信號與綫性係統分析(第4版) 9787040174014 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳大正 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 綫性係統
• 信號處理
• 電路分析
• 通信原理
• 控製理論
• 數學工具
• 高等教育
• 工程類
• 電子工程

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040174014

商品編碼：29252294990

包裝：平裝

齣版時間：2008-01-01

基本信息

書名：信號與綫性係統分析(第4版)

定價：33.00元

作者：吳大正

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2008-01-01

ISBN：9787040174014

字數：710000

頁碼：452

版次：4

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.699kg

編輯推薦

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信號與係統理論的發展愈來愈多地運用瞭現代數學的概念和方法。本書在基本理論和方法的闡述上，把物理問題與其數學錶述和論證密切地結閤起來，注意引入現代數學的概念，使這些理論和方法有較為堅實的數學基礎，這對於深入準確地理解本書內容和進一步研究信號與係統理論都是有益的。此外，為瞭敘述和閱讀的方便，將傅裏葉級數、綫性常微分方程和差分方程等數學內容也做瞭簡要的敘述。將矩陣(主要是特徵矩陣和矩陣函數)列為附錄。對有些數學內容敘述的比較詳細，這對於讀者可能是方便的，但不必都作為課堂講授內容。在使用本教材時，對於各章的順序、內容的取捨等，請根據實際情況確定，不要受本書的約束。

內容提要

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本教材是在1998年高等教育齣版社齣版的《信號與綫性係統分析》(第三版)一書的基礎上經修編而成的。
　　本版保留瞭原教材連續與離散並行、先時域後變換域的體係結構，對少量內容做瞭調整、增刪；結閤近幾年來教學內容和方法改革的成果，重新編寫瞭全書部分章、節，並選編瞭許多新的例題、習題。本教材論述清楚、概念明確、重點突齣、層次清晰、便於教學。
　　全書包括：信號與係統、連續係統的時域分析、離散係統的時域分析、傅裏葉變換和係統的頻域分析、連續係統的s域分析、離散係統的z域分析、係統函數、係統的狀態變量分析以及附錄。各章配有不同層次的習題，以供選用。
　　本教材是普通高等教育“十五”*規劃教材和高等教育齣版社百門精品課程教材(一類)。本書可作為高等學校電子信息和電氣類各專業“信號與係統”課程的教材，也可供有關科技人員參考。

目錄

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章 信號與係統
　§1.1緒言
　§1.2信號
　　一、連續信號和離散信號
　　二、周期信號和非周期信號
　　三、實信號和復信號
　　四、能量信號和功率信號
　§1.3信號的基本運算
　　一、加法和乘法
　　二、反轉和平移
　　三、尺度變換（橫坐標展縮）
　§1.4階躍函數和衝激函數
　　一、階躍函數和衝激函數
　　二、衝激函數的廣義函數定義
　　三、衝激函數的導數和積分
　　四、衝激函數的性質
　§1.5係統的描述
　　一、係統的數學模型
　　二、係統的框圖錶示
　§1.6係統的特性和分析方法
　　一、綫性
　　二、時不變性
　　三、因果性
　　四、穩定性
　　五、1TI係統分析方法概述
　習題一
第二章 連續係統的時域分析
　§2.1 1TI連續係統的響應
　　一、微分方程的經典解
　　二、關於0一與O值
　　三、零輸人響應
　　四、零狀態響應
　　五、全響應
　§2.2衝激響應和階躍響應
　　一、衝激響應
　　二、階躍響應
　§2.3捲積積分
　　一、捲積積分
　　二、捲積的圖示
　§2.4捲積積分的性質
　　一、捲積的代數運算
　　二、函數與衝激函數的捲積
　　三、捲積的微分與積分
　　四、相關函數
　習題二
第三章 離散係統的時域分析
　§3.1 1TI離散係統的響應
　　一、差分與差分方程
　　二、差分方程的經典解
　　三、零輸入響應
　　四、零狀態響應
　§3.2單位序列和單位序列響應
　　一、單位序列和單位階躍序列
　　二、單位序列響應和階躍響應
　§3.3捲積和
　　一、捲積和
　　二、捲積和的圖示
　　三、捲積和的性質
　§3.4反捲積
　習題三
第四章 傅裏葉變換和係統的頻域分析
　§4.1信號分解為正交函數
　　一、正交函數集
　　二、信號分解為正交函數
　§4.2傅裏葉級數
　　一、周期信號的分解
　　二、奇、偶函數的傅裏葉級數
　　三、傅裏葉級數的指數形式
　§4.3周期信號的頻譜
　　一、周期信號的頻譜
　　二、周期矩形脈衝的頻譜
　　三、周期信號的功率
　§4.4非周期信號的頻譜
　　一、傅裏葉變換
　　二、奇異函數的傅裏葉變換
　§4.5傅裏葉變換的性質
　　一、綫性
　　二、奇偶性
　　三、對稱性
　　四、尺度變換
　　五、時移特性
　　六、頻移特性
　　七、捲積定理
　　八、時域微分和積分
　　九、頻域微分和積分
　　十、相關定理
　§4.6能量譜和功率譜
　　一、能量譜
　　二、功率譜
　§4.7周期信號的傅裏葉變換
　　一、正、餘弦函數的傅裏葉變換
　　二、一般周期函數的傅裏葉變換
　　三、傅裏葉係數與傅裏葉變換
　§4.8 1TI係統的頻域分析
　　一、頻率響應
　　二、無失真傳輸
　　三、理想低通濾波器的響應
　§4.9取樣定理
　　一、信號的取樣
　　二、時域取樣定理
　　三、頻域取樣定理
　§4.10序列的傅裏葉分析
　　一、周期序列的離散傅裏葉級數（DFS）
　　二、非周期序列的離散時間傅裏葉變換（DTFT）
　§4.11離散傅裏葉變換及其性質
　　一、離散傅裏葉變換（DFT）
　　二、離散傅裏葉變換的性質
　習題四
第五章 連續係統的s域分析
　§5.1拉普拉斯變換
　　一、從傅裏葉變換到拉普拉斯變換
　　二、收斂域
　　三、（單邊）拉普拉斯變換
　§5.2拉普拉斯變換的性質
　　一、綫性
　　二、尺度變換
　　三、時移（延時）特性
　　四、復頻移（s域平移）特性
　　五、時域微分特性（定理）
　　六、時域積分特性（定理）
　　七、捲積定理
　　八、s域微分和積分
　　九、初值定理和終值定理
　§5.3拉普拉斯逆變換
　　一、查錶法
　　二、部分分式展開法
　§5.4復頻域分析
　　一、微分方程的變換解
　　二、係統函數
　　三、係統的s域框圖
　　四、電路的s域模型
　　五、拉普拉斯變換與傅裏葉變換
　§5.5雙邊拉普拉斯變換
　習題五
第六章 離散係統的z域分析
　§6.1 z變換
　　一、從拉普拉斯變換到z變換
　　二、z變換
　　三、收斂域
　§6.2 z變換的性質
　　一、綫性
　　二、移位（移序）特性
　　三、z域尺度變換（序列乘a的k次）
　　四、捲積定理
　　五、z域微分（序列乘k）
　　六、z域積分（序列除k m）
　　七、k域反轉
　　八、部分和
　　九、初值定理和終值定理
　§6.3逆z變換
　　一、冪級數展開法
　　二、部分分式展開法
　§6.4 z域分析
　　一、差分方程的z域解
　　二、係統函數
　　三、係統的z域框圖
　　四、s域與z域的關係
　　五、藉助DTFT求離散係統的頻率響應
　習題六
第七章 係統函數
　§7.1係統函數與係統特性
　　一、係統函數的零點與極點
　　二、係統函數與時域響應
　　三、係統函數與頻域響應
　§7.2係統的因果性與穩定性
　　一、係統的因果性
　　二、係統的穩定性
　§7.3信號流圖
　　一、信號流圖
　　二、梅森公式
　§7.4係統的結構
　　一、直接實現
　　二、級聯和並聯實現
　習題七
第八章 係統的狀態變量分析
　§8.1狀態變量與狀態方程
　　一、狀態與狀態變量的概念
　　二、狀態方程和輸齣方程
　§8.2連續係統狀態方程的建立
　　一、由電路圖直接建立狀態方程
　　二、由輸入一輸齣方程建立狀態方程
　§8.3離散係統狀態方程的建立與模擬
　　一、由輸入一輸齣方程建立狀態方程
　　二、由狀態方程進行係統模擬
　§8.4連續係統狀態方程的求解
　　一、用拉普拉斯變換法求解狀態方程
　　二、係統函數矩陣H（s）與係統穩定性的判斷
　　三、用時域法求解狀態方程
　§8.5離散係統狀態方程的求解
　　一、用時域法求解離散係統的狀態方程
　　二、用z變換求解離散係統的狀態方程
　　三、係統函數矩陣H（z）與係統穩定性的判斷
　§8.6係統的可控製性和可觀測性
　　一、狀態矢量的綫性變換
　　二、係統的可控製性和可觀測性
　習題八
附錄一 捲積積分錶
附錄二 捲積和錶
附錄三 常用周期信號的傅裏葉係數錶
附錄四 常用信號的傅裏葉變換錶
附錄五 拉普拉斯逆變換錶
附錄六 序列的z變換錶
習題答案
索引（漢語拼音順序）
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《深入探索：現代信號處理與係統動力學》 引言 在信息爆炸的時代，理解和駕馭瞬息萬變的信號流，以及把握復雜係統內在的運行規律，已成為科學技術發展的基石。從通訊、控製到圖像處理，再到生物醫學工程，信號與係統分析無處不在，深刻影響著我們生活的方方麵麵。本書《深入探索：現代信號處理與係統動力學》旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，去理解和掌握這些核心概念。它並非對某一特定教材的復述，而是立足於信號與係統分析的廣泛應用領域，從理論基礎到實踐演練，構建一個有機、連貫的學習體係，幫助讀者建立紮實的理論功底，並能靈活運用於解決實際問題。 第一部分：信號的本質與分類 信號，作為信息傳遞的載體，其形式多種多樣，理解信號的本質是進行一切分析的前提。本部分將深入探討信號的定義、特徵以及不同維度的分類。 信號的定義與基本屬性： 我們將從信息的角度齣發，闡釋信號為何物，它是如何承載和傳遞信息的。接著，我們將考察信號的幾個關鍵屬性，如幅度、相位、頻率、周期性、能量和功率等。這些屬性將成為我們後續分析的基礎，幫助我們量化和理解信號的特性。例如，幅度的變化直接反映瞭信息的強度，而頻率則揭示瞭信號的“快慢”或“振動”特性。能量和功率的定義則為我們區分不同類型的信號（如能量信號和功率信號）提供瞭依據。 連續時間信號與離散時間信號： 這是一個至關重要的分類。我們將詳細介紹連續時間信號（CT）的特點，即其在時間上是連續變化的，就像我們日常生活中接觸到的聲音或溫度一樣。隨後，我們將引入離散時間信號（DT），其特點是在時間上是離散的，通常是由連續信號采樣得到的，這在數字信號處理領域尤為重要。我們將探討采樣定理，理解為何以及如何將連續信號轉化為離散信號，並討論采樣過程可能帶來的失真（如混疊）及其避免方法。 周期信號與非周期信號： 周期信號在時間上具有重復性，其分析往往可以藉助傅裏葉級數等工具。我們將深入理解周期性的概念，並學習如何識彆和分析周期信號。非周期信號則不具備這種重復性，但其分析可以通過傅裏葉變換等更廣義的工具來完成。我們將討論周期信號與非周期信號之間的聯係和區彆。 能量信號與功率信號： 依據信號的總能量和平均功率，我們將信號劃分為能量信號和功率信號。能量信號在整個時間區間上的能量是有限的，通常是非周期信號。功率信號則在有限時間區間上的平均功率是有限的，通常是周期信號或具有類似特性的非周期信號。這種分類有助於我們選擇閤適的分析工具和方法。 實信號與復信號： 我們將探討實信號，即信號取值為實數的信號，以及復信號，其取值可以包含虛數部分。雖然我們日常接觸到的大多是實信號，但在信號處理的許多理論和應用中，復信號能夠極大地簡化分析，尤其是在涉及頻率域錶示時。我們將介紹復指數信號在描述和分析信號中的強大作用。 其他信號類型： 除瞭上述基本分類，我們還會觸及一些特殊的信號類型，如單位衝激信號（Delta函數）、單位階躍信號等。這些信號雖然在數學上是理想化的，但在工程實踐中扮演著極其重要的角色，是分析係統響應的基礎。我們將深入理解它們的定義、性質以及在信號分析中的作用。 第二部分：綫性時不變（LTI）係統的深度解析 係統是信號處理的核心對象，它們對輸入信號進行變換，産生輸齣信號。而綫性時不變（LTI）係統作為信號與係統理論中最基礎、最重要的模型，其分析貫穿始終。本部分將聚焦於LTI係統的特性、錶示方法及其對信號的處理能力。 係統的定義與分類： 我們將首先建立係統作為輸入-輸齣關係的抽象模型。接著，我們將詳細闡述何為“綫性”係統：滿足疊加原理（齊次性和可加性）。綫性係統能夠將輸入信號的組閤轉化為輸齣信號的相應組閤。然後，我們將深入理解“時不變”係統的概念：係統的特性不隨時間的推移而改變。這意味著無論何時施加相同的輸入，係統都會産生相同的輸齣行為。 LTI係統的特性： 綫性與時不變性結閤，賦予瞭LTI係統一係列獨特的、強大的性質。我們將詳細分析這些性質，例如，LTI係統可以由其“衝激響應”完全錶徵。這意味著，一旦我們知道瞭LTI係統對單位衝激信號的響應（即衝激響應），我們就能計算齣該係統對任意輸入信號的響應。 捲積：LTI係統的“指紋”： 捲積是LTI係統分析中的核心運算。我們將深入理解捲積的數學定義，並在時域和頻域上對其進行解釋。我們還將通過豐富的例子，展示捲積運算如何將輸入信號與係統的衝激響應結閤，從而得到係統的輸齣信號。理解捲積的意義，就等於掌握瞭LTI係統如何“塑造”輸入信號，將其轉化為輸齣信號。 時域分析： 在時域內，我們將利用差分方程（對於離散時間係統）和微分方程（對於連續時間係統）來描述LTI係統的動態行為。我們將學習如何求解這些方程，以得到係統的瞬態響應和穩態響應。通過時域分析，我們可以直觀地瞭解係統在不同輸入下的行為過程。 頻域分析： 頻域分析是將信號和係統置於頻率的維度上進行考察。對於LTI係統，其在頻域的特性可以通過“頻率響應”來描述。我們將引入傅裏葉變換和拉普拉斯變換（對於連續時間係統），以及Z變換（對於離散時間係統）等數學工具，來將時域的差分/微分方程和捲積運算轉化為頻域的代數運算。在頻域中，係統的分析變得更加直觀，我們可以清晰地看到係統對不同頻率分量的放大或衰減作用，這在濾波、均衡等應用中至關重要。 係統函數（傳遞函數）： 頻率響應在數學上通常錶示為係統的“係統函數”或“傳遞函數”。我們將深入理解係統函數在頻域中的意義，它是描述LTI係統輸入-輸齣關係的復有理式。通過係統函數，我們可以方便地分析係統的極點和零點，這直接關係到係統的穩定性、頻率選擇性等重要特性。 第三部分：信號的變換與分析工具 為瞭更有效地分析信號和係統，我們需要強大的數學工具來將信號從一個域轉換到另一個域，從而揭示隱藏在信號中的信息。本部分將深入探討幾種核心的信號變換方法。 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 傅裏葉級數是分析周期信號在頻域錶示的有力工具，它將一個周期信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。傅裏葉變換則是傅裏葉級數的推廣，它可以將任意（非周期）信號分解為無限多個頻率分量的疊加，揭示信號的頻譜特性。我們將深入理解傅裏葉變換的定義、性質及其在信號分析中的廣泛應用，例如頻譜分析、信號去噪等。 拉普拉斯變換： 對於連續時間信號和係統，拉普拉斯變換是一種更為強大的分析工具。它能夠處理更廣泛的信號類型，並且在分析係統的穩定性、瞬態響應以及解決微分方程方麵具有顯著優勢。我們將深入理解單邊拉普拉斯變換的定義、性質，並重點關注其在LTI係統分析中的應用，特彆是與係統函數和穩定性分析的聯係。 Z變換： 對應於離散時間信號和係統，Z變換扮演著與拉普拉斯變換相似的角色。它能夠將離散時間序列轉換到復頻率域，從而簡化差分方程的求解，並幫助我們分析離散時間LTI係統的穩定性、頻率響應等。我們將詳細介紹Z變換的定義、性質，以及它在數字信號處理中的核心地位。 其他變換方法： 除瞭上述核心變換，我們還將簡要介紹一些其他相關的變換方法，例如短時傅裏葉變換（STFT）用於分析隨時間變化的信號的頻譜，小波變換用於同時在時間和頻率上進行多分辨率分析等，以拓寬讀者的視野。 第四部分：從理論到實踐：應用與進階 理論的學習最終是為瞭指導實踐。本部分將目光投嚮信號與係統分析在各個領域的實際應用，並介紹一些進階的主題。 濾波器的設計與分析： 濾波器是信號處理中最常見也最重要的組成部分，它們能夠選擇性地允許某些頻率分量的信號通過，而抑製另一些頻率分量的信號。我們將探討各種濾波器類型（如低通、高通、帶通、帶阻濾波器），理解它們的頻率特性，並介紹一些基本的濾波器設計原則。 抽樣理論與數字信號處理： 隨著數字技術的發展，數字信號處理（DSP）已成為研究的重點。我們將重新審視抽樣定理，並探討在實際中如何進行有效的數字信號處理，包括量化、編碼以及常見的數字濾波器設計技術。 係統穩定性分析： 係統的穩定性是其能否正常工作的關鍵。我們將深入研究如何利用係統函數（傳遞函數）的極點位置來判斷LTI係統的穩定性，這在控製係統、通信係統等領域尤為重要。 應用案例分析： 為瞭更好地理解理論的實際意義，我們將選取一些典型的應用案例進行深入剖析，例如： 通信係統： 信號的調製、解調，信道的建模與分析。 控製係統： 係統建模，反饋控製器的設計，穩定性與魯棒性分析。 圖像處理： 圖像的濾波、增強，邊緣檢測。 音頻處理： 音頻信號的壓縮、去噪，音效處理。 生物醫學信號處理： 心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物信號的分析。 進階主題展望： 本書的最後，我們將對信號與係統分析領域的一些更高級的主題進行展望，例如隨機信號分析、非綫性係統、自適應信號處理等，為讀者提供進一步學習和研究的方嚮。 結語 《深入探索：現代信號處理與係統動力學》旨在成為一本引導讀者穿越信號與係統分析海洋的指南。我們強調理解核心概念的內在聯係，而非孤立地記憶公式。通過深入淺齣的講解、豐富的例證以及對實際應用的展望，我們希望能夠激發讀者對這一領域的熱情，培養其獨立分析和解決問題的能力。無論您是初涉此道的學生，還是尋求深化理解的工程師，本書都將是您寶貴的學習夥伴。

評分☆☆☆☆☆

這次買書，主要是想提升一下自己的理論基礎。我之前接觸過一些相關的課程，但總覺得學得不夠紮實，很多概念性的東西理解得模棱兩可。特彆是對於一些比較抽象的數學工具，比如傅裏葉變換、Z變換這些，每次用到的時候都感覺心裏沒底，不知道它們背後的數學原理到底是怎麼迴事，也無法靈活運用。聽說這本書在這方麵講解得非常到位，而且循序漸進，能幫助讀者逐步掌握這些關鍵的分析工具。我個人比較喜歡那種理論講解嚴謹，同時又能結閤大量實例的教材。這樣的教材不僅能讓我理解“為什麼”，更能讓我知道“怎麼做”。如果這本書能做到這一點，那對我來說就是一本非常寶貴的參考書瞭。我希望通過這本書的學習，能夠真正理解信號與係統的核心概念，並且能夠獨立完成相關的分析和設計任務。

評分☆☆☆☆☆

作為一名多年從事電子設計工作的工程師，我深知紮實的理論基礎對於解決實際工程問題的重要性。在我的職業生涯中，我經常會遇到需要分析和處理各種信號的情況，而對信號與係統原理的深刻理解，無疑是進行有效設計和故障排查的關鍵。盡管我已經積纍瞭一定的實踐經驗，但我總覺得自己在理論層麵還有提升的空間。特彆是對於一些高級的信號處理技術，比如濾波器的設計、調製解調係統的分析等，都離不開對信號與係統理論的熟練掌握。這本書既然是該領域的權威著作，我非常希望它能幫助我鞏固和深化現有的理論知識，同時也能學習到一些新的分析方法和技術。我期待通過閱讀這本書，能夠進一步提升自己在信號分析和係統設計方麵的能力，更好地應對工作中的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書我早就想入手瞭，一直沒找到閤適的機會。聽說它在信號與係統領域算是經典之作，而且是第四版，內容肯定很紮實。我平時對這方麵的內容比較感興趣，總覺得理解瞭信號和係統的原理，就能更好地理解很多工程問題，甚至是一些看似復雜的現象。比如，我之前在學習一些通信原理的時候，就經常會遇到傅裏葉變換、拉普拉斯變換之類的概念，當時雖然看過一些資料，但總感覺不夠係統，理解得不夠透徹。這本書既然是信號與係統領域的權威教材，想必能幫助我建立起更完整的知識體係。我特彆期待它在概念的講解上能清晰易懂，同時又能兼顧深度和廣度。我希望通過學習這本書，能夠對信號的各種變換、係統的時域和頻域分析方法有更深入的理解，並且能夠將這些理論知識應用到實際問題中去。畢竟，學習的目的不僅僅是為瞭考試，更重要的是能夠解決實際問題，提升自己的專業能力。所以，我非常看重這本書的實用性和理論深度。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我都在關注一些基礎科學領域的發展，尤其是那些對現代科技有深遠影響的學科。信號與係統分析無疑是其中非常重要的一環。我個人對科學理論的學習抱有極大的熱情，喜歡深入探究事物的本質。這本書既然是該領域的經典著作，相信其內容一定非常豐富且具有深度。我希望通過閱讀這本書，能夠更全麵地瞭解信號的各種特性，以及綫性係統是如何對信號進行處理的。特彆是關於係統響應的分析，比如瞬態響應和穩態響應，以及如何通過各種變換工具來簡化分析過程，這些都是我非常感興趣的內容。我期待這本書能夠為我打開一扇通往更深層次理解的大門，讓我能夠從更宏觀的視角去審視和分析各種信號與係統的問題。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校的大學生，正在學習電子信息工程專業。我們專業有一門核心課程就是信號與綫性係統，這本書在我們學校的教學計劃裏被列為重要的參考書目。我平時在學習過程中，遇到瞭一些比較難理解的概念，比如捲積、係統穩定性判斷等等，總覺得教材上的講解有些晦澀難懂。所以我一直想找一本講解更清晰、更易於理解的書籍來輔助學習。聽說這本第四版在內容上有所更新和優化，更加貼近當前的教學需求。我特彆希望這本書能提供一些直觀的解釋和生動的例子，幫助我理解那些抽象的數學原理。同時，我也希望這本書的習題設計能夠有梯度，能夠從易到難，幫助我鞏固所學的知識，並逐步提高解決問題的能力。總之，我非常期待這本書能成為我學習信號與係統過程中的得力助手。