信号与系统学习指导及题解 陈后金 9787040249613 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈后金 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040249613

商品编码：29519357136

包装：平装

出版时间：2010-11-01

基本信息

书名：信号与系统学习指导及题解

定价：29.20元

作者：陈后金

出版社：高等教育出版社

出版日期：2010-11-01

ISBN：9787040249613

字数：340000

页码：290

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书是陈后金教授主编的普通高等教育“十一五”规划教材《信号与系统》的配套教材。
　　本书围绕主教材的章节结构展开，每章由基本知识与重要公式、学习要求、重点和难点提示、思考题、习题解答5个相互关联的部分组成，突出基本理论、基本概念和基本方法。习题解答给出了主教材中所有习题的详细解答，并对重点和难点习题附加了分析思路。书后给出了近年来北京交通大学的4套研究生入学考试试题及其解答。
　　本书可作为电子信息工程、通信工程、信息工程、自动控制工程、生物医学工程、计算机等专业的学生学习“信号与系统”课程或报考相关专业研究生的参考书。

目录

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作者介绍

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　　陈后金，博士，二级教授，博士生导师，教学名师，北京交通大学国家电工电子实验教学示范中心主任，教育部电子电气基础课程教学指导分委员会委员，国家精品课程和国家双语教学示范课程“信号与系统”负责人，全国电路、信号与系统和电磁场教学与教材研究会副理事长。
　　主要研究方向为信号与图像处理的理论及其应用等，在美国RICE大学和TEXAS大学研究信号处理多年。主讲本科生“信号与系统”和“数字信号处理”等必修课程，以及研究生“高等信号处理”和“数字图像处理”学位课程。主编出版了普通高等教育“十五”规划教材、普通高等教育“十一五”规划教材、北京市高等教育稿品教材等8本信号处理系列教材。近年来主持20多项国家和省部级研究项目，发表了60多篇研究论文，获得了10多项国家和省部级的教学与科研成果，被评为北京市教育创新标兵、铁道部青年科技拔尖人才、教育部新世纪人才、全国教师。　　

文摘

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序言

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《信号与系统》核心概念解析与典型例题精析 本书旨在为学习《信号与系统》这门经典学科的读者提供一套系统、深入的学习指导和详实的习题解答。我们将聚焦于课程的核心概念，通过严谨的推导和直观的解释，帮助读者建立对信号与系统内在逻辑的深刻理解，从而克服学习中的难点和疑点。 第一部分：信号的本质与分类 信号，作为信息传递的载体，其基本性质和数学描述是理解整个课程的基石。本书将从信号的定义出发，探讨其在不同领域中的表现形式，例如连续信号与离散信号，模拟信号与数字信号。我们将详细分析信号的几个重要特性： 周期性与非周期性： 深入剖析周期信号的定义，如傅里叶级数展开的必要性和意义，并区分完全周期信号与半周期信号。对于非周期信号，我们将介绍如何利用傅里叶变换来分析其频谱特性。 奇偶性： 讲解信号的奇偶性如何简化某些信号的处理和分析，并介绍判断和分解信号为奇分量和偶分量的数学方法。 能量与功率： 明确定义信号的能量和功率，并推导计算公式，探讨能量信号和功率信号的区分标准，以及它们在信号处理中的不同应用场景。 幅度、相位与频率： 详细阐述这些基本参量如何表征信号的动态变化和内在规律，并通过具体例子说明它们对信号波形的影响。 指数信号与复指数信号： 作为信号分析的基础，我们将重点讲解复指数信号在描述周期性、振荡性和衰减或增长趋势信号中的强大能力，以及其在傅里叶级数和傅里叶变换中的核心作用。 第二部分：系统的基本性质与描述 系统，是将输入信号转换为输出信号的变换器，其行为的数学模型是分析和设计信号处理器的关键。本书将系统地介绍系统的基本性质，并给出描述系统行为的数学工具： 线性（Linearity）： 详细阐述线性系统的叠加原理，即输入信号的线性组合将产生相应输出信号的线性组合。我们将通过反例说明非线性系统为何无法满足此条件，以及线性性质在简化系统分析中的重要性。 时不变性（Time-Invariance）： 解释时不变系统不受时间平移的影响，即输入信号的任何时间延迟将导致输出信号产生相同的延迟。我们将通过实例演示，区分时不变系统和时变系统，并说明时不变性对于系统模型稳定性分析的意义。 因果性（Causality）： 强调因果系统在任何时刻的输出只依赖于当前及过去的输入，而不会受到未来输入的影响。我们将结合实际系统，如滤波器，来说明因果性的物理含义，并探讨非因果系统在理论研究中的应用。 稳定性（Stability）： 深入分析了系统的两种常见稳定性概念：BIBO（有界输入，有界输出）稳定性和状态稳定性。我们将通过分析系统的冲激响应或系统函数来判断其稳定性，并探讨不稳定系统可能导致的灾难性后果。 记忆性（Memory）： 区分具有记忆性的系统（输出依赖于历史输入）和无记忆性系统（输出仅依赖于当前输入），并结合具体的系统模型进行说明。 第三部分：卷积——系统的核心运算 卷积是信号与系统理论中最为核心的概念之一，它深刻地揭示了线性时不变（LTI）系统如何处理输入信号。本书将以多种方式深入讲解卷积： 连续时间LTI系统的卷积： 详细推导连续时间卷积积分的数学公式，并从几何上直观地解释卷积过程，包括信号的翻转、滑动和积分。我们将通过一系列典型的例子，如矩形脉冲与单位冲激响应的卷积，来演示如何计算和理解卷积结果。 离散时间LTI系统的卷积： 讲解离散时间卷积和的计算方法，并类比连续时间卷积，从数学和几何上阐释其过程。我们将通过具体案例，如FIR滤波器对输入序列的卷积，来巩固读者对离散卷积的理解。 卷积定理： 介绍在频域和傅里叶变换域中，卷积运算的对应关系，即卷积定理，这极大地简化了许多复杂系统的分析。 第四部分：傅里叶系列与傅里叶变换——信号的频谱分析 傅里叶系列和傅里叶变换是分析信号频率成分的强大工具，它们将时域信号转换到频域，揭示信号的内在周期性和非周期性结构。 傅里叶系列（Fourier Series）： 指数形式傅里叶系列： 详细推导周期信号的指数形式傅里叶系列展开，讲解了傅里叶系数的计算方法，以及频谱的含义，包括离散的频谱线及其幅度和相位。 三角形式傅里叶系列： 介绍三角形式傅里叶系列，并说明其与指数形式傅里叶系列之间的转换关系。 傅里叶系列的应用： 探讨傅里叶系列在分析周期信号的谐波成分、理解信号的失真等方面的应用。 傅里叶变换（Fourier Transform）： 傅里叶变换的定义与性质： 从傅里叶系列推广到非周期信号，详细推导傅里叶变换的数学定义，并深入讲解其重要的性质，如线性性、时移性、频移性、卷积定理、微分性质、积分性质、帕萨瓦尔定理等。 傅里叶变换的应用： 强调傅里叶变换在分析非周期信号频谱、理解系统的频率响应、设计滤波器等方面的关键作用。 典型信号的傅里叶变换： 给出一些常见信号（如单位冲激信号、单位阶跃信号、矩形脉冲信号、指数信号、正弦信号等）的傅里叶变换结果，并鼓励读者通过推导和理解来记忆。 第五部分：拉普拉斯变换——更广泛的系统分析工具 拉普拉斯变换作为傅里叶变换的推广，能够处理更广泛的信号和系统，特别是具有收敛性的非周期信号，并且能够方便地分析系统的稳定性。 单边拉普拉斯变换： 详细讲解单边拉普拉斯变换的定义，以及收敛域（ROC）的概念，强调ROC对于确定系统稳定性和唯一性的重要性。 拉普拉斯变换的性质： 深入分析拉普拉斯变换的各种性质，如线性性、时移性、频移性、微分性质、积分性质、卷积性质、初值定理和终值定理等，并说明这些性质如何简化系统的分析。 系统函数（Transfer Function）： 定义LTI系统的系统函数，即输出信号拉普拉斯变换与输入信号拉普拉斯变换之比，并阐述系统函数在描述系统特性、判断系统稳定性、分析系统零极点等方面的作用。 部分分式展开与逆拉普拉斯变换： 讲解如何利用部分分式展开将复杂的系统函数分解为简单的部分，并给出逆拉普拉斯变换的方法，从而求得系统的时域响应。 第六部分：Z变换——离散时间信号与系统的分析 Z变换是处理离散时间信号与系统的有力工具，它与拉普拉斯变换在概念和应用上具有类比性。 Z变换的定义与性质： 讲解离散时间Z变换的定义，以及收敛域（ROC）的概念，并深入分析Z变换的重要性质，如线性性、时移性、频移性、卷积性质、微分性质、初值定理和终值定理等。 系统函数（Impulse Response）： 定义离散LTI系统的单位冲激响应，并阐述其与系统函数的关系，说明单位冲激响应如何完全描述一个离散LTI系统。 系统函数与系统性质： 分析离散LTI系统的系统函数如何用于判断系统的稳定性、因果性等性质。 逆Z变换： 讲解求解逆Z变换的方法，包括长除法、待定系数法和部分分式展开法。 第七部分：滤波器设计与应用 滤波器是信号处理中最常见的应用之一，本书将介绍不同类型的滤波器及其设计思想。 滤波器分类： 介绍理想滤波器（低通、高通、带通、带阻）的概念，以及它们在频域的特性。 滤波器设计的基本原理： 探讨如何根据滤波器性能指标（如截止频率、过渡带宽度、阻带衰减等）来设计滤波器。 FIR滤波器与IIR滤波器： 区分有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器，并介绍它们的设计方法和各自的优缺点。 滤波器在实际中的应用： 结合实际案例，如音频信号处理、图像处理、通信系统中的信号滤波等，展示滤波器的重要性和应用价值。 第八部分：典型例题精析与解题技巧 本书的另一大亮点在于详实的例题解析。每一章节的理论讲解之后，都将配套大量精心挑选的典型例题，覆盖了该章节所介绍的全部知识点。 题型多样： 包含概念理解题、计算分析题、系统建模题、综合应用题等，力求全面反映《信号与系统》课程的考试特点。 解题步骤详尽： 对每一道题目，我们将提供清晰、严谨的解题步骤，并详细解释每一步的推导依据和思路。 难点解析： 对于一些常见的解题难点和易错点，我们将进行专门的分析和提示。 多种解法探讨： 对于部分问题，我们还将尝试提供不同的解题思路和方法，帮助读者拓展解题思路。 解题技巧总结： 在例题解析中，我们将穿插总结一些实用的解题技巧和方法，帮助读者提高解题效率和准确性。 通过对本书内容的深入学习和对例题的反复实践，相信读者能够构建起坚实的信号与系统理论基础，掌握分析和解决相关工程问题的能力，为后续的学习和研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

从一个实践者的角度来看，这本书的价值远超出了课堂教材的范畴。我个人在使用这本书的过程中，经常参考它提供的那些关于系统实现和参数选择的经验性建议。很多理论书只会告诉你“应该怎么做”，但这本书会告诉你“在实际操作中，我们通常会怎么选择参数，以及不同选择带来的工程权衡是什么”。这种带有工程师智慧的讲解，对于我们这些需要将理论转化为实际产品的学习者来说，是无价之宝。例如，在讨论离散时间系统的稳定性时，书中不仅给出了判据，还结合了有限精度运算可能带来的实际问题，虽然篇幅不多，但点到为止，极具启发性。此外，书中的很多例题不仅是数学计算，更像是小型的工程案例分析，让你在解题的过程中，自然而然地培养起系统思维。我发现，当我遇到新的、从未见过的信号处理问题时，我总能回溯到这本书中某个相似的案例结构，然后找到解决问题的切入点。这种将理论与实践紧密结合的能力，是任何纯理论书籍都无法给予的，它培养的是一种解决问题的“直觉”和“套路”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度拿捏得非常到位，这在同类教材中是比较少见的。它既没有沦为一本只有基础概念的入门读物，也没有因为追求高深而变得晦涩难懂、只适合研究生阅读。它成功地搭建了一个坚实的平台，让本科生能够扎实掌握核心内容，同时也让研究生在复习基础或准备综述时，能找到快速回顾和查漏补缺的有效工具。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采取的“渐进式”教学法。很多时候，一个复杂的概念会被拆分成几个易于消化的子概念，先建立起最基础的直觉模型，然后再逐步引入严格的数学定义。这种循序渐进的方式极大地降低了学习的认知负荷。比如说，对于卷积这个核心操作，作者可能先用一个类比，然后用积分形式展示，最后再过渡到离散求和的形式，每一步都留给读者思考和消化的时间。这种教学设计体现了作者深厚的教学经验，保证了知识的有效吸收，而不是死记硬背。每次我合上这本书，都有一种踏实感，知道自己对这个领域的理解是建立在非常牢固的基础之上的。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，刚开始接触这本书时，我有点担心它的“题解”部分会冲淡理论的严谨性，变成一本单纯的“答案大全”。然而，事实证明我的担忧是多余的。它的“题解”部分，与其说是答案，不如说是对解题思路的深度剖析。许多题目都包含了不止一种解法，作者会清晰地对比不同方法的优劣，比如计算复杂度、概念清晰度等。这种对比分析，极大地提升了我们对解题策略的理解。更重要的是，那些“疑难解析”或者“常见错误分析”的栏目，简直是为我量身定做的“避坑指南”。它点出了我们在解题过程中最容易犯的思维定式和代数错误，这种预判性的指导比事后纠错要有效得多。我甚至会特意去做那些标注为“挑战性”的题目，因为我知道即便是难题，书后的解析也一定能提供高质量的指导。这本书的价值在于它塑造了一种严谨的学术态度，它告诉我们，学习一个科学领域，不仅要知道“是什么”，更要知道“为什么是这样”，以及“有没有更好的方法”。这种全方位的训练，让这本书成为了我书架上常备的参考资料，其使用频率远超其他任何单一用途的书籍。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书的时候，我的第一印象是它的排版和设计非常专业，一看就知道是下了大功夫的。很多技术书籍为了追求内容密度，往往牺牲了阅读体验，但这本书在这一点上做得非常出色。图文并茂，关键概念的图示非常精美且富有信息量，那些波形图、时域和频域的对应关系，通过视觉化的方式呈现出来，一下子就清晰多了，比干巴巴的文字描述强太多了。我特别喜欢它在深入理论讲解后，紧接着插入的“思考题”或“拓展阅读”部分。这些小插曲不是考试重点，却极大地拓宽了读者的视野，让人知道这些基础知识最终服务于哪些更前沿的研究或应用。比如说，它对某些特定滤波器设计思路的引入，虽然不是详述，但为后续深入学习指明了方向。这本书的叙事逻辑非常流畅，章节之间的过渡自然而然，仿佛在阅读一本结构严谨的小说，而不是枯燥的教科书。它成功地将一个公认具有一定难度的学科“驯服”了，让学习过程变成了一种享受而非煎熬。对于那些已经在其他地方学过但感到一知半解的读者，这本书的梳理和重构作用是极其显著的，它能帮你把那些松散的知识点重新串联起来，形成一个更有弹性的知识网络。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太棒了，尤其是对于那些初次接触这个领域的朋友来说，简直是如获至宝。我记得我刚开始看的时候，对那些复杂的数学公式和抽象的概念感到无从下手，感觉就像在迷雾中摸索。但是，这本书的讲解方式非常清晰和直观，作者似乎能预判到读者会在哪里产生困惑，然后提前给出非常巧妙的解释。它不仅仅是把知识点罗列出来，更像是有一位经验丰富的老师在旁边手把手地教你。书中的例子设计得恰到好处，既能帮助理解理论，又不会让人觉得过于简单而失去挑战性。比如，在讲解傅里叶变换的时候，作者不仅仅停留在公式推导上，而是深入探讨了它在实际信号处理中的应用背景，让我对这个工具的价值有了更深刻的认识。更值得称赞的是，配套的习题和详尽的解答，简直是为自学保驾护航。很多其他教材的习题答案往往只是给出最终结果，让人摸不着头脑，但这本书的解析过程是分步骤、逻辑清晰的，即便是复杂的推导也让人能跟得上思路。读完之后，我感觉自己对整个学科的框架有了更牢固的把握，不再是零散的知识点堆砌，而是一个完整的知识体系。对于想打下坚实基础的人来说，这本书无疑是一个绝佳的起点，它带来的信心和对学习的热情是金钱买不到的。