信号与系统 王明泉 等 9787030216694 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

王明泉 等 著

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 线性系统
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• 数字信号处理
• 控制系统
• 通信原理
• 高等数学
• 工程数学

店铺： 天乐图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030216694

商品编码：29511342309

包装：平装

出版时间：2016-02-01

基本信息

书名：信号与系统

定价：42.0元

作者：王明泉 等

出版社：科学出版社

出版日期：2016-02-01

ISBN：9787030216694

字数：433000

页码：

版次：3

装帧：平装

开本：B5

商品重量：0.459kg

编辑推荐

---

导语_点评_推荐词

内容提要

---

本书为普通高等教育'十一五'规划教材，研究线性时不变系统传输与处理确定方面的基本概念和基本分析方法。研究对象涉及连续和离散时间信号与系统，研究方法包括时域分析和变换域分析，重点是变换域分析。本书共分为八章，主要内容包括：信号与系统的概述、连续时间信号与系统的时域分析、连续时间信号与系统的频域分析、连续时间信号与系统的复频域分析、连续时间信号的采样与量化、离散时间信号与系统的时域分析、离散时间信号与系统的z域分析和系统状态变量分析法。本书编写结构合理，可供不同教学时数选用；内容通俗易懂，便于自学；注重理论联系工程实际。全书各章都有精选的例题和不同类型的习题。

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

序言

《深入理解通信原理：从时域到频域的穿越》 本书旨在为广大通信工程、电子信息工程、自动化等相关专业的研究生、高年级本科生以及从事通信和信号处理领域工作的工程师提供一套全面而深入的理论框架。我们将从最基础的信号与系统概念出发，逐步构建起理解现代通信技术所需的核心知识体系，并着重探讨信号在不同域（时域、频域、复频域）下的特性及其变换规律，以及系统如何对信号进行处理和传输。 第一部分：信号的本质与分类 在进入复杂的系统分析之前，我们首先需要对“信号”这一通信和信息处理的基本载体有一个深刻的认识。本书将首先详细阐述信号的定义，探讨其物理意义和数学表示方法。我们将区分连续信号与离散信号，介绍周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号的划分标准，并深入分析各种典型信号的数学模型，例如： 单位冲激信号 ($delta(t)$ 或 $delta[n]$)： 作为一种理想化的信号，其在特定点具有无穷大的幅度，而其他点为零，但其积分（或求和）为1。我们将探讨其在信号采样、系统脉冲响应等方面的核心作用。 单位阶跃信号 ($u(t)$ 或 $u[n]$)： 从零到一的跳变，是许多信号（如矩形脉冲）的积分。我们将分析其在系统稳态响应和信号表示中的应用。 正弦信号 ($A sin(omega_0 t + phi)$)： 这是通信中最基本、最重要的信号类型之一。我们将深入研究其幅度、频率、相位等参数的物理含义，以及它们在信息调制和传输中的作用。 指数信号 ($e^{at}$)： 无论是实指数还是复指数，它们都是描述系统响应（如瞬态响应）的关键。特别是复指数信号 $e^{jomega t}$，它是傅里叶分析的基石。 复指数信号 ($e^{(a+jomega)t}$)： 这是理解拉普拉斯变换和系统频率响应的钥匙。我们将分析其在描述阻尼振荡和系统稳定性方面的作用。 除了这些基本信号，我们还将介绍如何将更复杂的信号表示为这些基本信号的组合，例如用傅里叶级数表示周期信号，用傅里叶变换表示非周期信号。 第二部分：系统的分析与响应 信号的意义在于被系统处理和传输，因此，理解“系统”的概念和分析系统行为是至关重要的。本书将系统定义为一个能够对输入信号进行变换，产生输出信号的“黑箱”。我们将重点介绍以下系统特性： 线性性 (Linearity)： 一个线性系统满足叠加原理，即对于任意输入信号 $x_1(t)$ 和 $x_2(t)$ 及其对应的输出 $y_1(t)$ 和 $y_2(t)$，以及任意常数 $a$ 和 $b$，有 $a y_1(t) + b y_2(t)$ 是输入 $a x_1(t) + b x_2(t)$ 的输出。线性是大多数分析工具的基础。 时不变性 (Time-Invariance)： 如果输入信号 $x(t)$ 产生输出 $y(t)$，那么将输入信号延迟 $ au$ 时间，即 $x(t- au)$，输出也相应地延迟 $ au$ 时间，即 $y(t- au)$。时不变性简化了系统分析，使得我们可以用一个统一的脉冲响应来描述系统。 因果性 (Causality)： 一个因果系统在任何时刻的输出只取决于当前时刻及过去的输入，而与未来的输入无关。这在实际系统中是普遍存在的。 稳定性 (Stability)： 一个稳定系统对于有界的输入信号，其输出信号也是有界的。我们将深入分析BIBO（有界输入，有界输出）稳定性，并与拉普拉斯变换中的零极点位置联系起来。 基于这些系统特性，我们将引入描述系统行为的关键工具： 差分方程 (Difference Equations) 与微分方程 (Differential Equations)： 对于离散时间系统和连续时间系统，我们分别使用差分方程和微分方程来数学地描述其输入输出关系。我们将演示如何求解这些方程，以获得系统的瞬态响应和稳态响应。 卷积 (Convolution)： 卷积是线性时不变（LTI）系统分析的核心运算。对于连续时间LTI系统，输出 $y(t)$ 是输入 $x(t)$ 与系统脉冲响应 $h(t)$ 的卷积：$y(t) = x(t) h(t) = int_{-infty}^{infty} x( au) h(t- au) d au$。对于离散时间LTI系统，则是求和：$y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k] h[n-k]$。我们将详细讲解卷积的计算方法，并理解其物理意义：系统的输出是输入信号对系统脉冲响应的“加权求和”，其中权重由输入信号决定。 系统框图与信号流图： 为了更直观地理解复杂系统，我们将介绍如何用框图或信号流图来表示系统的组成部分及其相互连接，这有助于我们进行系统分解和组合分析。 第三部分：傅里叶变换——从时域到频域的飞跃 傅里叶变换是信号与系统分析中最强大、最重要的工具之一，它能够将信号从时域转换到频域，揭示信号的频率成分。本书将详细介绍： 傅里叶级数 (Fourier Series)： 用于表示周期信号。我们将区分周期信号的指数形式和三角形式傅里叶级数，并分析其系数的意义，即信号在各个谐波频率上的“能量”或“幅度”。 傅里叶变换 (Fourier Transform)： 用于表示非周期信号。我们将介绍傅里叶变换的定义及其性质，例如线性、时移、频移、卷积性质（乘积在时域对应卷积在频域，反之亦然）等。我们将重点分析傅里叶变换的幅度和相位谱，揭示信号的频率内容和相位关系。 卷积定理 (Convolution Theorem)： 强调了在频域进行卷积计算比在时域更简单。输入信号与系统脉冲响应的卷积在时域，对应于在频域上它们傅里叶变换的乘积。$Y(omega) = X(omega) H(omega)$，其中 $Y(omega)$，$X(omega)$，$H(omega)$ 分别是 $y(t)$，$x(t)$，$h(t)$ 的傅里叶变换。 帕塞瓦尔定理 (Parseval's Theorem)： 揭示了信号的能量在时域和频域之间守恒。这对于分析信号的功率谱和能量谱至关重要。 典型信号的傅里叶变换： 我们将计算一系列典型信号（如矩形脉冲、指数衰减信号、三角脉冲等）的傅里叶变换，并分析其频谱特性，例如旁瓣、主瓣宽度等，这些都与信号的持续时间和形状密切相关。 第四部分：拉普拉斯变换——系统分析的更广阔视野 虽然傅里叶变换在分析具有有限能量的信号时非常有效，但它在处理非周期信号时可能不收敛，并且对于某些系统（如不稳定系统）的分析能力有限。拉普拉斯变换作为傅里叶变换的推广，能够更全面地分析连续时间系统，特别是涉及瞬态响应和稳定性分析。 拉普拉斯变换的定义： $X(s) = int_{-infty}^{infty} x(t) e^{-st} dt$，其中 $s = sigma + jomega$ 是复频率。我们将分析收敛域 (Region of Convergence, ROC) 的概念，以及它如何决定信号的特性和系统的稳定性。 拉普拉斯变换的性质： 同样，我们将介绍拉普拉斯变换的线性、时移、频移、卷积等性质。 复频域分析： 拉普拉斯变换将时域信号和系统映射到复频域 $s$。在复频域中，系统的行为可以用传递函数 $H(s)$ 来描述，它定义了输入信号在复频域与输出信号在复频域之间的关系：$Y(s) = X(s) H(s)$。 零点与极点： 传递函数 $H(s)$ 的零点（分子根）和极点（分母根）在复频域上的位置对系统的响应特性起着决定性作用。我们将深入分析零极点与系统稳定性、瞬态响应（如振荡、衰减）之间的关系。 系统稳定性分析： 通过拉普拉斯变换，我们可以通过检查传递函数极点的实部来判断系统的稳定性。所有极点都位于复平面左半部分（实部小于零）的系统是BIBO稳定的。 部分分式展开 (Partial Fraction Expansion)： 利用拉普拉斯逆变换将复杂的传递函数分解为简单项的和，从而更容易求出时域的逆变换，得到系统的输出。 第五部分：Z变换——离散时间系统的分析利器 与拉普拉斯变换对应于连续时间系统一样，Z变换是分析离散时间系统（如数字信号处理系统）的核心工具。 Z变换的定义： $X(z) = sum_{n=-infty}^{infty} x[n] z^{-n}$，其中 $z$ 是复变量。 Z变换的性质： 类似地，我们将学习Z变换的线性、时移、卷积、差分方程求解等性质。 单位圆与收敛域： 在Z变换的$z$平面上，单位圆的几何意义与拉普拉斯变换中的虚轴相对应。收敛域 (ROC) 的概念对于确定序列的唯一性和系统的稳定性至关重要。 传递函数与系统稳定性： 对于离散时间LTI系统，传递函数 $H(z)$ 描述了输入输出的关系。系统的稳定性可以通过检查传递函数极点是否在单位圆内来判断。 离散傅里叶变换 (DFT) 与快速傅里叶变换 (FFT)： 本书还将简要介绍离散傅里叶变换，它是对离散信号进行频谱分析的关键。我们将强调FFT作为一种高效计算DFT的算法，在实际通信系统中的重要应用。 第六部分：滤波器设计与信号处理基础 在掌握了信号与系统的基本理论后，我们将进一步探讨如何利用这些理论来设计和分析实际的滤波器，以及进行基本的信号处理。 滤波器的概念与分类： 我们将介绍理想滤波器（低通、高通、带通、带阻）的频率响应特性，并讨论实际滤波器设计中面临的挑战。 IIR (无限冲激响应) 和 FIR (有限冲激响应) 滤波器： 我们将讨论这两种主要类型的数字滤波器，分析它们的结构、优缺点以及设计方法。 采样定理 (Nyquist-Shannon Sampling Theorem)： 这是将连续时间信号转换为离散时间信号的理论基础。我们将深入理解采样率、奈奎斯特频率以及混叠现象，确保在采样过程中不丢失信息。 其他信号处理概念： 根据篇幅和侧重点，可能还会涉及如调制解调、谱分析、噪声抑制等更进一步的信号处理技术。 贯穿全书的教学理念： 本书的编写旨在理论与实践相结合。每章都将配有大量的例题，覆盖从概念理解到计算应用的不同层次。此外，我们将鼓励读者利用MATLAB等工具进行仿真，加深对理论知识的理解，并初步接触信号处理的实际应用。通过循序渐进的讲解，我们希望读者不仅能够掌握信号与系统的基本原理，更能建立起一套分析和解决通信与信号处理问题的能力。本书内容深入浅出，逻辑清晰，力求为读者构建坚实的理论基础，为他们未来的学习和工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本关于信号与系统的书，从头到尾都透着一股老派的严谨劲儿，读起来就像是走进了一间老式的图书馆，空气里弥漫着纸张和墨水的味道。作者们似乎毫不避讳地把所有基础概念都掰开了揉碎了讲，每一个定义、每一个定理后面，都紧跟着一长串的推导过程，详细到让人几乎不需要再去查阅任何参考资料。我特别喜欢它对傅里叶级数和变换的讲解部分，那种循序渐进的逻辑链条，仿佛是在攀登一座知识的高峰，每一步都有明确的标记和坚实的落脚点。对于初学者来说，这本书可能略显厚重，每翻一页都需要集中全部注意力，但一旦你跟上了它的节奏，那种构建起完整知识体系的成就感是无与伦比的。它不是那种追求新奇花哨应用的读物，它更像是经典武学秘籍，专注于内功心法的修炼，让你对“系统”和“信号”这两个核心概念产生一种近乎本能的理解。书中的习题量适中，但难度设置很有梯度，从最基础的分析到相对复杂的系统响应求解，都设计得恰到好处，让人在实战中检验自己的理论掌握程度。总而言之，这是一部值得放在案头，时不时翻阅，以求返璞归真的教科书。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是“厚重而可靠”。它采用了一种非常扎实的自顶向下（Top-Down）的教学策略，首先建立起完整的理论框架，然后再用大量的数学工具去填充细节。这种方式的好处是，读者在面对具体问题时，总能将它置于一个宏大的理论背景之下进行审视。让我特别欣赏的是，作者在处理线性化和近似问题时所表现出的审慎态度，他们清晰地指出了在何种条件下可以进行线性近似，以及这种近似会带来哪些潜在的误差和局限性。这对于任何想将理论应用于实际工程的读者来说，都是至关重要的“免责声明”。这本书的阅读体验可能不如那些配有大量彩色图示和生动案例的现代教材来得轻松愉快，它更像是一次对心智的严酷训练，需要你投入大量的时间和精力去“啃”。但回报是丰厚的，它奠定了我对信号处理领域后续所有学习的基础，让我有信心去面对更复杂的现代控制理论和数字信号处理的挑战，因为它已经把“内功”练得炉火纯青。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的难度曲线并不平滑，它更像是一系列陡峭的山丘，中间穿插着一些相对平缓的平台。最让我印象深刻的是它在分析LTI系统时，对状态空间表示法的引入，虽然这部分内容在很多入门教材中被刻意弱化，但本书却将其视为理解高阶系统不可或缺的一环。作者在讲解状态变量的选取时，并没有给出标准答案，而是引导读者思考“哪些内部参数最能决定系统的未来行为”，这种开放性的引导，极大地激发了我主动探索的欲望。阅读这本书，就像是得到了一位耐心而又一丝不苟的导师的指导，他既不会因为你跟不上而停下，也不会因为你做得对而放弃深挖。书中的例题往往设计得非常巧妙，它们不追求计算的复杂性，而是旨在揭示某一特定理论背后的物理意义或数学本质。读完后，我感觉自己对“因果性”、“稳定性”这些基本属性的理解上升到了一个新的层次，不再是死记硬背的定义，而是能够从系统的内在结构上去感知它们。

评分☆☆☆☆☆

与我过去接触的几本信号与系统教材相比，这本的视角非常独特，它似乎更倾向于从时域到频域转换的“桥梁”作用来组织内容。我尤其欣赏作者在引入卷积积分时所采用的那个经典的比喻——将一个系统比作一个“过滤器”，输入信号如何被这个过滤器“筛选”和“重塑”。这种具象化的描述，极大地帮助我理解了那个看似抽象的积分运算。此外，对于随机信号处理的前置知识铺垫也做得相当到位，它没有生硬地跳入概率论的世界，而是先通过对确定性信号的分析，逐步引入不确定性的概念，让读者在心理上做好准备。这本书的排版也值得称赞，虽然整体风格偏向传统，但关键术语的加粗和重要结论的框选做得非常到位，使得在快速浏览和重点回顾时能迅速锁定核心信息。如果你是那种需要“知其然更要知其所以然”的学习者，这本书无疑能提供极佳的深度挖掘工具。它教会我的不仅仅是解题的方法，更是思考问题的底层逻辑。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，第一感觉是“硬核”，完全没有现在市面上很多教材那种为了迎合读者而采取的轻量化处理。它的文字风格是那种非常学术、不带任何感情色彩的叙述，每一个公式的出现都仿佛是经过深思熟虑，而非信手拈来。我记得有一章专门讲Z变换的部分，作者用了大量的篇幅来解释收敛域（ROC）的重要性，那种强调“定义域决定了分析的有效性”的论调，在其他教材中常常被一带而过。这本书却把它提升到了哲学高度，让你明白，没有了收敛域的讨论，所有的运算都如同空中楼阁。书中图表的绘制也极其工整，线条清晰，每一个波形图的标注都精确到令人发指，这对于依赖视觉辅助来理解抽象概念的我来说，简直是福音。虽然阅读过程偶尔会让人感到疲惫，特别是涉及到复平面上的积分运算时，但这种挑战也恰恰是它价值所在——它强迫你走出舒适区，去直面信号系统理论中那些最难啃的骨头。它不是快餐读物，更像是一瓶陈年的威士忌，需要时间去品味，才能体会出其中醇厚的底蕴。