信号与系统学习及解题指导/电子信息学科基础课程系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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许淑芳 著

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 电子信息
• 通信工程
• 控制工程
• 数学基础
• 高等教育
• 教材
• 学习辅导
• 解题指导

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302444237

版次：1

商品编码：11968051

包装：平装

丛书名： 电子信息学科基础课程系列教材

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：515

字数：821000

正文语种：中文

编辑推荐

　　本书强化概念理解，梳理知识脉络，帮助读者建立分析方法，简化分析思路。书中的“知识MAP”、“问题解析”、“深层分析”“解题诀窍”等让读者对信号与系统有一个更深入、更简洁的认识。
　　“引言”对本章内容进行导引，“结语”对本章知识进行梳理。
　　“知识脉络”和“公式”作为课程内容的归纳与总结。其中，“知识脉络”是本章内容的知识点，通过MAP图将知识点绘成图形。将公式全部列成表格，便于学习和查阅使用。
　　“问题解析”是对一些抽象的理论、重要的知识点、难以理解的问题以及分析方法进行深层次的、详细透彻的分析，尽量从物理概念的角度进行剖析，通过精编例题解析问题，并加深和扩宽知识点。
　　编写了“大量习题”，根据知识点进行分类，并进行分析和解答，通过“题前分析”帮助读者找到解题的出发点，而“题后解析”对相关问题进一步分析、总结、说明。
　　对于一些难以演算的问题或者有着某种规律的问题，给出了解题“诀窍”，形成对一些问题的“傻瓜解法”，既简单又有效，达到事半功倍的学习效果。
　　最后附了一些重点院校的研究生入学考题，并给出了解题过程和答案，用于参考和自测。

内容简介

　　本书是“信号与系统”的学习辅导教材，也是研究生入学考试课程“信号与系统”的复习参考用书。本书与现行的“信号与系统”教材的内容体系大体相当，但在深度和广度上有所增强，以满足对这门课程的深入学习以及研究生入学考试的需要。
　　全书共10章，包括信号与系统的一般概念，连续时间信号与系统的时域分析、频域分析、s域分析，连续时间信号的采样，离散时间信号与系统的时域分析、z域分析、频域分析，以及系统的状态空间分析。最后附了一些重点院校的研究生入学考题及参考答案。
　　每章内容大体包括引言、知识脉络、重点和难点问题的解析、习题分析及解答、问题思考等。全书突出信号与系统概念的理解、分析方法的掌握以及解题诀窍，通过大量的精编例题、习题以及问题思考来解析概念、建立分析方法、强化分析思路。

作者简介

　　许淑芳，北京信息科技大学教师。长期从事信号与系统的教学研究工作，对信号与系统有着较深的理解。曾独立开发信号与系统的网络教学平台，制作信号与系统的多媒体课件，出版了“信号与系统”的教材（唯一作者，一种全新的叙述模式），合作翻译过网络安全方面的书籍。参加过学校首届教学、实验基本功比赛，分获一等奖、二等奖及*佳教案奖，发表过有关信号处理方面的论文，参加过国家重大专项和自然基金项目。

内页插图

目录

第1章信号与系统的一般概念
1.1问题思考
1.2知识脉络
1.3公式
1.4问题解析
1.5习题分析及解答
1.6本章重点
第2章连续时间信号与系统的时域分析
2.1引言
2.2知识脉络
2.3公式
2.4问题解析
2.5习题分析及解答
2.5.1信号的描述及运算规则
2.5.2单位冲激信号
2.5.3信号的奇偶分量
2.5.4系统的特性
2.5.5系统的单位冲激响应
2.5.6卷积
2.5.7系统的响应
2.6思考题
第3章连续时间信号的频域分析
3.1引言
3.2知识脉络
3.3公式
3.4问题解析
3.5习题分析及解答
3.5.1周期信号的傅里叶级数
3.5.2非周期信号的傅里叶变换
3.5.3周期信号的傅里叶变换
3.5.4杂题
第4章连续时间系统的频域分析
4.1本章重点
4.2知识脉络
4.3公式
4.4问题解析
4.5习题分析及解答
4.5.1系统的频率响应的求解
4.5.2系统的失真分析
4.5.3在频域求解系统的响应——滤波
4.5.4希尔伯特变换和系统的调制
第5章连续时间信号与系统的复频域分析
5.1引言
5.2知识脉络
5.3公式
5.4问题解析
5.5习题分析及解答
5.5.1拉普拉斯变换
5.5.2初值定理和终值定理
5.5.3用拉普拉斯变换求解微分方程的响应
5.5.4用拉普拉斯变换分析电路
5.5.5用拉普拉斯变换求系统的单位冲激响应
5.5.6系统函数及零极点分析
5.5.7双边拉普拉斯变换
第6章连续时间信号的抽样
6.1引言
6.2知识脉络
6.3问题解析
6.4习题分析及解答
第7章离散时间信号与系统的时域分析
7.1引言
7.2知识脉络
7.3公式
7.4问题解析
7.5习题分析及解答
7.5.1序列
7.5.2离散时间系统的特性分析
7.5.3差分方程
7.5.4系统的单位抽样响应
7.5.5卷积
第8章离散时间信号与系统的z域分析
8.1引言
8.2知识脉络
8.3公式
8.4问题解析
8.5习题分析及解答
8.5.1序列的z变换
8.5.2用z变换求解差分方程的响应
8.5.3离散时间系统的z域分析
第9章离散时间信号与系统的频域分析
9.1引言
9.2知识脉络
9.3公式
9.4问题解析
9.5习题分析及解答
9.5.1序列的DTFT
9.5.2离散时间系统的频率响应
9.5.3离散全通和最小相位系统
第10章系统的状态空间分析
10.1引言
10.2知识脉络
10.3公式
10.4问题解析
10.5习题分析及解答
10.5.1画出系统的流图
10.5.2连续时间系统状态方程的建立和求解
10.5.3离散时间系统状态方程的建立和求解
10.5.4由Masson公式求流图的系统函数
10.5.5系统的可控性和可观性
10.5.6端口分析和状态变量分析综合题
附录A常用的三角函数公式
附录B等比级数求和公式
附录C硕士研究生入学考试试题及参考答案
清华大学硕士研究生入学考试试题（2005年，2006年，2008年，2010年）
北京理工大学硕士研究生入学考试试题（2009—2012年）
北京邮电大学硕士研究生入学考试试题（2009—2012年）
硕士研究生入学考试试题参考答案
参考文献

探索信息世界的奥秘：从信号的本质到系统的精妙 在浩瀚的信息时代，我们每天都被各种各样的信号所包围：电视屏幕上流动的画面、手机中传递的声音、网络上传输的数据，甚至是我们身体内部的生理信号。这些信号并非杂乱无章，而是遵循着深刻的规律，它们与各种系统相互作用，构成了我们赖以生存和发展的信息世界。深入理解信号与系统的基本原理，不仅是掌握现代电子信息技术的核心钥匙，更是洞察万物运行机制的窗口。 本书旨在带领读者踏上一段探索信号与系统奥秘的旅程，从最基础的概念出发，逐步深入到复杂而精妙的理论体系。我们不仅仅是学习枯燥的公式和定理，更是要理解它们背后的物理意义和实际应用，掌握运用这些工具解决实际问题的能力。这是一门跨越多个学科的基石课程，无论你是对通信、控制、图像处理、语音识别，还是人工智能等领域充满兴趣，信号与系统的知识都将是你不可或缺的强大支撑。 第一章：信号的语言——初识信息载体 本章我们将一同走进信号的奇妙世界，学习如何描述和分类这些信息的基本单位。 信号的定义与分类： 什么是信号？它们是如何产生的？我们将从最朴素的定义出发，理解信号是携带信息的物理量，可以是电压、电流、声波、光波等等。接着，我们会按照不同的维度对信号进行分类： 按时间性质： 连续时间信号（如声波、模拟电压）与离散时间信号（如数字音频、采样后的数据）。理解两者的区别及其在实际中的意义，为后续的分析打下基础。 按幅度性质： 连续幅度信号（模拟信号）与离散幅度信号（数字信号）。探讨数字信号如何从模拟信号演变而来，以及数字化的优势。 按周期性： 周期信号、非周期信号。理解周期性在信号分析中的重要性，以及傅里叶级数如何揭示周期信号的内在结构。 按能量和功率： 能量信号与功率信号。区分这两类信号的定义和判断方法，以及它们在信号能量和功率计算中的作用。 信号的基本运算： 信号并非孤立存在，它们可以进行各种运算，从而产生新的信号。本章将介绍几种重要的信号基本运算： 时移、尺度变换、翻转： 理解这些运算如何改变信号在时间上的位置、宽度和方向，以及它们在信号处理中的应用，例如延时、压缩、回放等。 加法、乘法： 学习如何将两个信号叠加或相乘，以及这些运算在信号混合、调制等方面的意义。 卷积： 这是信号与系统理论中最为核心的概念之一。我们将初步认识卷积的定义和几何意义，为后续深入理解系统响应打下基础。 一些重要的基本信号： 为了更好地分析复杂信号，我们需要掌握一些基本信号作为构建模块： 指数信号： 复指数信号、实指数信号。理解它们的衰减、增长和振荡特性。 正弦信号： 频率、幅度、相位等参数的含义，以及正弦信号在描述周期性现象中的普遍性。 单位阶跃信号、单位冲激信号（狄拉克冲激）： 它们是描述信号开始和瞬间变化的理想模型，在理论分析和系统脉冲响应分析中至关重要。我们将深入理解冲激信号的奇异特性和它在信号抽样中的作用。 矩形信号、三角形信号： 这些是实际中常见的信号波形，我们将学习如何用基本信号组合来表示它们。 第二章：系统的本质——理解信息处理的机器 信号的意义在于其被处理和转换，而执行这一过程的就是系统。本章我们将深入探究系统的定义、分类和基本性质。 系统的定义与表示： 什么是系统？它如何接收输入信号并产生输出信号？我们将从输入-输出的角度来理解系统，并学习如何用数学模型来描述系统，例如微分方程、差分方程、传递函数等。 系统的分类： 了解系统的不同分类有助于我们理解其行为特点和分析方法： 线性系统与非线性系统： 线性系统满足叠加原理和齐次原理，是信号与系统理论分析的基石。我们将通过实例来区分线性与非线性系统。 时不变系统与时变系统： 时不变系统意味着系统的特性不随时间而改变。理解时不变性对于简化分析至关重要。 因果系统与非因果系统： 因果系统要求系统的输出只取决于当前和过去的输入，而非未来。在实际系统中，因果性是一个基本的要求。 稳定系统与不稳定系统： 稳定系统是指当输入有界时，输出也一定有界。系统的稳定性直接关系到系统的可靠性和安全性。 记忆系统与无记忆系统： 记忆系统当前的输出不仅依赖于当前的输入，还依赖于过去的输入。 系统的基本性质： 除了上述分类，还有一些系统性质对理解系统行为至关重要： 叠加原理（线性）： 如果输入$x_1(t)$产生输出$y_1(t)$，输入$x_2(t)$产生输出$y_2(t)$，那么输入$a x_1(t) + b x_2(t)$将产生输出$a y_1(t) + b y_2(t)$。 冲激响应： 冲激响应是描述一个线性时不变系统最关键的函数。它反映了系统对一个瞬时输入的反应。我们将深入理解如何通过冲激响应来完全刻画一个LTI系统。 阶跃响应： 阶跃响应是系统对单位阶跃信号的响应。它提供了关于系统瞬态响应和稳态响应的重要信息。 第三章：时域分析——信号与系统的基础视角 时域分析是我们理解信号与系统行为最直观的方式。本章将重点介绍基于时域的分析方法。 卷积在时域中的应用： 再次强调卷积的核心地位。对于线性时不变（LTI）系统，系统的输出是输入信号与系统冲激响应的卷积。我们将深入理解卷积的计算方法，包括图解法和解析法，并分析卷积如何描述系统对输入信号的“记忆”和“平均”作用。 LTI系统的零输入响应和零状态响应： 任何LTI系统的全响应可以分解为零输入响应（由初始状态引起）和零状态响应（由输入信号引起）。我们将学习如何分别求解这两种响应，并理解它们在系统行为分析中的作用。 微分方程和差分方程的求解： 许多LTI系统可以用微分方程（对于连续时间系统）或差分方程（对于离散时间系统）来描述。本章将介绍如何利用这些方程，结合初始条件和输入信号，求解系统的零输入响应和零状态响应。我们将涉及几种经典的求解方法。 系统的零极点分析（初步）： 虽然零极点分析在频域中更为重要，但其根源在于描述系统的微分或差分方程。本章将为后续的频域分析做铺垫，介绍零极点与系统特性的初步联系。 第四章：频域分析——揭示信号的频率成分 将信号和系统从时域转换到频域，能够更深刻地揭示其内在的频率特性，以及系统对不同频率成分的处理方式。 傅里叶级数： 对于周期信号，傅里叶级数可以将信号分解为一系列不同频率的正弦（或复指数）信号的叠加。我们将学习如何计算傅里叶级数系数，理解信号的频谱，以及它在信号的周期性分析中的作用。 傅里叶变换： 对于非周期信号，傅里叶变换将其表示为连续的频谱。我们将学习傅里叶变换的定义、性质，以及如何通过傅里叶变换来分析信号的频率内容。理解傅里叶变换的收敛性条件。 傅里叶变换的性质： 线性性、时移、频移、尺度变换、卷积定理、微分/积分性质等，这些性质大大简化了频域分析过程，并揭示了时域和频域之间的深刻联系。 帕塞瓦尔定理： 理解能量在时域和频域之间的守恒关系。 系统函数（传递函数）： 对于LTI系统，其频率响应（输出信号频谱与输入信号频谱之比）是描述系统频率特性的重要工具。我们将学习如何定义系统的频率响应，以及如何利用频率响应来分析系统的滤波特性、幅度响应和相位响应。 拉普拉斯变换： 拉普拉斯变换是傅里叶变换的推广，它能够处理更广泛的信号，尤其适用于分析有界或指数增长的信号。我们将学习拉普拉斯变换的定义、收敛域（ROC），以及它在求解微分方程和分析系统稳定性方面的强大能力。 拉普拉斯变换的性质和应用： 类似于傅里叶变换，拉普拉斯变换也具有一系列重要的性质，如线性性、时移、积分、微分、卷积等。我们将重点关注如何利用拉普拉斯变换来求解LTI系统的零输入响应和零状态响应，以及如何通过极点位置判断系统的稳定性。 系统函数与零极点： 在拉普拉斯域中，系统的特性由其传递函数（有理函数）的零点和极点决定。我们将深入探讨零极点在频域分析中的几何意义，以及它们如何直观地反映系统的动态行为和稳定性。 第五章：离散时间信号与系统——数字世界的基石 随着数字技术的飞速发展，离散时间信号与系统在现代电子信息领域扮演着越来越重要的角色。 离散时间信号： 重新审视离散时间信号的定义、分类和基本运算，与连续时间信号进行对比。 离散时间系统： 介绍离散时间系统的定义、分类（线性、时不变、因果、稳定等），以及如何用差分方程来描述。 Z变换： Z变换是离散时间信号与系统分析的有力工具，它类似于拉普拉斯变换在连续时间系统中的作用。我们将学习Z变换的定义、收敛域（ROC），以及它在求解差分方程、分析系统稳定性和频率响应中的应用。 Z变换的性质： 线性性、时移、尺度变换、卷积定理、微分、积分等性质。 离散时间系统的频率响应： 理解离散时间系统的频率响应，以及如何通过Z变换的单位圆来分析系统的频率特性。 离散卷积： 学习离散卷积的计算方法，以及它在离散时间LTI系统分析中的作用。 FIR滤波器与IIR滤波器： 介绍两种重要的数字滤波器类型，理解它们的结构、特性和设计原理。 第六章：应用与扩展——信号与系统的实践力量 理论的学习最终是为了解决实际问题。本章将结合一些典型应用，展示信号与系统理论的强大生命力。 滤波器的设计与应用： 深入探讨低通、高通、带通、带阻等滤波器的原理和设计方法，理解它们在信号去噪、信号分离等方面的作用。 采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）： 理解为什么需要采样，以及采样率与信号带宽之间的关系。这是数字信号处理的核心定理。 模/数（A/D）和数/模（D/A）转换： 简要介绍信号的数字化过程，以及数模转换器在将数字信号还原为模拟信号中的作用。 通信系统中的应用： 简要介绍调制解调、信道编码等通信技术中的信号与系统原理。 控制系统中的应用： 介绍反馈控制系统的基本原理，以及信号与系统分析在控制器设计中的作用。 图像处理与语音信号处理中的应用： 简要介绍傅里叶变换、卷积等在图像增强、特征提取、语音识别等领域的应用。 解题指导：掌握分析问题的关键思路 在学习理论知识的同时，掌握解决问题的能力同样重要。本书特别注重解题方法的指导： 分析问题的核心： 强调在解题前，要准确理解题目所描述的信号类型、系统性质以及要求求解的目标。 选择合适的工具： 根据信号和系统的特点，选择最适合的分析域（时域、频域、s域、z域）和分析工具（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换、卷积等）。 步步为营，逻辑清晰： 鼓励读者将复杂的解题过程分解为若干个小步骤，每一步都遵循明确的数学逻辑和物理意义。 图形化思维： 强调利用图形（如波形图、频谱图、零极点图、收敛域）来辅助理解问题和验证结果。 单位和量纲的检查： 培养严谨的数学习惯，在计算过程中时刻注意单位和量纲的正确性。 特例验证与反向推导： 对于抽象的理论或复杂的计算结果，可以通过代入简单的特例或进行反向推导来验证其正确性。 典型例题的解析： 本书将提供大量精选的例题，从基础到进阶，逐一剖析解题思路、步骤和技巧，帮助读者举一反三，掌握各类题型的解法。 易错点提示与陷阱规避： 针对学习过程中常见的难点和易错点，本书将进行重点提示，帮助读者避免重复犯错。 通过理论学习与解题实践的结合，本书将帮助您构建扎实的信号与系统知识体系，培养严谨的科学思维和解决实际问题的能力。愿您在探索信息世界的旅途中，收获满满，迈向更加广阔的电子信息领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对于我这样一名刚刚接触信号与系统课程的电子信息类学生来说，简直是久旱逢甘霖。在翻阅之前，我对这门课的认识还停留在“抽象”、“难懂”的刻板印象里。然而，这本书用一种我从未想过的方式，将那些看似高深的理论化繁为简。书中的概念讲解，不是那种冷冰冰的定义堆砌，而是通过生动的比喻和清晰的图示，让我能够直观地理解傅里叶变换、拉普拉斯变换这些核心概念的物理意义和数学本质。特别是书中对卷积的概念，我之前总是记不住它的计算方法，但这本书通过图解卷积的过程，让我一下子就领悟了它在系统响应中的重要作用，感觉就像是打通了任督二脉。而且，练习题的设置也极具匠心，从基础概念的巩固到综合应用，循序渐进，每一步都扎实而有效。我尤其喜欢书中提供的“解题思路解析”部分，它不仅仅是给出答案，更是详细地剖析了题目背后的考点，以及常用的解题技巧和注意事项。这让我不再是死记硬背公式，而是学会了如何灵活运用所学知识去解决实际问题，极大地增强了我学习的信心和动力。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在信号与系统这门课上挣扎了很久的学生，我不得不说，这本《信号与系统学习及解题指导》为我打开了一扇新的大门。我之前尝试过几本教材，但总觉得它们要么过于理论化，要么练习题与理论脱节，让我感觉无从下手。而这本指导书，它的最大亮点在于其“指导”二字。它不仅仅是一本习题集，更像是一位经验丰富的老师，在你遇到困难时，能够精准地指出问题所在，并提供有效的解决方案。书中对每一个知识点的解析都力求清晰透彻，避免了晦涩难懂的术语堆砌，而是用一种更贴近实际应用的方式来阐述。我特别欣赏书中在讲解一些关键概念时，会追溯其发展历程，以及在不同领域中的应用案例。这让我能够从宏观的角度理解信号与系统的价值，而不是仅仅将其视为一堆枯燥的数学公式。至于解题部分，更是令人惊叹。书中精选的例题覆盖了考试的重点和难点，并且每道题都提供了多角度的解题思路，有的甚至给出了多种解法。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学方式，让我真正掌握了解决问题的能力，而不是依赖于简单的模板。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，这本《信号与系统学习及解题指导》与其说是一本书，不如说是我在信号与系统这门课上的“救命稻草”。我一直对信号处理领域的知识充满好奇，但苦于基础理论的薄弱，一直难以深入。这本书的出现，恰好弥补了我在理论学习上的不足。它不是那种上来就讲一堆高深莫测的数学理论的书，而是循序渐进，从最基础的概念讲起，然后逐步深入。书中对于各种信号和系统的表示方法，例如冲激信号、阶跃信号、LTI系统等，都给出了非常形象的解释。我之前对于离散时间信号和连续时间信号的区别一直有些模糊，这本书通过丰富的图示和对比，让我对它们有了清晰的认识。更重要的是，书中提供的解题指导，让我不再害怕那些看似复杂的积分和差分方程。它会详细地拆解每一步的计算过程，并解释每一步的依据，让我能够理解“为什么”这么做，而不是仅仅记住“怎么”做。我尤其喜欢书中在讲解卷积定理时，给出的几种不同方法的对比，这让我能够根据题目的特点选择最优的解题策略。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将步入研究所生涯的学生，我对信号与系统这门课程有着更加深入和系统的学习需求。这本《信号与系统学习及解题指导》正好满足了我的期待。它在概念的深度和广度上都做得非常出色。书中对一些核心概念的阐释，不仅仅停留在表面，而是深入到其背后的数学原理和物理意义。例如，在讲解Z变换的时候，书中不仅给出了收敛域的概念，还详细分析了不同收敛域对系统稳定性和因果性的影响。这对于我后续学习更高级的信号处理课程至关重要。此外，书中对一些重要定理的证明，也给出了非常详细的推导过程，这让我能够理解定理的由来，而不是死记硬背。在解题方面，这本书的难度梯度设置非常合理，从入门级的概念辨析，到中级的系统分析，再到高级的系统设计，层层递进，能够有效地提升我的解题能力。我尤其喜欢书中关于“信号与系统建模”部分的讨论，这让我能够将书中的理论知识与实际的工程建模联系起来，为我未来的研究工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

对于我这个喜欢从实践中学习的人来说，这本《信号与系统学习及解题指导》简直太对胃口了。我总觉得，学习理论知识，最终还是要落到实际应用上。而这本书，恰恰很好地连接了理论与实践的桥梁。它不仅仅是讲解信号与系统的基础理论，更重要的是，它通过大量的实例，展示了这些理论是如何在实际工程中发挥作用的。比如，在讲解滤波器设计的时候，书中不仅仅给出了数学公式，还结合了实际的音频信号处理场景，让我能够体会到不同类型滤波器对声音的影响。而且，书中提供的习题，都非常贴近实际工程中的问题。我之前做的很多练习题，都感觉像是为了考试而设计的，与真实世界相去甚远。而这本书的题目，则让我感觉像是在解决工程师会遇到的实际问题，比如噪声信号的去除、信号的调制与解调等等。更让我欣喜的是，书中对于每一个习题的解答，都不仅仅是给出最终结果，还附带了详细的分析和讨论，有的甚至会探讨不同解法的优劣，以及在实际应用中的注意事项。这让我学到的不仅仅是解题方法，更是解决问题的思维方式。