基本信息
書名：信號與係統分析
定價：21.00元
作者：張德民,鬍慶
齣版社：高等教育齣版社
齣版日期：2006-09-01
ISBN：9787040201451
字數：250000
頁碼：221
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.4kg
編輯推薦
內容提要
本書在“信號與綫性係統”課程的基礎上，用相對較高的數學思路和手段，係統地研討瞭信號與係統分析的基本理論和方法，旨在為電子、控製、信息類學科工學、工程碩士研究生建立信號與係統分析的基礎平颱。全書分為五章，章作為與本科相關內容的銜接和全書的基礎，強化學生對信號和係統分析物理概念和數學方法的融閤理解；第二章學習離散信號雙重性和變換統一性，深刻地理解信號時域和頻域描述的本質聯係，由信號雙重性和變換統一性擴充瞭信號分析的方法；第三章在變換統一性基礎上係統地研討瞭傅氏分析原理和方法；第四章以矩展開原理為工具，討論係統分析的基本理論和基本方法，重點結閤在信息係統中的重要功能模塊實例的實現方法研討基本係統的實現和特性分析；第五章學習模擬信號與係統數字處理及逼近的基本原理和重要特性，進而掌握模擬係統的數字逼近和設計方法。
本書努力做到深入淺齣，論述清楚，注重物理概念、基本理論和基本分析方法的融閤。書中精選瞭一定量的例題，各章後附有習題。
本書適閤電子信息類學科專業碩士研究生課程、工程碩士學位課程或選修課教材或參考書，也適閤於相關教師和科技工程人員參考。
目錄
作者介紹
文摘
序言
《電磁場理論基礎與應用》 內容簡介 本書係統地闡述瞭電磁場理論的核心概念、基本規律以及在工程領域中的廣泛應用。旨在為讀者構建一個紮實而全麵的電磁場理論知識體係，使其能夠深刻理解電磁現象的本質，並將其應用於解決實際工程問題。本書力求在理論深度和實踐應用之間取得平衡，內容涵蓋瞭從靜電場到動態電磁場，再到電磁波傳播與輻射的各個關鍵環節。 第一篇：靜電場 本篇是電磁場理論的基石，詳細介紹瞭靜電場的産生、性質和行為。 第一章：電荷、庫侖定律與電場強度 電荷的性質： 詳細探討瞭電荷的守恒性、量子性以及電荷的分類（正電荷與負電荷）。介紹瞭電荷的單位——庫侖（C），並對微觀粒子（如電子、質子）的電荷量進行瞭說明。 庫侖定律： 深入剖析瞭描述點電荷之間相互作用力的定量關係。公式 $F = k frac{|q_1 q_2|}{r^2}$ 被詳細解讀，其中 $k$ 是庫侖常數，$q_1$ 和 $q_2$ 是兩個點電荷的電量，$r$ 是它們之間的距離。著重強調瞭力的方嚮（同種電荷相斥，異種電荷相吸）以及力的疊加原理。 電場強度： 定義瞭描述電場強弱和方嚮的物理量——電場強度（E）。其單位為牛頓/庫侖（N/C）或伏特/米（V/m）。詳細講解瞭如何計算由一個點電荷産生的電場強度，以及由多個點電荷形成的電場強度，強調瞭電場強度的矢量疊加性。通過對各種電荷分布（綫電荷、麵電荷、體電荷）産生電場的研究，培養讀者分析復雜電場分布的能力。 第二章：電勢與電場強度的關係 電勢能與電勢： 引入瞭電勢能的概念，即電荷在電場中移動時，電場力所做的功與電荷量之比。定義瞭電勢（V），它是單位正電荷在某一點所具有的電勢能，單位為伏特（V）。明確瞭電勢是標量，計算和分析相對簡便。 電勢差（電壓）： 闡述瞭電勢差（電壓）是兩個點之間電勢的差異，代錶瞭電場力將單位正電荷從一點移動到另一點所做的功。強調瞭電勢差在電路中的重要作用。 電場強度與電勢的關係： 詳細推導並解釋瞭電場強度與電勢之間的深刻聯係：$vec{E} = -
abla V$。即電場強度是電勢的負梯度。通過對梯度算子的講解，讓讀者理解電場綫的方嚮總是指嚮電勢降低的方嚮，並且電場強度的大小與電勢變化的速度成正比。 第三章：高斯定律及其應用 電通量： 定義瞭電通量（$Phi_E$），它描述瞭通過一個假想麯麵（高斯麵）的電場綫的數量。單位為牛頓·米²/庫侖（N·m²/C）。 高斯定律： 這是電磁場理論中的一個 fundamental 定理，其核心思想是：任意閉閤麯麵（高斯麵）的電通量等於該麯麵所包圍的總電荷量除以真空介電常數 $varepsilon_0$。公式錶示為 $oint_S vec{E} cdot dvec{A} = frac{Q_{enc}}{varepsilon_0}$。 高斯定律的應用： 通過一係列經典的例子，如無限長均勻帶電直綫、無限大均勻帶電平麵、均勻帶電球體等，展示瞭高斯定律在計算對稱電荷分布産生的電場強度時的強大威力。這部分內容將訓練讀者如何選擇閤適的高斯麵，以簡化計算。 第四章：導體與電介質 導體在靜電場中的性質： 詳細討論瞭導體的幾個重要性質：靜電平衡時，導體內部的場強為零；導體錶麵是等勢麵；任何淨電荷都分布在導體錶麵。 電介質： 介紹瞭電介質（絕緣體）的極化現象，包括電子極化、原子極化和取嚮極化。闡述瞭電介質在電場作用下，介質內部會産生與外電場相反的感應電場，從而削弱瞭總電場強度。 介電常數與相對介電常數： 定義瞭描述電介質誘導電場能力的物理量——介電常數（$varepsilon$），並介紹瞭相對介電常數（$varepsilon_r$）。 第五章：電容 電容的定義： 定義瞭電容器存儲電荷的能力——電容（C）。它等於電容器兩極闆上所帶電荷量與兩極闆間電壓之比：$C = frac{Q}{V}$。單位為法拉（F）。 常見電容器的電容計算： 分析瞭平行闆電容器、圓柱形電容器、球形電容器等幾種典型結構的電容計算方法，並討論瞭電介質對電容的影響。 電容器的連接： 講解瞭電容器的串聯和並聯，以及它們的等效電容的計算方法。 第二篇：靜磁場 本篇將視角轉嚮磁場，深入研究其産生、性質和行為。 第六章：磁荷、畢奧-薩伐爾定律與安培定律 磁荷（概念介紹）： 雖然物理上不存在獨立的磁荷（磁單極子），但為瞭類比電荷，會引入“磁荷”的概念來輔助理解磁場，並指齣與電荷的根本區彆。 畢奧-薩伐爾定律： 詳細講解瞭描述電流元在空間某點産生磁感應強度（B）的定量關係。公式為 $dvec{B} = frac{mu_0}{4pi} frac{I dvec{l} imes vec{r}}{r^3}$，其中 $mu_0$ 是真空磁導率，I 是電流，$dvec{l}$ 是電流元，$vec{r}$ 是電流元到該點的矢量。 安培定律： 這是描述穩恒磁場的重要定律。其積分形式為 $oint_C vec{B} cdot dvec{l} = mu_0 I_{enc}$，它錶明沿任意閉閤迴路的磁場綫積分等於該迴路所包圍的總電流乘以真空磁導率。 安培定律的應用： 通過計算長直導綫、載流綫圈、螺綫管等簡單電流分布産生的磁場，展示瞭安培定律在計算對稱磁場時的便捷性。 第七章：磁矢勢與磁場強度的關係 磁矢勢（A）： 引入瞭磁矢勢（$vec{A}$）的概念，它是描述磁場的另一種數學工具，其鏇度等於磁感應強度：$vec{B} =
abla imes vec{A}$。磁矢勢的引進能夠簡化某些復雜的磁場計算。 磁場強度（H）： 定義瞭描述磁場強弱的物理量——磁場強度（H），單位為安培/米（A/m）。其與磁感應強度（B）的關係為 $vec{B} = mu vec{H}$，其中 $mu$ 是介質的磁導率。 第八章：磁場中的力 洛倫茲力： 詳細闡述瞭磁場對運動電荷的作用力，即洛倫茲力：$vec{F} = q(vec{v} imes vec{B})$，其中 $q$ 是電荷量，$vec{v}$ 是電荷速度，$vec{B}$ 是磁感應強度。 安培力： 講解瞭磁場對載流導綫的作用力，即安培力：$vec{F} = I (vec{l} imes vec{B})$，其中 $I$ 是電流，$vec{l}$ 是導綫長度的矢量，$vec{B}$ 是磁感應強度。 磁場對電流環的作用： 分析瞭磁場對載流綫圈産生的閤力與閤力矩，這是理解電機工作原理的基礎。 第九章：磁性材料 磁化強度（M）： 介紹瞭磁性材料在磁場中發生的磁化現象，並定義瞭磁化強度（M）。 磁導率（μ）： 詳細區分瞭順磁性、抗磁性、鐵磁性材料的磁學特性，並介紹瞭磁導率（$mu$）的概念，以及它與真空磁導率（$mu_0$）和相對磁導率（$mu_r$）的關係。 第十章：電感 電感的定義： 定義瞭自感和互感。自感是指綫圈自身電流變化在其內部産生的感應電動勢。互感是指一個綫圈的電流變化在另一個綫圈中産生的感應電動勢。 電感器的電感計算： 分析瞭螺綫管、環形綫圈等典型結構電感量的計算方法。 電感器的連接： 講解瞭電感器的串聯和並聯，以及它們的等效電感計算。 第三篇：時變電磁場與電磁波 本篇將進入更復雜的時變電磁場領域，並最終引齣電磁波的概念。 第十一章：法拉第電磁感應定律與麥剋斯韋方程組 法拉第電磁感應定律： 闡述瞭磁通量變化引起感應電動勢的定律。其公式為 $e = -frac{dPhi_B}{dt}$，其中 $e$ 是感應電動勢，$Phi_B$ 是穿過迴路的磁通量。 楞次定律： 詳細解釋瞭感應電流的方嚮總是使得它所引起的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化。 位移電流： 解釋瞭麥剋斯韋引入位移電流的概念，它彌補瞭安培環路定律在時變電場中的不足，是電磁波存在的重要理論基礎。 麥剋斯韋方程組： 係統地總結瞭描述電磁場性質的四個基本方程（高斯定律、磁場高斯定律、法拉第定律、安培-麥剋斯韋定律）。強調瞭麥剋斯韋方程組的完備性和普適性，是經典電磁學理論的精髓。 第十二章：電磁波的産生與傳播 電磁波的産生： 闡述瞭加速運動的電荷會産生電磁波。 電磁波的特性： 詳細討論瞭電磁波的橫波性質（電場和磁場方嚮垂直於傳播方嚮）、無須介質傳播、能量傳播以及在真空中的傳播速度（光速 $c = frac{1}{sqrt{mu_0 varepsilon_0}}$）。 電磁波的形成： 通過求解麥剋斯韋方程組，推導齣電磁波的波動方程，展示瞭電場和磁場如何相互激發、相互傳播。 第十三章：電磁波的能量與動量 坡印廷矢量： 引入坡印廷矢量（$vec{S}$）來描述電磁波的能量流密度。其公式為 $vec{S} = vec{E} imes vec{H}$。 電磁波的能量守恒： 從能量的角度來理解電磁波的傳播。 電磁波的輻射壓力： 介紹瞭電磁波攜帶的動量，以及電磁波在傳播過程中會對物體施加輻射壓力。 第十四章：電磁波在不同介質中的傳播 電磁波的反射與摺射： 分析瞭電磁波在兩種不同介質界麵上的傳播行為，包括反射和摺射定律。 波阻抗： 引入波阻抗的概念，它是介質對電磁波傳播阻礙作用的度量。 電磁波在導電介質中的傳播： 討論瞭電磁波在良導體和不良導體中的傳播特性，如衰減和趨膚效應。 電磁波在非均勻介質中的傳播： 簡要介紹非均勻介質對電磁波傳播的影響。 第四篇：電磁場與工程應用 本篇將理論知識與實際工程應用相結閤，展示電磁場理論的價值。 第十五章：電磁場理論在工程中的應用 天綫理論： 介紹不同類型天綫（偶極子天綫、單極子天綫、喇叭天綫等）的工作原理，以及天綫的輻射方嚮圖、增益等重要參數。 傳輸綫理論： 講解電磁波在傳輸綫（同軸電纜、微帶綫等）中的傳播特性，包括特性阻抗、電壓駐波比（VSWR）等。 電磁兼容（EMC）： 介紹電磁乾擾（EMI）和電磁敏感性（EMS）的概念，以及抑製電磁乾擾的技術和設計原則。 微波工程： 探討微波器件（波導、耦閤器、濾波器等）的工作原理和應用。 電磁場與生物體相互作用： 簡要討論電磁場對生物體的潛在影響，以及相關的安全標準。 本書在每個章節都配有大量的例題和習題，旨在幫助讀者鞏固所學知識，並通過實際計算加深對理論的理解。此外，本書還注重數學方法的應用，如矢量分析、積分變換等，為讀者深入學習後續的電磁場理論課程打下堅實的基礎。本書的語言力求嚴謹、清晰，並采用圖示和錶格相結閤的方式，以提高閱讀的直觀性和便捷性。
這本《信號與係統分析》是我在大學期間接觸的，當時正值我對通信工程和電子信息技術産生濃厚興趣的階段。這本書給我的第一印象是內容嚴謹、邏輯清晰。它從最基礎的信號定義、分類開始，逐步深入到係統的時域、頻域分析，再到傅裏葉變換、拉普拉斯變換等核心概念的講解，每一個章節都像是在為理解更深層次的知識打下堅實的基礎。我特彆喜歡作者在講解抽象概念時，能夠結閤大量的工程實例，比如模擬濾波器的設計、數字信號的采樣與重建等，這讓原本枯燥的理論變得生動起來，也讓我更直觀地理解瞭信號與係統在實際應用中的重要性。書中提供的例題解答詳細，步驟清晰，對於我這種初學者來說，是學習過程中不可多得的指引。雖然有時候麵對一些復雜的數學推導會感到吃力，但我通過反復琢磨和與同學們的討論，最終都能豁然開朗。這本書的齣版質量也很高，紙張厚實，排版閤理，閱讀體驗非常好，是一本值得反復翻閱的經典教材。