信號與係統輔導講案 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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範世貴 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
• 高等數學
• 工程數學

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 西北工業大學齣版社

ISBN：9787561222614

商品編碼：29691966549

包裝：平裝

齣版時間：2007-08-01

基本信息

書名:信號與係統輔導講案

定價：15.00元

售價：10.2元,便宜4.8元,摺扣68

作者:範世貴

齣版社：西北工業大學齣版社

齣版日期：2007-08-01

ISBN：9787561222614

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大32開

商品重量：0.300kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是西北工業大學齣版社為落實和推動教育部實施的“精品課程建沒工程”和“教育質量工程”，而精心策劃和組織編寫的“精品課程·名師講堂”叢書之一，主講教材為鄭君裏等編著的《信號與係統》（第二版）。全書共9講，每講內容為：本講內容聚焦（內容概要，知識結構圖解，重點、難點點擊），典型例題，課後作業。書後有兩個附錄：主講教材《信號與係統》（第二版）習題精選詳解，全國部分重點大學考研試題及解答。
　　本書可作為大學生自學指導、考研人員係統復習、任課教師教學參考用書，也可作為考研輔導班教材。

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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《信號與係統：構建現代通信與控製的基石》 本書並非一本枯燥的理論堆砌，而是一次深入探索現代科技運行底層邏輯的旅程。它將帶你認識那些支撐我們日常生活方方麵麵的無形力量——信號與係統。從你指尖滑過的智能手機屏幕，到連接世界的互聯網，再到精確控製工業生産的機器人，無一不與信號與係統的原理息息相關。 第一章：信號的語言——世界的溝通載體 在本章中，我們將揭示信號的本質。信號，是信息傳遞的載體，是世界與我們交流的語言。我們將從最基本的信號類型入手，比如連續時間信號和離散時間信號。想象一下，一個平滑變化的溫度麯綫，就是一個連續時間信號；而數碼相機捕捉到的像素數據，則是離散時間信號的生動體現。 我們將探討信號的各種數學錶示方法，瞭解如何用數學工具來描述和分析這些信號。例如，信號的幅度、頻率、相位等屬性，都扮演著至關重要的角色。通過對傅裏葉級數和傅裏葉變換的深入理解，我們將看到如何將一個復雜的信號分解成一係列簡單的正弦波的疊加，這如同將一首交響樂分解成不同的樂器演奏的聲部，從而揭示其內在的結構和特性。 此外，我們還將研究周期信號和非周期信號的特性，瞭解能量信號和功率信號的區彆。周期信號具有重復的模式，就像規律的鍾擺；而非周期信號則更像突發的閃電，獨一無二。理解能量和功率的概念，有助於我們分析信號在傳輸和處理過程中的損耗和效率。 本章將不僅僅停留在理論層麵，還會結閤實際應用，讓你體會信號無處不在。收音機接收到的無綫電波、你的聲音通過麥剋風轉化為電信號、醫學影像中的波形變化，都將成為我們學習的生動案例。你將學會如何“看懂”這些信號，理解它們背後蘊含的信息。 第二章：係統的世界——處理與改變信號的機器 如果說信號是信息的語言，那麼係統就是解讀和處理這種語言的“機器”。在本章，我們將構建對“係統”這一核心概念的理解。一個係統，可以是一個簡單的電子濾波器，也可以是一個龐大復雜的通信網絡。它的核心功能是接收輸入信號，經過一係列的處理，輸齣相應的信號。 我們將引入綫性係統和非綫性係統的概念。綫性係統具有疊加性和齊次性，這意味著輸入信號的變化會以一種可預測的方式影響輸齣信號。例如，一個簡單的音量控製器就是一種綫性係統。而非綫性係統則更為復雜，輸入和輸齣之間的關係不遵循簡單的比例關係，這使得它們在某些應用中能實現更強大的功能。 時間不變性是另一個重要的係統特性。一個時間不變係統，無論你何時輸入相同的信號，它都會産生相同的輸齣。這就像一個固定的生産綫，無論你在哪個時間啓動，它都會按照預設的流程生産齣相同的産品。與之相對的是時變係統，其特性會隨時間發生變化。 我們還將深入探討係統的“記憶性”和“因果性”。一個有記憶的係統，其輸齣不僅取決於當前的輸入，還取決於過去的輸入。而因果係統，其輸齣隻取決於當前的和過去的輸入，而不會受到未來輸入的影響。在實際係統中，因果性是非常重要的，因為我們無法預測未來。 捲積積分（或捲積和）將成為本章的重頭戲。它是理解綫性時不變係統如何響應任意輸入信號的關鍵。通過捲積，我們可以將一個復雜係統對其所有曆史輸入的響應疊加起來，從而得到最終的輸齣。這如同分析一個復雜的樂麯，需要理解每個音符在不同時間點被演奏齣來的效果，並將其纍加起來。 本章將通過濾波器、放大器、延遲器等具體例子，闡釋係統的不同類型及其功能。你將理解為什麼有些係統能夠濾除噪聲，有些係統能夠放大信號，而有些係統則能延遲信號的傳輸。 第三章：時域分析——信號與係統的瞬時視角 時域分析，顧名思義，就是從時間維度來觀察信號和係統。在本章，我們將聚焦於信號和係統在時間軸上的變化。我們將學習如何描述和分析信號的瞬時行為，例如信號的峰值、過零點、上升沿和下降沿等。 我們將研究幾種重要的信號類型，如單位衝激信號（狄拉剋函數）和單位階躍信號。單位衝激信號可以看作是一個極短時間內的無限大脈衝，它在分析係統響應時具有極其重要的作用，可以看作是“敲擊”係統，觀察其瞬時反應。單位階躍信號則代錶一個突然的開啓，是研究係統在突變輸入下的響應的起點。 捲積是時域分析的核心工具之一。我們將詳細講解如何進行捲積運算，以及它在係統響應分析中的應用。通過將輸入信號與係統的衝激響應進行捲積，我們可以直接得到係統在該輸入下的輸齣信號。這就像知道一個物體受到的推力（輸入信號）以及它自身的阻力特性（衝激響應），就可以計算齣它最終的運動軌跡。 此外，本章還將介紹信號的分解方法，例如將信號錶示為衝激信號的加權和。這將進一步加深我們對係統如何處理不同時間點輸入的理解。 第四章：頻域分析——信號與係統的頻率視角 如果時域分析提供瞭一個“實時”的視角，那麼頻域分析則為我們打開瞭一個全新的維度——頻率。在本章，我們將學習如何將信號和係統從時間域轉換到頻率域，從而揭示其頻率特性。 傅裏葉變換將是本章的靈魂。它能夠將一個在時域上看似復雜的信號，分解成一係列不同頻率的正弦波和餘弦波的組閤。這就像將一束白光通過棱鏡分解成不同顔色的光，每一個顔色就代錶一個特定的頻率。通過頻率域的分析，我們可以清晰地看到信號中包含哪些頻率成分，以及它們各自的強度。 我們將探討頻譜的概念，包括幅度譜和相位譜。幅度譜顯示瞭每個頻率分量的強度，而相位譜則描述瞭這些頻率分量之間的相對相位關係。這些信息對於理解信號的特性以及係統對不同頻率信號的處理至關重要。 對於綫性時不變係統，頻域分析提供瞭一種更為簡潔和強大的工具。在頻率域，係統的捲積運算將轉化為簡單的乘法運算。這意味著，如果我們知道輸入信號的頻譜和係統的頻率響應，我們就可以直接計算齣輸齣信號的頻譜。這極大地簡化瞭復雜係統的分析。 本章還將介紹拉普拉斯變換和Z變換。拉普拉斯變換是處理連續時間信號和係統的重要工具，而Z變換則是分析離散時間信號和係統的強大武器。它們提供瞭比傅裏葉變換更廣泛的適用範圍，能夠處理更復雜的係統和信號。 第五章：係統響應——揭示係統的內在動態 本章將深入探討係統的響應特性，這是理解係統如何工作以及如何設計滿足特定需求的係統的關鍵。我們將區分係統的“零輸入響應”和“零狀態響應”。零輸入響應描述瞭係統在沒有外部輸入時，由於初始狀態而産生的響應，這反映瞭係統的“記憶”或“慣性”。零狀態響應則描述瞭係統在初始狀態為零時，由於外部輸入而産生的響應。 我們將進一步分析係統的“暫態響應”和“穩態響應”。暫態響應是指係統在輸入信號剛剛施加時，其輸齣隨時間變化的動態過程，這反映瞭係統達到穩定狀態之前的“調整”過程。穩態響應是指當輸入信號持續作用一段時間後，係統輸齣達到穩定或周期性狀態後的行為。理解這兩種響應，能夠幫助我們預測係統在不同工作狀態下的錶現。 極點和零點是描述係統傳遞函數的重要概念。它們直接決定瞭係統的頻率響應和穩定性。我們將學習如何通過分析傳遞函數的極點和零點來預測係統的行為，例如係統是會振蕩、衰減還是發散。 本章還將探討係統的穩定性問題。一個穩定的係統，其輸齣不會無限製地增長，即使在有外部激勵的情況下。我們將學習判斷係統穩定性的各種方法，並理解為什麼穩定性對於通信、控製等應用至關重要。 第六章：離散時間信號與係統——數字世界的基石 隨著數字技術的飛速發展，離散時間信號和係統在現代科技中扮演著越來越重要的角色。本章將帶領你深入瞭解數字信號處理的世界。 我們將學習離散時間信號的錶示方法，例如單位衝激序列和單位階躍序列。它們是離散係統分析的基礎。我們將理解信號采樣和重構的概念，這是將連續時間信號轉換為離散時間信號，以及將離散時間信號還原為連續時間信號的關鍵步驟。奈奎斯特采樣定理將是本章的重點，它告訴我們如何纔能無損地進行信號的采樣和重構。 捲積和（Convolution Sum）是離散時間係統分析的核心工具，它與連續時間係統的捲積積分相對應。我們將學習如何計算捲積和，並理解它在離散係統響應分析中的作用。 Z變換將是本章的另一大主角。它提供瞭分析離散時間係統的一種強大且係統的方法，與拉普拉斯變換在連續時間係統分析中的地位相當。我們將學習Z變換的性質，以及如何利用它來求解離散係統的輸齣。 我們還將探討離散時間傅裏葉變換（DTFT）和離散傅裏葉變換（DFT）。DTFT用於分析無限長離散信號的頻率特性，而DFT則適用於分析有限長離散信號，並且是數字信號處理器（DSP）實現的基礎。快速傅裏葉變換（FFT）算法的引入，使得DFT的計算效率大大提高，為各種數字信號處理應用奠定瞭基礎。 第七章：濾波器設計——塑造信號的頻率特性 濾波器是信號與係統中應用最廣泛的器件之一，它們能夠選擇性地允許某些頻率的信號通過，而阻止其他頻率的信號。本章將專注於濾波器的設計與分析。 我們將介紹幾種基本的濾波器類型，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器。低通濾波器允許低頻信號通過，高通濾波器允許高頻信號通過，帶通濾波器隻允許特定頻率範圍內的信號通過，而帶阻濾波器則阻止特定頻率範圍內的信號通過。 我們將深入探討模擬濾波器和數字濾波器的設計方法。模擬濾波器通常使用電阻、電容、電感等元器件來實現，而數字濾波器則是在數字信號處理器（DSP）上通過算法實現的。 本章將介紹幾種常見的濾波器設計技術，例如巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器和貝塞爾濾波器。不同的濾波器類型在通帶紋波、阻帶衰減和相位失真等方麵具有不同的特性，選擇哪種濾波器取決於具體的應用需求。 我們將學習如何利用濾波器來去除信號中的噪聲，提取有用信息，或者實現特定的信號變換。例如，在音頻處理中，濾波器可以用來調整音色；在通信係統中，濾波器可以用來隔離不同頻道的信號。 第八章：通信係統中的信號與係統——信息傳輸的動脈 信號與係統的原理是現代通信係統的基石。本章將探討這些原理如何在通信係統中得到應用。 我們將從最基本的通信模型入手，瞭解信號是如何被産生、調製、傳輸、解調並最終被接收的。調製是將信息信號疊加到高頻載波上的過程，這使得信號能夠有效地進行長距離傳輸。我們將介紹幾種重要的調製技術，如調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM）。 在信號傳輸過程中，信號會受到噪聲的乾擾。本章將探討噪聲的來源以及如何通過各種技術來減小噪聲的影響，提高通信的可靠性。我們將介紹濾波器在通信係統中的作用，例如用來去除帶外噪聲。 解調是將信息信號從載波中恢復齣來的過程。我們將介紹各種解調技術，以匹配不同的調製方式。 此外，我們還將探討多路復用技術，例如頻分復用（FDM）和時分復用（TDM）。這些技術允許在同一通信信道上同時傳輸多個獨立的信號，極大地提高瞭信道的利用率。 第九章：控製係統中的信號與係統——智能決策的神經 控製係統是現代自動化和智能化的核心。本章將揭示信號與係統原理在控製係統中的應用。 我們將從開環控製和閉環控製的概念入手。開環控製係統沒有反饋機製，其輸齣不影響輸入。而閉環控製係統則具有反饋機製，能夠根據輸齣的偏差來調整輸入，從而實現更精確的控製。 我們將學習如何使用信號與係統的工具來分析和設計控製係統。例如，傳遞函數在描述和分析控製係統的動態特性方麵起著至關重要的作用。我們將探討係統的穩定性和動態響應，以確保控製係統能夠穩定可靠地工作。 PID控製器（比例-積分-微分控製器）是應用最廣泛的控製算法之一。我們將學習PID控製器的原理，以及如何調整其參數以獲得最優的控製效果。 本章還將介紹狀態空間分析方法，這是一種更通用的控製係統分析和設計工具，能夠處理更復雜的係統。 第十章：工程實踐中的信號與係統——從理論到現實的飛躍 本章將匯集前麵章節的知識，重點關注信號與係統在實際工程中的應用。我們將通過具體的案例研究，來展示這些理論是如何指導工程實踐的。 我們將探討數字信號處理（DSP）在音頻、圖像和視頻處理中的應用，例如音頻降噪、圖像增強和視頻壓縮。我們將瞭解數字濾波器如何在這些領域發揮關鍵作用。 在通信工程領域，我們將深入探討現代無綫通信係統（如4G、5G）中使用的先進調製解調技術、信道編碼技術和多天綫技術。 在自動控製領域，我們將審視工業自動化、機器人控製、航空航天控製等方麵的工程實踐。例如，如何設計一個能夠精確追蹤目標軌跡的機器人手臂。 此外，本章還將觸及一些前沿的信號與係統應用，例如機器學習中的信號處理，以及生物醫學信號分析等。 通過本章的學習，你將能夠將抽象的理論知識轉化為解決實際工程問題的能力，深刻體會到信號與係統作為一門基礎學科，在塑造我們現代社會中所扮演的不可或缺的角色。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到驚喜的是它對“工程實踐”的關注度，它不僅僅停留在純數學的推導上，而是不斷地將理論與實際應用場景掛鈎，這對於我這種未來想從事通信行業的學生來說，簡直是及時雨。它沒有迴避現代信號處理中的一些前沿內容，比如對離散時間信號處理（DSP）的介紹就顯得尤為深入和超前。在講解數字濾波器設計時，它不僅提到瞭理想濾波器的不可能性，還詳細對比瞭巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）濾波器的性能權衡，這種工程上的取捨分析，是很多純理論教材會忽略的。我記得其中有一章專門討論瞭采樣定理在實際中的限製，比如混疊現象的發生機製和如何通過抗混疊濾波器來緩解。作者在講解完理論公式後，總會緊接著一個“實際應用案例分析”，比如音頻壓縮或圖像處理中的基本操作，這些案例都非常貼近我們日常接觸到的技術，讓人感覺學到的知識並非空中樓閣，而是具有真切應用價值的工具。這種“理論指導實踐”的敘事結構，極大地激發瞭我深入學習的動力。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的封麵設計著實讓人眼前一亮，那種沉穩的藍色調配上簡潔的字體，一看就知道是麵嚮理工科讀者的嚴謹之作。我是在準備專業課考試的緊要關頭找到它的，當時心裏其實挺沒底的，畢竟“信號與係統”這門課的理論深度和計算量嚮來是攔路虎。翻開書本，首先注意到的是它的編排邏輯，簡直就像一位經驗老到的老師在為你梳理知識脈絡。它沒有一上來就拋齣復雜的微分方程和傅裏葉變換的定義，而是從最直觀的物理意義入手，比如一個聲音信號是如何在時間域和頻率域中存在的。作者似乎深諳學生的思維定勢，總能在關鍵的轉摺點設置“小貼士”或者“深度拓展”的欄目，用通俗易懂的類比來解釋像捲積、Z變換這類抽象概念。比如，關於係統響應的部分，它不是冷冰冰地給齣公式，而是結閤瞭機械振動和電路分析的實例，讓我一下子就明白瞭時間常數和係統穩定性的真正含義。閱讀過程中，我感覺自己不是在“啃書”，而是在和一位耐心的導師進行一對一的輔導，遇到疑惑的地方，總能很快找到清晰的解答和詳細的推導步驟。對於這種需要大量練習來鞏固理解的學科來說，這本書的習題設置也相當到位，難度遞進閤理，從基礎概念的辨析到復雜的係統分析題，每一步都讓人感覺自己的功力在紮實地提升。

評分☆☆☆☆☆

我得說，這本書的排版和印刷質量絕對是教科書中的上乘之作，這對於長時間閱讀，尤其是在深夜颱燈下做題時，非常重要。紙張的質感很好，即便是用油性筆做標記也不會輕易洇墨，這對於需要反復翻閱、圈畫重點的學習者來說，是個貼心的細節。更讓我欣賞的是它對圖示的運用。在描述綫性時不變係統（LTI）的特性時，很多教材往往隻給齣一堆公式，但這本書卻使用瞭大量的時域和頻域的圖形對比。比如，拉普拉斯變換的收斂域（ROC）的展示，它沒有簡單地畫齣半平麵，而是配上瞭幾個不同函數對應的ROC圖，並用陰影標示齣哪些區域代錶穩定係統，哪些代錶因果係統。這種“所見即所得”的教學方式，極大地降低瞭理解門檻。我記得有一次，我對“雙邊信號”和“單邊信號”在Z變換中的區彆感到睏惑，翻到相關章節，書中用一個非常精妙的示意圖，展示瞭信號在數軸上的分布，瞬間就豁然開朗瞭。這種對視覺輔助教學的重視，體現瞭編著者對教學效果的極緻追求，絕非粗製濫造的應付之作。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，市麵上很多同類書籍的語言風格要麼過於學術化，要麼過於口語化，難以把握好度。但這本教材的文字錶達，我個人認為是達到瞭教科書的“黃金標準”——嚴謹而不失清晰，專業又不失溫度。它的句子結構多變，很少齣現那種冗長、套娃式的長難句，即便是麵對復雜的傅裏葉級數展開和積分計算，作者也能用清晰的邏輯連接詞引導讀者逐步深入。特彆是當涉及到某些需要嚴格證明的定理時，作者會先把核心結論用最精煉的語言點明，然後纔開始細緻的證明過程，這種處理方式極大地保護瞭讀者的閱讀節奏，避免瞭在復雜推導中迷失方嚮。我個人對那些動輒就用“顯而易見”來帶過的作者深惡痛絕，而這本書則不然，每一個看似微小的步驟，它都會給齣必要的解釋或引用相關的引理，體現瞭一種對讀者學習過程的極大尊重。這種細緻入微的文字工作，使得即便是初次接觸這門課的學生，也能感受到一種被悉心引導的順暢感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的參考價值和自學友好度，在我使用過的教材中名列前茅。它不僅僅是一本標準的課程用書，更像是一本可以伴隨我從初學到復習、再到深入研究的工具書。讓我印象深刻的是它在附錄部分的處理。附錄部分通常是大傢容易忽略的地方，但這本書的附錄內容卻異常豐富和實用。它不僅整理瞭所有重要的變換對和性質錶格，方便快速查閱，還專門增加瞭一個“常見錯誤與陷阱”的闆塊。在這個闆塊裏，作者總結瞭學生在解題時最容易犯的思維定勢和代數錯誤，比如混淆瞭連續時間係統和離散時間係統的處理方式，或者在計算周期延拓時漏算瞭因子。這種“防患於未然”的編輯思路，顯示瞭作者對教學反饋的深度理解。對於我這種需要高效利用時間的備考者來說，這個總結性的迴顧部分，比重新閱讀幾十頁的內容要高效得多，直接點齣瞭知識的薄弱環節，是臨陣磨槍的利器。總而言之，這本書的整體構建，從基礎概念的構建到復雜應用的展現，都展現齣極高的專業水準和人性化的教學設計。