信号与系统辅导讲案 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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范世贵 著

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• 控制系统
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店铺： 广影图书专营店

出版社： 西北工业大学出版社

ISBN：9787561222614

商品编码：29691966549

包装：平装

出版时间：2007-08-01

基本信息

书名:信号与系统辅导讲案

定价：15.00元

售价：10.2元,便宜4.8元,折扣68

作者:范世贵

出版社：西北工业大学出版社

出版日期：2007-08-01

ISBN：9787561222614

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.300kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是西北工业大学出版社为落实和推动教育部实施的“精品课程建没工程”和“教育质量工程”，而精心策划和组织编写的“精品课程·名师讲堂”丛书之一，主讲教材为郑君里等编著的《信号与系统》（第二版）。全书共9讲，每讲内容为：本讲内容聚焦（内容概要，知识结构图解，重点、难点点击），典型例题，课后作业。书后有两个附录：主讲教材《信号与系统》（第二版）习题精选详解，全国部分重点大学考研试题及解答。
　　本书可作为大学生自学指导、考研人员系统复习、任课教师教学参考用书，也可作为考研辅导班教材。

目录

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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：构建现代通信与控制的基石》 本书并非一本枯燥的理论堆砌，而是一次深入探索现代科技运行底层逻辑的旅程。它将带你认识那些支撑我们日常生活方方面面的无形力量——信号与系统。从你指尖滑过的智能手机屏幕，到连接世界的互联网，再到精确控制工业生产的机器人，无一不与信号与系统的原理息息相关。 第一章：信号的语言——世界的沟通载体 在本章中，我们将揭示信号的本质。信号，是信息传递的载体，是世界与我们交流的语言。我们将从最基本的信号类型入手，比如连续时间信号和离散时间信号。想象一下，一个平滑变化的温度曲线，就是一个连续时间信号；而数码相机捕捉到的像素数据，则是离散时间信号的生动体现。 我们将探讨信号的各种数学表示方法，了解如何用数学工具来描述和分析这些信号。例如，信号的幅度、频率、相位等属性，都扮演着至关重要的角色。通过对傅里叶级数和傅里叶变换的深入理解，我们将看到如何将一个复杂的信号分解成一系列简单的正弦波的叠加，这如同将一首交响乐分解成不同的乐器演奏的声部，从而揭示其内在的结构和特性。 此外，我们还将研究周期信号和非周期信号的特性，了解能量信号和功率信号的区别。周期信号具有重复的模式，就像规律的钟摆；而非周期信号则更像突发的闪电，独一无二。理解能量和功率的概念，有助于我们分析信号在传输和处理过程中的损耗和效率。 本章将不仅仅停留在理论层面，还会结合实际应用，让你体会信号无处不在。收音机接收到的无线电波、你的声音通过麦克风转化为电信号、医学影像中的波形变化，都将成为我们学习的生动案例。你将学会如何“看懂”这些信号，理解它们背后蕴含的信息。 第二章：系统的世界——处理与改变信号的机器 如果说信号是信息的语言，那么系统就是解读和处理这种语言的“机器”。在本章，我们将构建对“系统”这一核心概念的理解。一个系统，可以是一个简单的电子滤波器，也可以是一个庞大复杂的通信网络。它的核心功能是接收输入信号，经过一系列的处理，输出相应的信号。 我们将引入线性系统和非线性系统的概念。线性系统具有叠加性和齐次性，这意味着输入信号的变化会以一种可预测的方式影响输出信号。例如，一个简单的音量控制器就是一种线性系统。而非线性系统则更为复杂，输入和输出之间的关系不遵循简单的比例关系，这使得它们在某些应用中能实现更强大的功能。 时间不变性是另一个重要的系统特性。一个时间不变系统，无论你何时输入相同的信号，它都会产生相同的输出。这就像一个固定的生产线，无论你在哪个时间启动，它都会按照预设的流程生产出相同的产品。与之相对的是时变系统，其特性会随时间发生变化。 我们还将深入探讨系统的“记忆性”和“因果性”。一个有记忆的系统，其输出不仅取决于当前的输入，还取决于过去的输入。而因果系统，其输出只取决于当前的和过去的输入，而不会受到未来输入的影响。在实际系统中，因果性是非常重要的，因为我们无法预测未来。 卷积积分（或卷积和）将成为本章的重头戏。它是理解线性时不变系统如何响应任意输入信号的关键。通过卷积，我们可以将一个复杂系统对其所有历史输入的响应叠加起来，从而得到最终的输出。这如同分析一个复杂的乐曲，需要理解每个音符在不同时间点被演奏出来的效果，并将其累加起来。 本章将通过滤波器、放大器、延迟器等具体例子，阐释系统的不同类型及其功能。你将理解为什么有些系统能够滤除噪声，有些系统能够放大信号，而有些系统则能延迟信号的传输。 第三章：时域分析——信号与系统的瞬时视角 时域分析，顾名思义，就是从时间维度来观察信号和系统。在本章，我们将聚焦于信号和系统在时间轴上的变化。我们将学习如何描述和分析信号的瞬时行为，例如信号的峰值、过零点、上升沿和下降沿等。 我们将研究几种重要的信号类型，如单位冲激信号（狄拉克函数）和单位阶跃信号。单位冲激信号可以看作是一个极短时间内的无限大脉冲，它在分析系统响应时具有极其重要的作用，可以看作是“敲击”系统，观察其瞬时反应。单位阶跃信号则代表一个突然的开启，是研究系统在突变输入下的响应的起点。 卷积是时域分析的核心工具之一。我们将详细讲解如何进行卷积运算，以及它在系统响应分析中的应用。通过将输入信号与系统的冲激响应进行卷积，我们可以直接得到系统在该输入下的输出信号。这就像知道一个物体受到的推力（输入信号）以及它自身的阻力特性（冲激响应），就可以计算出它最终的运动轨迹。 此外，本章还将介绍信号的分解方法，例如将信号表示为冲激信号的加权和。这将进一步加深我们对系统如何处理不同时间点输入的理解。 第四章：频域分析——信号与系统的频率视角 如果时域分析提供了一个“实时”的视角，那么频域分析则为我们打开了一个全新的维度——频率。在本章，我们将学习如何将信号和系统从时间域转换到频率域，从而揭示其频率特性。 傅里叶变换将是本章的灵魂。它能够将一个在时域上看似复杂的信号，分解成一系列不同频率的正弦波和余弦波的组合。这就像将一束白光通过棱镜分解成不同颜色的光，每一个颜色就代表一个特定的频率。通过频率域的分析，我们可以清晰地看到信号中包含哪些频率成分，以及它们各自的强度。 我们将探讨频谱的概念，包括幅度谱和相位谱。幅度谱显示了每个频率分量的强度，而相位谱则描述了这些频率分量之间的相对相位关系。这些信息对于理解信号的特性以及系统对不同频率信号的处理至关重要。 对于线性时不变系统，频域分析提供了一种更为简洁和强大的工具。在频率域，系统的卷积运算将转化为简单的乘法运算。这意味着，如果我们知道输入信号的频谱和系统的频率响应，我们就可以直接计算出输出信号的频谱。这极大地简化了复杂系统的分析。 本章还将介绍拉普拉斯变换和Z变换。拉普拉斯变换是处理连续时间信号和系统的重要工具，而Z变换则是分析离散时间信号和系统的强大武器。它们提供了比傅里叶变换更广泛的适用范围，能够处理更复杂的系统和信号。 第五章：系统响应——揭示系统的内在动态 本章将深入探讨系统的响应特性，这是理解系统如何工作以及如何设计满足特定需求的系统的关键。我们将区分系统的“零输入响应”和“零状态响应”。零输入响应描述了系统在没有外部输入时，由于初始状态而产生的响应，这反映了系统的“记忆”或“惯性”。零状态响应则描述了系统在初始状态为零时，由于外部输入而产生的响应。 我们将进一步分析系统的“暂态响应”和“稳态响应”。暂态响应是指系统在输入信号刚刚施加时，其输出随时间变化的动态过程，这反映了系统达到稳定状态之前的“调整”过程。稳态响应是指当输入信号持续作用一段时间后，系统输出达到稳定或周期性状态后的行为。理解这两种响应，能够帮助我们预测系统在不同工作状态下的表现。 极点和零点是描述系统传递函数的重要概念。它们直接决定了系统的频率响应和稳定性。我们将学习如何通过分析传递函数的极点和零点来预测系统的行为，例如系统是会振荡、衰减还是发散。 本章还将探讨系统的稳定性问题。一个稳定的系统，其输出不会无限制地增长，即使在有外部激励的情况下。我们将学习判断系统稳定性的各种方法，并理解为什么稳定性对于通信、控制等应用至关重要。 第六章：离散时间信号与系统——数字世界的基石 随着数字技术的飞速发展，离散时间信号和系统在现代科技中扮演着越来越重要的角色。本章将带领你深入了解数字信号处理的世界。 我们将学习离散时间信号的表示方法，例如单位冲激序列和单位阶跃序列。它们是离散系统分析的基础。我们将理解信号采样和重构的概念，这是将连续时间信号转换为离散时间信号，以及将离散时间信号还原为连续时间信号的关键步骤。奈奎斯特采样定理将是本章的重点，它告诉我们如何才能无损地进行信号的采样和重构。 卷积和（Convolution Sum）是离散时间系统分析的核心工具，它与连续时间系统的卷积积分相对应。我们将学习如何计算卷积和，并理解它在离散系统响应分析中的作用。 Z变换将是本章的另一大主角。它提供了分析离散时间系统的一种强大且系统的方法，与拉普拉斯变换在连续时间系统分析中的地位相当。我们将学习Z变换的性质，以及如何利用它来求解离散系统的输出。 我们还将探讨离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）。DTFT用于分析无限长离散信号的频率特性，而DFT则适用于分析有限长离散信号，并且是数字信号处理器（DSP）实现的基础。快速傅里叶变换（FFT）算法的引入，使得DFT的计算效率大大提高，为各种数字信号处理应用奠定了基础。 第七章：滤波器设计——塑造信号的频率特性 滤波器是信号与系统中应用最广泛的器件之一，它们能够选择性地允许某些频率的信号通过，而阻止其他频率的信号。本章将专注于滤波器的设计与分析。 我们将介绍几种基本的滤波器类型，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。低通滤波器允许低频信号通过，高通滤波器允许高频信号通过，带通滤波器只允许特定频率范围内的信号通过，而带阻滤波器则阻止特定频率范围内的信号通过。 我们将深入探讨模拟滤波器和数字滤波器的设计方法。模拟滤波器通常使用电阻、电容、电感等元器件来实现，而数字滤波器则是在数字信号处理器（DSP）上通过算法实现的。 本章将介绍几种常见的滤波器设计技术，例如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和贝塞尔滤波器。不同的滤波器类型在通带纹波、阻带衰减和相位失真等方面具有不同的特性，选择哪种滤波器取决于具体的应用需求。 我们将学习如何利用滤波器来去除信号中的噪声，提取有用信息，或者实现特定的信号变换。例如，在音频处理中，滤波器可以用来调整音色；在通信系统中，滤波器可以用来隔离不同频道的信号。 第八章：通信系统中的信号与系统——信息传输的动脉 信号与系统的原理是现代通信系统的基石。本章将探讨这些原理如何在通信系统中得到应用。 我们将从最基本的通信模型入手，了解信号是如何被产生、调制、传输、解调并最终被接收的。调制是将信息信号叠加到高频载波上的过程，这使得信号能够有效地进行长距离传输。我们将介绍几种重要的调制技术，如调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。 在信号传输过程中，信号会受到噪声的干扰。本章将探讨噪声的来源以及如何通过各种技术来减小噪声的影响，提高通信的可靠性。我们将介绍滤波器在通信系统中的作用，例如用来去除带外噪声。 解调是将信息信号从载波中恢复出来的过程。我们将介绍各种解调技术，以匹配不同的调制方式。 此外，我们还将探讨多路复用技术，例如频分复用（FDM）和时分复用（TDM）。这些技术允许在同一通信信道上同时传输多个独立的信号，极大地提高了信道的利用率。 第九章：控制系统中的信号与系统——智能决策的神经 控制系统是现代自动化和智能化的核心。本章将揭示信号与系统原理在控制系统中的应用。 我们将从开环控制和闭环控制的概念入手。开环控制系统没有反馈机制，其输出不影响输入。而闭环控制系统则具有反馈机制，能够根据输出的偏差来调整输入，从而实现更精确的控制。 我们将学习如何使用信号与系统的工具来分析和设计控制系统。例如，传递函数在描述和分析控制系统的动态特性方面起着至关重要的作用。我们将探讨系统的稳定性和动态响应，以确保控制系统能够稳定可靠地工作。 PID控制器（比例-积分-微分控制器）是应用最广泛的控制算法之一。我们将学习PID控制器的原理，以及如何调整其参数以获得最优的控制效果。 本章还将介绍状态空间分析方法，这是一种更通用的控制系统分析和设计工具，能够处理更复杂的系统。 第十章：工程实践中的信号与系统——从理论到现实的飞跃 本章将汇集前面章节的知识，重点关注信号与系统在实际工程中的应用。我们将通过具体的案例研究，来展示这些理论是如何指导工程实践的。 我们将探讨数字信号处理（DSP）在音频、图像和视频处理中的应用，例如音频降噪、图像增强和视频压缩。我们将了解数字滤波器如何在这些领域发挥关键作用。 在通信工程领域，我们将深入探讨现代无线通信系统（如4G、5G）中使用的先进调制解调技术、信道编码技术和多天线技术。 在自动控制领域，我们将审视工业自动化、机器人控制、航空航天控制等方面的工程实践。例如，如何设计一个能够精确追踪目标轨迹的机器人手臂。 此外，本章还将触及一些前沿的信号与系统应用，例如机器学习中的信号处理，以及生物医学信号分析等。 通过本章的学习，你将能够将抽象的理论知识转化为解决实际工程问题的能力，深刻体会到信号与系统作为一门基础学科，在塑造我们现代社会中所扮演的不可或缺的角色。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的排版和印刷质量绝对是教科书中的上乘之作，这对于长时间阅读，尤其是在深夜台灯下做题时，非常重要。纸张的质感很好，即便是用油性笔做标记也不会轻易洇墨，这对于需要反复翻阅、圈画重点的学习者来说，是个贴心的细节。更让我欣赏的是它对图示的运用。在描述线性时不变系统（LTI）的特性时，很多教材往往只给出一堆公式，但这本书却使用了大量的时域和频域的图形对比。比如，拉普拉斯变换的收敛域（ROC）的展示，它没有简单地画出半平面，而是配上了几个不同函数对应的ROC图，并用阴影标示出哪些区域代表稳定系统，哪些代表因果系统。这种“所见即所得”的教学方式，极大地降低了理解门槛。我记得有一次，我对“双边信号”和“单边信号”在Z变换中的区别感到困惑，翻到相关章节，书中用一个非常精妙的示意图，展示了信号在数轴上的分布，瞬间就豁然开朗了。这种对视觉辅助教学的重视，体现了编著者对教学效果的极致追求，绝非粗制滥造的应付之作。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的封面设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的蓝色调配上简洁的字体，一看就知道是面向理工科读者的严谨之作。我是在准备专业课考试的紧要关头找到它的，当时心里其实挺没底的，毕竟“信号与系统”这门课的理论深度和计算量向来是拦路虎。翻开书本，首先注意到的是它的编排逻辑，简直就像一位经验老到的老师在为你梳理知识脉络。它没有一上来就抛出复杂的微分方程和傅里叶变换的定义，而是从最直观的物理意义入手，比如一个声音信号是如何在时间域和频率域中存在的。作者似乎深谙学生的思维定势，总能在关键的转折点设置“小贴士”或者“深度拓展”的栏目，用通俗易懂的类比来解释像卷积、Z变换这类抽象概念。比如，关于系统响应的部分，它不是冷冰冰地给出公式，而是结合了机械振动和电路分析的实例，让我一下子就明白了时间常数和系统稳定性的真正含义。阅读过程中，我感觉自己不是在“啃书”，而是在和一位耐心的导师进行一对一的辅导，遇到疑惑的地方，总能很快找到清晰的解答和详细的推导步骤。对于这种需要大量练习来巩固理解的学科来说，这本书的习题设置也相当到位，难度递进合理，从基础概念的辨析到复杂的系统分析题，每一步都让人感觉自己的功力在扎实地提升。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，市面上很多同类书籍的语言风格要么过于学术化，要么过于口语化，难以把握好度。但这本教材的文字表达，我个人认为是达到了教科书的“黄金标准”——严谨而不失清晰，专业又不失温度。它的句子结构多变，很少出现那种冗长、套娃式的长难句，即便是面对复杂的傅里叶级数展开和积分计算，作者也能用清晰的逻辑连接词引导读者逐步深入。特别是当涉及到某些需要严格证明的定理时，作者会先把核心结论用最精炼的语言点明，然后才开始细致的证明过程，这种处理方式极大地保护了读者的阅读节奏，避免了在复杂推导中迷失方向。我个人对那些动辄就用“显而易见”来带过的作者深恶痛绝，而这本书则不然，每一个看似微小的步骤，它都会给出必要的解释或引用相关的引理，体现了一种对读者学习过程的极大尊重。这种细致入微的文字工作，使得即便是初次接触这门课的学生，也能感受到一种被悉心引导的顺畅感。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是它对“工程实践”的关注度，它不仅仅停留在纯数学的推导上，而是不断地将理论与实际应用场景挂钩，这对于我这种未来想从事通信行业的学生来说，简直是及时雨。它没有回避现代信号处理中的一些前沿内容，比如对离散时间信号处理（DSP）的介绍就显得尤为深入和超前。在讲解数字滤波器设计时，它不仅提到了理想滤波器的不可能性，还详细对比了巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）滤波器的性能权衡，这种工程上的取舍分析，是很多纯理论教材会忽略的。我记得其中有一章专门讨论了采样定理在实际中的限制，比如混叠现象的发生机制和如何通过抗混叠滤波器来缓解。作者在讲解完理论公式后，总会紧接着一个“实际应用案例分析”，比如音频压缩或图像处理中的基本操作，这些案例都非常贴近我们日常接触到的技术，让人感觉学到的知识并非空中楼阁，而是具有真切应用价值的工具。这种“理论指导实践”的叙事结构，极大地激发了我深入学习的动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考价值和自学友好度，在我使用过的教材中名列前茅。它不仅仅是一本标准的课程用书，更像是一本可以伴随我从初学到复习、再到深入研究的工具书。让我印象深刻的是它在附录部分的处理。附录部分通常是大家容易忽略的地方，但这本书的附录内容却异常丰富和实用。它不仅整理了所有重要的变换对和性质表格，方便快速查阅，还专门增加了一个“常见错误与陷阱”的板块。在这个板块里，作者总结了学生在解题时最容易犯的思维定势和代数错误，比如混淆了连续时间系统和离散时间系统的处理方式，或者在计算周期延拓时漏算了因子。这种“防患于未然”的编辑思路，显示了作者对教学反馈的深度理解。对于我这种需要高效利用时间的备考者来说，这个总结性的回顾部分，比重新阅读几十页的内容要高效得多，直接点出了知识的薄弱环节，是临阵磨枪的利器。总而言之，这本书的整体构建，从基础概念的构建到复杂应用的展现，都展现出极高的专业水准和人性化的教学设计。