信號與係統（第3版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·電子信息科學與工程類專業精品教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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段哲民 編

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 電子信息
• 通信工程
• 控製工程
• 數學工具
• 高等教育
• 教材
• 電子工程
• 係統分析

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121181740

版次：3

商品編碼：11149172

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-09-01

頁數：308

字數：576000

正文語種：中文

內容簡介

《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·電子信息科學與工程類專業精品教材：信號與係統（第3版）》根據教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會製定的“信號與係統課程教學基本要求”修訂的。全書內容共9章：信號與係統的基本概念；連續係統時域分析；連續信號頻域分析；連續係統頻域分析；連續係統復頻域分析；復頻域係統函數與係統模擬；離散信號與係統時域分析；離散信號與係統Z域分析；狀態變量法。
《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·電子信息科學與工程類專業精品教材：信號與係統（第3版）》可作為普通高等學校電子信息科學與工程類專業、自動化專業、電氣工程及其自動化專業、計算機科學與技術專業的本科生“信號與係統”課程的教材，也可供其他專業選用和工程技術人員參考。

目錄

第1章 信號與係統的基本概念
1.1 信號的描述與分類
1.1.1 信號的描述
1.1.2 信號的分類
1.2 常用的連續時間信號及其時域特性
1.3 連續時間信號時域變換與運算
1.3.1 信號時域變換
1.3.2 時域運算
1.4 係統的定義與分類
1.4.1 係統的定義
1.4.2 係統的分類
1.5 綫性時不變係統的性質
1.5.1 齊次性
1.5.2 疊加性
1.5.3 綫性
1.5.4 時不變性
1.5.5 微分性
1.5.6 積分性
1.6 綫性係統分析概論
習題1

第2章 連續係統時域分析
2.1 經典時域分析方法
2.1.1 係統的微分方程
2.1.2 微分方程的求解
2.2 微分方程的微分算子錶示
2.3 零輸入響應與零狀態響應
2.3.1 零輸入響應與零狀態響應的求解
2.3.2 零輸入響應的傳輸算子求解法
2.3.3 係統響應的綫性特性分析
2.4 係統的衝激響應與階躍響應
2.4.1 衝激響應與階躍響應的定義
2.4.2 衝激響應的求解
2.4.3 階躍響應的求解
2.5 捲積積分
2.5.1 捲積積分的定義
2.5.2 捲積積分上下限的討論
2.5.3 捲積積分的圖形解釋
2.5.4 捲積積分的運算規律
2.5.5 捲積積分的主要性質
2.5.6 常用的捲積積分錶
2.6 求係統零狀態響應的捲積積分法
2.7 捲積積分的數值計算
習題2

第3章 連續信號頻域分析
3.1 引言
3.2 LTI係統對復指數信號的響應
3.3 信號的完備正交函數集錶示
3.3.1 正交矢量
3.3.2 正交函數與正交函數集
3.3.3 完備正交函數集
3.3.4 常見的完備正交函數集
3.4 連續時間周期信號的傅裏葉級數錶示
3.4.1 三角函數錶示式
3.4.2 指數形式
3.4.3 傅裏葉級數的收斂
3.4.4 周期信號的對稱性與傅裏葉係數的關係
3.4.5 傅裏葉級數的性質
3.5 周期信號的頻譜
3.5.1 周期信號的頻譜
3.5.2 周期信號的有效頻譜寬度
3.5.3 周期信號頻譜與周期T的關係
3.5.4 周期信號的功率譜
3.6 非周期信號的頻譜
3.6.1 非周期信號的頻譜函數
3.6.2 傅裏葉變換
3.6.3 傅裏葉變換的存在條件
3.6.4 典型信號的頻譜函數
3.7 傅裏葉變換的基本性質
3.7.1 綫性
3.7.2 對稱性
3.7.3 摺疊性
3.7.4 尺度變換性
3.7.5 時移性
3.7.6 頻移性
3.7.7 時域微分性
3.7.8 頻域微分性
3.7.9 時域積分性
3.7.1 0頻域積分性
3.7.1 1時域捲積定理
3.7.1 2頻域捲積定理
3.7.1 3帕塞瓦爾定理
3.7.1 4奇偶虛實性
3.8 周期信號的傅裏葉變換
3.8.1 復指數信號的傅裏葉變換
3.8.2 餘弦、正弦信號的傅裏葉變換
3.8.3 單位衝激序列δT（t）的傅裏葉變換
3.8.4 一般周期信號的傅裏葉變換
3.9 功率譜與能量譜
3.9.1 功率頻譜
3.9.2 能量頻譜
習題3

第4章 連續係統頻域分析
4.1 引言
4.2 係統對非正弦周期信號的響應
4.2.1 基本信號ejωt��通過綫性係統
4.2.2 正弦信號通過綫性係統
4.3 係統對非周期信號的響應
4.4 頻域係統函數
4.4.1 定義
4.4.2 H（jω）的物理意義
4.4.3 H（jω）的求法
4.4.4 係統頻率特性
4.4.5 應用舉例
4.5 信號傳輸失真及無失真傳輸條件
4.5.1 信號傳輸失真
4.5.2 信號無失真傳輸及其條件
4.5.3 群時延
4.5.4 信號失真的類型
4.6 理想低通濾波器及其響應
4.6.1 理想低通濾波器及其頻率特性
4.6.2 理想低通濾波器的衝激響應
4.6.3 理想低通濾波器的階躍響應
4.6.4 理想低通濾波器的矩形脈衝響應
4.6.5 係統的物理可實現性及佩利-維納準則
4.7 抽樣信號與抽樣定理
4.7.1 限帶信號和抽樣信號
4.7.2 抽樣信號fs（t）的頻譜
4.7.3 時域抽樣定理
4.7.4 頻域抽樣定理
4.8 調製與解調
4.8.1 調製
4.8.2 解調
4.8.3 調幅信號作用於綫性係統
習題4

第5章 連續係統的復頻域分析
5.1 拉普拉斯變換
5.1.1 從傅裏葉變換到拉普拉斯變換
5.1.2 拉普拉斯變換存在的條件與收斂域
5.1.3 拉普拉斯變換的基本性質
5.1.4 拉普拉斯反變換
5.2 基爾霍夫定律與電路元件的復頻域形式
5.2.1 基爾霍夫定律的復頻域形式
5.2.2 電路元件伏安關係的復頻域形式
5.2.3 復頻域形式的歐姆定律
5.3 綫性係統復頻域分析法
5.4 拉普拉斯變換與傅裏葉變換的關係
習題5

第6章 復頻域係統函數與係統模擬
6.1 復頻域係統函數及其零、極點圖
6.1.1 復頻域係統函數
6.1.2 零、極點圖
6.2 係統函數的應用
6.2.1 求單位衝激響應h（t）
6.2.2 研究H（s）的零、極點分布對h（t）的影響
6.2.3 根據H（s）的極點分布判斷係統的穩定性
6.2.4 根據H（s）可寫齣係統的微分方程
6.2.5 根據給定或求得的係統的初始值，從H（s）的極點求係統的零輸入響應yx（t）
6.2.6 對給定的激勵f（t）求係統的零
……

前言/序言

　　“信號與係統”課程是電子、通信、計算機、自動控製、信息處理等專業方嚮的重要技術基礎課之一。它主要研究信號與係統分析的基本理論與方法，在教學計劃中起著承前啓後的作用。本課程以工程數學和電路分析為基礎，同時又是後續的技術基礎課和專業課的基礎，是學生閤理知識結構中的重要組成部分，在發展智力、培養能力和良好的非智力素質方麵，均起著極為重要的作用。
　　為適應提高教學質量的需要，我們根據教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會製定的“信號與係統課程教學基本要求”編寫，在總結多年教學實踐的基礎上，編寫成本教材。編寫中考慮瞭以下特點：
　　貫徹“打好基礎，精選內容，逐步更新，利於教學”的原則，使本書能成為一本教師好教，學生好學，有一定深度、新度和廣度的基本教材。
　　提高起點，處理好與高等數學、工程數學、電路分析基礎等課程的分工、銜接與配閤。對學生已學過的內容原則上不再重復，必要時隻簡要提及或直接引用其結論，並注重物理意義的闡述與工程應用。
　　重視教學法，循序漸進，遵循學生接受知識的規律。在教材體係上采用先信號後係統，先連續後離散，先時域後換域，先輸入輸齣法後狀態變量法，同時加強理論與實際的結閤
　　。堅持傳授知識、發展智力與培養能力相統一的教學原則，在內容組織、習題選取方麵注重學生思維能力、分析解決問題能力的培養，培養良好的非智力素質、嚴謹的科學作風與治學態度。
　　在編寫中，努力做到：物理語言描述與數學語言描述並重；信號分析與係統分析並重；輸入輸齣法與狀態變量法並重；時域分析法與變換域分析法並重；連續時間係統與離散時間係統並重；學理論、做習題與做實驗並重。
　　本教材由段哲民、嚴傢明、李輝、李宏、馮曉毅和範世貴等編寫。其中段哲民提齣編寫提綱，編寫瞭第1章，並完成全部教材的統稿；馮曉毅編寫瞭第2章、第9章；李宏編寫瞭第3章、第4章；李輝編寫瞭第5章、第6章；嚴傢明編寫瞭第7章、第8章，範世貴參加瞭前言和部分章節內容的編寫。此外，周巍、孫偉參加瞭部分習題選做工作。
　　本教材之所以列為“普通高等教育‘十一五’國傢規劃教材”，得益於由段哲民、範世貴之前編寫的《信號與係統》，這部教材自齣版以來深受讀者的青睞，在十多年的教學實踐中起到瞭重要作用。因此，特嚮參加這部教材編寫的所有人員錶示衷心感謝。
　　此外本教材的編寫得到瞭西北工業大學電子信息學院的支持與指導；電子科學與技術係王淑敏教授、楊雨奇、硃岩、蔣雯、鬍紅旗、尹熙鵬等給予瞭熱情幫助和支持。在此均深錶感謝。
　　由於水平有限，不妥之處難免，敬請指導。

《信號與係統（第3版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·電子信息科學與工程類專業精品教材》並非一本涵蓋所有信號與係統知識的百科全書。正如大多數教材一樣，它有其特定的側重點、教學目標以及知識體係的構建方式。本書力求在有限的篇幅內，為電子信息科學與工程類專業的學生打下堅實的信號與係統理論基礎，使其能夠理解和分析各種信號的性質，並掌握係統分析與設計的基本方法。 本書的編寫，旨在係統地介紹信號與係統的基本概念、分析工具和方法。它並非一本涵蓋所有前沿研究領域或所有工程應用實例的專著，而是聚焦於那些構成信號與係統學科核心、並在後續專業課程學習中不可或缺的基礎知識。其內容圍繞著“信號”和“係統”這兩個核心概念展開，並輔以大量的數學工具和分析方法。 首先，在“信號”部分，本書會詳細闡述各種不同類型的信號。這包括但不限於連續時間信號與離散時間信號的劃分，以及它們的各種基本性質，如周期性、偶對稱性、奇對稱性、能量和功率信號的區分等。為瞭深入理解信號的特性，本書會引入一些經典的信號模型，例如單位階躍信號、單位衝激信號、指數信號、正弦信號以及矩形脈衝信號等。這些基本信號是構建更復雜信號的基礎，也是理解信號變換和係統響應的齣發點。讀者將學習如何對這些信號進行數學描述，並理解它們在不同場景下的物理意義。 其次，關於“係統”的描述，本書將聚焦於係統的分類以及分析其輸入輸齣關係的方法。係統被定義為能夠對輸入信號進行某種變換，從而産生輸齣信號的物理實體或數學模型。本書會重點介紹綫性時不變（LTI）係統，這是信號與係統理論中最重要、也是應用最廣泛的一類係統。LTI係統的幾個關鍵性質——疊加性（綫性）和移不變性（時不變性）——將得到深入的剖析，並展示這些性質如何極大地簡化係統的分析。除瞭LTI係統，本書也會提及其他類型的係統，例如非綫性係統和時變係統，但會側重於LTI係統的分析框架。 在分析信號與係統的方法論上，本書會投入大量的篇幅介紹幾種核心的數學工具。其中，捲積積分（對於連續時間係統）和捲積和（對於離散時間係統）是描述LTI係統輸入輸齣關係的根本性方法。讀者將學習如何計算捲積，並理解捲積在係統響應中的作用，即係統對輸入信號的“記憶”和“纍積”效應。本書會提供詳細的推導過程和算例，幫助讀者熟練掌握捲積的計算技巧。 除瞭時域分析，本書還會引入頻率域分析的概念，這是理解信號與係統特性的另一重要維度。傅裏葉級數和傅裏葉變換是核心內容。傅裏葉級數用於分析周期信號的頻譜特性，將其分解為一係列不同頻率的正弦分量的疊加。傅裏葉變換則將這一概念推廣到非周期信號，揭示信號在無窮頻率範圍內的頻譜分布。通過傅裏葉變換，可以直觀地理解信號的頻率成分，從而分析係統對不同頻率信號的響應，例如濾波器的作用。本書會詳細介紹傅裏葉變換的性質、收斂條件以及各種常見信號的傅裏葉變換對，並通過實例展示如何利用頻率域分析來解決工程問題。 拉普拉斯變換及其在連續時間係統分析中的應用是本書的另一個重點。拉普拉斯變換提供瞭一種強大的工具，可以將微分方程形式的係統描述轉化為代數方程形式，從而極大地簡化瞭係統的分析和求解過程。本書將介紹單邊和雙邊拉普拉斯變換，以及它們在求解LTI係統零輸入響應和零狀態響應中的作用。通過拉普拉斯變換，可以方便地進行係統的穩定性分析，以及求解係統的瞬態響應和穩態響應。 對於離散時間係統，Z變換是與之相對應的核心分析工具。Z變換能夠將離散時間係統的時間域差分方程轉化為代數方程，與拉普拉斯變換在連續時間係統中的作用類似。本書會詳細闡述Z變換的定義、性質以及它在離散時間LTI係統分析、穩定性判斷和係統設計中的應用。通過Z變換，可以方便地分析離散係統的頻率響應，並設計數字濾波器。 除瞭上述核心內容，本書可能還會涉及一些其他重要的概念和技術，例如： 係統框圖與信號流圖： 用於直觀地錶示係統結構和信號流動，輔助理解係統的構成和分析。 狀態空間分析： 一種更通用的係統描述和分析方法，特彆適用於多輸入多輸齣（MIMO）係統和復雜係統的分析。它將係統內部狀態的變化作為核心，提供瞭一種更全麵的係統視圖。 采樣定理： 解釋瞭如何將連續時間信號轉換為離散時間信號，這是數字信號處理的基礎。本書將闡述奈奎斯特采樣準則，並探討過采樣和欠采樣的影響。 濾波器理論： 介紹不同類型的濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）的原理和設計方法，以及它們在信號處理中的應用。 總體而言，《信號與係統（第3版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·電子信息科學與工程類專業精品教材》旨在為讀者建立一個紮實、係統、且邏輯清晰的信號與係統知識框架。本書的編寫風格，通常會注重理論的嚴謹性，輔以清晰的數學推導和適度的工程背景介紹。它提供的是一套解決信號與係統問題的通用方法論，而非針對某一特定應用領域的深入探討。因此，它更像是一本“工具箱”和“方法論手冊”，教會學生如何去理解、分析和處理各種信號與係統問題，為他們未來在通信、控製、電子工程、計算機科學等相關領域的學習和研究打下堅實的基礎。本書的重點在於“為什麼”和“怎麼做”，而非“在哪裏用”或“具體有什麼用”。它是一門課程的基石，而非一個工程項目的最終解決方案。

評分☆☆☆☆☆

第二段評價 作為一個長期在通信領域摸爬滾打的工程師，我時常會迴顧一些基礎知識，以期能夠更深刻地理解當前麵臨的技術挑戰。最近，我重新拾起瞭《信號與係統（第3版）》，這本書在我看來，即便對於有一定經驗的讀者，也能提供寶貴的視角。我尤其欣賞書中對係統模型和性質的深入剖析。對於綫性時不變（LTI）係統的描述，書中不僅給齣瞭嚴格的數學定義，還通過大量的實例，比如RLC電路，來闡釋其特性，如疊加性、時不變性、因果性和穩定性。這種理論聯係實際的做法，讓我能夠更好地將書中的概念與我日常工作中遇到的濾波器、放大器等係統聯係起來。此外，書中對係統穩定性條件的推導，雖然嚴謹，但並未過於晦澀，通過對特徵方程根的分析，能夠清晰地解釋係統穩定與否的判據。我特彆注意到書中關於離散時間係統和連續時間係統在處理上的異同，以及它們之間如何通過采樣和恢復聯係起來，這對於理解數字通信和數字信號處理中的采樣定理等關鍵概念至關重要。整本書的邏輯清晰，從基本概念到復雜係統，環環相扣，為理解現代信號處理技術提供瞭堅實的地基。

評分☆☆☆☆☆

第三段評價 我是一名正在攻讀碩士學位，主攻模式識彆的學生，對我而言，理解信號在不同變換域下的錶現形式以及它們如何被係統處理，是進行特徵提取和分類的前提。在《信號與係統（第3版）》這本書中，我發現它對於傅裏葉變換、拉普拉斯變換以及Z變換的講解，可以說是既全麵又深入。書中不僅詳細介紹瞭這些變換的定義、性質以及計算方法，更重要的是，它強調瞭這些變換在分析信號和係統行為上的實際意義。例如，拉普拉斯變換如何幫助我們分析連續時間係統的穩定性，而Z變換則在離散時間係統的分析中扮演著同等重要的角色。書中提供的例題，覆蓋瞭從簡單函數的變換到復雜係統響應的求解，並且每一步的推導都清晰可見，這對於我這樣的學生來說，是學習這些抽象數學工具的絕佳途徑。我特彆喜歡書中關於頻域分析的部分，它直觀地展示瞭信號的頻率成分，這對於理解濾波器的作用，以及如何通過頻率選擇來去除噪聲、提取有用信息，有著不可替代的作用。這本書為我理解更高級的信號處理技術，如譜分析和短時傅裏葉變換，打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

第五段評價 我是一名正在準備考研的學生，對於《信號與係統》這門核心課程，我選擇瞭《信號與係統（第3版）》作為我的主要學習資料。這本書的優點真的很多，首先，它的語言風格非常適閤初學者，清晰易懂，避免瞭不必要的術語堆砌。在講解基本概念時，往往會先給齣一個直觀的類比，然後再引入數學定義，這種方式讓抽象的概念變得生動起來。我尤其喜歡書中關於捲積的講解，不僅僅是數學上的公式推導，更是通過圖示和實際例子，讓我深刻理解瞭“過去的輸入對當前輸齣的影響”這一核心思想。此外，書中對傅裏葉級數和傅裏葉變換的介紹，節奏把握得很好，從周期信號到非周期信號，一步步引導讀者理解頻域分析的強大能力。書中提供的習題也很有代錶性，涵蓋瞭從概念理解到計算應用的各個方麵，認真完成這些習題，無疑能極大地鞏固所學知識。對於我這樣的備考學生來說，這本書的詳細講解和豐富的例題，為我打下瞭堅實的理論基礎，讓我對這門課程充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

第四段評價 在電子信息工程這個日新月異的領域，對基礎理論的紮實掌握是應對新技術挑戰的關鍵。最近，我一直在研讀《信號與係統（第3版）》，我不得不說，這本書的編撰質量在同類教材中堪稱優秀。它在內容的深度和廣度上都達到瞭一個很高的水平，尤其是在對係統建模和分析方法論的探討上，顯得尤為齣色。書中關於狀態空間方法的介紹，讓我對多輸入多輸齣（MIMO）係統的理解上瞭一個颱階。與傳統的輸入-輸齣描述不同，狀態空間方法能夠更全麵地描述係統的內部動態，這對於設計復雜的控製係統和通信係統具有重要的意義。書中對各種解法，如零輸入響應和零狀態響應的分解，以及它們如何疊加得到全響應，都進行瞭非常詳盡的闡述。此外，書中對隨機信號的引入，雖然不是全書的重點，但也為後續理解通信係統中的噪聲乾擾以及最優估計理論打下瞭初步基礎。總體而言，這本書的體係結構嚴謹，邏輯鏈條完整，能夠幫助讀者從宏觀到微觀，係統地掌握信號與係統分析的精髓。

評分☆☆☆☆☆

第一段評價 我最近翻閱瞭一些關於數字信號處理的入門書籍，尋找一本能夠清晰、係統地介紹基礎概念的讀物。在我的書架上，一本名為《信號與係統（第3版）》的教材引起瞭我的注意。雖然我還沒深入研究其中每一個公式和定理，但初步瀏覽下來，我能感受到編著者在內容組織上的用心。開篇章節對信號的分類、描述以及基本運算的介紹，就顯得格外直觀，避免瞭上來就拋齣大量抽象定義讓讀者望而卻步。書中的插圖和圖示也相對豐富，這對於初學者理解一些空間上的概念，比如捲積的概念，非常有幫助。舉個例子，書中對於衝激信號和單位階躍信號的介紹，結閤圖示，讓原本抽象的數學符號立刻變得有血有肉，容易理解它們在係統響應中的作用。而且，我注意到書中對一些經典信號的處理方法，如傅裏葉變換的引入，也是循序漸進的，從時域分析過渡到頻域分析，讓讀者能逐步建立起對信號變換的直觀認識。這種由淺入深的講解方式，對於我這樣需要紮實打好基礎的讀者來說，無疑是一劑強心劑。我期待後續章節能繼續保持這種嚴謹又不失趣味的風格，帶領我深入探索信號與係統的奧秘。