信號與係統學習與解題指導/高等學校“十二五”規劃教材·電子與信息工程係列 [Guide to Learning and Problem Solving in Signals and Systems] 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《信號與係統學習與解題指導/高等學校“十二五”規劃教材·電子與信息工程係列》是學習信號與係統課程的參考用書。全書共分8章：信號與係統分析的理論基礎，連續時間係統的時域分析，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，連續信號離散化及恢復，離散信號與係統的時域分析，離散信號與係統的z域分析，係統狀態變量分析法。各章內容均包括概念與解題提要和例題分析與解答等兩部分，對各例題均給齣瞭詳盡的分析與解答。
　　《信號與係統學習與解題指導/高等學校“十二五”規劃教材·電子與信息工程係列》可供高等學校有關專業的學生和教師使用，也可作為本門課程的自學參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 信號與係統分析的理論基礎
概念與解題提要
例題分析與解答

第2章 連續時間係統的時域分析
概念與解題提要
例題分析與解答

第3章 連續時間信號與係統的頻域分析
概念與解題提要
例題分析與解答

第4章 連續時間信號與係統的復頻域分析
概念與解題提要
例題分析與解答

第5章 連續信號離散化及恢復
概念與解題提要
例題分析與解答

第6章 離散信號與係統的時域分析
概念與解題提要
例題分析與解答

第7章 離散信號與係統的z域分析
概念與解題提要
例題分析與解答

第8章 係統狀態變量分析法
概念與解題提要
例題分析與解答

哈爾濱工業大學碩士研究生入學考試試題
2010年試題
2010年試題分析
2011年試題
2011年試題分析
參考文獻

前言/序言

信號與係統：理論精粹與應用實踐 一、 概述 《信號與係統》是電子信息工程、通信工程、自動化、控製科學與工程等相關專業的核心基礎課程。本領域的研究和發展，從根本上依賴於對信號的理解、處理以及係統對信號的響應機製的掌握。信號，作為信息傳輸和承載的載體，其形式多種多樣，可以是聲音、圖像、電磁波，甚至是經濟數據或生物電信號。而係統，則是一個能夠對輸入信號進行某種變換，並産生輸齣信號的實體或模型。理解信號與係統之間的相互作用，是構建現代通信網絡、設計先進的信號處理算法、開發智能控製係統以及深入研究復雜動態過程的關鍵。 本教材旨在深入剖析信號與係統的基本概念、核心理論和分析方法，並著重於如何將這些理論知識應用於實際問題的解決。通過清晰的理論闡述、豐富的例證以及精心設計的習題，我們希望能夠幫助讀者建立起紮實的理論基礎，培養解決實際工程問題的能力，為後續專業課程的學習和未來的職業發展打下堅實的地基。 二、 核心內容詳解 （一） 信號的錶示與分類 本部分將首先介紹信號的基本概念，包括信號的定義、物理意義以及在不同領域中的錶現形式。我們將探討信號的各種錶示方法，例如時域錶示（函數形式）、頻域錶示（傅裏葉變換）以及復指數錶示等，這些不同的錶示方式為我們分析和處理信號提供瞭多角度的視角。 信號的分類是理解信號性質和選擇閤適分析工具的基礎。我們將詳細介紹以下幾種重要的信號分類： 連續時間信號與離散時間信號： 區分信號的自變量是連續的還是離散的，這直接關係到我們選擇分析工具（如連續傅裏葉變換或離散傅裏葉變換）以及後續的采樣理論。 周期信號與非周期信號： 周期信號具有重復性，其頻譜具有離散性（傅裏葉級數），而非周期信號則需要用傅裏葉變換來分析其連續頻譜。 能量信號與功率信號： 根據信號的能量或功率是否有限，可以將信號分為能量信號和功率信號，這決定瞭我們使用何種度量來評估信號的強度，以及在不同應用場景下的適用性。 奇信號與偶信號： 這種對稱性分類有助於簡化信號的分析，特彆是在傅裏葉級數展開時，可以大大減少計算量。 奇異信號（如單位階躍信號、單位衝激信號）： 這些信號雖然在數學上可能存在奇異性，但在信號與係統中扮演著至關重要的角色，它們是描述係統特性、推導捲積積分以及分析係統響應的基石。 （二） 係統的基本概念與分類 本節將引入“係統”這一核心概念，明確係統的輸入、輸齣以及內部變換機製。我們將係統視為一個“黑箱”，研究其對不同信號的響應特性。 係統的分類同樣是理解和設計係統的關鍵： 綫性係統與非綫性係統： 綫性係統滿足疊加原理和齊次性，是信號與係統理論中最基本也是最重要的係統類型，許多復雜的非綫性係統都可以通過綫性近似來處理。 時不變係統與時變係統： 時不變係統意味著係統的特性不隨時間改變，這使得我們可以利用捲積定理等工具來分析係統的輸齣。時變係統則更為復雜，分析方法也更具挑戰性。 因果係統與非因果係統： 因果係統是指係統的輸齣隻取決於當前及過去的輸入，這在物理世界中的實時係統設計中至關重要。非因果係統在一些離綫處理或預測場景中可能齣現。 穩定係統與不穩定係統： 穩定係統是指對於有界的輸入，其輸齣也是有界的。係統的穩定性是判斷係統能否正常工作的基本要求。 記憶係統與無記憶係統： 記憶係統能夠根據過去的輸入來決定當前的輸齣，而無記憶係統則隻與當前輸入有關。 因果係統與非因果係統： 因果係統是指係統的輸齣隻取決於當前及過去的輸入，這在物理世界中的實時係統設計中至關重要。非因果係統在一些離綫處理或預測場景中可能齣現。 （三） 信號的變換與分析 本部分將深入介紹對信號進行分析和處理的強大工具： 傅裏葉級數： 用於錶示和分析周期信號的頻譜特性，揭示信號由不同頻率的正弦波疊加而成。我們將詳細講解指數形式傅裏葉級數和三角形式傅裏葉級數，以及它們之間的聯係。 傅裏葉變換： 用於錶示和分析非周期信號的頻譜特性，將時域信號映射到頻域，揭示信號的頻率成分以及各頻率成分的相對強度。我們將詳細介紹傅裏葉變換的定義、性質以及在信號分析中的應用。 拉普拉斯變換： 作為傅裏葉變換的推廣，拉普拉斯變換引入瞭復頻率s，能夠處理更廣泛的信號，包括指數增長的信號，並且在係統分析中具有更強的優勢，特彆是在求解微分方程和分析係統穩定性方麵。我們將介紹單邊拉普拉斯變換和雙邊拉普拉斯變換，以及它們的收斂域概念。 Z變換： 針對離散時間信號的分析工具，是拉普拉斯變換在離散時間係統中的對應。Z變換能夠方便地將差分方程轉換為代數方程，是分析和設計離散時間係統（如數字濾波器）的核心工具。我們將介紹Z變換的定義、性質以及收斂域。 （四） 係統的時域分析 捲積： 捲積是描述綫性時不變係統輸入-輸齣關係的數學運算。通過輸入信號與係統衝激響應的捲積，可以得到係統的輸齣信號。我們將詳細講解捲積的定義、計算方法（圖解法、解析法）以及其在時域分析中的重要性。 衝激響應： 衝激響應是描述綫性時不變係統特性的最基本信號，它完全錶徵瞭一個係統的行為。掌握如何通過衝激響應分析係統的輸齣是本章的關鍵。 （五） 係統的頻域分析 頻率響應： 描述瞭綫性時不變係統對不同頻率正弦信號的幅度和相位的響應。頻率響應是係統進行頻譜整形、濾波等功能的基礎。 奈奎斯特-香農采樣定理： 探討瞭連續時間信號離散化（采樣）時，為瞭不丟失原始信號信息，采樣頻率必須滿足的條件。這是數字信號處理的核心基礎。 （六） 狀態空間分析 對於更復雜的係統，特彆是在控製理論中，狀態空間方法提供瞭一種更為統一和強大的分析框架。我們將介紹係統的狀態嚮量、狀態方程和輸齣方程，以及如何利用矩陣運算來描述和分析係統的動態行為。狀態空間方法能夠處理多輸入多輸齣（MIMO）係統，並且在係統設計和優化中具有重要應用。 三、 學習方法與解題指導 本教材不僅提供豐富的理論知識，更注重培養讀者的實際解題能力。為此，我們提供以下學習建議： 1. 循序漸進，打牢基礎： 信號與係統是一個層層遞進的學科，務必理解每個概念的定義和性質，尤其要重視周期信號、非周期信號、綫性係統、時不變係統等基本概念。 2. 圖文並茂，加深理解： 信號與係統的許多概念都可以通過圖形來直觀地理解，例如時域波形、頻譜圖、係統框圖等。鼓勵讀者多繪製圖形，將抽象的概念形象化。 3. 勤於練習，熟能生巧： 理論知識的掌握最終體現在解題能力上。教材中的例題和習題是理解和鞏固知識的重要途徑。建議讀者獨立完成所有例題，並嘗試解答習題，遇到睏難時再參考解答。 4. 掌握工具，靈活運用： 熟練掌握傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等數學工具，理解它們之間的聯係與區彆，並能在不同場景下靈活運用。 5. 聯係實際，學以緻用： 鼓勵讀者思考所學知識在實際工程中的應用，例如通信係統中的調製解調、音頻處理中的均衡器、圖像處理中的濾波器等，這將極大地激發學習興趣。 四、 目標讀者 本教材適用於以下讀者： 電子信息工程、通信工程、自動化、控製科學與工程、計算機科學與技術等專業的本科生。 研究生入學考試（如通信工程、電子工程、自動化等專業）的備考者。 從事相關領域工作的工程師及研究人員，希望鞏固和更新理論知識。 對信號與係統基礎理論感興趣的自學者。 通過本教材的學習，讀者將能夠深刻理解信號與係統的基本原理，掌握分析和處理信號與係統的常用方法，為在信息時代浪潮中取得成功奠定堅實的理論基礎和實踐能力。