信号与系统分析 9787040201451 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：信号与系统分析

定价：21.00元

作者：张德民,胡庆

出版社：高等教育出版社

出版日期：2006-09-01

ISBN：9787040201451

字数：250000

页码：221

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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本书在“信号与线性系统”课程的基础上，用相对较高的数学思路和手段，系统地研讨了信号与系统分析的基本理论和方法，旨在为电子、控制、信息类学科工学、工程硕士研究生建立信号与系统分析的基础平台。全书分为五章，章作为与本科相关内容的衔接和全书的基础，强化学生对信号和系统分析物理概念和数学方法的融合理解；第二章学习离散信号双重性和变换统一性，深刻地理解信号时域和频域描述的本质联系，由信号双重性和变换统一性扩充了信号分析的方法；第三章在变换统一性基础上系统地研讨了傅氏分析原理和方法；第四章以矩展开原理为工具，讨论系统分析的基本理论和基本方法，重点结合在信息系统中的重要功能模块实例的实现方法研讨基本系统的实现和特性分析；第五章学习模拟信号与系统数字处理及逼近的基本原理和重要特性，进而掌握模拟系统的数字逼近和设计方法。
本书努力做到深入浅出，论述清楚，注重物理概念、基本理论和基本分析方法的融合。书中精选了一定量的例题，各章后附有习题。
本书适合电子信息类学科专业硕士研究生课程、工程硕士学位课程或选修课教材或参考书，也适合于相关教师和科技工程人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电磁场理论基础与应用》 内容简介 本书系统地阐述了电磁场理论的核心概念、基本规律以及在工程领域中的广泛应用。旨在为读者构建一个扎实而全面的电磁场理论知识体系，使其能够深刻理解电磁现象的本质，并将其应用于解决实际工程问题。本书力求在理论深度和实践应用之间取得平衡，内容涵盖了从静电场到动态电磁场，再到电磁波传播与辐射的各个关键环节。 第一篇：静电场 本篇是电磁场理论的基石，详细介绍了静电场的产生、性质和行为。 第一章：电荷、库仑定律与电场强度 电荷的性质： 详细探讨了电荷的守恒性、量子性以及电荷的分类（正电荷与负电荷）。介绍了电荷的单位——库仑（C），并对微观粒子（如电子、质子）的电荷量进行了说明。 库仑定律： 深入剖析了描述点电荷之间相互作用力的定量关系。公式 $F = k frac{|q_1 q_2|}{r^2}$ 被详细解读，其中 $k$ 是库仑常数，$q_1$ 和 $q_2$ 是两个点电荷的电量，$r$ 是它们之间的距离。着重强调了力的方向（同种电荷相斥，异种电荷相吸）以及力的叠加原理。 电场强度： 定义了描述电场强弱和方向的物理量——电场强度（E）。其单位为牛顿/库仑（N/C）或伏特/米（V/m）。详细讲解了如何计算由一个点电荷产生的电场强度，以及由多个点电荷形成的电场强度，强调了电场强度的矢量叠加性。通过对各种电荷分布（线电荷、面电荷、体电荷）产生电场的研究，培养读者分析复杂电场分布的能力。 第二章：电势与电场强度的关系 电势能与电势： 引入了电势能的概念，即电荷在电场中移动时，电场力所做的功与电荷量之比。定义了电势（V），它是单位正电荷在某一点所具有的电势能，单位为伏特（V）。明确了电势是标量，计算和分析相对简便。 电势差（电压）： 阐述了电势差（电压）是两个点之间电势的差异，代表了电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功。强调了电势差在电路中的重要作用。 电场强度与电势的关系： 详细推导并解释了电场强度与电势之间的深刻联系：$vec{E} = - abla V$。即电场强度是电势的负梯度。通过对梯度算子的讲解，让读者理解电场线的方向总是指向电势降低的方向，并且电场强度的大小与电势变化的速度成正比。 第三章：高斯定律及其应用 电通量： 定义了电通量（$Phi_E$），它描述了通过一个假想曲面（高斯面）的电场线的数量。单位为牛顿·米²/库仑（N·m²/C）。 高斯定律： 这是电磁场理论中的一个 fundamental 定理，其核心思想是：任意闭合曲面（高斯面）的电通量等于该曲面所包围的总电荷量除以真空介电常数 $varepsilon_0$。公式表示为 $oint_S vec{E} cdot dvec{A} = frac{Q_{enc}}{varepsilon_0}$。 高斯定律的应用： 通过一系列经典的例子，如无限长均匀带电直线、无限大均匀带电平面、均匀带电球体等，展示了高斯定律在计算对称电荷分布产生的电场强度时的强大威力。这部分内容将训练读者如何选择合适的高斯面，以简化计算。 第四章：导体与电介质 导体在静电场中的性质： 详细讨论了导体的几个重要性质：静电平衡时，导体内部的场强为零；导体表面是等势面；任何净电荷都分布在导体表面。 电介质： 介绍了电介质（绝缘体）的极化现象，包括电子极化、原子极化和取向极化。阐述了电介质在电场作用下，介质内部会产生与外电场相反的感应电场，从而削弱了总电场强度。 介电常数与相对介电常数： 定义了描述电介质诱导电场能力的物理量——介电常数（$varepsilon$），并介绍了相对介电常数（$varepsilon_r$）。 第五章：电容 电容的定义： 定义了电容器存储电荷的能力——电容（C）。它等于电容器两极板上所带电荷量与两极板间电压之比：$C = frac{Q}{V}$。单位为法拉（F）。 常见电容器的电容计算： 分析了平行板电容器、圆柱形电容器、球形电容器等几种典型结构的电容计算方法，并讨论了电介质对电容的影响。 电容器的连接： 讲解了电容器的串联和并联，以及它们的等效电容的计算方法。 第二篇：静磁场 本篇将视角转向磁场，深入研究其产生、性质和行为。 第六章：磁荷、毕奥-萨伐尔定律与安培定律 磁荷（概念介绍）： 虽然物理上不存在独立的磁荷（磁单极子），但为了类比电荷，会引入“磁荷”的概念来辅助理解磁场，并指出与电荷的根本区别。 毕奥-萨伐尔定律： 详细讲解了描述电流元在空间某点产生磁感应强度（B）的定量关系。公式为 $dvec{B} = frac{mu_0}{4pi} frac{I dvec{l} imes vec{r}}{r^3}$，其中 $mu_0$ 是真空磁导率，I 是电流，$dvec{l}$ 是电流元，$vec{r}$ 是电流元到该点的矢量。 安培定律： 这是描述稳恒磁场的重要定律。其积分形式为 $oint_C vec{B} cdot dvec{l} = mu_0 I_{enc}$，它表明沿任意闭合回路的磁场线积分等于该回路所包围的总电流乘以真空磁导率。 安培定律的应用： 通过计算长直导线、载流线圈、螺线管等简单电流分布产生的磁场，展示了安培定律在计算对称磁场时的便捷性。 第七章：磁矢势与磁场强度的关系 磁矢势（A）： 引入了磁矢势（$vec{A}$）的概念，它是描述磁场的另一种数学工具，其旋度等于磁感应强度：$vec{B} = abla imes vec{A}$。磁矢势的引进能够简化某些复杂的磁场计算。 磁场强度（H）： 定义了描述磁场强弱的物理量——磁场强度（H），单位为安培/米（A/m）。其与磁感应强度（B）的关系为 $vec{B} = mu vec{H}$，其中 $mu$ 是介质的磁导率。 第八章：磁场中的力 洛伦兹力： 详细阐述了磁场对运动电荷的作用力，即洛伦兹力：$vec{F} = q(vec{v} imes vec{B})$，其中 $q$ 是电荷量，$vec{v}$ 是电荷速度，$vec{B}$ 是磁感应强度。 安培力： 讲解了磁场对载流导线的作用力，即安培力：$vec{F} = I (vec{l} imes vec{B})$，其中 $I$ 是电流，$vec{l}$ 是导线长度的矢量，$vec{B}$ 是磁感应强度。 磁场对电流环的作用： 分析了磁场对载流线圈产生的合力与合力矩，这是理解电机工作原理的基础。 第九章：磁性材料 磁化强度（M）： 介绍了磁性材料在磁场中发生的磁化现象，并定义了磁化强度（M）。 磁导率（μ）： 详细区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性材料的磁学特性，并介绍了磁导率（$mu$）的概念，以及它与真空磁导率（$mu_0$）和相对磁导率（$mu_r$）的关系。 第十章：电感 电感的定义： 定义了自感和互感。自感是指线圈自身电流变化在其内部产生的感应电动势。互感是指一个线圈的电流变化在另一个线圈中产生的感应电动势。 电感器的电感计算： 分析了螺线管、环形线圈等典型结构电感量的计算方法。 电感器的连接： 讲解了电感器的串联和并联，以及它们的等效电感计算。 第三篇：时变电磁场与电磁波 本篇将进入更复杂的时变电磁场领域，并最终引出电磁波的概念。 第十一章：法拉第电磁感应定律与麦克斯韦方程组 法拉第电磁感应定律： 阐述了磁通量变化引起感应电动势的定律。其公式为 $e = -frac{dPhi_B}{dt}$，其中 $e$ 是感应电动势，$Phi_B$ 是穿过回路的磁通量。 楞次定律： 详细解释了感应电流的方向总是使得它所引起的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 位移电流： 解释了麦克斯韦引入位移电流的概念，它弥补了安培环路定律在时变电场中的不足，是电磁波存在的重要理论基础。 麦克斯韦方程组： 系统地总结了描述电磁场性质的四个基本方程（高斯定律、磁场高斯定律、法拉第定律、安培-麦克斯韦定律）。强调了麦克斯韦方程组的完备性和普适性，是经典电磁学理论的精髓。 第十二章：电磁波的产生与传播 电磁波的产生： 阐述了加速运动的电荷会产生电磁波。 电磁波的特性： 详细讨论了电磁波的横波性质（电场和磁场方向垂直于传播方向）、无须介质传播、能量传播以及在真空中的传播速度（光速 $c = frac{1}{sqrt{mu_0 varepsilon_0}}$）。 电磁波的形成： 通过求解麦克斯韦方程组，推导出电磁波的波动方程，展示了电场和磁场如何相互激发、相互传播。 第十三章：电磁波的能量与动量 坡印廷矢量： 引入坡印廷矢量（$vec{S}$）来描述电磁波的能量流密度。其公式为 $vec{S} = vec{E} imes vec{H}$。 电磁波的能量守恒： 从能量的角度来理解电磁波的传播。 电磁波的辐射压力： 介绍了电磁波携带的动量，以及电磁波在传播过程中会对物体施加辐射压力。 第十四章：电磁波在不同介质中的传播 电磁波的反射与折射： 分析了电磁波在两种不同介质界面上的传播行为，包括反射和折射定律。 波阻抗： 引入波阻抗的概念，它是介质对电磁波传播阻碍作用的度量。 电磁波在导电介质中的传播： 讨论了电磁波在良导体和不良导体中的传播特性，如衰减和趋肤效应。 电磁波在非均匀介质中的传播： 简要介绍非均匀介质对电磁波传播的影响。 第四篇：电磁场与工程应用 本篇将理论知识与实际工程应用相结合，展示电磁场理论的价值。 第十五章：电磁场理论在工程中的应用 天线理论： 介绍不同类型天线（偶极子天线、单极子天线、喇叭天线等）的工作原理，以及天线的辐射方向图、增益等重要参数。 传输线理论： 讲解电磁波在传输线（同轴电缆、微带线等）中的传播特性，包括特性阻抗、电压驻波比（VSWR）等。 电磁兼容（EMC）： 介绍电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）的概念，以及抑制电磁干扰的技术和设计原则。 微波工程： 探讨微波器件（波导、耦合器、滤波器等）的工作原理和应用。 电磁场与生物体相互作用： 简要讨论电磁场对生物体的潜在影响，以及相关的安全标准。 本书在每个章节都配有大量的例题和习题，旨在帮助读者巩固所学知识，并通过实际计算加深对理论的理解。此外，本书还注重数学方法的应用，如矢量分析、积分变换等，为读者深入学习后续的电磁场理论课程打下坚实的基础。本书的语言力求严谨、清晰，并采用图示和表格相结合的方式，以提高阅读的直观性和便捷性。