信号与系统/普通高等教育“十二五”规划教材·电子电气基础课程规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《信号与系统/普通高等教育“十二五”规划教材·电子电气基础课程规划教材》主要介绍确定信号与线性时不变系统的基本概念与分析方法。基于系统的线性时不变性，将信号分解为两类基本信号，引出了信号与系统的时域与变换域分析方法。
　　《信号与系统/普通高等教育“十二五”规划教材·电子电气基础课程规划教材》按照连续时间与离散时间并行的顺序，分别介绍了信号与系统的时域、频域、复频域分析方法及其MATLAB实现，最后探讨了状态变量分析法。编写过程注重结构的完整性和内容的关联性，力求由简入繁、循序渐进地引入新概念与新方法，以利于教师的讲授与学生的学习。

作者简介

　　梁风梅，太原理工大学信息学院副教授，多年来一直从事信号与系统、通信与信息系统等专业方向的教学与科研工作。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 信号与系统
1.2 信号的描述与分类
1.2.1 信号的描述
1.2.2 信号的分类
1.3 系统的描述与分类
1.3.1 系统的描述
1.3.2 系统的分类
1.4 本书内容安排
1.5 本章小结
习题

第2章 信号与系统基础
2.1 基本信号
2.1.1 指数信号与正弦信号
2.1.2 阶跃函数与冲激函数
2.2 信号的分解
2.2.1 分解为偶部与奇部
2.2.2 分解为实部与虚部
2.2.3 分解为正交函数分量
2.2.4 分解为冲激信号
2.3 信号的基本运算
2.3.1 自变量的变换
2.3.2 相加与相乘
2.3.3 微分与积分
2.3.4 差分与累加
2.4 系统的互联
2.4.1 级联
2.4.2 并联
2.4.3 反馈连接
2.5 系统的基本特性
2.5.1 线性
2.5.2 时不变性
2.5.3 记忆性
2.5.4 因果性
2.5.5 稳定性
2.5.6 可逆性
2.6 线性时不变系统分析方法概述
2.7 利用MAITLAB表示信号
2.7.1 信号的MATLAB表示
2.7.2 利用MATLAB实现信号基本运算
2.8 本章小结
习题

第3章 线性时不变系统的时域分析
3.1 LTI系统的响应
3.1.1 微分方程的经典解
3.1.2 差分方程的经典解
3.1.3 零输入响应与零状态响应
3.2 冲激响应与阶跃响应
3.2.1 冲激响应
3.2.2 阶跃响应
3.3 卷积积分及其性质
3.3.1 用冲激表示连续时间信号
3.3.2 连续时间LTI系统的卷积积分表示
3.3.3 卷积积分求解与计算
3.3.4 卷积积分的性质
3.4 卷积和及其性质
3.4.1 用脉冲表示离散时间信号
3.4.2 离散时间LTI系统的卷积和表示
3.4.3 卷积和求解与计算
3.4.4 卷积和的性质
3.4.5 反卷积(解卷积)
3.5 LTI系统的性质
3.5.1 系统互联
3.5.2 因果性
3.5.3 稳定性
3.5.4 记忆性
3.5.5 可逆件
……

第4章 连续时间信号的频域分析
第5章 连续时间LTI系统的频域分析
第6章 离散时间信号的频域分析
第7章 离散时间LTI系统的频域分析
第8章 连续时间信号与系统的复频域分析
第9章 离散时间信号与系统的复频域分析
第10章 系统的状态变量分析

附录A 有关信号与系统的专业英语词汇
参考文献

前言/序言

信号与系统：从理论到实践的深度探索 《信号与系统》是一本旨在全面、深入地解析信号与系统理论及其在各个工程领域应用的书籍。本书以其严谨的学术逻辑、清晰的讲解脉络以及丰富的实例分析，为读者构建了一个坚实的信号与系统知识体系。本书特别适合电子信息工程、通信工程、自动控制、计算机科学与技术、以及其他相关工程类专业的本科生和研究生阅读，同时也为从事信号处理、通信系统设计、控制系统开发等工作的工程师提供了一本宝贵的参考手册。 本书的核心理念与目标 本书的核心在于阐述“信号”是什么，它们是如何产生的，以及“系统”如何对这些信号进行处理、变换和响应。我们深入探讨了信号在时域和频域的表示方式，系统的基本性质，以及各种信号与系统分析工具。本书的目标是使读者不仅掌握信号与系统的基本概念和分析方法，更能理解这些理论在解决实际工程问题中的重要作用，并培养独立分析和设计信号处理系统的能力。 贯穿全书的知识脉络 本书的章节设计层层递进，逻辑清晰，确保读者能够循序渐进地掌握知识。 第一部分：基础概念与时域分析 信号的表示与分类： 本部分首先引入了信号的基本概念，对其进行分类，如连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号，偶信号与奇信号等。我们将详细介绍各种信号的数学表示方法，包括解析表达式、单位阶跃函数、单位冲激函数等，并阐述它们在信号分析中的基础地位。 系统的定义与性质： 随后，我们将系统定义为对输入信号进行某种变换的“黑箱”。在此基础上，系统性地介绍了系统的基本性质，如线性、时不变性、因果性、稳定性等。这些性质是理解和分析系统行为的关键，本书将通过大量的例子来说明如何判断一个系统是否具备这些性质，以及这些性质对系统响应的影响。 卷积及其在LTI系统分析中的应用： 卷积是连接输入信号、系统和输出信号的关键数学工具，尤其在处理线性时不变（LTI）系统时。本书将详细讲解卷积的数学定义、计算方法，并深入阐述其在LTI系统零输入响应和零状态响应分析中的核心作用。通过理解卷积，读者将能够准确预测LTI系统在任意输入信号下的响应。 傅里叶级数与傅里叶变换： 频域分析是信号与系统理论的核心内容。本书从傅里叶级数入手，解释如何将周期信号分解为一系列正弦和余弦分量，从而揭示其频谱特性。在此基础上，进一步推广到傅里叶变换，使其能够分析非周期信号的频谱。我们将详细推导傅里叶变换的性质，并演示如何利用傅里叶变换来分析系统的频率响应，理解系统对不同频率分量的处理方式。 第二部分：频域分析与系统特性的深度挖掘 傅里叶变换的应用： 傅里叶变换不仅仅是一种数学工具，更是理解信号特性的强大武器。本书将展示傅里叶变换在通信、滤波、调制解调等领域的广泛应用。例如，通过分析信号的频谱，我们可以设计滤波器来去除噪声或提取特定频率成分。 拉普拉斯变换： 拉普拉斯变换是对傅里叶变换的进一步推广，它能够处理更广泛的信号，包括不收敛的信号，并且在分析非周期、非稳定系统时具有显著优势。本书将详细介绍拉普拉斯变换的定义、性质，以及它与傅里叶变换的关系。特别地，我们将重点讲解如何利用拉普拉斯变换进行系统函数分析、稳定性判断以及求解LTI系统的零输入和零状态响应，这在控制系统和电路分析中至关重要。 系统函数与频率响应： 系统函数（传递函数）是描述LTI系统输入输出关系的复有理式，它包含了系统的所有动态特性。本书将深入探讨系统函数的零极点分析，以及如何通过系统函数直接推导出系统的频率响应。频率响应是系统在不同频率下的增益和相移，它直接决定了系统对信号的幅度和相位失真。 滤波器设计与分析： 滤波器是信号处理中最基本、最重要的组成部分。本书将介绍各种典型滤波器（低通、高通、带通、带阻）的原理，以及如何利用傅里叶变换和系统函数来分析滤波器的性能。我们将讨论理想滤波器和实际滤波器的区别，并简要介绍几种常见的滤波器设计方法。 第三部分：离散时间信号与系统 离散时间信号与系统基础： 随着数字技术的飞速发展，离散时间信号与系统的分析变得尤为重要。本书将介绍离散时间信号的表示、分类，以及离散时间系统的基本性质，如线性、时不变性、因果性、稳定性。 Z变换： Z变换是离散时间信号与系统分析的核心工具，它与拉普拉斯变换在连续时间系统分析中的地位相对应。本书将详细讲解Z变换的定义、性质，以及如何利用Z变换来分析离散时间LTI系统，包括求解差分方程、分析系统函数和频率响应。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： DFT是用于分析离散时间信号频谱的重要工具，它为数字信号处理提供了理论基础。本书将详细介绍DFT的定义、性质，并重点讲解FFT算法。FFT作为一种高效计算DFT的算法，在实际工程中具有极其重要的应用价值，本书将阐述其原理和应用。 数字滤波器设计： 针对离散时间系统，本书将介绍数字滤波器的设计方法，包括无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。我们将讨论不同类型数字滤波器的优缺点，以及如何根据系统需求选择和设计合适的数字滤波器。 第四部分：应用与拓展 信号的采样与重建： 采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的关键步骤。本书将深入讲解采样定理，即奈奎斯特-香农采样定理，并阐述过采样和欠采样的影响。同时，我们将介绍信号重建的原理，即如何从采样后的离散信号中恢复原始连续信号。 随机信号与系统： 实际信号往往包含噪声等随机成分。本书将引入随机信号的基本概念，如概率密度函数、自相关函数、功率谱密度等，并介绍随机信号通过LTI系统的分析方法。这对于理解通信系统中的噪声干扰、系统性能评估等问题至关重要。 现代信号处理技术的初步介绍： 为了给读者提供更广阔的视野，本书将在最后部分对一些现代信号处理技术进行初步介绍，如小波变换、自适应滤波等，让读者对信号处理领域的发展趋势有所了解。 本书的特色与优势 理论深度与广度并存： 本书在保证理论严谨性的同时，也广泛涵盖了信号与系统分析的各个重要方面，从经典的时域、频域分析到现代的离散时间信号处理，力求为读者构建一个完整的知识图谱。 清晰的逻辑结构与循序渐进的学习路径： 章节安排合理，内容组织有序，确保读者能够从基础概念逐步深入到复杂应用，学习过程流畅自然。 丰富的例题与习题： 每章都配有大量的例题，详细解析了各种概念和方法的应用。大量的练习题则有助于读者巩固所学知识，提升解题能力。 注重理论联系实际： 书中穿插了大量与实际工程应用相关的案例分析，帮助读者理解理论知识的实际意义，例如在通信系统、控制系统、图像处理等领域的应用。 语言通俗易懂，深入浅出： 尽管内容涉及复杂的数学理论，但本书力求以最清晰、最易于理解的语言进行阐述，避免使用过于晦涩的术语，让不同背景的读者都能有效学习。 学习本书将获得的能力 通过学习本书，读者将能够： 准确地描述和分析各种连续时间信号和离散时间信号。 理解和掌握线性时不变系统的基本性质及其对信号的影响。 熟练运用傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等数学工具分析信号与系统。 理解系统的频率响应，并能据此设计和分析滤波器。 掌握离散时间信号处理的基本原理，包括采样、量化和数字滤波。 初步了解随机信号及其在系统分析中的作用。 为进一步学习更高级的信号处理、通信、控制等专业课程打下坚实的基础。 《信号与系统》不仅仅是一本教材，更是一扇通往信号与系统世界的大门。我们相信，通过本书的学习，读者将能深刻理解信号与系统理论的精妙之处，并将其运用于解决各种工程挑战，为未来的学习和职业发展注入强大的动力。