信息与系统/21世纪高等院校电子信息与电气学科系列规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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岳振军 编

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111239529

版次：1

商品编码：10504496

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2008-06-01

用纸：胶版纸

页数：246

正文语种：中文

内容简介

《21世纪高等院校电子信息与电气学科系列规划教材：信息与系统》主要阐述确定性信号的时域和频域分析基本方法，线性时不变系统的描述与特性，以及确定性信号通过线性时不变系统的时域与变换域分析方法。
《21世纪高等院校电子信息与电气学科系列规划教材：信息与系统》的主要内容包括概论，信号分析理论基础，线性时不变系统分析方法，确定性信号通过线性时不变系统，工程应用实例。按照信号分析，信号通过系统响应求解，系统分析和应用实例的结构体系，以需求为牵引，以问题解决为导向，将传统教材以介绍方法为主线改进为以解决问题为主线，实现了与MATLAB工具的无缝对接。《21世纪高等院校电子信息与电气学科系列规划教材：信息与系统》结构新颖，概念清晰，推理严谨，注重方法，例证丰富，行文流畅，简明易懂，兼顾了课堂教学和自学需要。
《21世纪高等院校电子信息与电气学科系列规划教材：信息与系统》可作为工程性质较强的高等院校电子工程、通信工程、信息工程、自动控制工程、计算机科学与技术、信息与计算科学等专业的本科生教材，也可供相关科技工作者自学参考。

目录

序
前言
第1章 概论
1.1 引言
1.2 关于MATLAB
1.2.1 MATLAB入门
1.2.2 MATLAB的数值计算功能
1.2.3 MATLAB的二维图形功能

1.3 信号的概念与基本运算
1.3.1 工程中的信号
1.3.2 信号的分类
1.3.3 典型信号
1.3.4 连续信号的基本运算与时域变换
1.3.5 连续信号的分解

1.4 系统的概念
1.4.1 系统描述
1.4.2 系统的特性和分类
1.4.3 LTI系统及其对输入的响应
习题

第2章 信号的卷积与变换
2.1 引言
2.2 卷积与相关
2.2.1 卷积和
2.2.2 卷积积分
2.2.3 相关

2.3 傅里叶变换
2.3.1 周期函数的傅里叶展开
2.3.2 周期函数的对称性与其谐波分量的关系
2.3.3 傅里叶变换
2.3.4 傅里叶变换的性质

2.4 拉普拉斯变换
2.4.1 拉普拉斯变换的概念
2.4.2 典型信号的拉普拉斯变换
2.4.3 拉普拉斯变换的性质
2.4.4 拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系
2.4.5 拉普拉斯逆变换

2.5 Z变换
2.5.1 Z变换的定义与收敛域
2.5.2 Z逆变换
2.5.3 Z变换的性质
2.5.4 Z变换与拉普拉斯变换之间的关系
习题

第3章 信号的频谱分析
3.1 引言
3.2 信号的频谱
3.2.1 正弦信号的频域表示
3.2.2 周期信号的频谱
3.2.3 非周期信号的频谱
3.2.4 信号频谱的常用性质
3.2.5 功率谱与能量谱

3.3 抽样定理
3.3.1 时域抽样及其频谱
3.3.2 抽样定理

3.4 离散时间傅里叶变换与离散傅里叶变换
3.4.1 离散时间傅里叶变换
3.4.2 离散傅里叶变换
习题

第4章 线性时不变系统对输入的响应
4.1 引言
4.2 连续时间系统的时域表示
4.2.1 连续时间LTI系统的时域模型
4.2.2 算子表示法

4.3 LTI系统的响应分解
4.3.1 齐次解和特解
4.3.2 零输入响应和零状态响应

4.4 连续时间系统的时域分析法
4.4.1 常系数线性微分方程求解——经典法
4.4.2 零输入响应的求解
4.4.3 单位冲激响应和单位阶跃响应
4.4.4 零状态响应的求解
4.4.5 各种响应之间的关系

4.5 连续时间系统的频域分析法
4.5.1 连续时间系统的频域模型
4.5.2 频域系统函数
4.5.3 零状态响应的求解

4.6 连续时间系统的复频域分析法
4.6.1 连续时间系统的复频域模型
4.6.2 零输入响应的求解
4.6.3 复频域系统函数
4.6.4 零状态响应的求解
4.6.5 利用S域分析求解系统的全响应
4.6.6 极点与响应的关系

4.7 离散时间系统的时域表示
4.7.1 离散时间系统的时域模型
4.7.2 移序算子

4.8 离散时间系统的时域分析法
4.8.1 迭代法
4.8.2 经典法
4.8.3 零输入响应
4.8.4 单位样值响应
4.8.5 零状态响应
4.8.6 用双零法求完全响应

4.9 离散时间系统的Z域分析法
4.9.1 离散时间系统的Z域模型
4.9.2 零输入响应
4.9.3 零状态响应和系统函数
4.9.4 全响应
习题

第5章 系统分析及应用
5.1 引言
5.2 连续时间系统的系统分析
5.2.1 系统零极点
5.2.2 系统零极点与时域特性的关系
5.2.3 系统零极点与系统频率特性的关系
5.2.4 系统稳定性

5.3 离散时间系统分析
5.3.1 系统零极点与时域特性的关系
5.3.2 系统零极点与系统频率特性的关系
5.3.3 系统稳定性

5.4 系统的因果性
5.4.1 因果系统的概念
5.4.2 连续时间系统的因果性与判别
5.4.3 离散时间系统的因果性与判别
5.5 信号通过线性时不变系统不失真的条件

5.6 调制与解调
5.6.1 调制与解调的概念
5.6.2 双边带调制
5.6.3 单边带调制
5.6.4 振幅调制

5.7 频分复用与时分复用
5.7.1 频分复用
5.7.2 时分复用
习题
第6章 滤波器
6.1 引言
6.2 理想模拟滤波器及其冲激响应
6.2.1 理想模拟滤波器
6.2.2 理想低通滤波器的冲激响应

6.3 模拟滤波器的实现
6.3.1 模拟滤波器的一些典型逼近函数
6.3.2 模拟滤波器的频率变换

6.4 数字滤波器
6.4.1 数字滤波器的基本原理
6.4.2 FIR与IIR滤波器的频响特性

6.5 数字滤波器的基本结构
6.5.1 IIR数字滤波器的结构
6.5.2 FIR数字滤波器的结构
习题
部分习题答案
参考文献

精彩书摘

第1章 概论
1.1 引言
人类的任何社会活动都包含着信息的传递和处理。信息必须由信号携带通过系统传输。本书介绍信号与系统分析的基本方法，为读者进一步学习后继专业课程奠定必要的理论基础。
通过观察对象随某一自变量变化而变化的情况来研究对象，是科学研究的重要方法之一。如果自变量取为时间t，则相应的方法称为时域方法。时域方法与我们的客观感受完全一致，因而易于理解和接受，但在工程上，利用变量替换方法把自变量变为其他量，有时会更方便，这称为变换域方法。经典的意义上，信号与系统可以以时间为自变量进行分析，也可以通过傅里叶变换以频率为自变量进行分析，或通过拉普拉斯变换以复频率为自变量进行分析，对离散信号与系统，可以通过z变换以z为自变量进行分析。
科学研究的另一个方法是化繁为简。现实世界里的对象往往都很复杂，为便于研究，人们提炼或抽象出一些简单的特例或理想情况，对其进行充分研究，再按某种规则推及复杂的对象。特别是当研究对象具备线性结构时，一般情况可以写成特殊情况的线性组合，这样对一般对象的研究就转化成了对特殊情况和线性运算性质的研究，问题得到大大简化。
以上两种方法构成了本书的方法论基础。
本书以通信和信号处理理论为背景，以某些特殊的信号与系统在时域、频域、复频域和z域的分析为例，介绍信号与系统的分析方法，以及一些初步的应用。

前言/序言

　　《信号与系统》课程历经数十年建设，无论体系或内容都已相当成熟，要想写出高质量、有创建性的新教材，难度很大。解放军理工大学岳振军等教师，在定位于应用型人才培养的基础上，编写了这本教材。

《信号的奥秘：从理论到应用》 内容简介 本书深入浅出地剖析了信号的生成、传播、处理和分析的 fundamental 理论，并广泛探讨了其在现代科技领域中的 pivotal 应用。我们旨在为读者构建一个扎实的信号理论基础，同时揭示信号技术如何驱动着通信、控制、医学影像、音频处理等诸多前沿学科的发展。 第一部分：信号的数学语言 本部分是理解后续内容的基础。我们首先从数学的角度，系统地介绍了信号的基本概念。 信号的定义与分类： 信号是信息的一种载体，它随时间或空间的变化而改变。我们将详细讨论连续时间信号和离散时间信号，以及它们的类 似性与差异性。信号还可以根据其性质分为周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等，我们会在不同章节中根据需要引入这些概念。 基本信号单元： 介绍构成复杂信号的基本元素，如单位冲激信号（Dirac Delta Function）和单位阶跃信号（Heaviside Step Function）。它们在信号分析和系统建模中扮演着至关重要的角色。我们将详细解释它们的数学定义、性质以及在系统响应分析中的作用。 傅里叶变换： 这是信号分析中最 powerful 的工具之一。我们将从时域信号过渡到频域，解释傅里叶级数和傅里叶变换如何将信号分解为其 constituent 频率成分。深入探讨傅里叶变换的性质，如线性、时移、频移、卷积定理等，并展示如何利用它们来分析信号的频谱特性。我们将通过大量的例子，例如方波、三角波的傅里叶变换，来帮助读者理解理论。 拉普拉斯变换： 针对更广泛的系统，特别是包含初始条件的系统，拉普拉斯变换提供了比傅里叶变换更 general 的分析方法。我们将讲解单边拉普拉斯变换，包括其收敛域的概念，以及如何利用它来求解线性常系数微分方程，从而分析系统的瞬态和稳态响应。 Z变换： 对应于离散时间信号和系统，Z变换扮演着与拉普拉斯变换在连续域相似的角色。我们将介绍Z变换的定义、性质，以及如何利用它来分析离散时间系统的频率响应和稳定性。这对于理解数字信号处理至关重要。 第二部分：信号与系统的交互 信号的价值在于它能够携带信息，而系统则是处理和转换这些信息的核心。本部分将重点阐述信号与系统之间的关系。 线性时不变（LTI）系统： 这是信号处理中最 fundamental 的系统模型。我们将深入分析LTI系统的核心特性：叠加性和时移不变性。重点讲解系统的冲激响应，以及如何利用卷积来描述LTI系统对任意输入信号的输出。 系统函数与频率响应： 通过拉普拉斯变换和Z变换，我们可以得到系统的系统函数（传递函数），它描述了系统在不同频率下的增益和相位特性，即频率响应。我们将详细分析频率响应，例如低通、高通、带通滤波器，以及它们在信号去噪和特征提取中的应用。 系统分析与稳定性： 学习如何利用系统函数（零极点分析）来判断LTI系统的稳定性。理解系统稳定性的重要性，并探讨其与系统响应的关系。 反馈系统： 引入反馈的概念，分析正反馈和负反馈对系统性能的影响，以及它们在控制系统和振荡器设计中的作用。 第三部分：数字信号处理基础 随着数字技术的飞速发展，数字信号处理（DSP）已成为现代电子信息技术不可或缺的一部分。本部分将聚焦于数字信号的处理技术。 离散时间信号的采样与重建： 详细介绍采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem），理解采样率与信号带宽的关系。探讨理想采样和实际采样中的混叠现象，以及抗混叠滤波器的作用。讲解信号的重建过程，例如插值技术。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 介绍DFT如何将离散时间信号的频谱信息计算出来。重点讲解FFT算法，它极大地提高了DFT的计算效率，是许多现代信号处理算法的基础。 数字滤波器设计： 介绍两种主要的数字滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。探讨它们的设计原理、优缺点，以及常见的滤波器设计方法，如巴特沃斯、切比雪夫、凯撒窗法等。 数字信号处理的应用实例： 通过具体的例子，例如音频信号的压缩（MP3）、图像的边缘检测、语音识别中的特征提取等，展示数字信号处理在实际中的强大能力。 第四部分：信号处理的进阶主题与应用 本部分将进一步拓展信号处理的理论和应用范围，触及更广泛的领域。 随机信号与噪声： 引入随机过程的概念，描述不可预测的信号，如通信中的噪声。学习如何用概率统计的方法来描述和分析随机信号，包括自相关函数、互相关函数、功率谱密度等。 参数估计与信号检测： 探讨如何在含有噪声的信号中提取有用信息，例如信号的幅值、频率的估计。介绍基本的信号检测理论，例如 Neyman-Pearson 准则。 多速率信号处理： 介绍信号升采样和降采样的技术，以及它们在不同采样率系统之间的信号转换中的作用。 小波变换： 作为傅里叶变换的有力补充，小波变换能够同时提供时间和频率的信息，非常适合分析非平稳信号。我们将介绍小波变换的基本原理和应用。 现代通信系统中的信号处理： 探讨信号处理在无线通信、光通信、卫星通信等现代通信技术中的核心作用，例如调制解调、信道编码、多址技术等。 其他应用领域： 简要介绍信号处理在医学影像（CT、MRI）、地球物理勘探、机械故障诊断、生物信号分析等领域的应用。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 深刻理解信号的数学本质和时频域分析方法。 掌握线性时不变系统的基本理论和分析技巧。 熟悉数字信号处理的核心技术，包括采样、DFT、FFT和数字滤波器设计。 认识信号处理在通信、控制、信息处理等众多现代科技领域中的 pivotal 地位和广泛应用。 具备进一步深入学习信号处理相关专业知识的坚实基础。 本书力求理论与实践相结合，通过丰富的例题和习题，帮助读者巩固所学知识，培养分析和解决实际信号处理问题的能力。我们相信，掌握信号的理论和处理技术，就是掌握现代信息世界的一把钥匙。

评分☆☆☆☆☆

作为一名希望在信息科学领域有所建树的学生，我一直在寻找一本能够真正点燃我研究热情，并且提供扎实理论基础的教材。《信息与系统》这本书，无疑满足了我的这一期待。它在知识的呈现上，展现出一种独特的“全局观”。在讲解信息技术各个分支（如信号处理、通信原理、计算机网络、信息安全等）时，这本书并没有将它们孤立地呈现在读者面前，而是强调了它们之间的内在联系和相互依赖。我喜欢书中在介绍数字信号处理时，是如何将它与通信系统的调制解调、以及图像视频的压缩技术联系起来的。这种跨领域的整合，让我看到了信息技术各个分支如何协同工作，共同构建起我们现在所知的数字世界。而在系统工程的部分，作者对不同层次的系统分析方法（如功能分析、性能分析、可靠性分析）的介绍，让我能够更有条理地去理解和设计复杂的系统。尤其是在关于系统集成和验证的部分，书中强调了在整个生命周期中持续进行验证的重要性，这对我日后参与实际项目具有非常重要的指导意义。总而言之，这本教材以其深刻的洞察力、广阔的视野和严谨的逻辑，为我打开了一扇通往信息与系统核心世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，信息与系统这个领域，是连接各种高科技的桥梁。而一本好的教材，应该能够帮助我们搭建起这座桥梁，而不是让我们迷失在桥下的丛林中。这本《信息与系统》在这方面做得非常到位。我尤其欣赏作者在处理“系统”这个概念时所展现出的广阔视野。它不仅仅局限于传统的计算机系统或者通信系统，而是将信息流动的整个生态都纳入了考量范围。从信息的产生、采集、存储、传输，到信息的处理、分析、决策和应用，这本书都进行了相对系统的论述。在数据处理的部分，作者不仅介绍了各种数据挖掘和机器学习的基础算法，还强调了数据预处理和特征工程的重要性，这让我认识到，即便是最先进的算法，也需要高质量的数据作为基础。在系统设计的部分，书中关于容错性、可伸缩性和安全性的讨论，也让我对构建健壮的系统有了更深刻的理解。我发现，这本书不仅仅是关于“怎么做”，更是关于“为什么这么做”的深度思考。它鼓励我们去理解技术背后的逻辑，去权衡不同的设计方案，去做出最优的选择。这本教材，给我带来的不仅仅是知识的积累，更是解决复杂问题的能力和方法论的提升。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的评价，可以说是在经历了一番“寻觅”后的意外收获。我一直觉得，电子信息与电气学科的教材，很多时候会陷入“技术堆砌”的陷阱，缺乏对事物本质的深入剖析，也忽略了学生思维方式的培养。而这本《信息与系统》，恰恰在这方面做得相当出色。书中对于“信息”这个概念的定义和理解，就超越了简单的二进制编码。它探讨了信息的载体、传递、处理以及应用中的各种形态，从数字信号到模拟信号，从数据压缩到信息安全，都进行了比较全面的梳理。我印象深刻的是关于信息冗余和纠错码的章节，它不仅解释了为什么需要冗余，更重要的是说明了如何巧妙地利用冗余来提高系统的鲁棒性。这让我意识到，看似简单的技术背后，蕴含着深刻的数学原理和工程智慧。在系统层面，作者并没有将复杂的系统拆解成孤立的模块，而是强调系统整体的协调性和相互作用。通过对不同系统架构的分析，以及对系统集成和测试的探讨，我开始形成一种“大局观”，能够从宏观的角度去审视一个复杂的信息系统。这本书的价值，在于它不仅仅传授知识，更重要的是塑造一种科学的思维模式，一种对信息和系统内在规律的深刻洞察。

评分☆☆☆☆☆

说实话，当拿到这本《信息与系统》时，我并没有抱有太高的期望，毕竟作为一本规划教材，通常会比较中规中矩。然而，这本书在很多细节上的处理，却给了我不少惊喜。首先，其语言风格非常适合我们这样的学习者，不生涩，不晦涩，即使是面对一些前沿或者抽象的概念，作者也能用相对通俗易懂的方式去阐释。例如，在关于网络通信的章节里，作者通过类比现实生活中的“交通系统”，形象地解释了TCP/IP协议族的层级结构以及数据包的传输过程，这让我一下子就抓住了核心要义，而不是被一堆协议名称绕晕。其次，书中的插图和图表运用得恰到好处，它们不仅仅是简单的装饰，而是能够直观地辅助理解复杂的概念，例如在讲解信号的时域和频域变换时，书中提供的图形化展示，比单纯的数学公式更能帮助我建立直观的认识。另外，书中在每个章节的结尾，都会设置一些思考题和拓展阅读，这极大地激发了我的主动学习欲望。我尝试着去解答那些问题，去查阅那些推荐的文献，感觉自己的知识面和解决问题的能力都在悄悄地提升。这本教材，仿佛是一位循循善诱的良师益友，在潜移默化中引领我探索知识的海洋。

评分☆☆☆☆☆

作为一个刚踏入信息与系统领域的学生，我一直渴望能找到一本既能打下坚实基础，又能引领我窥探前沿的教材。翻阅市面上琳琅满目的书籍，许多要么过于理论化，要么过于偏重某一方面，让我难以找到一本真正契合我需求的。直到我接触到这本《信息与系统》，我才真正感受到了一份惊喜。首先，这本书的章节编排逻辑清晰，从最基础的概念入手，逐步深入到复杂的系统分析和设计。例如，在信息论部分，作者并没有仅仅罗列公式，而是通过生动的比喻和实际的案例，将信息熵、信道容量等抽象的概念变得触手可及。我尤其喜欢其中关于香农极限的讲解，它让我对通信的本质有了更深刻的理解，也激发了我对信息传输效率优化的兴趣。而在系统工程的部分，作者对系统建模、仿真以及优化算法的介绍，也让我认识到理论知识在解决实际问题中的强大力量。书中对各种系统模型（如离散事件系统、连续系统）的阐述，以及对不同仿真方法的比较，都为我后续的学习指明了方向。总而言之，这本书的知识广度和深度都恰到好处，既满足了初学者的求知欲，也为我未来的深入研究提供了坚实的理论支撑。