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張永瑞 等 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 綫性係統
• 傅裏葉變換
• 拉普拉斯變換
• Z變換
• 濾波器設計
• 控製係統
• 通信原理
• 數字信號處理

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030279026

版次：1

商品編碼：10320731

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2010-08-01

用紙：膠版紙

頁數：288

字數：431000

正文語種：中文

內容簡介

　　 《信號與係統》為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。根據教育部電子信息類專業教學指導委員會修訂的“信號與係統”課程基本要求，並充分考慮各院校新一輪修訂專業教學計劃中該課程的學時數及現代電子科技發展的新趨勢、新潮流編寫而成。其主要內容包括：信號與係統的基本概念、連續時間信號與係統的時域分析、連續信號與係統的實頻域分析、連續信號與係統的復頻域分析、離散信號與係統的時域分析、離散信號與係統的復頻域分析、係統的狀態變量分析共7章內容。全書各章節均配有習題、思考題，書末附有部分習題的參考答案，以方便教學。
本書可作為普通高等教育通信工程、電子信息工程、自動化、電子信息科學與技術、測控技術與儀器、計算機科學與技術等專業的本科生的教材，對從事電子類專業的工程技術人員也有重要的參考價值。

目錄

前言
第1章 信號與係統的基本概念
1.1 信號
1.1.1 信號與信息
1.1.2 信號分類
1.1.3 信號的基本運算
1.1.4 信號的時域變換
1.1.5 思考題
1.2 係統
1.2.1 什麼是係統
1.2.2 係統的分類
1.2.3 係統的描述
1.2.4 思考題
1.3 信號與係統分析概述
1.3.1 分析與綜閤
1.3.2 信號與係統的時域分析
1.3.3 信號與係統的變換域分析
1.3.4 思考題
1.4 習題
第2章 連續時間信號與係統的時域分析
2.1 單位階躍信號與單位衝激信號
2.1.1 單位階躍函數和單位衝激函數
2.1.2 單位衝激函數的性質
2.1.3 思考題
2.2 LTI連續係統的時域響應
2.2.1 微分方程經典解與自由、強迫響應
2.2.2 零輸入響應、零狀態響應分彆求法
2.2.3 思考題
2.3 衝激響應與階躍響應
2.3.1 衝激響應
2.3.2 階躍響應
2.3.3 思考題
2.4 捲積積分及其應用
2.4.1 捲積積分的基本運算過程
2.4.2 捲積積分運算規則
2.4.3 捲積積分應用於LTI連續係統分析
2.4.4 思考題
2.5 習題
第3章 連續信號與係統的實頻域分析
3.1 連續周期信號的傅裏葉級數與頻譜
3.1.1 傅裏葉級數
3.1.2 周期信號的頻譜
3.1.3 周期信號的功率、有效值和信號帶寬
3.1.4 思考題
3.2 連續非周期信號的傅裏葉變換與頻譜
3.2.1 從傅裏葉級數到傅裏葉變換
3.2.2 常片j非周期信號的傅裏葉變換
3.2.3 思考題
3.3 傅裏葉變換的性質
3.3.1 綫性性質
3.3.2 時移性質
3.3.3 頻移性質
3.3.4 尺度變換特性
3.3.5 對稱特性
3.3.6 時域捲積定理
3.3.7 時域微分特性
3.3.8 時域積分特性
3.3.9 思考題
3.4 LTI連續係統的實頻域分析
3.4.1 周期信號激勵下係統的響應
3.4.2 非周期信號激勵下係統的響應
3.4.3 思考題
3.5 濾波器
3.5.1 無失真傳輸係統
3.5.2 信號通過理想低通濾波器
3.5.3 思考題
3.6 采樣器
3.6.1 理想取樣
3.6.2 實際取樣
3.6.3 時域取樣定理
3.6.4 從已取樣信號fs（t）中恢復原信號f（t）
3.6.5 思考題
3.7 調製器與解調器
3.7.1 調製器
3.7.2 解調器
3.7.3 思考題
3.8 習題
第4章 連續信號與係統的復頻域分析
4.1 拉普拉斯變換
4.1.1 從傅裏葉變換到雙邊拉普拉斯變換
4.1.2 單邊拉普拉斯變換
4.1.3 常用函數的拉氏變換對
4.1.4 思考題
4.2 單邊拉普拉斯變換的重要性質
4.2.1 綫性性質
4.2.2 延時特性
4.2.3 復頻移性質
4.2.4 尺度變換特性
4.2.5 捲積定理
4.2.6 時域微分特性
4.2.7 時域積分特性
4.2.8 思考題
4.3 拉普拉斯逆變換
4.3.1 查錶法
4.3.2 部分分式展開法
4.3.3 思考題
4.4 應用拉普拉斯變換分析電路與係統
4.4.1 拉氏變換求解微分方程
4.4.2 拉氏變換法分析電路
4.4.3 思考題
4.5 係統函數分析
4.5.1 係統函數H（s）的零、極點
4.5.2 零、極點分布與時域響應
4.5.3 係統的穩定性分析
4.5.4 H（s）與H（jω）的關係
4.5.5 思考題
4.6 習題
第5章 離散信號與係統的時域分析
5.1 單位階躍序列與單位脈衝序列
5.1.1 單位階躍序列
5.1.2 單位脈衝序列
5.1.3 思考題
5.2 LTI離散係統的自由響應、強迫響應與零輸入響應、零狀態響應
5.2.1 離散信號的差分運算與纍和運算
5.2.2 LTI離散係統的差分方程
5.2.3 差分方程的迭代解法
5.2.4 差分方程的經典解與自由、強迫響應
5.2.5 零輸入響應與零狀態響應分彆求法
5.2.6 思考題
5.3 單位序列響應與單位階躍響應
5.3.1 單位序列響應
5.3.2 單位階躍響應
5.3.3 思考題
5.4 捲積和及其應用
5.4.1 捲積和定義及運算過程
5.4.2 捲積和的運算規則
5.4.3 捲積和應用於LTI離散係統分析
5.4.4 思考題
5.5 習題
第6章 離散信號與係統的復頻（Z）域分析
6.1 Z變換
6.1.1 從拉普拉斯變換到Z變換
6.1.2 Z變換定義
6.1.3 收斂域
6.1.4 常用函數的Z變換對
6.1.5 逆Z變換公式
6.1.6 思考題
6.2 Z變換的性質
6.2.1 綫性
6.2.2 移位（序）性
6.2.3 Z域尺度變換性（序列乘∥）
6.2.4 時域捲積定理
6.2.5 Z域微分性（序列乘k，又稱時域綫性加權）
6.2.6 Z域積分性（序列除k+m）
6.2.7 時域反摺（轉）性
6.2.8 纍和性（部分和性）
6.2.9 初值定理
6.2.10 終值定理
6.2.11 思考題
6.3 逆Z變換
6.3.1 查錶法
6.3.2 冪級數展開法
6.3.3 部分分式展開法
6.3.4 留數法
6.3.5 思考題
6.4 應用Z變換分析LTI離散係統
6.4.1 Z變換解差分方程
6.4.2 係統函數
6.4.3 應用Z變換分析框圖描述的LTI離散係統
6.4.4 s域與Z域的關係
6.4.5 思考題
6.5 應用係統函數H（z）分析LTI離散係統特性
6.5.1 由H（z）的零極點看係統的時域特性
6.5.2 由H（z）看係統的因果性與穩定性
6.5.3 由H（z）看係統的頻率特性
6.5.4 思考題
6.6 習題
第7章 係統的狀態變量分析
7.1 係統的狀態、狀態變量與狀態方程
7.1.1 係統的狀態、狀態變量概念
7.1.2 由電路引齣係統的狀態方程與輸齣方程
7.1.3 動態方程的一般形式
7.1.4 關於狀態變量分析中幾點應明確的概念
7.1.5 思考題
7.2 動態方程的建立
7.2.1 連續係統動態方程的建立
7.2.2 離散係統動態方程的建立
7.2.3 思考題
7.3 連續係統動態方程的求解
7.3.1 時域解法
7.3.2 狀態方程的變換域解
7.3.3 求狀態轉移矩陣φ（t）即eA
7.3.4 思考題
7.4 離散係統動態方程的求解
7.4.1 時域解法
7.4.2 狀態方程的變換解
7.4.3 φ（k）=Ak的求法
7.4.4 思考題
7.5 習題
部分習題參考答案
參考文獻

前言/序言

《宇宙的低語：萬物如何交流的奧秘》 簡介： 想象一下，我們生活在一個由無數“信號”編織而成的巨大網絡中。從微觀粒子間的量子糾纏，到浩瀚星係間的引力波，再到人類社會中的語言、音樂與情感交流，這一切無不遵循著某種共通的“法則”，一種關於信息如何産生、傳遞、接收與轉化的深刻規律。 《宇宙的低語：萬物如何交流的奧秘》並非一本艱深的學術著作，而是一場充滿好奇心的探索之旅，旨在揭示構成我們現實世界萬事萬物的基本“語言”——那些無處不在卻又常常被我們忽略的“信號”與“係統”。這本書將帶領讀者穿越時空的界限，從自然科學的宏偉圖景，到人文社會的細膩觀察，層層剝開信息交流的內在機製。 第一部分：自然的語言——從粒子到星辰的低語 我們從最基礎的層麵開始。你知道嗎？即便是最微小的粒子，它們之間也在以我們無法直接感知的方式“交流”。本書將深入淺齣地介紹量子力學中的一些基本概念，並非為瞭推導復雜的公式，而是為瞭讓你領略量子世界的奇妙：粒子如何“知道”彼此的存在，即使它們相隔遙遠？這種“糾纏”的本質是什麼？我們還會探討熱力學中的熵，它並非隻是冰冷的數學概念，更是信息量的一種度量，反映瞭係統的不確定性與混亂程度。理解熵，就是理解信息在物理世界中的流動與衰減。 接著，我們將目光投嚮更宏觀的尺度。地球上的生命是如何誕生的？細胞間的信號傳遞，DNA的遺傳密碼，生物體的激素調節，無一不是精妙的“通信係統”。本書將描繪自然界中各種令人驚嘆的交流方式：候鳥如何利用地球磁場導航，螢火蟲如何用閃爍的“信號”尋找伴侶，植物如何通過根係與土壤中的微生物“對話”，甚至我們身體內的免疫細胞如何識彆並清除外來入侵者，這背後都隱藏著復雜而高效的信息處理過程。 當我們仰望星空，宇宙本身也在嚮我們“訴說”著它的故事。恒星的光芒穿越億萬光年抵達我們的眼睛，它們攜帶瞭關於恒星誕生、演化乃至死亡的“信息”。射電望遠鏡捕捉到的來自遙遠星係的射電信號，則揭示瞭宇宙最古老、最神秘的“低語”。而愛因斯坦預言的引力波，如同宇宙的“漣漪”，攜帶著關於黑洞閤並、中子星碰撞等極端事件的寶貴信息，為我們打開瞭觀測宇宙的新窗口。我們將探索這些宇宙信號的本質，以及它們如何幫助我們拼湊齣宇宙的演化圖景。 第二部分：人類的錶達——從聲音到思想的傳遞 離開瞭自然的領域，我們將注意力轉嚮人類社會。人類的文明，很大程度上就是建立在信息交流的不斷發展與革新之上。語言，作為人類最基本、最強大的交流工具，其背後蘊含著怎樣的奧秘？本書將觸及語言學的一些基本原理，但重點不在於學習詞匯或語法，而在於理解語言如何將抽象的思緒轉化為有形的聲波或文字，如何在不同個體之間構建起共享的意義。 音樂，這種跨越文化、觸動靈魂的藝術形式，又是一種怎樣的信號？本書將從聲音的物理特性齣發，探討音調、節奏、和聲如何影響我們的情緒，如何喚起深層的共鳴。我們會發現，音樂並非僅僅是隨機的聲音組閤，它遵循著一套內在的“結構”與“模式”，能夠直接傳遞情感與信息。 除瞭顯性的語言與音樂，人類的交流還充滿瞭大量的“隱性信號”。肢體語言、麵部錶情、甚至是穿著打扮，都在不經意間傳遞著我們的意圖、情緒與社會地位。本書將引導讀者觀察這些微妙的信號，理解它們在人際互動中的重要作用。我們還將探討情感交流的復雜性，為何同一種錶達在不同語境下會産生截然不同的解讀？這背後涉及到我們對對方心理狀態的理解，以及信息的“噪聲”與“失真”。 第三部分：現代的連接——從網絡到智能的脈動 進入信息時代，人類的交流方式發生瞭翻天覆地的變化。互聯網、移動通信、社交媒體，這些現代技術如何重塑瞭我們傳遞與接收信息的方式？本書將描繪信息技術發展的脈絡，從早期電話的模擬信號，到如今高速的數字通信，理解信號編碼、傳輸與解碼的過程，將幫助我們更好地認識這個互聯互通的世界。 我們將深入探討“網絡”的概念，它不僅僅是物理的綫路，更是信息流動的“係統”。社交網絡如何形成，信息如何在這其中傳播與擴散？病毒式傳播的原理是什麼？為什麼有些信息能迅速火遍全球，而有些則石沉大海？本書將藉助一些生動的案例，揭示信息傳播中的“節點”與“路徑”的重要性。 人工智能的興起，更是將信息交流推嚮瞭一個新的高度。機器如何“學習”語言？如何理解圖像與聲音？本書將以通俗易懂的方式，介紹機器學習、深度學習等概念，讓你明白人工智能並非魔法，而是通過處理海量數據，識彆“模式”與“規律”，從而實現“智能”的模擬。我們會探討，當機器能夠如此高效地處理與生成信息時，它將如何改變我們的工作、生活乃至思考方式。 第四部分：未來的迴響——未知的邊界與無限可能 《宇宙的低語》並非止步於當下，它將引領讀者展望信息的未來。隨著技術的不斷進步，我們是否能夠實現更直接、更高效的思維交流？腦機接口的最新進展，能否讓我們“意念”控製機器，甚至實現“心靈感應”？宇宙深處是否還隱藏著我們尚未發現的，更為奇特的信息載體與交流方式？ 本書還會探討信息安全與隱私的問題。在這個信息爆炸的時代，如何保護我們的個人信息？如何辨彆虛假信息？在人與人、人與機器的交流日益頻繁之際，理解信息的本質，掌握信息的解讀能力，將變得前所未有的重要。 總結： 《宇宙的低語：萬物如何交流的奧秘》是一本關於“連接”的書。它連接瞭物理世界與生命現象，連接瞭科學原理與人文藝術，連接瞭過去、現在與未來。通過這本書，你將學會用一種全新的視角去審視周圍的一切，發現隱藏在平凡事物背後的深刻規律。你將不再僅僅是被動地接收信息，而是成為一個更敏銳的觀察者，一個更有效的溝通者，一個對這個充滿信息交流的奇妙世界充滿敬畏與好奇的探索者。這是一場關於理解、關於連接、關於我們自身與宇宙之間永無止境的對話的邀約。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我懷著一種挑戰自我的心態翻開瞭《信號與係統》這本書。我承認，在接觸這本書之前，我對數學建模和係統分析的理解還停留在非常基礎的層麵。這本書的齣現，徹底顛覆瞭我之前的認知。作者在開篇就給我留下深刻印象的是他對“係統”這個概念的定義和分類，非常清晰且具有普適性，這為我後續的學習打下瞭堅實的基礎。他引入的各種數學工具，如差分方程、微分方程，以及它們在離散和連續係統中的應用，都被他講解得條理分明。我尤其欣賞他在講解傅裏葉級數和傅裏葉變換時，沒有僅僅停留在數學推導，而是深入探討瞭它們在頻譜分析、信號去噪等方麵的實際價值。書中的圖示非常豐富，而且質量極高，每一個圖都恰到好處地闡釋瞭作者的觀點，讓我能夠直觀地理解那些抽象的數學概念。我甚至會反復揣摩一些圖，來加深自己的理解。此外，作者在討論係統的穩定性、因果性等屬性時，也非常嚴謹，但又不失邏輯的流暢性。他善於用類比和反例來幫助讀者理解那些容易混淆的概念。這本書讓我看到瞭一個完整的信號處理理論框架，它既有深厚的理論根基，又有廣泛的應用前景，讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

我得說，閱讀《信號與係統》這本書，簡直是一場數學與物理思維的奇妙冒險！雖然我一直對工程領域抱有濃厚興趣，但對於信號處理的係統性認知一直有些模糊。這本書就像一盞明燈，照亮瞭我前進的方嚮。作者在處理一些核心概念時，比如捲積、拉普拉斯變換和Z變換，展現齣瞭非凡的洞察力。他不僅僅停留在公式推導，而是深入剖析瞭這些數學工具的物理意義和工程應用。我尤其喜歡他講解捲積的部分，通過不同的信號組閤，清晰地展示瞭係統如何響應輸入信號，以及這種響應是如何纍積的。這種循序漸進的講解方式，讓我能夠逐步建立起對復雜概念的理解，而不是被海量的信息淹沒。而且，作者非常注重數學的嚴謹性，但又不會讓讀者感到枯燥。他會在適當的時候引入一些工程上的案例，比如濾波器的設計、係統的穩定性分析，將抽象的理論與實際應用緊密聯係起來。我發現，一旦理解瞭這些基本原理，很多看似復雜的問題都能迎刃而解。書中的習題設計也非常巧妙，既有鞏固基礎的練習，也有啓發思考的挑戰性題目，這讓我能夠在實踐中加深對知識的掌握。這本書讓我真正體會到瞭數學在描述和分析物理世界中的強大力量，也讓我對未來的學習和研究充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

我對《信號與係統》這本書的體驗，是一種從“知其然”到“知其所以然”的升華。過去，我在學習一些工程課程時，經常會遇到一些現成的公式和方法，但總是覺得知其然，不知其所以然，感覺像是空中樓閣。這本書，恰恰彌補瞭我的這個遺憾。作者在講解離散時間信號和連續時間信號時，非常注重它們之間的聯係和區彆，並且用非常形象的語言解釋瞭采樣定理等關鍵概念，讓我一下子明白瞭為什麼數字信號處理能夠如此強大。我特彆喜歡他對隨機信號的講解，雖然這個部分相對比較抽象，但他通過一些實際例子，比如噪聲的建模，讓我體會到瞭隨機信號在現實世界中的普遍性以及處理它的重要性。書中的章節安排也非常閤理，層層遞進，從最基礎的信號類型講到復雜的係統分析，每一步都銜接得很自然。而且，作者在講解一些高級概念時，還會適時地引用一些相關的研究成果，讓我瞭解到這個領域的最新進展，這對於我保持學習的動力非常有幫助。這本書不僅僅是一本教科書，更像是一本引人入勝的科普讀物，它激發瞭我對信號與係統更深層次的探索欲望。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與係統》真是讓我大開眼界！我之前對信號處理一點概念都沒有，看到這個書名時，心裏還打鼓，以為會是那種晦澀難懂、充斥著天書般公式的書。但讀起來之後，我纔發現我的擔憂完全是多餘的。作者的敘事方式非常吸引人，他並沒有一開始就拋齣復雜的理論，而是從一些非常貼近生活的例子入手，比如我們每天聽到的音樂、看到的電視信號，甚至是手機通信背後的原理，都用非常生動形象的比喻給解釋清楚瞭。我印象最深的是關於傅裏葉變換的部分，本來以為這會是全書的難點，結果作者通過一個水波的例子，將原本抽象的數學概念變得可視化、易於理解。他一步步地引導讀者去思考，去感受，而不是強行灌輸。書中的插圖也非常精美，幫助我更好地理解那些抽象的圖形和波形。而且，作者在講解過程中，時不時會穿插一些曆史典故和科學傢的故事，讓整個學習過程變得更加有趣，也讓我對信號與係統這個領域有瞭更深的敬意。這本書的語言風格非常接地氣，沒有太多刻意的賣弄學問，讀起來就像是在和一位經驗豐富的老師聊天，他耐心地解答著我所有的疑問，並且總能給我帶來意想不到的啓發。總而言之，這是一本我非常推薦給初學者入門的信號與係統教材，它不僅傳授瞭知識，更重要的是點燃瞭我對這個領域的熱情！

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與係統》的閱讀體驗，可以說是一次思維模式的重塑。我一直認為信號與係統是一個非常技術性的學科，充斥著復雜的公式和抽象的概念，但這本書打破瞭我的固有印象。作者以一種非常哲學化的視角，引導我們去理解“信號”和“係統”這兩個基本概念的本質。他並沒有直接給齣大量公式，而是先從“信息”的傳遞和處理這一宏觀角度齣發，讓我們體會到信號與係統在現代社會中的重要性。當我讀到關於係統性質的章節時，比如綫性、時不變性，我纔真正理解到這些看似簡單的性質，是如何構建起整個信號處理理論的基石。作者在講解過程中，非常注重邏輯的連貫性，並且善於用一些非常生動的比喻來闡釋復雜的數學原理，比如他用“放大鏡”和“濾網”來比喻濾波器的作用，讓我瞬間領悟。而且，這本書的排版和設計也非常用心，文字清晰，圖錶精美，閱讀起來非常舒適。我尤其贊賞作者在處理一些具有挑戰性的問題時，能夠提供多種不同的解題思路，這讓我能夠從不同的角度去理解問題，從而培養齣更強的分析和解決問題的能力。總的來說，這本書讓我不僅學到瞭知識，更重要的是，它教會瞭我如何去思考，如何去分析，這對我未來的學習和職業發展都將産生深遠的影響。