信號與係統分析 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　本教材係統地介紹瞭信號與係統的基本概念、基本理論和基本分析方法。全書共分8章，內容包括：信號與係統的基本概念；連續時間係統的時域分析；連續時間信號的頻域分析；連續時間係統的頻域分析；連續時間信號與係統的復頻域分析；離散時間信號與係統的時域分析；離散時間信號與係統的z域分析；係統的狀態變量分析等。
　　本教材采用數學概念與物理概念並重的處理方式，闡述瞭連續時間信號和離散時間信號通過綫性時不變係統的時域分析與變換域分析，引入MATLAB軟件作為信號與係統分析的工具，來實現原理、方法與應用的三結閤。書中配有大量的例題和習題，並在每章末附有部分參考答案，以利於讀者對基本內容的理解和自學。
　　本教材可作為高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、電子信息科學與技術、生物醫學工程、計算機科學與技術等專業“信號與係統”課程的教材，也可供從事相關專業的科技工作人員參考。

目錄

第一章  信號與係統的基本概念 第二章  連續時間係統的時域分析 第三章  連續時間信號的頻域分析 第四章  連續時間係統的頻域分析 第五章  連續時間信號與係統的復頻域分析 第六章  離散時間信號與係統的時域分析 第七章  離散時間信號與係統的z域分析 第八章  係統的狀態變量分析 參考文獻

前言/序言

《信號與係統分析》圖書簡介 在信息爆炸的時代，我們無時無刻不被各種各樣的信號所包圍。從手機通信、電視廣播，到醫學影像、地震監測，再到金融市場的波動、環境汙染的監測，每一個領域都離不開對信號的精確捕捉、理解與處理。而這些信號，往往又與它們所處的係統息息相關，構成瞭一個復雜而動態的整體。理解這些信號與係統的內在聯係，洞悉它們的工作原理，是現代科學技術發展的基石，也是解決現實世界諸多挑戰的關鍵。 《信號與係統分析》正是這樣一本旨在為你揭開信號與係統奧秘的著作。它並非是一本艱深晦澀的學術論文集，也不是一本僅僅羅列公式的枯燥教材，而是以一種邏輯清晰、循序漸進的方式，帶領讀者深入探索信號與係統的本質。本書的目標是讓你不僅能夠掌握分析信號與係統的基本理論和工具，更重要的是能夠培養齣一種“信號思維”和“係統觀念”，從而能夠靈活運用這些知識去分析和解決工程實際中的問題。 本書內容概要： 本書的結構設計嚴謹，從基礎概念齣發，逐步深入到更復雜的理論和應用。 第一部分：信號的基礎 我們首先從最基本的信號概念入手。你將學習到： 信號的定義與分類： 瞭解什麼是信號，以及它們如何根據不同的屬性進行分類，例如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，偶信號與奇信號等。我們將通過大量的實例，讓你直觀地理解這些概念的含義及其在實際中的體現。例如，一段連續的音樂波形與一段數字音頻采樣，哪種是連續信號，哪種是離散信號？一段穩定的交流電電壓是周期信號還是非周期信號？ 基本的信號波形： 掌握一些最常用、最基礎的信號波形，如單位衝激信號（狄拉剋函數）、單位階躍信號、指數信號、正弦信號、矩形脈衝信號等。這些基本波形是構建更復雜信號的“積木”，理解它們的特性對於後續的學習至關重要。我們將深入分析它們的數學錶達式、圖形錶示以及在物理係統中的對應含義。 信號的基本運算： 學習對信號進行時間域的各種基本運算，包括移位、翻轉、伸縮等。這些運算不僅是數學上的操作，更是在實際中改變信號特徵的常用手段。例如，如何通過時間移位來模擬聲音的延遲，如何通過時間伸縮來改變信號的播放速度。 第二部分：係統的基礎 與信號相伴相生的是係統。我們將係統看作是“信號的處理器”，它接收輸入信號，並産生輸齣信號。在本部分，你將學習： 係統的定義與分類： 瞭解係統的概念，以及如何根據係統的特性進行分類。我們將重點介紹綫性係統與非綫性係統、時不變係統與時變係統、因果係統與非因果係統、穩定係統與不穩定係統等關鍵分類。例如，一個簡單的電阻電路通常是綫性的、時不變的，而一個具有非綫性元件的電路則可能錶現齣非綫性特性。 綫性時不變（LTI）係統的核心： LTI係統是信號與係統分析中最重要、最普遍的一類係統，它們具有許多優良的數學性質，使得分析變得相對簡單。我們將深入探討LTI係統的特性，並為你揭示它們為何如此重要。 係統描述方法： 學習不同的方法來描述一個係統，包括微分方程、差分方程，以及更為直觀的係統框圖。理解這些描述方法，能夠幫助我們從不同的角度去理解係統的行為。 第三部分：捲積——LTI係統的靈魂 捲積是LTI係統分析中最核心、最重要的概念之一，它將輸入信號與係統的“脈衝響應”相結閤，精確地描述瞭係統的輸齣。在本部分，你將： 理解脈衝響應： 深入理解LTI係統的脈衝響應（單位衝激響應）的物理意義和數學定義。它就像是係統的“指紋”，能夠完全錶徵一個LTI係統的特性。 掌握捲積積分與捲積和： 學習連續時間LTI係統的捲積積分和離散時間LTI係統的捲積和的計算方法。我們將通過大量的圖示和實例，讓你真正“看到”捲積的過程，理解它是如何將輸入信號“掃描”過係統的脈衝響應，從而産生輸齣信號的。 捲積的應用： 探索捲積在信號處理、係統分析中的廣泛應用，例如濾波、均衡、通信係統中的碼間串擾消除等。 第四部分：傅裏葉分析——信號的頻率域透視 我們生活的世界是時域的，但很多信號的本質和係統的特性，在頻率域中會展現得更為清晰。傅裏葉分析就是一種強大的工具，它能夠將信號分解成不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。在本部分，你將學習： 傅裏葉級數（FS）： 瞭解如何將周期信號分解成一係列離散頻率的正弦和餘弦分量（基波和各次諧波）。你將學習求解傅裏葉級數的係數，並理解頻譜圖的含義。 傅裏葉變換（FT）： 將傅裏葉級數的概念推廣到非周期信號，學習傅裏葉變換的定義、性質以及求解方法。你將能夠理解非周期信號的連續頻譜，並學會分析信號的頻率成分。 傅裏葉變換的性質： 掌握傅裏葉變換的重要性質，如綫性性、時移性、頻移性、對稱性、捲積性質等，這些性質極大地簡化瞭信號和係統的頻率域分析。 傅裏葉變換的應用： 探索傅裏葉變換在音頻處理、圖像處理、通信係統、頻譜分析等領域的實際應用。例如，為什麼我們能聽到不同樂器的聲音？傅裏葉變換能夠揭示它們包含的不同頻率成分。 第五部分：拉普拉斯變換——統一連續與離散，揭示係統穩定性 拉普拉斯變換是傅裏葉變換的推廣，它能夠處理更廣泛的信號，尤其是在分析和求解綫性微分方程方麵具有獨特的優勢。在本部分，你將學習： 拉普拉斯變換的定義與性質： 掌握拉普拉斯變換的定義，並深入理解其在收斂域（ROC）內的重要性。你將學習拉普拉斯變換的各種重要性質，如綫性性、時移性、微分性質、積分性質、捲積性質等。 逆拉普拉斯變換： 學習如何通過部分分式展開等方法求解逆拉普拉斯變換，從而從頻域錶達式迴到時域。 利用拉普拉斯變換分析LTI係統： 學習如何利用拉普拉斯變換來描述LTI係統，包括係統函數（傳遞函數）的概念。你將能夠通過係統函數來分析係統的穩定性、頻率響應等重要特性。 應用實例： 學習如何使用拉普拉斯變換求解復雜的電路問題，分析反饋係統的穩定性，以及在控製係統中設計控製器。 第六部分：Z變換——離散時間係統的有力工具 在數字信號處理和數字控製係統中，離散時間信號和係統占據主導地位。Z變換是處理離散時間信號和係統的“拉普拉斯變換”。在本部分，你將學習： Z變換的定義與性質： 掌握Z變換的定義，並理解其在收斂域（ROC）內的意義。你將學習Z變換的各種重要性質，與拉普拉斯變換的性質有異麯同工之妙，但適用於離散時間係統。 逆Z變換： 學習如何求解逆Z變換，將離散時間係統從頻域（z域）帶迴時域。 利用Z變換分析離散時間LTI係統： 學習如何利用Z變換來描述離散時間LTI係統，包括係統函數（傳遞函數）的概念。你將能夠通過係統函數來分析係統的穩定性、頻率響應等。 應用實例： 學習如何利用Z變換分析數字濾波器、數字控製器，以及解決離散時間捲積問題。 第七部分：傅裏葉變換在離散時間係統中的應用——離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT） 雖然Z變換和拉普拉斯變換在理論分析中至關重要，但在實際的數字信號處理中，我們更常用到的是離散傅裏葉變換（DFT）。DFT是將一個有限長序列進行頻譜分析的工具。而快速傅裏葉變換（FFT）則是DFT的一種高效計算算法。在本部分，你將學習： 離散傅裏葉變換（DFT）的定義與性質： 瞭解DFT如何將一個離散時間序列分解成一係列復指數分量的疊加，以及DFT的周期性、綫性性等性質。 快速傅裏葉變換（FFT）： 學習FFT的基本原理和算法，理解它如何極大地加速瞭DFT的計算過程，使其在實際應用中變得可行。 FFT的應用： 探索FFT在譜分析、濾波、信號壓縮、相關計算等數字信號處理領域的廣泛應用。例如，在音頻播放器中，FFT能夠幫助實現均衡器和聲音特效。 本書的特色與優勢： 循序漸進的教學體係： 本書從最基礎的概念開始，逐步引入更復雜的理論，確保讀者能夠紮實地掌握每一個知識點。 豐富的實例與應用： 理論知識的講解總是與實際應用緊密結閤。通過大量的實例，你將看到信號與係統分析如何在通信、控製、電子工程、醫學、金融等領域發揮作用。 清晰的數學推導與直觀的解釋： 我們在提供嚴謹數學推導的同時，也輔以直觀的圖示和物理意義的解釋，力求讓抽象的數學概念變得易於理解。 強調“理解”而非“記憶”： 本書的目標是幫助你建立起對信號與係統分析的深刻理解，讓你能夠舉一反三，靈活運用所學知識解決未知問題。 注重工程實踐： 許多內容都圍繞著實際工程問題展開，旨在培養具備解決實際工程挑戰能力的工程師和研究者。 《信號與係統分析》將為你打開一扇通往理解和改造世界的大門。無論你是一名渴望深入理解工程領域原理的在校學生，還是一名希望拓寬技術視野的從業工程師，亦或是一位對科學現象充滿好奇的探索者，本書都將是你不可或缺的良師益友。通過係統學習本書，你將掌握分析和設計各種信號處理係統和控製係統的強大工具，讓你在信息時代的技術浪潮中，能夠乘風破浪，遊刃有餘。