信號與係統 第2版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐守時 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
• 數字信號處理
• 控製係統
• 通信原理
• 電工學
• 高等數學

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302415619

版次：2

商品編碼：11957284

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-05-01

用紙：膠版紙

頁數：788

字數：1174000

編輯推薦

　　(1)全書逐章逐節、以完全並行的方式展開連續時間和離散時間這兩大部分內容，形成全新的信號與係統內容體係和講述方式，可充分利用和分享兩者之間從數學描述到有關概念、理論、方法和應用中一係列內在的對偶或類比關係。

　　(2)具有鮮明特色的信號與係統變換域開創性講述方式：

　　把連續時間和離散時間信號與係統中所用的各種傅裏葉變換(連續和離散時間傅裏葉變換、連續和離散傅裏葉級數、離散傅裏葉變換與快速傅裏葉變換)融閤在一起，統一介紹和講述；

　　把各種傅裏葉變換(含級數)的性質分離齣來，綜閤在一起講述，突齣變換(含級數)性質相互間的關係，以及它們所揭示的時域和頻域之間的關係；

　　把拉普拉斯變換和Z變換分彆作為連續和離散時間傅裏葉變換的擴展，介紹和講述信號與係統的復頻域錶示法，著重展示頻域和復頻域之間的關係。

　　(3)全書著重圍繞兩大類係統，即有良好性能的綫性時不變係統和以微分方程或差分方程描述(包括狀態變量描述)的更為實際的係統，分時域和變換域先後講述和討論。

　　(4)全書著重強調基本信號和基本係統的各種錶示，及其它們在信號與係統分析和綜閤中的重要作用。

　　(5)介紹和講述信號與係統的概念和方法在通信係統和技術、信號分析和處理、以及反饋與控製領域中的主要應用，以便讀者獲得寓意於其中的思想和方法論方麵的熏陶，這可能比具體技術更為重要。

　　（6）書末提供瞭各章的習題答案，大部分綜閤性習題還給齣解題思路或基本求解過程。

　　（7）講解全麵、細緻，闡述深刻、透徹，適閤深入學習和提高，對於考研幫助很大，對於實際科研和工作也很有助益。

內容簡介

　　本書采用先時域後變換域的順序，以對偶和類比的方式逐章逐節、完全並行地介紹和講述連續時間和離散時間信號與係統的一係列基本概念、理論和方法，以及它們在通信、信號處理和反饋與控製等領域中的主要應用，還包含數字信號處理和係統的狀態變量描述的基本概念和方法，形成瞭一個“係統分析和綜閤”與“信號分析和處理”兩方麵知識並重、較為完整並具有鮮明特色的“信號與係統”課程內容體係。

　　全書共11章，次序先後為：“緒論”、“信號和係統的數學描述及性質”、“LTI係統的時域分析和信號捲積”、“用微分方程和差分方程描述的係統”、“信號和係統的頻域錶示法：各種傅裏葉變換和級數”、“各種傅裏葉變換和級數的性質及其揭示的時域和頻域間的關係”、“信號與係統在通信係統和技術中的應用”、“信號和係統的復頻域錶示法：拉普拉斯變換和Z變換”、“係統的變換域分析和綜閤”、“信號與係統在信號分析和處理和方法的主要中的應用”和“信號與係統在反饋和控製中的應用”。各章都有足夠數量的精選例題，兼顧基本練習和解題及分析技巧，章末配有相當數量豐富多彩的習題。書末附有各章除證明題外的習題答案，大部分綜閤性習題還給齣瞭解題思路或基本求解過程。

　　本書可作為通信工程、電子工程、自動化、計算機等電子信息類專業本科“信號與係統”課程的教材。本書內容符閤國內研究生入學考試“信號與係統”科目的考試內容範圍和要求，也可作為該科目的考研參考書。本書還可以供從事信息獲取、轉換、傳輸和處理、信息係統等領域工作的其他專業研究生、教師和廣大科技工作者參考。

作者簡介

徐守時，教授，男，1942年3月生，江蘇省宜興市人。1965年和1968年分彆畢業於清華大學電子工程係通信專業本科和研究生，1970至1978年在閤肥無綫電二廠技術科任設計組長，1981年獲中國科學技術大學通信與電子係統專業碩士學位。1981年留中國科學技術大學電子工程與信息科學係任教，一直從事教學和科研工作，曾任教研室副主任和主任，還被聘任為該係講座教授，現已退休。自1984年開始一直主講“信號與係統”課程，還主講過模擬電子綫路、電路分析和現代通信技術等本科和研究生課程。1978年被評為安徽省先進科技工作者，1993年獲學校優秀教學成果一等奬， 2000年獲學校優秀教材一等奬，2003年獲學校王寬誠育纔一等奬。主要研究方嚮為數字通信、圖像和語音編碼、數字信號處理及其應用、遙感圖像處理和多源數據融閤等，主持或參加完成瞭國傢863項目子課題和國傢自然科學基金項目、中科院知識創方嚮性項目和支撐項目，以及多項省部級科研和研製項目。主要著作為“信號與係統：理論、方法和應用”，中國科學技術大學齣版社，1999年9月；在國內外學術刊物和學術會議上發錶論文近50篇。

內頁插圖

目錄

第1章緒論
1.1信號和係統
1.1.1信息、信號和係統
1.1.2信號與係統問題
1.2係統分析和綜閤、信號分析和處理
1.2.1係統分析和綜閤
1.2.2信號分析和處理
1.3信號與係統的內容體係
第2章信號和係統的數學描述及性質
2.1引言
2.2信號的數學描述和分類
2.2.1信號的數學描述
2.2.2信號的分類
2.3係統的數學描述和分類
2.3.1係統的數學模型和描述方法
2.3.2係統的分類
2.4信號的基本運算和變換、基本係統
2.4.1信號的基本運算及其實現的基本係統
2.4.2自變量變換導緻的信號變換及其實現的基本係統
2.5基本的連續時間和離散時間信號
2.5.1單位階躍和單位衝激信號
2.5.2復指數信號和正弦信號
2.6信號的時域特性和主要特徵
2.6.1信號的周期性、周期信號和非周期信號
2.6.2信號的時域對稱特性
2.6.3信號的大小、能量和功率
2.7信號的正交和相關函數
2.7.1信號的相關係數和正交
2.7.2信號的相關函數和相關序列
2.8係統的相互連接與係統的等價和等效
2.8.1係統的基本連接方式
2.8.2係統的等價和等效
2.9係統的性質
2.9.1無記憶性和記憶性
2.9.2因果性、非因果和反因果
2.9.3穩定性
2.9.4可逆性和逆係統
2.9.5時不變性
2.9.6綫性性質和增量綫性係統
2.10綫性時不變係統、用微分方程和差分方程描述的係統
習題
第3章LTI係統的時域分析和信號捲積
3.1引言
3.2用時移單位衝激的綫性組閤錶示信號的方法
3.3連續時間和離散時間LTI係統的捲積關係
3.3.1捲積和與捲積積分
3.3.2捲積的計算方法
3.4捲積的性質及其在LTI係統分析中的作用
3.4.1捲積的代數運算規則
3.4.2涉及單位衝激的捲積和捲積的時移性質
3.4.3捲積積分的微分和積分性質、捲積和的差分和疊加性質
3.4.4捲積與相關函數的關係
3.5捲積的收斂和周期捲積
3.5.1捲積積分與捲積和的收斂問題
3.5.2周期捲積
3.6LTI係統的特性和單位衝激響應之間的關係
3.6.1LTI係統的單位衝激響應
3.6.2單位衝激響應錶徵的LTI係統性質
3.6.3LTI係統互聯的單位衝激響應
3.7LTI係統的單位階躍響應
3.7.1用單位階躍信號分析LTI係統
3.7.2LTI係統的單位階躍響應
3.8奇異函數及其在信號與係統理論和方法中的作用
3.8.1奇異函數
3.8.2奇異函數的離散時間對偶和LTI係統捲積關係的一般化
習題
第4章用微分方程和差分方程描述的係統
4.1引言
4.2係統看作遞歸係統和非遞歸係統的級聯
4.3經典的時域分析方法：微分方程和差分方程的解法
4.3.1綫性常係數微分方程所描述係統的方程解法
4.3.2綫性常係數差分方程所描述係統的方程解法
4.3.3綫性常係數差分方程的遞推算法
4.4用微分方程和差分方程描述的因果係統：零狀態響應和零輸入響應
4.4.1實際因果係統的增量LTI係統結構
4.4.2起始條件轉換到初始條件
4.4.3零輸入響應和零狀態響應
4.5用微分方程和差分方程錶徵的因果LTI係統的單位衝激響應
4.5.1單位衝激響應的求法
4.5.2離散時間FIR係統和IIR係統
4.5.3微分方程和差分方程錶徵的因果LTI係統的穩定性和可逆性
4.6用微分方程和差分方程錶徵的因果LTI係統的直接實現結構
4.6.1係統的模擬和仿真
4.6.2差分方程錶徵的因果LTI係統的直接實現結構
4.6.3微分方程錶徵的因果LTI係統的直接實現結構
4.7實際動態係統的狀態變量描述
4.7.1連續時間和離散時間因果動態綫性係統的狀態變量描述
4.7.2因果動態綫性係統狀態變量描述的直接編寫法
習題
第5章信號和係統的頻域錶示法
5.1引言
5.2LTI係統對復正弦信號的響應
5.3周期信號的頻域錶示法：連續和離散傅裏葉級數
5.3.1連續和離散傅裏葉級數
5.3.2連續和離散傅裏葉級數的收斂
5.3.3周期信號和序列的頻譜
5.3.4LTI係統對周期輸入的響應
5.4非周期函數和序列的頻域錶示法：連續和離散時間傅裏葉變換
5.4.1連續和離散時間傅裏葉變換
5.4.2傅裏葉變換的收斂
5.4.3連續時間和離散時間傅裏葉變換的典型例子
5.4.4非周期信號的頻譜和LTI係統的頻率響應
5.4.5傅裏葉變換的極坐標錶示與波特圖
5.5周期信號和奇異函數及其離散時間對偶的傅裏葉變換
5.5.1周期信號和序列的傅裏葉變換錶示
5.5.2奇異函數及其離散時間對偶的傅裏葉變換
5.6有限長序列的離散傅裏葉變換（DFT）錶示法
5.7快速傅裏葉變換（FFT）
5.7.1快速傅裏葉變換（FFT）算法
5.7.2FFT算法的矩陣錶示
習題
第6章傅裏葉變換和傅裏葉級數的性質及其揭示的時域和頻域間的關係
6.1引言
6.2綫性性質
6.3捲積性質
6.3.1時域捲積性質
6.3.2頻域捲積性質
6.4時移和頻移性質
6.4.1時移性質
6.4.2頻移性質
6.5時域的微分和差分與積分和纍加性質、頻域的微分和積分性質
6.5.1連續時域的微分和積分、離散時域的差分和纍加性質
6.5.2頻域的微分和差分與積分和纍加性質
6.6抽樣和抽樣定理
6.6.1連續時間的時域和頻域抽樣定理
6.6.2離散時間的時域和頻域抽樣定理
6.7對稱性質
6.7.1傅裏葉變換和級數的對稱性質
6.7.2時域和頻域上的對稱分布特性之間的關係
6.8尺度比例變換性質
6.8.1連續時間尺度比例變換性質、時寬�泊�寬乘積
6.8.2離散時間的尺度變換特性：抽取和內插的頻域特性
6.9相關定理和帕什瓦爾定理、能量譜與功率譜
6.10希爾伯特變換
6.10.1因果時間函數和序列傅裏葉變換的實部或虛部自滿性
6.10.2復解析信號——實信號的希爾伯特變換錶示
6.11傅裏葉變換和傅裏葉級數的對偶性
6.11.1連續傅裏葉變換的對偶性
6.11.2離散傅裏葉級數（DFS）的對偶性
6.11.3離散傅裏葉變換（DFT）的對偶性
6.11.4離散時間傅裏葉變換和連續傅裏葉級數之間的對偶性
習題
第7章信號與係統在通信係統和技術中的應用
7.1引言
7.2信號的無失真傳輸和處理
7.3調製和解調
7.4正弦幅度調製和相乾解調
7.5調幅和檢波
7.6單邊帶調製
7.7正弦幅度調製的其他應用
7.7.1混頻、交調和互調
7.7.2可變中心頻率的帶通濾波器
7.7.3實現低通和帶通濾波器之間的轉換
7.8脈衝載波調製和脈衝編碼調製
7.8.1脈衝幅度調製
7.8.2脈衝編碼調製
7.9多路復用
7.9.1頻分復用和時分復用
7.9.2正交復用和碼分復用
7.10信號設計
7.10.1頻帶限製條件下的信號波形設計
7.10.2匹配濾波器——相關接收條件下的信號設計
7.11均衡
7.11.1綫性失真、符號間乾擾和信號均衡
7.11.2頻域均衡
7.11.3時域均衡和橫嚮濾波器
習題
第8章信號和係統的復頻域錶示法：拉普拉斯變換和Z變換
8.1引言
8.2LTI係統對復指數信號的響應、頻域和復頻域
8.2.1復指數輸入和LTI係統的係統函數
8.2.2連續時間和離散時間頻域和復頻域
8.3雙邊拉普拉斯變換和雙邊Z變換
8.3.1雙邊拉普拉斯變換和Z變換及其與傅裏葉變換的關係
8.3.2拉普拉斯變換和Z變換的零、極點分布
8.3.3雙邊拉普拉斯變換和Z變換收斂域的性質
8.3.4反拉普拉斯變換和反Z變換
8.4雙邊拉普拉斯變換和雙邊Z變換的性質
8.4.1綫性性質
8.4.2捲積性質
8.4.3時移和復頻移性質
8.4.4時域微分和差分及積分和纍加性質、復頻域微分性質
8.4.5對稱性質
8.4.6尺度變換性質
8.4.7因果函數和序列的拉普拉斯變換和Z變換之初值和終值定理
8.5拉普拉斯變換和Z變換之間的類比關係
8.6單邊拉普拉斯變換和單邊Z變換
8.6.1單邊拉普拉斯變換和單邊Z變換的定義
8.6.2單邊拉普拉斯變換和單邊Z變換的性質
習題
第9章係統的變換域分析和綜閤
9.1引言
9.2LTI係統的變換域分析方法
9.2.1LTI係統的變換域分析
9.2.2LTI係統的變換域錶示比其時域錶示更容易得到
9.2.3用微分方程或差分方程描述的LTI係統的變換域分析
9.2.4變換域解捲積
9.2.5求反變換的部分分式展開法
9.3用微分方程或差分方程描述的因果係統的復頻域分析
9.4係統函數和頻率響應錶徵的LTI係統特性
9.4.1LTI係統的性質
9.4.2LTI係統互聯的係統函數和頻率響應
9.5係統函數與LTI係統時域和頻域特性的關係
9.5.1係統函數的零、極點分布和收斂域反映的時域特性
9.5.2係統函數的極點決定單位衝激響應組成分量的函數形式
9.5.3自由響應和強迫響應、暫態響應和穩態響應
9.5.4LTI係統的零、極點分布確定頻域特性、頻率響應的幾何求值
9.6一階係統和二階係統
9.6.1一階係統
9.6.2二階係統
9.7全通係統和最小相移係統
9.7.1全通函數和全通係統
9.7.2最小相移係統
9.8係統的信號流圖錶示法
9.9LTI係統的級聯和並聯實現結構
9.9.1級聯實現結構
9.9.2並聯實現結構
9.10狀態變量描述的級聯和並聯編寫方法
9.10.1級聯規劃法
9.10.2並聯規劃法
9.11狀態變量描述的因果係統的復頻域分析
9.11.1用狀態變量描述的因果LTI係統的係統函數
9.11.2矢量微分方程和差分方程的變換域解法
9.12狀態矢量的綫性變換
習題
第10章信號與係統在信號分析和處理中的應用
10.1引言
10.2連續時間和離散時間信號的分析和處理
10.3連續時間信號的離散時間（數字）分析和處理
10.3.1連續時間信號和離散時間信號的相互轉換
10.3.2連續時間信號的離散時間（數字）處理
10.4離散傅裏葉變換（DFT）的應用
10.4.1信號加窗和窗函數
10.4.2利用FFT進行信號頻譜分析
10.4.3快速捲積算法及其應用
10.5濾波和濾波器
10.5.1濾波
10.5.2理想選擇性濾波器
10.5.3用微分方程和差分方程錶示的頻率選擇性濾波器
10.6濾波器的設計和實現
10.6.1模擬濾波器
10.6.2無限衝激響應（IIR）數字濾波器
10.6.3有限衝激響應（FIR）數字濾波器
10.7不同類型濾波器之間的頻率變換
10.7.1連續時間（模擬）濾波器的頻率變換
10.7.2離散時間（數字）濾波器的頻率變換
10.8抽樣率的轉換和多抽樣率處理
10.8.1抽樣率轉換
10.8.2整數倍增抽樣和減抽樣
10.8.3有理比L/M的抽樣率轉換
10.8.4多抽樣率數字信號處理和多抽樣率係統
習題
第11章信號與係統在反饋和控製中的應用
11.1引言
11.2綫性反饋係統的基本特性及其應用
11.2.1綫性反饋係統的基本特性及有關應用
11.2.2反饋對係統穩定性的影響
11.2.3控製或跟蹤係統
11.2.4抽樣數據反饋係統
11.3綫性反饋係統的根軌跡分析法
11.3.1綫性反饋係統的閉環極點方程和根軌跡
11.3.2根軌跡的模準則和輻角準則
11.3.3根軌跡的性質和作圖規則
11.4奈奎斯特穩定性判據
11.4.1圍綫映射及其性質
11.4.2奈奎斯特圍綫和奈奎斯特圖
11.4.3連續時間和離散時間綫性反饋係統的奈奎斯特判據
11.5綫性反饋係統的增益裕度和相位裕度
習題
提供“習題答案”的說明
習題答案
參考文獻

前言/序言

　　信號與係統問題的研究可以追溯到公元17世紀牛頓時代，但發展成為專門的信號與係統學科，形成一整套理論和方法，並作為高等學校電子信息類大部分專業必修的一門基本課程，還不到半個世紀。在此期間，隨著技術的發展，“信號與係統”課程內容和教材經曆瞭幾次不同程度的改革。起初叫作“電路、信號與係統”，它以電路和網絡問題為研究對象，以輸入輸齣描述為基礎，介紹模擬信號與係統（連續時間信號與係統）的概念、理論和方法，以及其在通信和電子係統中的應用。此後，為瞭麵嚮更廣的工程應用領域，逐漸淡化瞭電路係統的背景，有些教材還加入瞭基於係統狀態變量描述和分析的有關概念和方法。20世紀70年代被稱為通信和計算機“結婚”的年代，數字技術和數字信號處理快速興起，並獲得廣泛應用。這一技術發展，一方麵，首先促使國外著名高校紛紛開設“數字信號處理”課程，我國在改革開放以後，國外優秀的“數字信號處理”教材被引入，“數字信號處理”課程也逐漸列入我國高校電子信息類各專業的教學計劃，並開設至今； 另一方麵，也催生和導緻“信號與係統”課程內容的一次重大改革，即在原來連續時間信號與係統內容的基礎上，加入離散時間信號與係統的內容，既介紹和講述“係統分析與綜閤”的概念、理論和方法，又涵蓋“信號分析與處理”的概念、理論和方法，逐漸形成包括連續時間和離散時間信號與係統兩大部分內容、“係統分析與綜閤”和“信號分析與處理”並重的課程內容體係。
　　在“信號與係統”課程內容的安排上，早期的教材基本上是先連續時間、後離散時間的講述順序。1983年，美國麻省理工學院（MIT）A.V.Oppenheim教授等編著的Signals and Systems一書，在內容安排上進行瞭革新，在時域部分完全並行，而在變換域部分逐章並行地展開連續時間和離散時間兩大部分內容。本人認為： 不僅因為在連續時間和離散時間信號與係統的概念、理論和方法之間的一係列內在的對偶和類比關係； 而且，正是人們利用瞭兩者之間的這種內在的對偶和類比關係，藉鑒瞭連續時間信號與係統的概念、理論和方法，使得數字係統和數字信號處理的理論和技術能在短短的幾十年內飛速發展，走完連續時間信號與係統一個多世紀發展曆史。因此在信號與係統教材的內容安排上，並行地展開和講述連續時間和離散時間這兩部分內容已成為一種趨勢，近十年內新齣版的教材或原有教材的改版都以不同程度和方式反映瞭這種趨勢。1999年，由中國科學技術大學齣版社齣版的、本人編著的《信號與係統： 理論、方法和應用》一書作瞭新的嘗試，從輸入輸齣描述到狀態變量描述、從時域到變換域，采用逐章逐節完全並行地展開連續時間和離散時間這兩部分內容的講述方式。該書齣版十幾年來，獲得廣大讀者的良好反映，特彆是許多考研的讀者反映該書使他們耳目一新，認為這樣的並行展開和講述方式，不僅促使讀者從更高的層次上審視“信號與係統”課程的內容體係，更好地掌握其一整套概念、理論、方法和應用； 而且可以激發學生思維的潛能，促進學生養成思考問題的良好習慣。當然，在課程內容安排上，多種不同方式可以百花齊放，它們也各有韆鞦，這不僅符閤教育部有關高等學校教材齣版的方針，也可以使學生從不同角度、不同層次來認識和掌握信號與係統的概念、理論、方法和應用。
　　基於上述理由和認識，本書仍采用全書逐章逐節完全並行地展開連續時間和離散時間的講述方式，但在具體內容的組織上做瞭一些調整和充實。主要調整和充實及其考慮如下：
　　...
　　本書內容豐富、篇幅較大，可以按照有關章節的選取和組閤，構成深度和學時不同的講授課程。鑒於目前國內多數高校電子信息類專業課程設置的情況，推薦以下三種基本組課方案：
　　（1） 第1~6章、第8、9章和第11章，其中，在第5章中可提及，但捨棄DFT和FFT的內容，在第6章的各節中捨棄有關DFT性質的內容；
　　（2） 第1~9章，並捨棄第4、9章中狀態變量部分的內容；
　　（3） 第1~6章、第8~10章，並捨棄第4、9章中狀態變量部分的內容。
　　其中，第一方案適閤於在本課程後還開設“通信原理”和“數字信號處理”課程，但不設置“自動控製原理”課程的專業； 第二方案適閤於課程設置與第一方案相反的情況，如自動控製和自動化專業； 第三方案則適閤於在本課程後不再開設“通信原理”和“數字信號處理”等課程的情況，如計算機技術類專業。這些組課方案的內容都可以在每周4學時的一學期內完成。即使按照上述推薦方案組織教學，對於所屬每章中各節的內容仍有靈活選取的餘地，以適應不同層次院校的教學要求。例如，雖然第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章介紹傅裏葉變換的有關性質時引申或作為其應用來介紹，例如，濾波和濾波器的概念和方法可在講述時域捲積性質時引入，調製與解調、頻分和時分多路復用等的概念和方法可在講述頻域捲積性質和頻移性質時簡要介紹，無失真傳輸和均衡的概念和方法可在講述時移性質時引申，連續時間信號的離散時間處理的概念和方法，這可在講述連續時域抽樣定理後作為其應用做簡要介紹等； 對於一般本科院校，還可捨棄或簡化部分章節中一些深入的內容，例如，奇異函數及其離散時間對偶、綫性常係數差分方程解法、周期信號的傅裏葉變換錶示法、頻域抽樣定理、離散時間抽取和內插的頻域和復頻域性質、希爾伯特變換、單邊帶調製、正交復用和碼分復用、匹配濾波器——相關接收條件下的信號設計、均衡、係統的信號流圖錶示法、離散時間信號的多抽樣率處理等，以及第4、9章中有關係統狀態變量描述和分析及第11章中後三節的內容。當然，授課教師還可根據學生的能力和培養計劃的要求，設計其他的內容選組方案和講授深淺的程度。但是無論哪種方案，都不宜按照教材照本宣科，書中的許多內容應當留給學生自學並組織討論。
　　本書的編寫也充分考慮到自學的需求，隻要有微積分、微分方程、綫性代數和復變函數方麵的數學基礎，完全可以自學本書。這將有助於在職科研和工程技術人員自學和知識更新。
　　中國科學技術大學“紅專並進，理實交融”的優良校風，以及開放、嚴謹、活躍的學術氣氛也對本書的形成有很大的影響。
　　本人有幸在清華大學電子工程係度過本科和研究生9年的學習生活，1978年開始的第二次研究生學習中，又有一半時間在清華園度過。長期沐浴在清華園的陽光和藍天下，深受清華教學風格的熏陶，特彆是得到常迥教授、馬世雄教授、吳佑壽教授、陸大教授、馮子良教授、馮重熙教授、茅於海教授、馮一雲教授、硃雪龍教授等的真傳，以及係領導、特彆是李傳信書記的關愛。本書作為對他們中已古先生的紀念，並獻給我清華的領導、老師和同學，感謝他們的培養和關愛。
　　本人在中國科學技術大學電子工程與信息科學係長期講授“信號與係統”課程，中國科學技術大學素有重視教學的優良傳統，校、院、係各級領導對優秀教材建設的高度重視，以及學生勤奮好學的精神等，都對成就本書有很大鼓勵和支持，在此特錶感謝。還要感謝我的年輕同事譚勇、郭武，在編寫過程中經常與他們商討，他們也提齣不少具體有益的建議； 此外，我指導的一些研究生為本書的習題答案做瞭大量的工作，在此一並嚮他們錶示衷心的感謝。
　　本書第1版是“電子信息學科基礎課程係列教材”中的一本，該係列教材由清華大學齣版社策劃，東南大學王誌功教授領銜的編審委員會共同組織編寫，並於2006年經教育部組織專傢評審，確定為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。
　　清華大學電子工程係陸大教授在本書編寫時和成稿後給作者提供瞭一些很好的指導性建議和意見，為本書的質量提供瞭保證，在此錶示衷心的感謝。清華大學齣版社電子信息教材編輯室各位編輯與作者進行瞭和諧、愉快的閤作，為本書的齣版做齣瞭貢獻，這裏對他們付齣的艱辛和體現的專業精神錶示敬意和感謝。
　　受水平和視野的限製，書中難免有不妥或錯誤，懇請讀者指正。
　　作者

《信息之潮：探索隨機信號與係統動力學》 一、 現代科技的基石：信息處理的本質 在信息爆炸的時代，理解信息的産生、傳遞、處理以及它們背後隱藏的規律，已成為推動科技進步和理解世界運行機製的關鍵。從通信係統的噪聲抑製，到經濟市場的波動分析，再到生物信號的解讀，無不涉及對復雜信號的深刻洞察。而這一切的根源，往往在於對“信號”及其所處的“係統”的精細刻畫和理性分析。 本書《信息之潮：探索隨機信號與係統動力學》正是緻力於為讀者揭開信息處理的奧秘，深入淺齣地闡述隨機信號的特性，以及它們在各種動態係統中如何演化和相互作用。我們並非僅僅關注那些規整、可預測的周期信號，而是將目光聚焦於現實世界中更普遍存在的、充滿不確定性的隨機信號。這些信號，如同洶湧的潮水，蘊含著豐富的信息，也帶來瞭挑戰。理解這些“潮水”的規律，纔能在信息的大海中駕馭自如。 二、 隨機信號的萬花筒：從本質到描述 信號，是信息傳遞的載體。而隨機信號，則是在時間或空間上呈現齣不可預測變化特徵的信號。它們廣泛存在於自然界和社會現象中，例如： 通信領域的噪聲： 電話、網絡通信中不可避免的背景乾擾，影響著信號的清晰度和可靠性。 金融市場的價格波動： 股票、匯率等隨市場情緒和各種不確定因素發生的隨機變化。 物理係統的熱噪聲： 電子元件內部由於分子熱運動産生的隨機電信號。 生物醫學信號： 心電圖、腦電圖中的微弱波動，包含瞭人體的生理和病理信息。 氣象領域的風速、溫度變化： 具有顯著的隨機性和非綫性特徵。 要理解這些隨機信號，首先需要建立一套科學的描述方法。本書將帶領讀者係統地學習如何描述隨機信號的統計特性，包括： 概率論基礎 revisited： 迴顧並深入理解概率、隨機變量、概率密度函數、纍積分布函數等核心概念，為後續隨機信號的分析打下堅實基礎。 隨機變量的特性： 探討期望值、方差、協方差等統計量在刻畫隨機變量中心趨勢、離散程度以及變量之間相關性方麵的重要性。 隨機過程的引入： 將一維的隨機變量概念推廣到隨時間演化的隨機過程，理解其隨機性和時間依賴性。 平穩性： 區分嚴平穩和寬平穩，理解平穩過程在統計特性上不隨時間改變的特性，以及它在信號分析中的簡化作用。 相關函數： 深入分析自相關函數和互相關函數，揭示隨機信號內部或不同信號之間的時間依賴性結構，這是識彆信號模式和係統特性的關鍵。 功率譜密度： 通過傅裏葉變換將時域的信號描述轉化為頻域的能量分布，理解信號在不同頻率上的能量含量，為信號的濾波和噪聲抑製提供理論依據。 本書將通過大量的例子和圖示，幫助讀者直觀地理解這些抽象的統計概念，將隨機信號的描述從數學公式轉化為對現實世界現象的洞察。 三、 係統動力學：信息處理的舞颱 信號並非孤立存在，它們往往通過各種“係統”進行傳遞、變換或影響。係統，是能夠對輸入信號産生特定輸齣響應的一組元件或過程。本書將聚焦於那些能處理隨機信號的係統，並研究它們的動力學行為。 綫性時不變（LTI）係統： 這是信號處理中最基礎也是最重要的係統模型。本書將深入探討LTI係統在時域和頻域的響應特性，包括捲積定理、係統函數、零極點分析等。理解LTI係統如何放大、衰減或改變信號的頻率成分，是進行濾波、均衡等操作的前提。 隨機信號通過LTI係統的響應： 重點研究當隨機信號輸入到LTI係統時，輸齣信號的統計特性如何變化。例如，白噪聲通過低通濾波器後變成帶限噪聲，其統計特性發生顯著改變。 非綫性係統的挑戰與機遇： 現實世界中有許多重要的係統是非綫性的，例如信號的飽和、限幅以及復雜的耦閤關係。本書將探討非綫性係統對隨機信號處理帶來的復雜性，並介紹一些常用的近似分析方法，例如綫性化、平均值分析等，揭示非綫性效應的潛在影響。 反饋係統的穩定性與性能： 反饋係統在控製、通信等領域無處不在。本書將分析反饋結構如何影響係統的動態行為，特彆是如何通過反饋來提高係統的魯棒性、減小噪聲影響，以及如何評估係統的穩定性。 狀態空間描述： 對於更復雜的係統，傳統的輸入-輸齣模型可能不夠充分。本書將介紹狀態空間方法，一種更強大的描述多輸入多輸齣（MIMO）和時變係統的工具，幫助讀者理解係統內部狀態的演化和其對信號處理的影響。 四、 理論與實踐的橋梁：應用領域的探索 理論的價值在於指導實踐。本書將穿插大量的實際應用案例，將抽象的信號與係統理論與讀者熟悉的科技領域聯係起來： 通信係統中的信號傳輸與噪聲處理： 調製解調技術： 理解AM, FM, PSK, QAM等調製方式如何將信息編碼到載波信號上，以及在存在噪聲的情況下如何進行有效的解調。 信道模型： 學習如何用數學模型描述無綫信道、光縴信道等傳輸介質的衰減、失真和噪聲特性。 均衡技術： 介紹如何設計均衡器來補償信道引起的信號失真，提高通信質量。 錯誤控製編碼： 探討如何通過編碼來增強信號的抗乾擾能力，減少傳輸錯誤。 數字信號處理（DSP）的基礎： 采樣定理： 理解模擬信號如何離散化為數字信號，以及采樣率與信號帶寬的關係。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： 學習如何高效地在時域和頻域之間進行轉換，這是數字信號處理的核心工具。 數字濾波器設計： 介紹FIR和IIR數字濾波器的原理和設計方法，用於去除噪聲、提取特定頻率成分。 自動控製係統： PID控製器設計： 學習如何設計經典的PID控製器來穩定和優化動態係統。 係統辨識： 探討如何從實驗數據中估計係統的模型參數。 其他交叉領域： 圖像處理中的噪聲濾波： 講解如何去除數字圖像中的椒鹽噪聲、高斯噪聲等。 語音信號分析： 瞭解語音信號的頻譜特性以及如何進行語音識彆和閤成。 隨機振動分析： 在機械工程領域，分析隨機載荷下結構的響應。 通過這些案例，讀者將能夠看到信號與係統理論在解決實際工程問題中的強大力量，並激發進一步深入研究的興趣。 五、 學習路徑與方法 本書采用循序漸進的學習方法，從基本概念齣發，逐步深入到更復雜的理論和應用。我們鼓勵讀者： 勤於思考： 在學習每一個概念時，思考其在現實世界中的對應物。 動手實踐： 結閤MATLAB、Python等工具進行仿真和計算，將理論知識轉化為實際操作。 勇於提問： 在學習過程中遇到疑問，積極查閱資料或與他人交流。 《信息之潮：探索隨機信號與係統動力學》旨在為工程師、研究人員以及所有對信息處理和係統科學感興趣的讀者提供一個全麵而深刻的理解框架。希望本書能幫助您掌握駕馭信息之潮的能力，在科技創新的浪潮中抓住機遇，應對挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書在數學工具的運用和解釋上，給我留下瞭深刻的印象。我注意到，作者在引入像傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等核心數學工具時，並沒有僅僅停留在公式的層麵，而是花瞭很多篇幅來解釋這些變換的物理意義和幾何意義。比如，在講解傅裏葉變換時，作者將其比作將一個復雜的信號分解成一係列不同頻率的正弦信號的疊加，並詳細解釋瞭幅度和相位譜所代錶的含義。這讓我對信號的頻率構成有瞭更直觀的認識。我還發現，書中在講解拉普拉斯變換時，詳細闡述瞭其在分析連續時間係統瞬態響應和穩態響應中的作用，並解釋瞭復頻率“s”的物理含義。在 Z 變換部分，作者則強調瞭其在分析離散時間係統中的重要性，並解釋瞭單位圓在判斷係統穩定性中的作用。更重要的是，書中在介紹這些變換的性質時，不僅僅給齣瞭公式，還詳細解釋瞭這些性質的物理意義，以及它們在解決問題時如何應用。比如，捲積定理在時域中的捲積運算對應於頻域中的乘積運算，這極大地簡化瞭某些問題的求解。這本書讓我覺得，數學工具不僅僅是用來計算的，更是用來理解物理現象和係統特性的強大武器，作者在這一點上的闡述非常到位。

評分☆☆☆☆☆

這本書在實踐應用方麵的體現，讓我感到非常驚喜。我原本以為，這類理論性很強的書，可能在應用方麵會比較空泛，但事實並非如此。我注意到，書中在講解完傅裏葉變換後，緊接著就用很大篇幅介紹瞭傅裏葉變換在通信係統中的應用，比如調製解調、頻譜分析等。作者通過給齣的具體例子，讓我看到瞭理論知識是如何直接應用於實際工程中的。例如，在講解濾波器時，書中不僅介紹瞭理想濾波器和實際濾波器的區彆，還展示瞭如何設計Butterworth濾波器、Chebyshev濾波器等，並且還給齣瞭 MATLAB 的代碼示例。這對於我這樣希望將理論與實踐相結閤的讀者來說，無疑是極大的幫助。我特彆喜歡書中在介紹某些算法時，會詳細解釋算法的原理，然後給齣僞代碼，甚至在某些情況下還會給齣實際的編程實現。比如，在講解FFT（快速傅裏葉變換）算法時，作者不僅給齣瞭蝶形運算的原理，還展示瞭如何通過遞歸的方式來實現FFT。這些內容對我來說非常寶貴，因為我希望能夠通過編程來實現一些信號處理的功能。書中還提到瞭FIR濾波器和IIR濾波器的設計，並且給齣瞭相應的工具和方法。這讓我對數字信號處理有瞭更具體的概念。總的來說，這本書在應用方麵的闡述，讓我覺得它不僅僅是一本理論書，更是一本指導我如何進行信號處理實踐的書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排，我個人覺得非常閤理，尤其是對於一個想要係統學習信號與係統知識體係的讀者來說。它遵循瞭一種由淺入深的邏輯順序，從最基礎的信號和係統的基本概念入手，逐步深入到更復雜的內容。我注意到，第一部分詳細講解瞭連續時間和離散時間信號的錶示、分類以及基本運算，比如信號的移位、翻轉、伸縮等，這些都是後續學習的基礎。然後，緊接著就引入瞭係統的基本性質，如綫性、時不變、因果性、穩定性等，作者通過大量的例子來解釋這些性質的含義，以及它們在實際係統中的重要性。我特彆喜歡書中對“係統”這個概念的定義和分類，它從不同角度去闡述，比如按輸入輸齣關係、按時域特性、按頻率特性等，這讓我對“係統”有瞭更全麵、更深刻的認識。然後，書中自然而然地過渡到瞭捲積這個核心概念，作者用瞭不止一個章節來深入講解捲積的計算方法和物理意義，並且還展示瞭捲積在求解綫性時不變係統輸齣中的關鍵作用。我個人非常看重這一點，因為我總覺得，隻有真正理解瞭捲積，纔能算得上是掌握瞭信號與係統。緊隨其後的，是關於傅裏葉級數、傅裏葉變換、拉普拉斯變換和Z變換等頻域分析工具的講解。作者在介紹每一種變換時，都詳細闡述瞭它們的定義、性質、適用範圍以及相互之間的聯係，並且給齣瞭豐富的應用實例。這些內容對我來說至關重要，因為我希望通過這些工具，能夠更深入地理解信號的頻率成分以及係統的頻率響應。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我剛拿到手，就被它沉甸甸的質感和封麵設計吸引瞭。翻開扉頁，印刷質量相當不錯，紙張觸感溫潤，沒有廉價感。我先大緻瀏覽瞭一下目錄，章節的劃分和內容的邏輯順序 seem reasonable。作為一個對信號與係統這個領域有初步瞭解但想深入學習的讀者，我非常看重理論的嚴謹性和應用的直觀性。這本書在理論推導上，我期待它能做到詳盡而不晦澀，從最基礎的概念講起，層層遞進，最終能夠構建起完整的知識體係。對於一些關鍵的定理和公式，我希望書中能提供清晰的證明過程，並且通過生動的類比或者實際例子來幫助理解抽象的概念。比如，傅裏葉變換的原理，這可是信號與係統的核心，我希望書中能用多種方式去解釋，不僅僅是數學公式的推演，還能從時間和頻率域的相互轉換，或者從信號分解的角度去闡述，讓我能真正“看懂”它。另外，書中對一些經典應用場景的介紹也至關重要，比如通信係統中的信號處理，或者圖像處理中的濾波技術。我期待書中能提供一些實際案例的解析，哪怕是簡化版的，也能讓我看到理論知識如何落地，如何解決實際問題。我還關注書中對一些易混淆概念的辨析，比如捲積的本質，或者係統穩定性的判斷標準。希望作者能花一些篇幅去強調這些細節，避免我走彎路。總的來說，這本書給我的第一印象是紮實，專業，並且有深度，我準備開始我的學習之旅瞭，希望它能成為我求學路上的一位得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，可以說是相當的“接地氣”。雖然主題是偏嚮理論性的信號與係統，但作者的敘述方式卻沒有讓人感到枯燥乏味。我注意到，作者在解釋一些抽象的概念時，經常會使用一些生活中的例子來類比。比如，在講解濾波器的概念時，作者將低通濾波器比作篩子，隻允許低頻成分通過，而高頻成分則被“篩”掉。這種通俗易懂的解釋方式，極大地降低瞭理解門檻，讓我這個初學者也能迅速抓住核心要義。而且，書中在介紹一些復雜的數學推導時，會采用一種循序漸進的方式，先從最簡單的模型開始，然後逐步增加復雜度，讓讀者在不知不覺中掌握更高級的技巧。我最欣賞的是，作者在講解完一個重要的理論推導後，都會有一個“小結”，總結這個理論在實際應用中的意義，以及與其他概念的聯係。這使得我在學習過程中，能夠時刻保持對全局的把握，而不至於迷失在細節之中。我還發現，書中在一些地方會用一種略帶幽默的口吻來錶達，偶爾還會穿插一些作者個人的學習心得或者經驗分享，這讓整本書讀起來感覺很輕鬆，不像是在讀一本冷冰冰的教科書，而更像是在和一位經驗豐富的老師在交流。這種親切的語言風格，無疑大大提升瞭我的閱讀興趣和學習效率。

評分☆☆☆☆☆

這本書在概念的引入和講解上，可以說是相當的“循序漸進”。我剛開始閱讀時，就發現作者並沒有直接拋齣復雜的公式，而是先從一些非常基礎的信號和係統的概念開始講起，比如什麼是信號，什麼是係統，以及它們的基本分類。然後，作者通過一些非常直觀的例子，比如聲音信號、圖像信號，以及簡單的電路係統，來幫助讀者建立起對這些概念的初步認識。我注意到，在講解“綫性”這個性質時，作者並沒有上來就給齣數學定義，而是先通過兩個例子，一個符閤綫性性質，一個不符閤，來讓讀者自己去感受和理解綫性概念的內涵。這種“引導式”的教學方法，讓我感到非常受益。然後，作者纔逐步引入數學定義，並給齣相關的證明。在講解“時不變性”時，作者同樣采取瞭先舉例，後給齣定義的方式。我特彆欣賞的是，書中在介紹“因果性”時，作者將它與實際的物理世界聯係起來，比如一個係統不能預測未來的輸入，這讓我很容易就理解瞭因果性的含義。這種由易到難、由抽象到具體、由直觀到嚴謹的講解方式，讓我覺得這本書非常適閤初學者入門，也能夠幫助有一定基礎的讀者鞏固和深化理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的練習題設計，可以說是相當的“考究”。我剛翻到某一章節的末尾，就看到一大堆不同類型的題目。有概念性的選擇題，也有需要動手計算的綜閤題。最讓我覺得有用的是，有些題目還會給齣一些“陷阱”或者“易錯點”，來考察我是否真正理解瞭概念。例如，在一個關於係統穩定性的題目中，我發現題目會故意設置一些邊界情況，讓我去思考在這些情況下係統的穩定性如何判斷。這比單純的套用公式要深刻得多。而且，書中在一些重要的章節後麵，還會給齣一些“設計型”的題目，比如要求我設計一個濾波器來滿足特定的指標。這種題目能極大地鍛煉我的綜閤應用能力。我還注意到，書中在講解完某些比較難的定理後，會給齣一些“引導性”的題目，通過一步步的計算，幫助我理解定理的推導過程。這比直接看推導要容易接受得多。另外，我還發現，書中在一些習題的解答中，不僅給齣瞭答案，還附帶瞭解題思路和關鍵步驟的解釋。這對於我檢查自己的錯誤，或者學習彆人的解題方法非常有幫助。我一直認為，一本好的教材，不僅僅要有好的講解，還要有好的練習題，能夠真正檢驗讀者的學習效果，而這本書在這方麵做得相當齣色。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的理論深度非常滿意，它並沒有停留在概念的錶麵，而是深入到瞭數學的本質。我注意到，在講解拉普拉斯變換時，作者不僅給齣瞭定義和性質，還詳細推導瞭其收斂域的意義，以及如何利用收斂域來判斷係統的穩定性。這對於我理解係統穩定性背後的數學原理非常有幫助。而且，書中對於一些重要的定理，比如采樣定理，不僅僅給齣瞭定理的內容，還詳細解釋瞭其推導過程，以及在實際應用中需要注意的問題，比如奈奎斯特頻率。這讓我明白，學習理論知識，不僅要知道“是什麼”，更要知道“為什麼”和“怎麼用”。我還發現，書中在講解狀態空間錶示法時，作者給齣瞭多種形式的錶達式，並詳細解釋瞭它們之間的轉換關係，以及如何通過特徵值來判斷係統的穩定性。這讓我對如何用更統一、更強大的數學工具來描述和分析係統有瞭更深的認識。另外，我注意到書中在講解離散時間係統時，對差分方程的求解方法進行瞭詳細的闡述，包括齊次解和特解的求解，以及如何利用Z變換來簡化求解過程。這些內容對我來說非常實用，因為在實際的數字信號處理中，差分方程的應用非常廣泛。這本書在理論上的嚴謹性，讓我覺得它不僅僅是一本教材，更是一本可以作為參考工具的書，隨時查閱，都能有所收獲。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書的排版設計確實花瞭不少心思。頁麵留白適中，字體大小也恰到好處，長時間閱讀眼睛不容易疲勞。我尤其喜歡它在關鍵概念的突齣處理上，像是用不同顔色或者加粗字體來強調重要的定義和定理，這對於我這種容易走神的人來說，簡直是福音。我剛翻到關於離散時間信號處理的部分，裏麵的公式推導相當細緻。我印象深刻的是，作者在推導一個關於Z變換的性質時，不僅給齣瞭完整的數學步驟，還配上瞭圖示，生動地展示瞭不同變換域下的信號特徵變化。這讓我這個對圖形化理解能力較強的人來說，受益匪淺。而且，書中在引入新概念時，往往會先給齣一個簡短的背景介紹，解釋這個概念的由來和重要性，然後再深入講解。比如，在講到狀態空間錶示法時，作者先從經典時域和頻域方法的局限性齣發，引齣瞭狀態空間法的優勢，使得讀者能理解為什麼要學習這種新的描述方式。我還注意到，書中在講解一些稍有難度的章節時，會穿插一些“思考題”或者“延伸閱讀”的提示，這非常有利於激發讀者的主動思考和進一步探索。我個人非常喜歡這種互動式的學習體驗，它能讓我在被動接受知識的同時，也能主動地去構建和深化自己的理解。這本書的圖錶也畫得非常清晰，標注準確，尤其是那些錶示係統框圖或者信號波形的圖，都非常直觀，幫助我快速把握核心內容。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者在內容的組織上，展現齣瞭極高的專業性和條理性。我注意到，每一個新的概念引入，都會有明確的定義，並且會提供相關的背景信息，解釋這個概念齣現的必要性。然後，作者會通過一係列的例子，來闡述這個概念的性質和應用。我特彆喜歡作者在講解一些抽象概念時，會適當地使用類比和比喻，讓這些概念變得更容易理解。例如，在解釋“捲積”這個概念時，作者用瞭“一閃而過”的信號疊加的方式來比喻，讓我一下子就抓住瞭其核心思想。而且，書中在介紹一些復雜的數學推導時，會采用一種“分步進行”的方式，將復雜的推導分解成若乾個小步驟，並且在每個步驟都進行詳細的解釋。這使得我在理解這些推導時，不會感到 overwhelming。我還注意到，作者在講解完一個重要的理論後，都會有一個“總結”部分，迴顧這個理論的關鍵內容，並指齣它在整個信號與係統知識體係中的位置。這對於我構建完整的知識框架非常有幫助。書中還穿插瞭一些“曆史的視角”，介紹瞭一些重要概念的發現曆程，這讓我在學習知識的同時，也對這個領域的發展有瞭一定的瞭解。這種細緻入微的內容組織，充分體現瞭作者深厚的學術功底和教學經驗。

評分☆☆☆☆☆

紅紅火火恍恍惚惚

評分☆☆☆☆☆

這個東西不知道要花好久的時間纔能看懂，讀大學的時候就迷迷糊糊的

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還可以

評分☆☆☆☆☆

很好，比超市便宜很多，以後還要再來買！

評分☆☆☆☆☆

好評

評分☆☆☆☆☆

好評

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很好，比超市便宜很多，以後還要再來買！

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這個東西不知道要花好久的時間纔能看懂，讀大學的時候就迷迷糊糊的

評分☆☆☆☆☆

徐老師的書，是信號係統最棒的一套教材，經典中的經典。