信号分析与处理/普通高等教育电气信息类规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吉培荣，李海军，邹红波 编

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• 信号处理
• 信号分析
• 电气工程
• 信息类专业
• 高等教育
• 教材
• 通信工程
• 电子工程
• 数字信号处理
• 滤波理论

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111493266

版次：1

商品编码：11661892

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育电气信息类规划教材

开本：16开

出版时间：2015-03-01

用纸：胶版纸

页数：252

字数：402000

正文语种：中文

编辑推荐

　　

　　《信号分析与处理/普通高等教育电气信息类规划教材》依据2010年12月发布的“信号分析与处理课程教学基本要求”编写而成，主要介绍确定性信号的分析与处理方法，并简单介绍了随机信号分析和小波分析的内容。
　　《信号分析与处理/普通高等教育电气信息类规划教材》前1-7章内容可用于电气类本科专业或一些非电类专业本科生“信号分析与处理”课程；全书1-9章内容可用于相关专业硕士研究生“信号处理”课程。
　　《信号分析与处理/普通高等教育电气信息类规划教材》每章末配有习题。书末附有习题参考答案，以备校核。

内容简介

　　《信号分析与处理/普通高等教育电气信息类规划教材》是为电气信息类专业或一些非电类专业编写的教材，包括信号与系统的主要内容和数字信号处理的基本内容，并对随机信号分析、小波分析做了初步介绍。全书共9章，分别为：信号与系统的基本概念、连续时间信号的分析、离散时间信号的分析、连续时间线性时不变系统的分析、离散时间线性时不变系统的分析、离散傅里叶变换、数字滤波器设计、随机信号分析、小波分析，每章末有习题，书后有习题参考答案。《信号分析与处理/普通高等教育电气信息类规划教材》作为教学用书，前1-7章内容可用于电气工程自动化、自动化、测控、仪表等专业本科生信号分析与处理课程，全书1-9章内容可用于相关专业硕士研究生信号处理课程。《信号分析与处理/普通高等教育电气信息类规划教材》对相关专业工程技术人员也有一定参考价值。

内页插图

目录

前言
第1章 信号与系统的基本概念
1.1 信号的定义与描述
1.1.1 信号的定义
1.1.2 信号的描述
1.2 信号的分类
1.2.1 确定性信号与随机信号
1.2.2 连续时间信号与离散时间信号
1.2.3 周期信号与非周期信号
1.2.4 能量信号与功率信号
1.3 阶跃信号与冲激（脉冲）信号
1.3.1 连续时间单位阶跃信号与单位冲激信号
1.3.2 离散时间单位阶跃序列与单位脉冲序列
1.4 信号的基本运算
1.4.1 连续时间信号的基本运算
1.4.2 离散时间信号的基本运算
1.5 系统的定义
1.6 系统的分类
1.6.1 线性系统与非线性系统
1.6.2 时变系统与时不变系统
1.6.3 因果系统与非因果系统
1.6.4 稳定系统与非稳定系统
1.7 线性时不变系统的数学模型
1.7.1 连续时间线性时不变系统的数学模型
1.7.2 离散时间线性时不变系统的数学模型
1.8 信号分析与处理简介
1.8.1 信号分析
1.8.2 信号处理
习题

第2章 连续时间信号的分析
2.1 周期信号的正交分解
2.1.1 信号的正交分解
2.1.2 周期信号的傅里叶级数
2.1.3 周期信号的频谱
2.1.4 周期信号的功率谱
2.2 非周期信号的傅里叶变换
2.2.1 从傅里叶级数到傅里叶变换
2.2.2 典型非周期信号的傅里叶变换
2.2.3 傅里叶变换的性质
2.3 周期信号的傅里叶变换
2.4 信号的拉普拉斯变换
2.4.1 拉普拉斯变换的定义
2.4.2 拉普拉斯反变换
习题

第3章 离散时间信号的分析
3.1 离散时间信号的生成
3.1.1 采样定理
3.1.2 信号的内插恢复
3.1.3 实际采样与理想采样的差别
3.1.4 离散时间信号的两种表示形式
3.2 离散时间信号的z域分析
3.2.1 z变换的定义
3.2.2 z变换的收敛域
3.2.3 常用序列的z变换
3.2.4 z变换的性质
3.2.5 z反变换
3.3 离散时间信号的傅里叶分析
3.3.1 离散时间信号的z变换与傅里叶变换的关系
3.3.2 离散时间傅里叶变换（DTFT）
3.3.3 离散周期信号的傅里叶级数
3.3.4 离散周期信号的傅里叶变换
习题

第4章 连续时间线性时不变系统的分析
4.1 连续时间线性时不变系统的响应
4.1.1 连续时间线性时不变系统的初始条件
4.1.2 连续时间线性时不变系统的零输入响应
4.1.3 连续时间线性时不变系统的零状态响应
4.1.4 连续时间线性时不变系统的全响应
4.2 卷积积分
4.2.1 连续时间信号的时域分解
4.2.2 单位冲激响应
4.2.3 零状态响应的卷积积分描述
4.2.4 卷积积分的计算与性质
4.3 连续时间线性时不变系统的复频域分析
4.3.1 拉普拉斯变换求解系统
4.3.2 系统函数
4.3.3 由系统函数的零极点分布确定时域特性
4.3.4 系统的因果性与稳定性
4.4 连续时间线性时不变系统的频域分析
4.4.1 系统的频率特性
4.4.2 连续时间信号通过系统的频域分析
4.4.4 无失真传输系统
4.4.4 理想模拟滤波器
4.5 复合系统
4.5.1 系统的连接形式
4.5.2 复合系统的系统函数
习题

第5章 离散时间线性时不变系统的分析
5.1 离散时间线性时不变系统的响应
5.1.1 离散时间线性时不变系统的初始条件与响应的迭代求解
5.1.2 离散时间线性时不变系统的零输入响应
5.1.3 离散时间线性时不变系统的零状态响应
5.1.4 离散时间线性时不变系统的全响应
5.2 卷积和
5.2.1 离散时间信号的时域分解
5.2.2 单位脉冲响应
5.2.3 零状态响应的卷积和描述
5.2.4 卷积和的计算与性质
5.3 离散时间线性时不变系统的z域分析
5.3.1 利用z变换求解差分方程
5.3.2 系统函数
5.3.3 由系统函数的零极点分布确定时域特性
5.3.4 系统的因果性与稳定性
5.4 离散时间线性时不变系统的频域分析
5.4.1 系统的频率响应
5.4.2 离散时间信号通过系统的频域分析
5.4.3 理想低通数字滤波器
习题

第6章 离散傅里叶变换
6.1 离散傅里叶变换（DFT）的定义及与DTFT和z变换的关系
6.1.1 DFT的定义
6.1.2 DFT与DTFT和z变换的关系
6.2 DFT的性质
6.3 利用DFT计算线性卷积
6.3.1 两个有限长序列的线性卷积
6.3.2 有限长序列和无限长序列的线性卷积
6.4 利用DFT分析信号的频谱
6.4.1 混叠现象
6.4.2 频谱泄漏
6.4.3 栅栏现象
6.4.4 利用DFT进行频谱分析时的参数选择
6.5 快速傅里叶变换（FFT）
6.5.1 DFT的运算量分析
6.5.2 减少DFT运算量的基本思路
6.5.3 基2时间抽取FFT算法
6.5.4 基2频率抽取FFT算法
6.5.5 实序列的DFT计算
6.6 电能质量分析简介
习题

第7章 数字滤波器设计
7.1 数字滤波器的原理与类型
7.2 模拟滤波器的原理与类型
7.3 模拟滤波器设计
7.3.1 巴特沃斯模拟低通滤波器设计
7.3.2 切比雪夫模拟低通滤波器设计
7.3.3 椭圆模拟低通滤波器设计
7.3.4 利用原型模拟低通滤波器设计模拟低通、高通、带通、带阻滤波器
7.4 数字IIR滤波器设计
7.4.1 脉冲响应不变法设计数字IIR滤波器
7.4.2 双线性变换法设计数字IIR滤波器
7.5 数字FIR滤波器设计
7.5.1 线性相位系统的定义及时域特性
7.5.2 窗函数法设计FIR数字滤波器
7.5.3 窗函数
7.5.4 频率取样法设计线性相位FIR滤波器
7.6 数字滤波器结构
7.6.1 IIR数字滤波器结构
7.6.2 FIR数字滤波器结构
习题

第8章 随机信号分析
8.1 引言
8.1.1 确定性信号和随机信号
8.1.2 确定性过程和随机过程
8.2 随机信号基础
8.2.1 随机变量及其分类
8.2.2 随机变量的分布律
8.2.3 随机变量的数字特征
8.3 随机过程
8.3.1 随机过程的定义
8.3.2 随机过程的分类
8.3.3 随机过程的统计描述
8.4 平稳随机过程
8.4.1 严平稳随机过程
8.4.2 宽平稳随机过程
8.4.3 随机过程各态历经性
8.4.4 平稳随机过程的自相关函数
8.4.5 平稳随机过程的功率谱密度
8.5 高斯随机过程
8.5.1 高斯随机过程的定义
8.5.2 高斯随机过程的性质
8.6 随机信号分析在电力系统中的应用简介
习题

第9章 小波分析
9.1 时频分析与短时傅里叶变换
9.1.1 时频分析的概念
9.1.2 短时傅里叶变换
9.2 连续小波变换
9.2.1 小波变换的发展
9.2.2 连续小波变换的定义
9.2.3 小波函数
9.2.4 小波变换的性质
9.3 离散小波变换
9.3.1 二进小波变换与滤波器
9.3.2 离散小波变换的定义
9.3.3 小波分解
9.3.4 小波重构
9.3.5 基于小波的信号处理
9.4 小波理论在电力系统中的应用简介
9.4.1 小波理论在电力系统继电保护中的应用
9.4.2 小波理论在电力系统谐波分析中的应用
9.4.3 小波理论在电力设备状态监视中的应用
9.4.4 小波理论在电力系统短期负荷预测中的应用
习题
习题参考答案
参考文献

前言/序言

《信号的奥秘：穿越信息洪流的指南》 在这个信息爆炸的时代，我们每天都被海量的数据所包围。从您手中的智能手机发出的微弱无线电波，到天空中掠过的飞机留下的雷达信号，再到医学影像中隐藏的生命迹象，这一切都离不开一个共同的语言——信号。信号，是信息传递的载体，是理解世界运行规律的关键。而《信号的奥秘：穿越信息洪流的指南》正是这样一本为您揭开信号世界神秘面纱的著作。它将带领您深入探究信号的本质，理解它们是如何产生、如何传播、又如何被解读的，最终让您能够自如地驾驭信息，洞察其背后的深刻含义。 本书并非一本枯燥的技术手册，而是一次引人入胜的探索之旅。我们将从最基础的概念出发，循序渐进地带领您认识信号的各种形态。您将了解到，信号不仅仅是跳动的波形，它们可以是声音、光、电、甚至是化学物质的浓度变化。我们会用生动形象的比喻和贴近生活的实例，让您理解周期信号的规律性、非周期信号的瞬息万变，以及随机信号的不可预测性。本书将深入剖析不同类型的信号，包括但不限于： 连续时间信号与离散时间信号： 它们之间有什么本质区别？在实际应用中，我们为何常常需要将连续信号转化为离散信号？本书将为您一一解答。您将理解，数字世界的崛起，离不开对连续现实信号的离散化处理。 周期信号与非周期信号： 周期信号如规律的乐曲，非周期信号则如短暂的叹息。我们会探讨它们的数学表示方法，并解释为何理解周期性对于信号分析至关重要，例如在音频信号的频谱分析中。 能量信号与功率信号： 区分这两种信号类型，对于理解信号的传输和能量消耗具有实际意义。您将学习如何计算它们的能量和功率，并了解它们在通信系统和电源设计中的应用。 确定性信号与随机信号： 确定性信号的未来轨迹可以精确预测，而随机信号则充满不确定性。我们将深入研究随机信号的统计特性，以及它们在噪声抑制、模式识别等领域的应用。 在掌握了信号的基本类型后，本书将带领您进入信号处理的核心领域。信号处理，就是对信号进行各种操作，以提取有用信息、去除噪声、或者改变信号的特性。您将在这里学到各种强大的分析工具和处理技术，它们是现代科技的基石： 傅里叶变换： 这是信号分析的“瑞士军刀”。本书将以直观的方式解释傅里叶变换的原理，让您理解如何将一个信号分解成不同频率的正弦和余弦波的叠加。您将看到，通过傅里叶变换，我们可以揭示信号的频率成分，就像把一首交响乐分解成各种乐器的声音一样。我们将探讨傅里叶级数和傅里叶变换的不同应用场景，从音频滤波到图像压缩。 拉普拉斯变换与Z变换： 作为傅里叶变换的推广，这两种变换在分析连续时间系统和离散时间系统时尤为重要。您将学习它们如何帮助我们理解系统的动态特性，例如系统的稳定性、频率响应等，这在控制系统设计和数字信号处理中至关重要。 卷积： 信号与系统之间的相互作用，往往通过卷积来描述。本书将深入浅出地解释卷积的含义，并展示它在系统响应、滤波器设计等方面的强大应用。您将理解，卷积就像是系统对输入信号的“记忆”和“影响”的综合体现。 滤波器设计： 滤波器是信号处理中不可或缺的工具，它们能够选择性地允许某些频率的信号通过，同时阻止其他频率的信号。本书将介绍各种常见的滤波器类型，如低通、高通、带通和带阻滤波器，并阐述它们的设计原理和应用。您将了解到，无论是去除音频中的嘶嘶声，还是从图像中提取边缘信息，滤波器都发挥着关键作用。 采样与量化： 将连续的模拟信号转化为计算机可以处理的数字信号，需要经过采样和量化两个过程。本书将详细讲解这两个过程的原理，以及它们对信号保真度的影响。您将理解奈奎斯特采样定理的重要性，以及量化误差如何影响数字信号的质量。 相关与互相关： 这两种工具可以帮助我们发现信号之间或信号自身中的相似性。我们将探讨它们在信号检测、同步、模式识别等方面的应用，例如在雷达系统中检测目标，或是在音频信号中寻找特定片段。 除了理论知识，本书还将大量引用实际应用案例，让您亲身感受信号分析与处理的魅力： 通信系统： 从手机通话到卫星通信，信号分析与处理是这一切得以实现的基础。您将了解如何通过调制和解调技术，将信息编码到载波信号中进行传输，以及如何通过信号检测技术，从嘈杂的环境中恢复原始信息。 音频信号处理： 您最熟悉的音乐、语音，都是信号。本书将解析音频信号的频谱特性，讲解如何进行音频压缩（如MP3），如何进行语音识别，以及如何实现各种音频特效。 图像与视频处理： 构成您眼前图像的像素点，也是一种信号。本书将揭示图像的频率域表示，讲解如何进行图像增强、去噪、压缩（如JPEG）以及特征提取。 生物医学工程： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）等医学信号的分析，在疾病诊断中起着至关重要的作用。您将了解如何利用信号处理技术，从这些复杂的生物信号中提取有用的诊断信息。 控制系统： 从汽车的自动驾驶到工业生产线的自动化，控制系统的核心在于对系统状态信号的监测和反馈。本书将讲解如何利用信号分析来理解和设计稳定的控制系统。 雷达与声纳： 这些技术通过发射和接收信号来探测目标。您将了解到，信号的处理对于确定目标的距离、速度和方向至关重要。 《信号的奥秘：穿越信息洪流的指南》并非仅仅罗列枯燥的公式和定理，而是致力于培养您对信号的直觉和理解能力。我们鼓励您通过思考和实践来掌握知识。书中穿插了大量的例题和思考题，旨在帮助您巩固所学内容，并激发您独立解决问题的能力。我们相信，通过本书的学习，您将不仅能够理解信号的原理，更能运用这些知识去分析和解决实际问题，在信息技术日新月异的今天，成为一名更加敏锐和有能力的探索者。 无论您是电气工程、电子信息、通信工程、自动化、计算机科学等相关专业的学生，还是对信号的世界充满好奇的爱好者，本书都将是您开启信号分析与处理之旅的理想伙伴。它将为您打下坚实的理论基础，为您打开通往更广阔技术领域的大门，让您在信息洪流中，不再迷失，而是能够精准地捕捉，深入地理解，并创造性地应用。现在，让我们一同踏上这场充满智慧的信号探索之旅吧！

评分☆☆☆☆☆

作为一名在相关领域摸爬滚打多年的工程师，偶尔翻阅这本教材，才发现原来一些我工作中习以为常的信号处理方法，其背后有着如此严谨和系统的理论支撑。书中对连续时间和离散时间信号的区分、处理方式的异同，以及它们之间如何相互关联，都解释得非常透彻。特别是在讲到采样定理的时候，书中的阐述让我对“奈奎斯特定理”有了更深层次的理解，不仅仅是公式上的记忆，而是真正理解了为什么需要以两倍于最高频率的采样率来避免混叠，以及混叠现象对信号还原会造成怎样的影响。此外，书中对于滤波器设计的部分，也给出了非常详尽的讲解，从理想滤波器到实际滤波器的近似，再到各种类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻）的特点和设计方法，都进行了深入的探讨。我尤其欣赏的是书中关于滤波器性能指标的介绍，如通带纹波、阻带衰减等，这些都是在实际工程中非常重要的考量因素。通过阅读这本书，我不仅巩固了现有的知识，还学到了许多新的思路和方法，对提升我的工程实践能力很有启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排设计真的非常用心，给人的感觉就是为了让读者能够轻松地掌握信号分析与处理这门学科而量身定制的。它从最基础的信号定义和分类开始，循序渐进，难度曲线设计得非常合理，不会让人感到突兀或者力不从心。我特别欣赏的是它在介绍各种变换（如傅里叶变换、Z变换）时，不仅仅停留在数学公式层面，而是通过大量图示和直观的解释，帮助我们理解这些变换的原理和作用。比如，在讲解傅里叶变换时，书中通过不同频谱图的展示，清晰地说明了不同频率成分在信号中所占的比重，以及它们如何共同构成原始信号。这种“可视化”的学习方法，对于我这样需要通过形象思维来理解抽象概念的学生来说，简直是太有帮助了。而且，书中在讲解完理论知识后，通常会附带一些相关的习题和小的仿真项目，让我们有机会去动手实践，巩固所学。这种理论与实践相结合的学习模式，极大地提升了我的学习效率和学习兴趣。总而言之，这是一本在内容深度和学习体验上都做得非常出色的教材，绝对是值得推荐的。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是给我打开了一个全新的世界！作为一名刚接触信号处理领域的学生，我一直觉得这块知识既重要又充满挑战。拿到这本书后，我立刻被它严谨而又不失趣味的讲解风格吸引了。书中的概念引入非常自然，从最基本的信号类型讲起，一步步深入到傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心概念。更让我惊喜的是，书中不仅仅是罗列公式和定理，而是花了大量篇幅去解释这些数学工具的物理意义和实际应用。例如，在讲到傅里叶级数的时候，书中不仅仅给出了级数的展开形式，还用生动的例子说明了如何用它来分解周期信号，并模拟了不同谐波分量对信号波形的影响。这种“知其然，更知其所以然”的学习方式，让我对信号处理的理解更加深刻，也更有信心去 tackling 那些复杂的工程问题了。那些一开始让我望而生畏的数学公式，在作者的悉心引导下，似乎也变得亲切起来。我特别喜欢书中穿插的那些案例分析，它们让我看到了信号分析在现实世界中的巨大价值，从音频处理到图像识别，再到通信系统，仿佛一切都变得触手可及。这本书确实是我的信号处理学习之旅中一个非常可靠的伙伴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度都相当可观，但更重要的是它提供了一种非常实用的视角来看待信号分析与处理。它不仅仅是教科书式的理论堆砌，而是更侧重于如何将这些理论应用于解决实际问题。例如，在讲解随机信号时，书中不仅仅介绍了平稳性、功率谱密度等概念，还探讨了如何利用这些工具来分析和理解现实世界中的噪声信号，以及如何设计相应的抗噪声策略。这对于我们这些需要将理论知识转化为实际应用的学生来说，是非常宝贵的。此外，书中对于离散时间信号处理的讲解也相当到位，包括了卷积、相关等核心运算，以及如何利用FFT（快速傅里叶变换）等高效算法进行计算。这些内容直接关系到我们在数字信号处理领域的实践能力。书中还包含了一些关于系统辨识和状态空间方法的介绍，虽然这些内容可能相对更高级一些，但作者的讲解方式依然保持了清晰和易懂的特点，为我们进一步深入学习打下了坚实的基础。总的来说，这是一本既有学术价值，又有工程指导意义的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书最打动我的地方在于它清晰的逻辑脉络和由浅入深的讲解方式。对于初学者而言，信号分析和处理往往是一个充满挑战的领域，各种数学公式和抽象概念很容易让人望而却步。然而，这本书的作者显然深谙此道，他们用非常易于理解的语言，将复杂的理论知识层层剥开，展现在我们面前。从信号的基本属性，到各种变换的原理和应用，再到滤波器设计和系统分析，每一步都衔接得非常紧密。我尤其喜欢书中对傅里叶变换的讲解，它没有一开始就抛出复杂的积分公式，而是先从周期信号的分解入手，通过直观的图形演示，让我们理解了频域的概念。当后面引入傅里叶级数和傅里叶变换时，就显得水到渠成了。书中还穿插了大量的实例，比如如何利用傅里叶变换分析音频信号的频谱，如何利用拉普拉斯变换分析系统稳定性，这些都极大地增强了我们对理论知识的直观感受。这本书就像一位经验丰富的老师，耐心地引导着我们一步步走近信号分析与处理的精髓，让学习过程变得更加轻松和有趣。