題和圖解，幫助讀者理解抽象的數學概念，並體會其在解決實際問題中的強大威力。我們力求語言清晰、邏輯嚴謹，避免過度理論化而脫離實際。 本書的編寫得到瞭多位同仁的鼎力相助，在此一並錶示感謝。同時，我們也深知任何著作都難免疏漏，懇請廣大讀者不吝賜教，提齣寶貴的意見和建議，以便在未來的修訂中不斷完善。 緻讀者 信號分析與處理是一門既需要深厚數學功底，又與實際工程應用緊密相連的學科。學習這門課程，不僅是掌握一套技術，更是培養一種分析問題、解決問題的思維方式。麵對復雜的信號和係統，我們學會如何將其分解、簡化，如何運用數學工具揭示其內在規律，如何設計巧妙的算法來達到預期的目標。 在學習過程中，請務必重視基礎概念的理解，如傅裏葉變換、捲積、采樣定理等，它們是後續所有內容的基礎。同時，要勤於動手，多做練習題，嘗試用不同的方法去解決同一個問題，加深對理論的理解。不要害怕數學公式，它們是描述信號世界最精確、最強大的語言。嘗試去理解公式背後的物理意義和工程含義，您會發現數學的魅力所在。 本書提供瞭一個學習信號分析與處理的框架和起點。信息技術日新月異，信號處理的應用領域也在不斷拓展。希望本書能夠激發您對這一領域的熱情，引導您走嚮更深入的學習和探索，成為一名優秀的信號處理工程師或研究者。 引言 在信息爆炸的時代，信號是傳遞信息、感知世界、驅動智能設備的核心要素。從微觀粒子到宏觀宇宙，從生物體的生命信號到人類社會的通信網絡，無不涉及信號的存在與變化。對信號的精確分析與高效處理，是現代科學技術發展，特彆是信息科學與工程領域進步的關鍵驅動力。 信號分析與處理，作為一門連接數學理論與工程實踐的橋梁學科，其重要性不言而喻。它研究如何從各種噪聲和乾擾中提取有用信息，如何將信息轉化為便於傳輸和存儲的形式，如何設計和優化處理係統以達到最佳性能。這門課程的學習，能夠幫助我們理解通信係統的原理，掌握音頻、視頻、圖像等信息流的處理方法，為設計更智能、更高效的電子設備和係統打下堅實基礎。 本書旨在為讀者提供一個全麵、係統、深入的信號分析與處理的學習路徑。我們將從最基本的信號概念開始，逐步深入到復雜的係統分析和處理技術。我們將探索信號的內在屬性，理解係統與信號之間的相互作用，並掌握一係列強大的數學工具和工程方法，以應對現實世界中的各種信號處理挑戰。 本書的目標讀者是那些渴望深入理解信息時代底層運作機製的本科生，以及希望鞏固和拓展信號處理知識的工程師和研究人員。我們相信，通過本書的學習，您將能夠： 構建堅實的理論基石： 牢固掌握信號與係統的基本理論，理解各種數學變換在信號分析中的作用。 掌握核心的分析與處理技術： 熟練運用傅裏葉分析、采樣理論、濾波器設計等關鍵技術。 培養實際問題的解決能力： 能夠將復雜的工程問題轉化為信號處理模型，並設計有效的解決方案。 激發對信息科學的興趣： 為進一步深入學習通信原理、信息論、模式識彆、人工智能等領域提供指引。 在這段信號分析與處理的學習旅程中，請帶著好奇心與求知欲，勇敢地探索信號世界的奧秘。我們相信，您將在這片廣闊的領域中，收獲知識的碩果，點亮智慧的火花。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設置簡直是為我們這些在工程實踐邊緣掙紮的學生量身定製的“魔鬼訓練營”，但這種“魔鬼”卻是良性的。我以前看彆的書，習題要麼是過於理論化，純粹是公式推導的重復勞動，要麼就是簡單到連基本概念都無法檢驗。但這本書的題目區分度非常高，從基礎鞏固型（那些讓你立刻檢驗剛剛學到的基本定理是否掌握），到中等難度的綜閤應用型，再到最後那些真正考驗思維深度的挑戰題，梯度設置得非常科學。特彆是那些“設計性”的開放題，雖然一開始看著有點頭大，但當你咬著牙自己推導完之後，會有一種豁然開朗的成就感。這些題目沒有直接給齣標準答案的詳細步驟（這點我既恨又愛），迫使我們必須獨立思考，這比直接抄寫標準答案有效得多，真正培養瞭解決實際問題的能力，而不是應試技巧。

評分☆☆☆☆☆

內容體係的搭建邏輯清晰得令人拍案叫絕，作者顯然是深諳初學者在麵對“信號與係統”這個攔路虎時的痛點。它不像一些老舊的教材那樣，上來就拋齣一大堆抽象的定義和艱深的理論，讓人雲裏霧裏。這本書采取的是一種循序漸進、層層遞進的講解方式，從最基礎的傅裏葉級數、拉普拉斯變換這些核心工具開始，用非常直觀的物理意義去解釋背後的數學原理，而不是單純地堆砌公式。更妙的是，它在每個章節的開頭，都會有一個“知識導入”或者“應用背景”的小節，讓你立刻明白“我為什麼要學這個？”這極大地激發瞭我的好奇心，將抽象的數學工具和實際的工程問題緊密地聯係起來。學到後麵涉及Z變換和數字信號處理的部分，作者也處理得非常圓融，銜接得天衣無縫，讓人感覺知識鏈條是完整且堅固的，而不是零散的知識點堆砌，這對於打牢基礎至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計簡直是一場視覺的盛宴，封麵那種深邃的藍色調，搭配著燙金的字體，初拿到手裏就有一種莊重且專業的感覺。我特彆喜歡它在排版上的用心，字體大小、行間距的調整都恰到好處，閱讀起來非常舒適，長時間盯著屏幕看久瞭眼睛都會有點澀，但翻閱這本實體書，那種紙張的觸感和墨香，讓人心神安定。尤其值得稱贊的是，書中那些復雜的數學公式和圖錶，印刷得極其清晰銳利，即便是那些密集的積分符號和頻譜圖，也能一眼看清細節，這對於需要反復對照理解的理工科書籍來說，簡直是救命稻草。不像有些教材，為瞭節省成本，把插圖印得灰濛濛的，讓人根本看不齣麯綫的細微變化，這本書在這方麵做得非常到位，可見齣版社對品質的把控是下瞭真功夫的，從拿到書的那一刻起，我就感覺自己手裏捧著的不是一本普通的教科書，而是一件精心打磨的工藝品，這極大地提升瞭學習的積極性和儀式感。

評分☆☆☆☆☆

作為一本本科教材，它最大的亮點在於它對“工程實現”和“仿真驗證”的重視程度，這在傳統的理論教材中是比較少見的。書中穿插瞭大量關於如何使用MATLAB或類似的工具來模擬和驗證理論模型的實例。這些例子絕不是那種生硬地把公式翻譯成代碼的演示，而是結閤瞭實際的噪聲抑製、濾波設計等具體場景。我記得有一章講到捲積的性質時，作者不僅僅是展示瞭時域和頻域的數學等效，還提供瞭一段代碼示例，展示瞭在存在混疊效應時，如何通過恰當的采樣率選擇來避免信息丟失。這種理論與實踐的無縫對接，極大地拓寬瞭我們的視野，讓我們意識到，信號處理並非僅僅是黑闆上的數學遊戲，而是可以切實改變工程世界的力量，這對我未來從事相關領域的工作打下瞭非常堅實的實踐基礎。

評分☆☆☆☆☆

如果說有什麼地方可以更進一步，那可能是在更前沿的案例引入上還可以略微增加一些探索性內容。雖然本書的理論基礎非常紮實，覆蓋瞭經典信號分析的方方麵麵，但畢竟時代在發展，人工智能、深度學習在信號識彆和特徵提取方麵的影響日益增大。我期待在後續的修訂中，作者能增加一個專門的章節，哪怕是選讀性質的，來探討一下傳統綫性係統理論與現代數據驅動方法的交匯點。例如，如何利用現代的張量分解方法來處理高維信號數據，或者簡單的介紹一下循環神經網絡（RNN）在處理非平穩信號時的優勢。這能讓讀者在紮實學完經典理論後，對未來技術發展的大方嚮有一個初步的瞭解和思考的起點，而不是停留在“學完這些就結束瞭”的認知上，不過話說迴來，作為一本核心基礎教材，它已經做到瞭教科書應有的極緻，瑕不掩瑜，這是我書架上最值得反復翻閱的專業書籍之一。