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徐守时 著

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• 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
• 电工学
• 高等数学

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302415619

版次：2

商品编码：11957284

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-05-01

用纸：胶版纸

页数：788

字数：1174000

编辑推荐

　　(1)全书逐章逐节、以完全并行的方式展开连续时间和离散时间这两大部分内容，形成全新的信号与系统内容体系和讲述方式，可充分利用和分享两者之间从数学描述到有关概念、理论、方法和应用中一系列内在的对偶或类比关系。

　　(2)具有鲜明特色的信号与系统变换域开创性讲述方式：

　　把连续时间和离散时间信号与系统中所用的各种傅里叶变换(连续和离散时间傅里叶变换、连续和离散傅里叶级数、离散傅里叶变换与快速傅里叶变换)融合在一起，统一介绍和讲述；

　　把各种傅里叶变换(含级数)的性质分离出来，综合在一起讲述，突出变换(含级数)性质相互间的关系，以及它们所揭示的时域和频域之间的关系；

　　把拉普拉斯变换和Z变换分别作为连续和离散时间傅里叶变换的扩展，介绍和讲述信号与系统的复频域表示法，着重展示频域和复频域之间的关系。

　　(3)全书着重围绕两大类系统，即有良好性能的线性时不变系统和以微分方程或差分方程描述(包括状态变量描述)的更为实际的系统，分时域和变换域先后讲述和讨论。

　　(4)全书着重强调基本信号和基本系统的各种表示，及其它们在信号与系统分析和综合中的重要作用。

　　(5)介绍和讲述信号与系统的概念和方法在通信系统和技术、信号分析和处理、以及反馈与控制领域中的主要应用，以便读者获得寓意于其中的思想和方法论方面的熏陶，这可能比具体技术更为重要。

　　（6）书末提供了各章的习题答案，大部分综合性习题还给出解题思路或基本求解过程。

　　（7）讲解全面、细致，阐述深刻、透彻，适合深入学习和提高，对于考研帮助很大，对于实际科研和工作也很有助益。

内容简介

　　本书采用先时域后变换域的顺序，以对偶和类比的方式逐章逐节、完全并行地介绍和讲述连续时间和离散时间信号与系统的一系列基本概念、理论和方法，以及它们在通信、信号处理和反馈与控制等领域中的主要应用，还包含数字信号处理和系统的状态变量描述的基本概念和方法，形成了一个“系统分析和综合”与“信号分析和处理”两方面知识并重、较为完整并具有鲜明特色的“信号与系统”课程内容体系。

　　全书共11章，次序先后为：“绪论”、“信号和系统的数学描述及性质”、“LTI系统的时域分析和信号卷积”、“用微分方程和差分方程描述的系统”、“信号和系统的频域表示法：各种傅里叶变换和级数”、“各种傅里叶变换和级数的性质及其揭示的时域和频域间的关系”、“信号与系统在通信系统和技术中的应用”、“信号和系统的复频域表示法：拉普拉斯变换和Z变换”、“系统的变换域分析和综合”、“信号与系统在信号分析和处理和方法的主要中的应用”和“信号与系统在反馈和控制中的应用”。各章都有足够数量的精选例题，兼顾基本练习和解题及分析技巧，章末配有相当数量丰富多彩的习题。书末附有各章除证明题外的习题答案，大部分综合性习题还给出了解题思路或基本求解过程。

　　本书可作为通信工程、电子工程、自动化、计算机等电子信息类专业本科“信号与系统”课程的教材。本书内容符合国内研究生入学考试“信号与系统”科目的考试内容范围和要求，也可作为该科目的考研参考书。本书还可以供从事信息获取、转换、传输和处理、信息系统等领域工作的其他专业研究生、教师和广大科技工作者参考。

作者简介

徐守时，教授，男，1942年3月生，江苏省宜兴市人。1965年和1968年分别毕业于清华大学电子工程系通信专业本科和研究生，1970至1978年在合肥无线电二厂技术科任设计组长，1981年获中国科学技术大学通信与电子系统专业硕士学位。1981年留中国科学技术大学电子工程与信息科学系任教，一直从事教学和科研工作，曾任教研室副主任和主任，还被聘任为该系讲座教授，现已退休。自1984年开始一直主讲“信号与系统”课程，还主讲过模拟电子线路、电路分析和现代通信技术等本科和研究生课程。1978年被评为安徽省先进科技工作者，1993年获学校优秀教学成果一等奖， 2000年获学校优秀教材一等奖，2003年获学校王宽诚育才一等奖。主要研究方向为数字通信、图像和语音编码、数字信号处理及其应用、遥感图像处理和多源数据融合等，主持或参加完成了国家863项目子课题和国家自然科学基金项目、中科院知识创方向性项目和支撑项目，以及多项省部级科研和研制项目。主要著作为“信号与系统：理论、方法和应用”，中国科学技术大学出版社，1999年9月；在国内外学术刊物和学术会议上发表论文近50篇。

内页插图

目录

第1章绪论
1.1信号和系统
1.1.1信息、信号和系统
1.1.2信号与系统问题
1.2系统分析和综合、信号分析和处理
1.2.1系统分析和综合
1.2.2信号分析和处理
1.3信号与系统的内容体系
第2章信号和系统的数学描述及性质
2.1引言
2.2信号的数学描述和分类
2.2.1信号的数学描述
2.2.2信号的分类
2.3系统的数学描述和分类
2.3.1系统的数学模型和描述方法
2.3.2系统的分类
2.4信号的基本运算和变换、基本系统
2.4.1信号的基本运算及其实现的基本系统
2.4.2自变量变换导致的信号变换及其实现的基本系统
2.5基本的连续时间和离散时间信号
2.5.1单位阶跃和单位冲激信号
2.5.2复指数信号和正弦信号
2.6信号的时域特性和主要特征
2.6.1信号的周期性、周期信号和非周期信号
2.6.2信号的时域对称特性
2.6.3信号的大小、能量和功率
2.7信号的正交和相关函数
2.7.1信号的相关系数和正交
2.7.2信号的相关函数和相关序列
2.8系统的相互连接与系统的等价和等效
2.8.1系统的基本连接方式
2.8.2系统的等价和等效
2.9系统的性质
2.9.1无记忆性和记忆性
2.9.2因果性、非因果和反因果
2.9.3稳定性
2.9.4可逆性和逆系统
2.9.5时不变性
2.9.6线性性质和增量线性系统
2.10线性时不变系统、用微分方程和差分方程描述的系统
习题
第3章LTI系统的时域分析和信号卷积
3.1引言
3.2用时移单位冲激的线性组合表示信号的方法
3.3连续时间和离散时间LTI系统的卷积关系
3.3.1卷积和与卷积积分
3.3.2卷积的计算方法
3.4卷积的性质及其在LTI系统分析中的作用
3.4.1卷积的代数运算规则
3.4.2涉及单位冲激的卷积和卷积的时移性质
3.4.3卷积积分的微分和积分性质、卷积和的差分和叠加性质
3.4.4卷积与相关函数的关系
3.5卷积的收敛和周期卷积
3.5.1卷积积分与卷积和的收敛问题
3.5.2周期卷积
3.6LTI系统的特性和单位冲激响应之间的关系
3.6.1LTI系统的单位冲激响应
3.6.2单位冲激响应表征的LTI系统性质
3.6.3LTI系统互联的单位冲激响应
3.7LTI系统的单位阶跃响应
3.7.1用单位阶跃信号分析LTI系统
3.7.2LTI系统的单位阶跃响应
3.8奇异函数及其在信号与系统理论和方法中的作用
3.8.1奇异函数
3.8.2奇异函数的离散时间对偶和LTI系统卷积关系的一般化
习题
第4章用微分方程和差分方程描述的系统
4.1引言
4.2系统看作递归系统和非递归系统的级联
4.3经典的时域分析方法：微分方程和差分方程的解法
4.3.1线性常系数微分方程所描述系统的方程解法
4.3.2线性常系数差分方程所描述系统的方程解法
4.3.3线性常系数差分方程的递推算法
4.4用微分方程和差分方程描述的因果系统：零状态响应和零输入响应
4.4.1实际因果系统的增量LTI系统结构
4.4.2起始条件转换到初始条件
4.4.3零输入响应和零状态响应
4.5用微分方程和差分方程表征的因果LTI系统的单位冲激响应
4.5.1单位冲激响应的求法
4.5.2离散时间FIR系统和IIR系统
4.5.3微分方程和差分方程表征的因果LTI系统的稳定性和可逆性
4.6用微分方程和差分方程表征的因果LTI系统的直接实现结构
4.6.1系统的模拟和仿真
4.6.2差分方程表征的因果LTI系统的直接实现结构
4.6.3微分方程表征的因果LTI系统的直接实现结构
4.7实际动态系统的状态变量描述
4.7.1连续时间和离散时间因果动态线性系统的状态变量描述
4.7.2因果动态线性系统状态变量描述的直接编写法
习题
第5章信号和系统的频域表示法
5.1引言
5.2LTI系统对复正弦信号的响应
5.3周期信号的频域表示法：连续和离散傅里叶级数
5.3.1连续和离散傅里叶级数
5.3.2连续和离散傅里叶级数的收敛
5.3.3周期信号和序列的频谱
5.3.4LTI系统对周期输入的响应
5.4非周期函数和序列的频域表示法：连续和离散时间傅里叶变换
5.4.1连续和离散时间傅里叶变换
5.4.2傅里叶变换的收敛
5.4.3连续时间和离散时间傅里叶变换的典型例子
5.4.4非周期信号的频谱和LTI系统的频率响应
5.4.5傅里叶变换的极坐标表示与波特图
5.5周期信号和奇异函数及其离散时间对偶的傅里叶变换
5.5.1周期信号和序列的傅里叶变换表示
5.5.2奇异函数及其离散时间对偶的傅里叶变换
5.6有限长序列的离散傅里叶变换（DFT）表示法
5.7快速傅里叶变换（FFT）
5.7.1快速傅里叶变换（FFT）算法
5.7.2FFT算法的矩阵表示
习题
第6章傅里叶变换和傅里叶级数的性质及其揭示的时域和频域间的关系
6.1引言
6.2线性性质
6.3卷积性质
6.3.1时域卷积性质
6.3.2频域卷积性质
6.4时移和频移性质
6.4.1时移性质
6.4.2频移性质
6.5时域的微分和差分与积分和累加性质、频域的微分和积分性质
6.5.1连续时域的微分和积分、离散时域的差分和累加性质
6.5.2频域的微分和差分与积分和累加性质
6.6抽样和抽样定理
6.6.1连续时间的时域和频域抽样定理
6.6.2离散时间的时域和频域抽样定理
6.7对称性质
6.7.1傅里叶变换和级数的对称性质
6.7.2时域和频域上的对称分布特性之间的关系
6.8尺度比例变换性质
6.8.1连续时间尺度比例变换性质、时宽�泊�宽乘积
6.8.2离散时间的尺度变换特性：抽取和内插的频域特性
6.9相关定理和帕什瓦尔定理、能量谱与功率谱
6.10希尔伯特变换
6.10.1因果时间函数和序列傅里叶变换的实部或虚部自满性
6.10.2复解析信号——实信号的希尔伯特变换表示
6.11傅里叶变换和傅里叶级数的对偶性
6.11.1连续傅里叶变换的对偶性
6.11.2离散傅里叶级数（DFS）的对偶性
6.11.3离散傅里叶变换（DFT）的对偶性
6.11.4离散时间傅里叶变换和连续傅里叶级数之间的对偶性
习题
第7章信号与系统在通信系统和技术中的应用
7.1引言
7.2信号的无失真传输和处理
7.3调制和解调
7.4正弦幅度调制和相干解调
7.5调幅和检波
7.6单边带调制
7.7正弦幅度调制的其他应用
7.7.1混频、交调和互调
7.7.2可变中心频率的带通滤波器
7.7.3实现低通和带通滤波器之间的转换
7.8脉冲载波调制和脉冲编码调制
7.8.1脉冲幅度调制
7.8.2脉冲编码调制
7.9多路复用
7.9.1频分复用和时分复用
7.9.2正交复用和码分复用
7.10信号设计
7.10.1频带限制条件下的信号波形设计
7.10.2匹配滤波器——相关接收条件下的信号设计
7.11均衡
7.11.1线性失真、符号间干扰和信号均衡
7.11.2频域均衡
7.11.3时域均衡和横向滤波器
习题
第8章信号和系统的复频域表示法：拉普拉斯变换和Z变换
8.1引言
8.2LTI系统对复指数信号的响应、频域和复频域
8.2.1复指数输入和LTI系统的系统函数
8.2.2连续时间和离散时间频域和复频域
8.3双边拉普拉斯变换和双边Z变换
8.3.1双边拉普拉斯变换和Z变换及其与傅里叶变换的关系
8.3.2拉普拉斯变换和Z变换的零、极点分布
8.3.3双边拉普拉斯变换和Z变换收敛域的性质
8.3.4反拉普拉斯变换和反Z变换
8.4双边拉普拉斯变换和双边Z变换的性质
8.4.1线性性质
8.4.2卷积性质
8.4.3时移和复频移性质
8.4.4时域微分和差分及积分和累加性质、复频域微分性质
8.4.5对称性质
8.4.6尺度变换性质
8.4.7因果函数和序列的拉普拉斯变换和Z变换之初值和终值定理
8.5拉普拉斯变换和Z变换之间的类比关系
8.6单边拉普拉斯变换和单边Z变换
8.6.1单边拉普拉斯变换和单边Z变换的定义
8.6.2单边拉普拉斯变换和单边Z变换的性质
习题
第9章系统的变换域分析和综合
9.1引言
9.2LTI系统的变换域分析方法
9.2.1LTI系统的变换域分析
9.2.2LTI系统的变换域表示比其时域表示更容易得到
9.2.3用微分方程或差分方程描述的LTI系统的变换域分析
9.2.4变换域解卷积
9.2.5求反变换的部分分式展开法
9.3用微分方程或差分方程描述的因果系统的复频域分析
9.4系统函数和频率响应表征的LTI系统特性
9.4.1LTI系统的性质
9.4.2LTI系统互联的系统函数和频率响应
9.5系统函数与LTI系统时域和频域特性的关系
9.5.1系统函数的零、极点分布和收敛域反映的时域特性
9.5.2系统函数的极点决定单位冲激响应组成分量的函数形式
9.5.3自由响应和强迫响应、暂态响应和稳态响应
9.5.4LTI系统的零、极点分布确定频域特性、频率响应的几何求值
9.6一阶系统和二阶系统
9.6.1一阶系统
9.6.2二阶系统
9.7全通系统和最小相移系统
9.7.1全通函数和全通系统
9.7.2最小相移系统
9.8系统的信号流图表示法
9.9LTI系统的级联和并联实现结构
9.9.1级联实现结构
9.9.2并联实现结构
9.10状态变量描述的级联和并联编写方法
9.10.1级联规划法
9.10.2并联规划法
9.11状态变量描述的因果系统的复频域分析
9.11.1用状态变量描述的因果LTI系统的系统函数
9.11.2矢量微分方程和差分方程的变换域解法
9.12状态矢量的线性变换
习题
第10章信号与系统在信号分析和处理中的应用
10.1引言
10.2连续时间和离散时间信号的分析和处理
10.3连续时间信号的离散时间（数字）分析和处理
10.3.1连续时间信号和离散时间信号的相互转换
10.3.2连续时间信号的离散时间（数字）处理
10.4离散傅里叶变换（DFT）的应用
10.4.1信号加窗和窗函数
10.4.2利用FFT进行信号频谱分析
10.4.3快速卷积算法及其应用
10.5滤波和滤波器
10.5.1滤波
10.5.2理想选择性滤波器
10.5.3用微分方程和差分方程表示的频率选择性滤波器
10.6滤波器的设计和实现
10.6.1模拟滤波器
10.6.2无限冲激响应（IIR）数字滤波器
10.6.3有限冲激响应（FIR）数字滤波器
10.7不同类型滤波器之间的频率变换
10.7.1连续时间（模拟）滤波器的频率变换
10.7.2离散时间（数字）滤波器的频率变换
10.8抽样率的转换和多抽样率处理
10.8.1抽样率转换
10.8.2整数倍增抽样和减抽样
10.8.3有理比L/M的抽样率转换
10.8.4多抽样率数字信号处理和多抽样率系统
习题
第11章信号与系统在反馈和控制中的应用
11.1引言
11.2线性反馈系统的基本特性及其应用
11.2.1线性反馈系统的基本特性及有关应用
11.2.2反馈对系统稳定性的影响
11.2.3控制或跟踪系统
11.2.4抽样数据反馈系统
11.3线性反馈系统的根轨迹分析法
11.3.1线性反馈系统的闭环极点方程和根轨迹
11.3.2根轨迹的模准则和辐角准则
11.3.3根轨迹的性质和作图规则
11.4奈奎斯特稳定性判据
11.4.1围线映射及其性质
11.4.2奈奎斯特围线和奈奎斯特图
11.4.3连续时间和离散时间线性反馈系统的奈奎斯特判据
11.5线性反馈系统的增益裕度和相位裕度
习题
提供“习题答案”的说明
习题答案
参考文献

前言/序言

　　信号与系统问题的研究可以追溯到公元17世纪牛顿时代，但发展成为专门的信号与系统学科，形成一整套理论和方法，并作为高等学校电子信息类大部分专业必修的一门基本课程，还不到半个世纪。在此期间，随着技术的发展，“信号与系统”课程内容和教材经历了几次不同程度的改革。起初叫作“电路、信号与系统”，它以电路和网络问题为研究对象，以输入输出描述为基础，介绍模拟信号与系统（连续时间信号与系统）的概念、理论和方法，以及其在通信和电子系统中的应用。此后，为了面向更广的工程应用领域，逐渐淡化了电路系统的背景，有些教材还加入了基于系统状态变量描述和分析的有关概念和方法。20世纪70年代被称为通信和计算机“结婚”的年代，数字技术和数字信号处理快速兴起，并获得广泛应用。这一技术发展，一方面，首先促使国外著名高校纷纷开设“数字信号处理”课程，我国在改革开放以后，国外优秀的“数字信号处理”教材被引入，“数字信号处理”课程也逐渐列入我国高校电子信息类各专业的教学计划，并开设至今； 另一方面，也催生和导致“信号与系统”课程内容的一次重大改革，即在原来连续时间信号与系统内容的基础上，加入离散时间信号与系统的内容，既介绍和讲述“系统分析与综合”的概念、理论和方法，又涵盖“信号分析与处理”的概念、理论和方法，逐渐形成包括连续时间和离散时间信号与系统两大部分内容、“系统分析与综合”和“信号分析与处理”并重的课程内容体系。
　　在“信号与系统”课程内容的安排上，早期的教材基本上是先连续时间、后离散时间的讲述顺序。1983年，美国麻省理工学院（MIT）A.V.Oppenheim教授等编著的Signals and Systems一书，在内容安排上进行了革新，在时域部分完全并行，而在变换域部分逐章并行地展开连续时间和离散时间两大部分内容。本人认为： 不仅因为在连续时间和离散时间信号与系统的概念、理论和方法之间的一系列内在的对偶和类比关系； 而且，正是人们利用了两者之间的这种内在的对偶和类比关系，借鉴了连续时间信号与系统的概念、理论和方法，使得数字系统和数字信号处理的理论和技术能在短短的几十年内飞速发展，走完连续时间信号与系统一个多世纪发展历史。因此在信号与系统教材的内容安排上，并行地展开和讲述连续时间和离散时间这两部分内容已成为一种趋势，近十年内新出版的教材或原有教材的改版都以不同程度和方式反映了这种趋势。1999年，由中国科学技术大学出版社出版的、本人编著的《信号与系统： 理论、方法和应用》一书作了新的尝试，从输入输出描述到状态变量描述、从时域到变换域，采用逐章逐节完全并行地展开连续时间和离散时间这两部分内容的讲述方式。该书出版十几年来，获得广大读者的良好反映，特别是许多考研的读者反映该书使他们耳目一新，认为这样的并行展开和讲述方式，不仅促使读者从更高的层次上审视“信号与系统”课程的内容体系，更好地掌握其一整套概念、理论、方法和应用； 而且可以激发学生思维的潜能，促进学生养成思考问题的良好习惯。当然，在课程内容安排上，多种不同方式可以百花齐放，它们也各有千秋，这不仅符合教育部有关高等学校教材出版的方针，也可以使学生从不同角度、不同层次来认识和掌握信号与系统的概念、理论、方法和应用。
　　基于上述理由和认识，本书仍采用全书逐章逐节完全并行地展开连续时间和离散时间的讲述方式，但在具体内容的组织上做了一些调整和充实。主要调整和充实及其考虑如下：
　　...
　　本书内容丰富、篇幅较大，可以按照有关章节的选取和组合，构成深度和学时不同的讲授课程。鉴于目前国内多数高校电子信息类专业课程设置的情况，推荐以下三种基本组课方案：
　　（1） 第1~6章、第8、9章和第11章，其中，在第5章中可提及，但舍弃DFT和FFT的内容，在第6章的各节中舍弃有关DFT性质的内容；
　　（2） 第1~9章，并舍弃第4、9章中状态变量部分的内容；
　　（3） 第1~6章、第8~10章，并舍弃第4、9章中状态变量部分的内容。
　　其中，第一方案适合于在本课程后还开设“通信原理”和“数字信号处理”课程，但不设置“自动控制原理”课程的专业； 第二方案适合于课程设置与第一方案相反的情况，如自动控制和自动化专业； 第三方案则适合于在本课程后不再开设“通信原理”和“数字信号处理”等课程的情况，如计算机技术类专业。这些组课方案的内容都可以在每周4学时的一学期内完成。即使按照上述推荐方案组织教学，对于所属每章中各节的内容仍有灵活选取的余地，以适应不同层次院校的教学要求。例如，虽然第7、10章未列入第一方案的要求中，但其中的一些主要的基本概念和方法，可以在第6章介绍傅里叶变换的有关性质时引申或作为其应用来介绍，例如，滤波和滤波器的概念和方法可在讲述时域卷积性质时引入，调制与解调、频分和时分多路复用等的概念和方法可在讲述频域卷积性质和频移性质时简要介绍，无失真传输和均衡的概念和方法可在讲述时移性质时引申，连续时间信号的离散时间处理的概念和方法，这可在讲述连续时域抽样定理后作为其应用做简要介绍等； 对于一般本科院校，还可舍弃或简化部分章节中一些深入的内容，例如，奇异函数及其离散时间对偶、线性常系数差分方程解法、周期信号的傅里叶变换表示法、频域抽样定理、离散时间抽取和内插的频域和复频域性质、希尔伯特变换、单边带调制、正交复用和码分复用、匹配滤波器——相关接收条件下的信号设计、均衡、系统的信号流图表示法、离散时间信号的多抽样率处理等，以及第4、9章中有关系统状态变量描述和分析及第11章中后三节的内容。当然，授课教师还可根据学生的能力和培养计划的要求，设计其他的内容选组方案和讲授深浅的程度。但是无论哪种方案，都不宜按照教材照本宣科，书中的许多内容应当留给学生自学并组织讨论。
　　本书的编写也充分考虑到自学的需求，只要有微积分、微分方程、线性代数和复变函数方面的数学基础，完全可以自学本书。这将有助于在职科研和工程技术人员自学和知识更新。
　　中国科学技术大学“红专并进，理实交融”的优良校风，以及开放、严谨、活跃的学术气氛也对本书的形成有很大的影响。
　　本人有幸在清华大学电子工程系度过本科和研究生9年的学习生活，1978年开始的第二次研究生学习中，又有一半时间在清华园度过。长期沐浴在清华园的阳光和蓝天下，深受清华教学风格的熏陶，特别是得到常迥教授、马世雄教授、吴佑寿教授、陆大教授、冯子良教授、冯重熙教授、茅于海教授、冯一云教授、朱雪龙教授等的真传，以及系领导、特别是李传信书记的关爱。本书作为对他们中已古先生的纪念，并献给我清华的领导、老师和同学，感谢他们的培养和关爱。
　　本人在中国科学技术大学电子工程与信息科学系长期讲授“信号与系统”课程，中国科学技术大学素有重视教学的优良传统，校、院、系各级领导对优秀教材建设的高度重视，以及学生勤奋好学的精神等，都对成就本书有很大鼓励和支持，在此特表感谢。还要感谢我的年轻同事谭勇、郭武，在编写过程中经常与他们商讨，他们也提出不少具体有益的建议； 此外，我指导的一些研究生为本书的习题答案做了大量的工作，在此一并向他们表示衷心的感谢。
　　本书第1版是“电子信息学科基础课程系列教材”中的一本，该系列教材由清华大学出版社策划，东南大学王志功教授领衔的编审委员会共同组织编写，并于2006年经教育部组织专家评审，确定为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
　　清华大学电子工程系陆大教授在本书编写时和成稿后给作者提供了一些很好的指导性建议和意见，为本书的质量提供了保证，在此表示衷心的感谢。清华大学出版社电子信息教材编辑室各位编辑与作者进行了和谐、愉快的合作，为本书的出版做出了贡献，这里对他们付出的艰辛和体现的专业精神表示敬意和感谢。
　　受水平和视野的限制，书中难免有不妥或错误，恳请读者指正。
　　作者

《信息之潮：探索随机信号与系统动力学》 一、 现代科技的基石：信息处理的本质 在信息爆炸的时代，理解信息的产生、传递、处理以及它们背后隐藏的规律，已成为推动科技进步和理解世界运行机制的关键。从通信系统的噪声抑制，到经济市场的波动分析，再到生物信号的解读，无不涉及对复杂信号的深刻洞察。而这一切的根源，往往在于对“信号”及其所处的“系统”的精细刻画和理性分析。 本书《信息之潮：探索随机信号与系统动力学》正是致力于为读者揭开信息处理的奥秘，深入浅出地阐述随机信号的特性，以及它们在各种动态系统中如何演化和相互作用。我们并非仅仅关注那些规整、可预测的周期信号，而是将目光聚焦于现实世界中更普遍存在的、充满不确定性的随机信号。这些信号，如同汹涌的潮水，蕴含着丰富的信息，也带来了挑战。理解这些“潮水”的规律，才能在信息的大海中驾驭自如。 二、 随机信号的万花筒：从本质到描述 信号，是信息传递的载体。而随机信号，则是在时间或空间上呈现出不可预测变化特征的信号。它们广泛存在于自然界和社会现象中，例如： 通信领域的噪声： 电话、网络通信中不可避免的背景干扰，影响着信号的清晰度和可靠性。 金融市场的价格波动： 股票、汇率等随市场情绪和各种不确定因素发生的随机变化。 物理系统的热噪声： 电子元件内部由于分子热运动产生的随机电信号。 生物医学信号： 心电图、脑电图中的微弱波动，包含了人体的生理和病理信息。 气象领域的风速、温度变化： 具有显著的随机性和非线性特征。 要理解这些随机信号，首先需要建立一套科学的描述方法。本书将带领读者系统地学习如何描述随机信号的统计特性，包括： 概率论基础 revisited： 回顾并深入理解概率、随机变量、概率密度函数、累积分布函数等核心概念，为后续随机信号的分析打下坚实基础。 随机变量的特性： 探讨期望值、方差、协方差等统计量在刻画随机变量中心趋势、离散程度以及变量之间相关性方面的重要性。 随机过程的引入： 将一维的随机变量概念推广到随时间演化的随机过程，理解其随机性和时间依赖性。 平稳性： 区分严平稳和宽平稳，理解平稳过程在统计特性上不随时间改变的特性，以及它在信号分析中的简化作用。 相关函数： 深入分析自相关函数和互相关函数，揭示随机信号内部或不同信号之间的时间依赖性结构，这是识别信号模式和系统特性的关键。 功率谱密度： 通过傅里叶变换将时域的信号描述转化为频域的能量分布，理解信号在不同频率上的能量含量，为信号的滤波和噪声抑制提供理论依据。 本书将通过大量的例子和图示，帮助读者直观地理解这些抽象的统计概念，将随机信号的描述从数学公式转化为对现实世界现象的洞察。 三、 系统动力学：信息处理的舞台 信号并非孤立存在，它们往往通过各种“系统”进行传递、变换或影响。系统，是能够对输入信号产生特定输出响应的一组元件或过程。本书将聚焦于那些能处理随机信号的系统，并研究它们的动力学行为。 线性时不变（LTI）系统： 这是信号处理中最基础也是最重要的系统模型。本书将深入探讨LTI系统在时域和频域的响应特性，包括卷积定理、系统函数、零极点分析等。理解LTI系统如何放大、衰减或改变信号的频率成分，是进行滤波、均衡等操作的前提。 随机信号通过LTI系统的响应： 重点研究当随机信号输入到LTI系统时，输出信号的统计特性如何变化。例如，白噪声通过低通滤波器后变成带限噪声，其统计特性发生显著改变。 非线性系统的挑战与机遇： 现实世界中有许多重要的系统是非线性的，例如信号的饱和、限幅以及复杂的耦合关系。本书将探讨非线性系统对随机信号处理带来的复杂性，并介绍一些常用的近似分析方法，例如线性化、平均值分析等，揭示非线性效应的潜在影响。 反馈系统的稳定性与性能： 反馈系统在控制、通信等领域无处不在。本书将分析反馈结构如何影响系统的动态行为，特别是如何通过反馈来提高系统的鲁棒性、减小噪声影响，以及如何评估系统的稳定性。 状态空间描述： 对于更复杂的系统，传统的输入-输出模型可能不够充分。本书将介绍状态空间方法，一种更强大的描述多输入多输出（MIMO）和时变系统的工具，帮助读者理解系统内部状态的演化和其对信号处理的影响。 四、 理论与实践的桥梁：应用领域的探索 理论的价值在于指导实践。本书将穿插大量的实际应用案例，将抽象的信号与系统理论与读者熟悉的科技领域联系起来： 通信系统中的信号传输与噪声处理： 调制解调技术： 理解AM, FM, PSK, QAM等调制方式如何将信息编码到载波信号上，以及在存在噪声的情况下如何进行有效的解调。 信道模型： 学习如何用数学模型描述无线信道、光纤信道等传输介质的衰减、失真和噪声特性。 均衡技术： 介绍如何设计均衡器来补偿信道引起的信号失真，提高通信质量。 错误控制编码： 探讨如何通过编码来增强信号的抗干扰能力，减少传输错误。 数字信号处理（DSP）的基础： 采样定理： 理解模拟信号如何离散化为数字信号，以及采样率与信号带宽的关系。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 学习如何高效地在时域和频域之间进行转换，这是数字信号处理的核心工具。 数字滤波器设计： 介绍FIR和IIR数字滤波器的原理和设计方法，用于去除噪声、提取特定频率成分。 自动控制系统： PID控制器设计： 学习如何设计经典的PID控制器来稳定和优化动态系统。 系统辨识： 探讨如何从实验数据中估计系统的模型参数。 其他交叉领域： 图像处理中的噪声滤波： 讲解如何去除数字图像中的椒盐噪声、高斯噪声等。 语音信号分析： 了解语音信号的频谱特性以及如何进行语音识别和合成。 随机振动分析： 在机械工程领域，分析随机载荷下结构的响应。 通过这些案例，读者将能够看到信号与系统理论在解决实际工程问题中的强大力量，并激发进一步深入研究的兴趣。 五、 学习路径与方法 本书采用循序渐进的学习方法，从基本概念出发，逐步深入到更复杂的理论和应用。我们鼓励读者： 勤于思考： 在学习每一个概念时，思考其在现实世界中的对应物。 动手实践： 结合MATLAB、Python等工具进行仿真和计算，将理论知识转化为实际操作。 勇于提问： 在学习过程中遇到疑问，积极查阅资料或与他人交流。 《信息之潮：探索随机信号与系统动力学》旨在为工程师、研究人员以及所有对信息处理和系统科学感兴趣的读者提供一个全面而深刻的理解框架。希望本书能帮助您掌握驾驭信息之潮的能力，在科技创新的浪潮中抓住机遇，应对挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者在内容的组织上，展现出了极高的专业性和条理性。我注意到，每一个新的概念引入，都会有明确的定义，并且会提供相关的背景信息，解释这个概念出现的必要性。然后，作者会通过一系列的例子，来阐述这个概念的性质和应用。我特别喜欢作者在讲解一些抽象概念时，会适当地使用类比和比喻，让这些概念变得更容易理解。例如，在解释“卷积”这个概念时，作者用了“一闪而过”的信号叠加的方式来比喻，让我一下子就抓住了其核心思想。而且，书中在介绍一些复杂的数学推导时，会采用一种“分步进行”的方式，将复杂的推导分解成若干个小步骤，并且在每个步骤都进行详细的解释。这使得我在理解这些推导时，不会感到 overwhelming。我还注意到，作者在讲解完一个重要的理论后，都会有一个“总结”部分，回顾这个理论的关键内容，并指出它在整个信号与系统知识体系中的位置。这对于我构建完整的知识框架非常有帮助。书中还穿插了一些“历史的视角”，介绍了一些重要概念的发现历程，这让我在学习知识的同时，也对这个领域的发展有了一定的了解。这种细致入微的内容组织，充分体现了作者深厚的学术功底和教学经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书在数学工具的运用和解释上，给我留下了深刻的印象。我注意到，作者在引入像傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等核心数学工具时，并没有仅仅停留在公式的层面，而是花了很多篇幅来解释这些变换的物理意义和几何意义。比如，在讲解傅里叶变换时，作者将其比作将一个复杂的信号分解成一系列不同频率的正弦信号的叠加，并详细解释了幅度和相位谱所代表的含义。这让我对信号的频率构成有了更直观的认识。我还发现，书中在讲解拉普拉斯变换时，详细阐述了其在分析连续时间系统瞬态响应和稳态响应中的作用，并解释了复频率“s”的物理含义。在 Z 变换部分，作者则强调了其在分析离散时间系统中的重要性，并解释了单位圆在判断系统稳定性中的作用。更重要的是，书中在介绍这些变换的性质时，不仅仅给出了公式，还详细解释了这些性质的物理意义，以及它们在解决问题时如何应用。比如，卷积定理在时域中的卷积运算对应于频域中的乘积运算，这极大地简化了某些问题的求解。这本书让我觉得，数学工具不仅仅是用来计算的，更是用来理解物理现象和系统特性的强大武器，作者在这一点上的阐述非常到位。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，可以说是相当的“接地气”。虽然主题是偏向理论性的信号与系统，但作者的叙述方式却没有让人感到枯燥乏味。我注意到，作者在解释一些抽象的概念时，经常会使用一些生活中的例子来类比。比如，在讲解滤波器的概念时，作者将低通滤波器比作筛子，只允许低频成分通过，而高频成分则被“筛”掉。这种通俗易懂的解释方式，极大地降低了理解门槛，让我这个初学者也能迅速抓住核心要义。而且，书中在介绍一些复杂的数学推导时，会采用一种循序渐进的方式，先从最简单的模型开始，然后逐步增加复杂度，让读者在不知不觉中掌握更高级的技巧。我最欣赏的是，作者在讲解完一个重要的理论推导后，都会有一个“小结”，总结这个理论在实际应用中的意义，以及与其他概念的联系。这使得我在学习过程中，能够时刻保持对全局的把握，而不至于迷失在细节之中。我还发现，书中在一些地方会用一种略带幽默的口吻来表达，偶尔还会穿插一些作者个人的学习心得或者经验分享，这让整本书读起来感觉很轻松，不像是在读一本冷冰冰的教科书，而更像是在和一位经验丰富的老师在交流。这种亲切的语言风格，无疑大大提升了我的阅读兴趣和学习效率。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的理论深度非常满意，它并没有停留在概念的表面，而是深入到了数学的本质。我注意到，在讲解拉普拉斯变换时，作者不仅给出了定义和性质，还详细推导了其收敛域的意义，以及如何利用收敛域来判断系统的稳定性。这对于我理解系统稳定性背后的数学原理非常有帮助。而且，书中对于一些重要的定理，比如采样定理，不仅仅给出了定理的内容，还详细解释了其推导过程，以及在实际应用中需要注意的问题，比如奈奎斯特频率。这让我明白，学习理论知识，不仅要知道“是什么”，更要知道“为什么”和“怎么用”。我还发现，书中在讲解状态空间表示法时，作者给出了多种形式的表达式，并详细解释了它们之间的转换关系，以及如何通过特征值来判断系统的稳定性。这让我对如何用更统一、更强大的数学工具来描述和分析系统有了更深的认识。另外，我注意到书中在讲解离散时间系统时，对差分方程的求解方法进行了详细的阐述，包括齐次解和特解的求解，以及如何利用Z变换来简化求解过程。这些内容对我来说非常实用，因为在实际的数字信号处理中，差分方程的应用非常广泛。这本书在理论上的严谨性，让我觉得它不仅仅是一本教材，更是一本可以作为参考工具的书，随时查阅，都能有所收获。

评分☆☆☆☆☆

这本书的练习题设计，可以说是相当的“考究”。我刚翻到某一章节的末尾，就看到一大堆不同类型的题目。有概念性的选择题，也有需要动手计算的综合题。最让我觉得有用的是，有些题目还会给出一些“陷阱”或者“易错点”，来考察我是否真正理解了概念。例如，在一个关于系统稳定性的题目中，我发现题目会故意设置一些边界情况，让我去思考在这些情况下系统的稳定性如何判断。这比单纯的套用公式要深刻得多。而且，书中在一些重要的章节后面，还会给出一些“设计型”的题目，比如要求我设计一个滤波器来满足特定的指标。这种题目能极大地锻炼我的综合应用能力。我还注意到，书中在讲解完某些比较难的定理后，会给出一些“引导性”的题目，通过一步步的计算，帮助我理解定理的推导过程。这比直接看推导要容易接受得多。另外，我还发现，书中在一些习题的解答中，不仅给出了答案，还附带了解题思路和关键步骤的解释。这对于我检查自己的错误，或者学习别人的解题方法非常有帮助。我一直认为，一本好的教材，不仅仅要有好的讲解，还要有好的练习题，能够真正检验读者的学习效果，而这本书在这方面做得相当出色。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我刚拿到手，就被它沉甸甸的质感和封面设计吸引了。翻开扉页，印刷质量相当不错，纸张触感温润，没有廉价感。我先大致浏览了一下目录，章节的划分和内容的逻辑顺序 seem reasonable。作为一个对信号与系统这个领域有初步了解但想深入学习的读者，我非常看重理论的严谨性和应用的直观性。这本书在理论推导上，我期待它能做到详尽而不晦涩，从最基础的概念讲起，层层递进，最终能够构建起完整的知识体系。对于一些关键的定理和公式，我希望书中能提供清晰的证明过程，并且通过生动的类比或者实际例子来帮助理解抽象的概念。比如，傅里叶变换的原理，这可是信号与系统的核心，我希望书中能用多种方式去解释，不仅仅是数学公式的推演，还能从时间和频率域的相互转换，或者从信号分解的角度去阐述，让我能真正“看懂”它。另外，书中对一些经典应用场景的介绍也至关重要，比如通信系统中的信号处理，或者图像处理中的滤波技术。我期待书中能提供一些实际案例的解析，哪怕是简化版的，也能让我看到理论知识如何落地，如何解决实际问题。我还关注书中对一些易混淆概念的辨析，比如卷积的本质，或者系统稳定性的判断标准。希望作者能花一些篇幅去强调这些细节，避免我走弯路。总的来说，这本书给我的第一印象是扎实，专业，并且有深度，我准备开始我的学习之旅了，希望它能成为我求学路上的一位得力助手。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的排版设计确实花了不少心思。页面留白适中，字体大小也恰到好处，长时间阅读眼睛不容易疲劳。我尤其喜欢它在关键概念的突出处理上，像是用不同颜色或者加粗字体来强调重要的定义和定理，这对于我这种容易走神的人来说，简直是福音。我刚翻到关于离散时间信号处理的部分，里面的公式推导相当细致。我印象深刻的是，作者在推导一个关于Z变换的性质时，不仅给出了完整的数学步骤，还配上了图示，生动地展示了不同变换域下的信号特征变化。这让我这个对图形化理解能力较强的人来说，受益匪浅。而且，书中在引入新概念时，往往会先给出一个简短的背景介绍，解释这个概念的由来和重要性，然后再深入讲解。比如，在讲到状态空间表示法时，作者先从经典时域和频域方法的局限性出发，引出了状态空间法的优势，使得读者能理解为什么要学习这种新的描述方式。我还注意到，书中在讲解一些稍有难度的章节时，会穿插一些“思考题”或者“延伸阅读”的提示，这非常有利于激发读者的主动思考和进一步探索。我个人非常喜欢这种互动式的学习体验，它能让我在被动接受知识的同时，也能主动地去构建和深化自己的理解。这本书的图表也画得非常清晰，标注准确，尤其是那些表示系统框图或者信号波形的图，都非常直观，帮助我快速把握核心内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书在概念的引入和讲解上，可以说是相当的“循序渐进”。我刚开始阅读时，就发现作者并没有直接抛出复杂的公式，而是先从一些非常基础的信号和系统的概念开始讲起，比如什么是信号，什么是系统，以及它们的基本分类。然后，作者通过一些非常直观的例子，比如声音信号、图像信号，以及简单的电路系统，来帮助读者建立起对这些概念的初步认识。我注意到，在讲解“线性”这个性质时，作者并没有上来就给出数学定义，而是先通过两个例子，一个符合线性性质，一个不符合，来让读者自己去感受和理解线性概念的内涵。这种“引导式”的教学方法，让我感到非常受益。然后，作者才逐步引入数学定义，并给出相关的证明。在讲解“时不变性”时，作者同样采取了先举例，后给出定义的方式。我特别欣赏的是，书中在介绍“因果性”时，作者将它与实际的物理世界联系起来，比如一个系统不能预测未来的输入，这让我很容易就理解了因果性的含义。这种由易到难、由抽象到具体、由直观到严谨的讲解方式，让我觉得这本书非常适合初学者入门，也能够帮助有一定基础的读者巩固和深化理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排，我个人觉得非常合理，尤其是对于一个想要系统学习信号与系统知识体系的读者来说。它遵循了一种由浅入深的逻辑顺序，从最基础的信号和系统的基本概念入手，逐步深入到更复杂的内容。我注意到，第一部分详细讲解了连续时间和离散时间信号的表示、分类以及基本运算，比如信号的移位、翻转、伸缩等，这些都是后续学习的基础。然后，紧接着就引入了系统的基本性质，如线性、时不变、因果性、稳定性等，作者通过大量的例子来解释这些性质的含义，以及它们在实际系统中的重要性。我特别喜欢书中对“系统”这个概念的定义和分类，它从不同角度去阐述，比如按输入输出关系、按时域特性、按频率特性等，这让我对“系统”有了更全面、更深刻的认识。然后，书中自然而然地过渡到了卷积这个核心概念，作者用了不止一个章节来深入讲解卷积的计算方法和物理意义，并且还展示了卷积在求解线性时不变系统输出中的关键作用。我个人非常看重这一点，因为我总觉得，只有真正理解了卷积，才能算得上是掌握了信号与系统。紧随其后的，是关于傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等频域分析工具的讲解。作者在介绍每一种变换时，都详细阐述了它们的定义、性质、适用范围以及相互之间的联系，并且给出了丰富的应用实例。这些内容对我来说至关重要，因为我希望通过这些工具，能够更深入地理解信号的频率成分以及系统的频率响应。

评分☆☆☆☆☆

这本书在实践应用方面的体现，让我感到非常惊喜。我原本以为，这类理论性很强的书，可能在应用方面会比较空泛，但事实并非如此。我注意到，书中在讲解完傅里叶变换后，紧接着就用很大篇幅介绍了傅里叶变换在通信系统中的应用，比如调制解调、频谱分析等。作者通过给出的具体例子，让我看到了理论知识是如何直接应用于实际工程中的。例如，在讲解滤波器时，书中不仅介绍了理想滤波器和实际滤波器的区别，还展示了如何设计Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器等，并且还给出了 MATLAB 的代码示例。这对于我这样希望将理论与实践相结合的读者来说，无疑是极大的帮助。我特别喜欢书中在介绍某些算法时，会详细解释算法的原理，然后给出伪代码，甚至在某些情况下还会给出实际的编程实现。比如，在讲解FFT（快速傅里叶变换）算法时，作者不仅给出了蝶形运算的原理，还展示了如何通过递归的方式来实现FFT。这些内容对我来说非常宝贵，因为我希望能够通过编程来实现一些信号处理的功能。书中还提到了FIR滤波器和IIR滤波器的设计，并且给出了相应的工具和方法。这让我对数字信号处理有了更具体的概念。总的来说，这本书在应用方面的阐述，让我觉得它不仅仅是一本理论书，更是一本指导我如何进行信号处理实践的书。

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这个东西不知道要花好久的时间才能看懂，读大学的时候就迷迷糊糊的

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还不错，好好研究一下，争取学点知识

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看起来还不错

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还可以

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看起来还不错

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单位买的，不晓得好不