信号与系统分析基础 成开友著 电子工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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成开友著 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121282744

商品编码：29900875050

包装：平装

出版时间：2016-05-01

基本信息

书名:信号与系统分析基础

定价：39.90元

售价：25.9元,便宜14.0元,折扣64

作者:成开友著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787121282744

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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信号与系统是高等学校重要的电类专业基础课程。本书是根据我国高等教育发展的新形势，依据教育部教指委制定的教学基本要求，以及高等学校培养应用型高级技术人才的定位编写的简明教材，突出基础，给出大量实例，注重典型题目的分析。主要内容包括：信号和系统的基本概念、连续系统的时域分析、离散系统的时域分析、连续系统的频域分析、连续系统的S域分析、离散系统的Z域分析和系统函数等，每章后附大量习题，并提供配套电子课件和习题参考答案。

目录

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作者介绍

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成开友，盐城工学院电气学院副教授，拥有20年一线本科电工电子基础课程教学经验和丰富的科研经验，编写了多部电工电子基础课程教材，写作经验丰富。

文摘

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序言

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信号与系统分析基础：深入探索信息传递与处理的奥秘 本书旨在为读者构建一个坚实的信号与系统分析理论基础，引导大家深入理解信息是如何产生、传输、变换以及被理解的。我们生活的世界，从微观粒子的运动到宏观宇宙的运行，无不充斥着各种各样的信号。而系统，则是处理这些信号，从中提取有用信息，或实现特定功能的机制。本书将带领读者穿越信号的海洋，遨游系统的宇宙，揭示隐藏在背后的数学原理与工程智慧。 为何要学习信号与系统分析？ 在当今信息爆炸的时代，信号与系统分析的知识已成为众多学科和工程领域不可或缺的基石。无论您是通信工程、电子工程、自动控制、计算机科学、生物医学工程、甚至经济学或社会学领域的探索者，都将从中受益匪浅。 通信领域： 信号的调制、解调、编码、解码，无线通信、光纤通信、卫星通信等，无一不依赖于对信号进行精确的分析与处理。理解信号的频谱特性、带宽限制，以及系统对信号的失真效应，是设计高效可靠通信系统的关键。 控制领域： 自动控制系统，如工业生产线上的机器人、飞行器的姿态控制、智能家居的温控系统，本质上是通过传感器获取系统状态信号，然后通过控制器处理这些信号，输出控制指令，以达到预期的目标。信号与系统分析提供了理解系统动态特性、稳定性分析以及设计鲁棒控制器的理论工具。 信号处理领域： 从音频信号的降噪、图像的增强与识别，到医学影像的分析、金融数据的挖掘，都离不开信号处理技术。本书将为您揭示傅里叶分析、拉普拉斯变换、Z变换等强大的数学工具，它们是理解和实现各种信号处理算法的核心。 其他领域： 即便您不直接从事工程技术工作，理解信号与系统的概念也能帮助您更深刻地认识自然现象和技术应用。例如，经济学家可以利用时间序列分析来理解和预测市场波动，社会学家可以研究信息的传播模式。 本书将带您探索哪些核心内容？ 本书的编排旨在循序渐进，从最基本的概念入手，逐步深入到复杂的理论与应用。 第一部分：基础概念与信号的描述 我们将从“信号”这一最核心的概念讲起。什么是信号？它们有哪些基本类型？本书将详细介绍： 信号的分类： 按自变量分类： 连续时间信号（如电压、温度随时间连续变化）与离散时间信号（如数字采样的数据）。 按取值分类： 连续值信号（如模拟信号）与离散值信号（如数字信号）。 按能量与功率分类： 能量信号（如单位冲激信号）与功率信号（如周期信号）。 基本信号的表示： 我们将学习如何用数学语言来描述和表示各种常见的信号，包括： 指数信号： $e^{at}$，它在描述振荡和衰减方面扮演着重要角色。 正弦信号： $Acos(omega t + phi)$，这是我们生活中最常见的信号形式，用于描述各种周期性现象。 单位冲激信号（狄拉克冲激）： $delta(t)$，一个在时间上无限窄但幅度无限大的信号，是分析系统响应的强大工具。 单位阶跃信号： $u(t)$，表示从零到一的突变，常用于描述开关动作或信号的开启。 矩形脉冲信号： 用于模拟实际的信号脉冲。 三角脉冲信号： 信号的运算： 信号并非孤立存在，它们可以进行各种运算，如加、减、乘、除、移位、翻转、尺度变换等。这些运算在信号处理和系统分析中至关重要。 周期信号与非周期信号： 区分周期信号（有重复性）与非周期信号，并介绍它们各自的特性。 偶信号与奇信号： 信号的对称性分析，可以简化很多计算。 信号的能量与功率： 学习如何计算信号的能量和功率，这是衡量信号强度和特性的重要指标。 第二部分：线性时不变（LTI）系统 “系统”是处理信号的“黑盒子”。而“线性时不变（LTI）系统”是信号与系统分析中最重要、最普遍研究的一类系统。我们将深入探讨其核心特性： 系统的基本概念： 理解什么是系统，以及系统的输入、输出和状态。 线性系统的性质： 齐次性（Scaling）： 输入信号乘以一个常数，输出信号也乘以相同的常数。 叠加性（Additivity）： 两个输入信号之和的响应等于各自响应之和。 线性系统能够保证信号的叠加性，不产生新的频率成分，仅在幅度与相位上进行变换。 时不变系统的性质： 系统的特性（如参数）不随时间变化。这意味着，无论输入信号何时施加，系统的响应形式都是相同的，只是时间上会有相应偏移。 LTI系统的基本特性： 线性与时不变结合，使得LTI系统具有非常良好的数学性质，并且很多实际系统都可以近似为LTI系统。 卷积： 这是LTI系统分析中最核心的运算。我们将学习如何计算连续时间LTI系统的卷积（$y(t) = x(t) h(t)$）和离散时间LTI系统的卷积（$y[n] = x[n] h[n]$）。卷积运算描述了系统对任意输入信号的响应，其中$h(t)$或$h[n]$称为系统的“冲激响应”。 冲激响应： 冲激响应是LTI系统的“指纹”，完全表征了该系统的特性。通过了解冲激响应，我们可以预测系统对任何输入信号的响应。 系统表示： 我们将学习如何使用差分方程（对于离散时间系统）和微分方程（对于连续时间系统）来描述LTI系统。 第三部分：系统分析的频率域方法——傅里叶分析 将信号和系统从时域转换到频域，可以极大地简化分析过程，并揭示信号的内在频率结构。傅里叶分析是实现这一转换的强大工具。 傅里叶级数（FS）： 用于表示周期信号的频谱。我们将学习如何将一个周期信号分解为一系列正弦和余弦信号（或复指数信号）的叠加，并计算它们的幅度和相位。 三角形式傅里叶级数： 复指数形式傅里叶级数： 傅里叶变换（FT）： 用于表示非周期信号的频谱。它将一个时域信号映射到一个连续的频域表示，揭示信号在所有频率上的分布。 傅里叶变换的性质： 线性性、时移性、频移性、尺度变换性、对称性、微分性质、积分性质、卷积性质等。这些性质使得傅里叶变换在信号处理中应用广泛。 傅里叶变换的几何直观： 理解信号的频谱图，观察信号主要包含哪些频率成分。 卷积定理： 强调了在频域中，卷积运算变成了简单的乘法运算，这极大地简化了LTI系统的分析。 能量谱密度与功率谱密度： 利用傅里叶变换来描述信号的能量或功率在不同频率上的分布。 理想滤波器与实际滤波器： 了解不同类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻）在频域中的作用，以及如何利用傅里叶分析来设计滤波器。 第四部分：系统分析的复频域方法——拉普拉斯变换与Z变换 傅里叶分析在处理收敛的信号和系统时非常有效，但对于不收敛的信号（如指数增长信号）或稳定性分析，需要更强大的工具。 拉普拉斯变换（LT）： 定义与性质： 拉普拉斯变换是傅里叶变换的推广，它引入了复频率$s = sigma + jomega$，从而能够处理更广泛的信号，尤其适用于分析连续时间LTI系统的瞬态响应和稳定性。 收敛域（ROC）： 拉普拉斯变换的收敛域是理解系统稳定性和因果性的关键。 逆拉普拉斯变换： 如何从复频域的表示回到时域。 利用拉普拉斯变换分析LTI系统： 通过将微分方程转化为代数方程，简化了系统的分析，特别是传递函数$H(s)$的概念。 系统稳定性分析： 利用极点（poles）在s平面的位置来判断系统的稳定性。 Z变换（ZT）： 定义与性质： Z变换是拉普拉斯变换在离散时间系统中的对应，它将离散时间信号映射到复平面$z$上。 收敛域（ROC）： Z变换的收敛域同样至关重要，用于确定序列的唯一性以及系统的性质。 逆Z变换： 如何从$z$域回到离散时间序列。 利用Z变换分析离散时间LTI系统： 将差分方程转化为代数方程，引入传递函数$H(z)$。 系统稳定性分析： 利用零极点在$z$平面单位圆上的位置来判断离散时间系统的稳定性。 第五部分：采样理论与数字信号处理基础 在现代电子系统中，模拟信号往往需要转化为数字信号进行处理。采样理论是连接模拟世界与数字世界的桥梁。 采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）： 学习信号以多快的速率采样才能无失真地恢复原始信号。理解采样频率、带宽和混叠（aliasing）现象。 理想采样与实际采样： 数字信号处理（DSP）简介： 离散时间信号的表示与运算。 数字LTI系统的表示（差分方程）与分析。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）：如何在计算机上高效地进行频谱分析。 数字滤波器的基本概念与设计。 本书的特点与优势： 理论严谨，逻辑清晰： 本书从基础概念出发，逐步构建起完整的信号与系统理论体系，每个概念的引入都有其逻辑上的必然性。 数学工具全面： 涵盖了傅里叶分析、拉普拉斯变换、Z变换等分析工具，并详细介绍了它们的定义、性质和应用。 例题丰富，易于理解： 配备了大量精心设计的例题，帮助读者巩固理论知识，理解抽象概念的实际应用。 强调物理意义： 在讲解数学工具的同时，本书注重解释这些工具背后的物理意义，帮助读者建立直观的理解。 面向工程应用： 理论的阐述紧密结合工程实际，为读者将来从事相关领域的学习和工作打下坚实基础。 通过学习本书，您将能够： 准确描述和分析各种信号的特性。 理解和建模线性时不变系统的行为。 运用傅里叶分析揭示信号的频谱特性。 利用拉普拉斯变换和Z变换深入分析系统的动态响应和稳定性。 掌握数字信号处理的基本原理，理解模拟信号与数字信号的转换过程。 无论您是初学者，还是希望加深理解的专业人士，本书都将是您探索信号与系统奥秘的得力助手。让我们一起踏上这段精彩的探索之旅！

评分☆☆☆☆☆

这本书在离散时间信号和系统的处理方面，同样展现了其独到的讲解风格。虽然很多教科书都会覆盖这一部分，但成开友教授的叙述方式，让我感觉更加条理清晰，也更容易与连续时间信号与系统建立联系。作者并没有将离散信号的处理视为一个全新的领域，而是巧妙地将其与连续时间系统中的概念进行类比和关联，例如，将离散时间傅里叶变换（DTFT）与连续时间傅里叶变换（CTFT）进行对比，强调了它们在频谱分析上的相似性，同时也指出了它们在表示上的差异，比如频谱的周期性。对于Z变换的讲解，更是将它比作离散时间系统中的“万能钥匙”，能够方便地分析系统的稳定性和频率响应。书中的例子也非常贴合实际，比如在数字信号处理中的滤波器设计、系统辨识等方面，都给出了详细的步骤和计算方法。我特别欣赏作者在讲解过程中，始终注重数学理论与工程实际的结合，让学习过程不仅仅是理论知识的灌输，更是能力的培养。

评分☆☆☆☆☆

在阅读这本书的过程中，我发现作者在讲解过程中非常注重概念的“可解释性”。很多时候，当我们学习复杂的数学模型时，很容易被那些抽象的公式和符号所困扰，而忘记了它们背后所代表的物理意义。成开友教授在这本书中，恰恰将重点放在了“让读者理解”上。他会用非常贴近生活的例子来比喻复杂的概念，比如用“记忆”来比喻系统的“状态”，用“水流”来比喻信号的传输。这种讲解方式，极大地降低了学习的门槛，也让我在面对一些“硬骨头”式的概念时，能够保持学习的积极性。同时，书中对数学推导的严谨性也保持得很好，每一个步骤都清晰可见，不会让人产生“跳步”的感觉。这种既注重直观理解，又不失数学严谨性的平衡，是我在这本书中感受到的最大亮点之一。它让我觉得，学习信号与系统不仅仅是背诵公式，更是对这个世界运行规律的一种深刻洞察。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计有一种沉静而专业的气质，深蓝色的背景搭配银白色的书名和作者信息，让人一眼就能感受到这是一本严谨的学术著作。拿到手中，纸张的触感也很实在，不是那种轻飘飘的廉价纸张，而是带着厚重感的，翻阅时能听到纸页摩擦的细微沙沙声，这在如今快餐式阅读盛行的时代，显得尤为珍贵。书的整体装帧也相当考究，不易脱页，即使经常翻阅，也能保持完好。在打开阅读之前，我尝试浏览了一下目录，章节的划分和内容的编排逻辑清晰，从最基础的概念引入，逐步深入到复杂系统的分析方法，这种循序渐进的教学方式，对于我这样初次接触信号与系统领域的人来说，无疑是一剂强心针，让我对掌握这门学科充满了信心。书的版式设计也让人赏心悦目，字迹清晰，行间距适中，图表的绘制规范且易于理解，这些细节都体现了出版社在图书出版上的专业水准和对读者的用心。在开始阅读正文之前，我还在封底的简介中看到了作者成开友教授的简介，字里行间透露出深厚的学术功底和丰富的教学经验，这让我对书中的内容更加期待，相信这本书一定能为我打开信号与系统的大门，帮助我理解这个充满魅力的科学领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版质量，尤其是排版和印刷方面，给我留下了深刻的印象。现在的书籍市场，充斥着各种质量参差不齐的出版物，但这本书，从封面到内页，都透着一种精益求精的专业态度。纸张的质感很好，不是那种容易反光的铜版纸，而是带有一定磨砂感的哑光纸，长时间阅读眼睛不容易疲劳。字迹清晰锐利，即使是细小的公式和标注，也毫不模糊。图表的绘制更是达到了艺术品的级别，线条流畅，色彩搭配恰当，能够准确而直观地传达信息，这一点对于理解信号与系统这类涉及大量图形的学科来说，至关重要。我曾遇到过一些书籍，图表模糊不清，甚至有错漏，严重影响了阅读体验，而这本书在这方面做得堪称完美。书的装订也非常牢固，我经常需要将书打开平铺在桌面上阅读，一些书很容易就散架，而这本书即使被“压”得很平，也能保持完好，翻页也十分顺畅。总而言之，这本书的出版质量，完全对得起其内容的分量，为我提供了一个非常愉快的阅读体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解风格非常细腻，作者仿佛一位经验丰富的老师，循循善诱地引导着读者一步步理解那些看似抽象的概念。我特别欣赏书中对基本概念的阐述，不是简单地罗列定义，而是通过生动形象的比喻和深入浅出的讲解，让那些抽象的数学工具变得触手可及。例如，在解释“信号”这一概念时，作者并没有止步于其物理层面的表现，而是将其上升到信息的载体层面，并通过大量的实例，比如声音、图像、甚至经济数据，来展示信号的广泛存在和重要性。对于“系统”的讲解，更是将“输入-处理-输出”的框架描绘得淋漓尽致，并且强调了系统的“黑箱”特性，即我们往往只需要关注系统的输入和输出关系，而无需深究其内部机制，这极大地简化了我们对复杂系统的分析。书中出现的每一个公式，作者都会仔细推导，并解释其物理含义，这一点对于我这样的学习者来说尤为重要。我曾经在其他书籍中遇到过许多“拿来就用”的公式，搞不清楚其来源和意义，总是感觉隔靴搔痒，而在这本书中，我终于找到了那种“知其然，更知其所以然”的学习体验。书中的图例也非常丰富，每一个概念和定理都有相应的图示辅助说明，这些图示并非简单的示意图，而是经过精心设计，能够直观地展示信号的变化过程、系统的特性等等，极大地降低了理解的难度，让我能够更好地将理论知识与实际应用联系起来。

评分☆☆☆☆☆

书中关于傅里叶变换的讲解，给我留下了极其深刻的印象。我一直觉得傅里叶变换是信号与系统中一个非常核心但又极其难以理解的概念，很多书都只是简单地给出公式，然后进行一些数学推导，让人感觉很生硬。但是在这本书里，作者用了一种非常巧妙的方式来引入，从周期信号的分解开始，一步步引出非周期信号的傅里叶变换，整个过程自然流畅，逻辑清晰。他不仅仅停留在数学公式层面，更强调了傅里叶变换的物理意义——将信号分解为不同频率的正弦和余弦分量的叠加。通过大量的图示，我能够直观地看到一个复杂的信号是如何在频域中被表示出来的，各种频率分量的幅度和相位信息一目了然。书中还特别强调了傅里叶变换在信号滤波、频谱分析等方面的应用，并给出了具体的算例，这让我深刻地认识到这个数学工具的强大威力。我甚至能感觉到，通过对傅里叶变换的深入理解，我对之前遇到的很多信号处理问题都有了新的认识和解决思路。作者的讲解方式，让原本枯燥的数学理论变得生动有趣，也让我对信号与系统这门学科产生了浓厚的兴趣，愿意花更多的时间去探索其中的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

拉普拉斯变换作为一种更强大的分析工具，在这本书中的讲解也做得非常出色。我之前对拉普拉斯变换的认识，主要停留在它是傅里叶变换的推广，可以处理一些不收敛的信号。然而，这本书让我对拉普拉斯变换有了更全面和深入的理解。作者首先从傅里叶变换的局限性出发，引出了拉普拉斯变换的必要性，并通过引入复频率的概念，清晰地解释了拉普拉斯变换是如何扩展了信号的分析域。书中的推导过程详细严谨，并且配以大量的图示，展示了复频率平面上的极点和零点如何影响系统的稳定性和动态响应。我特别喜欢作者讲解的关于收敛域（ROC）的部分，这对于理解拉普拉斯变换的唯一性和应用至关重要。书中还详细介绍了如何利用拉普拉斯变换来分析电路、控制系统等，并且给出了具体的例子，这让我看到了拉普拉斯变换在工程实际中的巨大应用价值。通过这本书，我感觉自己真正掌握了拉普拉斯变换这个工具，能够运用它来解决更复杂的系统分析问题。

评分☆☆☆☆☆

书中关于滤波器设计的章节，给我留下了深刻的印象，因为它将前面学习到的各种理论知识进行了非常好的整合和应用。滤波器在电子工程、通信系统、甚至生物信号处理等领域都扮演着至关重要的角色，而掌握滤波器的设计和分析方法，是学习信号与系统的核心目标之一。这本书并没有仅仅停留在理论层面，而是详细介绍了多种常用滤波器的类型，比如低通、高通、带通和带阻滤波器，并且深入剖析了它们的幅频响应和相频响应特性。我尤其喜欢作者讲解的巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等经典设计方法，他不仅给出了详细的设计步骤，还解释了各种设计参数对滤波器性能的影响，比如通带纹波、阻带衰减等。书中还包含了一些实际的滤波器设计算例，通过这些算例，我能够清晰地看到如何将理论公式转化为实际的滤波器参数，并理解这些参数的实际意义。这让我感觉，我不仅仅是在学习理论，更是在学习如何“动手”解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

书中关于系统稳定性分析的部分，我觉得做得非常到位。理解系统的稳定性对于设计可靠的系统至关重要，而这本书在这方面提供了坚实的基础。作者从不同角度阐述了稳定性的概念，比如BIBO（有界输入，有界输出）稳定性，以及能量的累积性等，并详细介绍了如何通过系统的冲激响应、特征方程的根，以及拉普拉斯变换和Z变换的极点位置来判断系统的稳定性。书中特别强调了线性时不变系统（LTI）的稳定性分析，这在实际工程中应用最为广泛。作者给出了清晰的判断准则，并辅以大量的图例和算例，让我能够迅速掌握如何判断一个系统是否稳定。我曾经在其他地方学习过稳定性，但总是感觉不够透彻，而这本书的讲解，让我对稳定性的理解上升到了一个新的高度，不仅知道“是什么”，更知道“为什么”以及“如何判断”。这对于我后续学习更高级的控制理论和信号处理技术，打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

卷积在信号与系统中也是一个绕不开的重要概念，而这本书在这方面的处理让我眼前一亮。过去我对卷积的理解，大多停留在数学运算层面，总是觉得它是一个复杂且繁琐的计算过程，很难理解其背后的物理意义。但是，在这本书中，作者花了相当大的篇幅来讲解卷积，并且给出了非常多形象的比喻和直观的图示。他将卷积描述为“两个函数以一种特殊的方式进行“滑动”和“相乘”再“积分”的过程”，并通过一个简单的例子，比如用一个喇叭的冲激响应来描述一个声音信号的产生过程，清晰地展示了卷积是如何反映系统对输入信号的“累积效应”。作者还特别强调了卷积在系统响应中的作用，解释了如何通过卷积来计算线性时不变系统的输出。书中还详细介绍了离散卷积和连续卷积的计算方法，并提供了相应的算法和示例，让我能够从理论到实践都能够掌握。我发现，当理解了卷积的物理意义后，那些复杂的公式似乎也没有那么可怕了，反而成了一种强大的工具，能够帮助我分析和预测系统的行为。