信号与系统（第3版）/国家电工电子教学基地系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《信号与系统（第3版）/国家电工电子教学基地系列教材》主要阐述确定性信号的时域分析和频域分析，线性时不变系统的描述与特性，以及信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析，并简要介绍了信号与系统的基本理论和方法在通信系统和生物医学系统中的应用。
　　《信号与系统（第3版）/国家电工电子教学基地系列教材》根据信息科学与技术发展趋势，结合近年来教学改革的成果，按照连续和离散并行、先时域后变换域的结构体系，对课程的内容做了较大幅度的更新。从信号表示的视角阐述信号的变换，进而引入相应的系统描述，通过分析系统响应揭示信号作用于系统的内在机理，突出了信号变换的数学概念和工程概念，淡化了繁杂的计算。引入MATLAB作为信号与系统分析的工具，增编了面向工程实际的例题和习题。
　　《信号与系统（第3版）/国家电工电子教学基地系列教材》第1版于2002年被列为“北京市高等教育精品立项教材”，予2004年被评为“北京高等教育精品教材”。可作为电子信息工程、通信工程、信息工程、自动化、计算机等专业的本科生教材，也可供有关科技工作者自学参考。

内页插图

目录

第1章 信号与系统分析导论
1．1 信号的描述及分类
1．1．1 信号的定义与描述
1．1．2 信号的分类和特性
1．2 系统的描述及分类
1．2．1 系统的数学模型
1．2．2 系统的分类
1．2．3 系统联结
1．3 信号与系统分析概述
1．3．1 信号与系统分析的基本内容与方法
1．3．2 信号与系统理论的应用
习题

第2章 信号的时域分析
2．1 连续时间信号
2．1．1 典型普通信号
2．1．2 奇异信号
2．2 离散时间信号
2．2．1 离散时间信号的表示
2．2．2 基本离散序列
2．3 连续时间信号的基本运算
2．4 离散时间信号的基本运算
2．5 确定信号的时域分解
2．6 确定信号的时域表示
2．7 利用MATLAB进行信号的时域分析
2．7．1 连续信号的MATIAB表示
2．7．2 离散信号的MATLAB表示
2．7．3 信号基本运算的MATLAB实现
习题
MATLAB习题

第3章 系统的时域分析
3．1 线性时不变系统的描述及其特性
3．1．1 连续时间系统的数学描述
3．1．2 离散时间系统的数学描述
3．1．3 线性时不变系统
3．2 连续时间LTI系统的响应
3．2．1 经典时域分析方法
3．2．2 连续时间LTI系统的零输入响应
3．2．3 连续时间LTI系统的零状态响应
3．3 连续时间LTI系统的单位冲激响应
3．4 卷积积分
3．4．1 卷积的计算
3．4．2 卷积的性质
3．4．3 奇异信号的卷积
3．5 离散时间LTI系统的响应
3．5．1 迭代法
3．5．2 经典法求解差分方程
3．5．3 离散时间LTI系统的零输入响应
3．5．4 离散时间LTI系统的零状态响应
3．6 离散时间LTI系统的单位脉冲响应
3．7 序列卷积和
3．7．1 序列卷积和的图形计算
3．7．2 列表法计算序列卷积和
3．7．3 序列卷积和的性质
3．8 冲激响应表示的系统特性
3．8．1 级联系统的冲激响应
3．8．2 并联系统的冲激响应
3．8．3 因果系统
3．8．4 稳定系统
3．9 利用MATLAB进行系统的时域分析
习题
MATLAB习题
……

第4章 周期信号的频域分析
第5章 非周期信号的频域分析
第6章 系统的频域分析
第7章 连续时间信号与系统的复频域分析
第8章 离散时间信号与系统的z域分析
第9章 系统的状态变量分析
第10章 信号处理在通信和生物医学中的应用

参考文献

前言/序言

　　“信号与系统”课程是电子信息类专业的核心课程，也是信息技术的基础内容。该课程在我国已开设三十多年，随着当今数字时代的发展，教学内涵也随之不断深化。在以分立元件为主的电路系统时期，“信号与系统”课程被认为是电路分析课程的延伸，教学内涵侧重“系统响应”和“三大变换”的计算。随着信息技术和集成电路的发展，“信号与系统”课程的教学内涵应是“信号表示”和“系统描述”。基于“信号表示”和“系统描述”，我们揭示了信号与系统在时域和变换域的作用机理，得到了不同域中输入、输出、系统之间的相互关系，为信号分析和系统设计奠定理论基础。因此，通过该课程的学习，学生逐步建立信号表示的基本概念，深刻理解信号作用于系统的内在机理，掌握系统描述与分析的基本方法。
　　此《信号与系统》第3版教材突出了信号表示和系统描述的教学内涵，淡化系统响应的求解和三大变换的计算。通过简洁清晰的表述强化基本概念和基本方法，并充分利用MATLAB等信息技术，引导学生学以致用。
　　本教材由陈后金主编，陈后金、胡健、薛健编著。课程组黄琳琳、陶丹、李艳凤、彭亚辉等老师提供了许多素材，作者在此表示衷心的感谢。
　　限于水平，书中错误及不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。

《数字信号处理：原理与应用》 深度探索数字信号处理的奥秘，从理论到实践，构建坚实的专业基础。 第一部分：基础理论与信号表示 数字信号处理（DSP）是现代电子信息科学的核心基石，其应用渗透到通信、音频、图像、医疗、控制等几乎所有技术领域。本书旨在为读者提供一套系统、深入且与时俱进的数字信号处理理论知识与实践技能。我们将从最基本概念入手，逐步构建起理解复杂信号系统所需的知识框架。 第一章：信号与系统的基本概念 本章将首先梳理信号的类型，包括连续时间信号与离散时间信号、能量信号与功率信号、周期信号与非周期信号，以及确定性信号与随机信号。深入探讨信号的分类对于理解不同应用场景下的信号处理方法至关重要。 接着，我们将引入系统的概念。系统是将输入信号转换为输出信号的任何过程或设备。我们将详细介绍系统的基本特性，如线性、时不变性、因果性以及稳定性。这些特性不仅是分析和设计系统的基础，也是区分不同类型系统的重要依据。 特别地，我们将着重介绍离散时间系统，这是数字信号处理的核心研究对象。我们将探讨差分方程在描述离散时间系统中的作用，并引入系统函数（Z变换域）的概念，为后续的系统分析和设计奠定基础。 第二章：傅里叶分析与离散傅里叶变换（DFT） 傅里叶分析是信号处理中最强大的工具之一，它允许我们将信号从时域转换到频域，揭示信号的频率成分。本章将从连续时间傅里叶级数（FS）和傅里叶变换（FT）开始，回顾傅里叶分析的基本原理。 随后，我们将重点转向离散时间傅里叶变换（DTFT），这是理解数字信号频谱特性的关键。我们将探讨DTFT的定义、性质及其与连续时间傅里叶变换的关系。 然而，在实际的数字信号处理中，我们处理的是有限长度的离散信号，这就需要离散傅里叶变换（DFT）。本章将详细介绍DFT的定义、计算方法以及其重要的性质，包括周期性、线性和卷积定理等。理解DFT是实现各种频率域算法的基础。 第三章：Z变换与系统分析 Z变换是分析离散时间系统，特别是线性时不变（LTI）系统的强大数学工具。本章将深入介绍Z变换的定义、收敛域（ROC）以及其重要的性质，例如线性、时移、尺度变换、卷积等。 我们将重点探讨Z变换在线性时不变系统分析中的应用。通过Z变换，可以将描述LTI系统的差分方程转化为代数方程，从而方便地求解系统的零输入响应和零状态响应。 此外，本章还将引入系统函数（Transfer Function）的概念。系统函数是LTI系统输入-输出关系在Z域的表示，它包含了系统的全部动态信息。我们将学习如何根据差分方程求取系统函数，以及如何利用系统函数分析系统的稳定性、因果性等关键特性。 第四章：滤波器设计基础 滤波器是数字信号处理中最重要的应用之一，用于选择或去除信号中的特定频率成分。本章将介绍滤波器的基本概念和分类。 我们将区分两类基本的数字滤波器：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。我们将探讨它们的结构、优缺点以及典型的应用场景。 本章将重点介绍FIR滤波器的设计方法。我们将学习窗函数法，通过选择不同的窗函数（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）来逼近理想的频率响应。同时，也将介绍梅森-雷利法等更精细的FIR滤波器设计技术。 对于IIR滤波器，我们将介绍其设计的基本思路，通常是通过将模拟滤波器的原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）通过模拟-数字变换（如脉冲不变法、双线性变换法）来实现。 第二部分：高级概念与实际应用 在掌握了基础理论之后，本部分将进一步深入数字信号处理的进阶概念，并探讨其在实际工程中的广泛应用。 第五章：采样理论与重构 采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的关键步骤，是实现数字信号处理的前提。本章将详细阐述采样定理（奈奎斯特定理），解释奈奎斯特速率的概念以及采样频率对信号信息保持的重要性。 我们将深入分析欠采样和过采样的现象及其后果，并探讨采样过程中产生的混叠（Aliasing）现象及其规避方法。 本章还将重点介绍信号重构（Reconstruction）或称为插值（Interpolation）的原理和方法。我们将学习如何利用离散采样的信号，通过插值滤波器来近似恢复原始的连续时间信号。 第六章：快速傅里叶变换（FFT） 离散傅里叶变换（DFT）虽然提供了强大的频域分析能力，但其计算复杂度较高（$O(N^2)$）。快速傅里叶变换（FFT）算法是DFT的一种高效计算方法，将计算复杂度降低到$O(N log N)$，极大地推动了数字信号处理的广泛应用。 本章将详细介绍FFT算法的原理，重点讲解按时间抽取（Cooley-Tukey）和按频率抽取两种基本的FFT算法。我们将分析FFT算法的蝶形运算以及算法的递归结构。 通过学习FFT，读者将能够高效地计算信号的频谱，为各种频谱分析和信号处理算法的实现奠定基础。 第七章：谱分析与参数估计 本章将深入探讨谱分析的各种方法，这是数字信号处理在频域分析中的核心内容。 我们将介绍经典谱估计方法，包括周期图法（Periodogram）及其改进方法（如Welch法），分析它们的优缺点以及在不同场景下的适用性。 随后，我们将引入现代谱估计算法，包括模型驱动的谱估计方法，如AR模型、MA模型、ARMA模型等。我们将学习如何利用这些模型来估计信号的功率谱密度，并探讨模型选择和参数估计的方法。 此外，本章还将涉及一些基本的参数估计技术，例如如何从观测到的信号中估计出信号的均值、方差、频率等关键参数。 第八章：自适应信号处理 自适应信号处理是一种能够根据输入信号的变化自动调整自身参数的信号处理技术。其核心思想是利用反馈机制，使系统在不断变化的环境中保持最优性能。 本章将介绍自适应滤波器的基本原理，包括其结构和工作方式。我们将重点介绍两种经典的自适应算法：最小均方（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法。我们将详细分析它们的收敛性、收敛速度以及在不同应用场景下的性能表现。 自适应信号处理在许多领域有着广泛的应用，例如噪声消除（Noise Cancellation）、均衡（Equalization）、预测（Prediction）和干扰抑制（Interference Suppression）等。 第九章：多速率信号处理 多速率信号处理是指同时处理不同采样率信号的技术，广泛应用于数字通信、数据压缩和系统接口等领域。 本章将介绍多速率信号处理的基本概念，包括抽取（Decimation）和插值（Interpolation）。我们将深入分析抽取器（Decimator）和插值器（Interpolator）的结构和工作原理，以及它们在改变信号采样率时的作用。 我们将探讨多速率滤波器的设计，包括其在抽取和插值过程中对信号频谱的影响，以及如何设计合适的滤波器来避免混叠和失真。 本章还将介绍多速率信号处理在实现高效滤波器组（Filter Banks）中的应用，如QMF（Quadrature Mirror Filter）滤波器组和M-band滤波器组，它们在信号的分解和重构方面发挥着重要作用。 第十部分：应用实例与实践 本章将通过具体的应用实例，将前几章所学的理论知识与实际工程问题相结合，帮助读者加深理解并培养解决实际问题的能力。 我们将探讨数字信号处理在 数字通信 中的应用，例如在调制解调、信道编码、均衡和语音编码等方面的作用。 我们将深入研究 音频信号处理，包括音频压缩（如MP3）、回声消除、混响效果生成等。 我们将关注 图像和视频信号处理，例如图像去噪、边缘检测、图像压缩（如JPEG）、运动估计和视频编码等。 此外，我们还将简要介绍数字信号处理在 生物医学工程（如心电图、脑电图分析）、雷达与声纳系统、控制系统 等领域的典型应用。 本书旨在为读者提供扎实的理论基础和初步的实践指导。通过对本书内容的学习和消化，读者将能够深刻理解数字信号处理的核心概念，掌握常用的分析和设计方法，并能够将其应用于解决实际工程问题，为进一步深入学习和研究数字信号处理打下坚实的基础。