高等学校教材：信号与系统分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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金波，张正炳 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
• 高等教育
• 教材
• 工程数学
• 通信原理
• 控制理论

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040315165

版次：1

商品编码：10620272

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-04-01

页数：473

内容简介

《信号与系统分析》论述了信号与系统的基本理论和基本分析方法，内容符合教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会新制定的“信号与系统”课程教学基本要求。叙述方式从易到难，即从系统分析到信号分析。《信号与系统分析》共分九章，包括信号与系统的概念、连续系统的时域分析、连续系统的拉普拉斯变换分析、离散系统的时域分析、离散系统的X变换分析、连续信号的傅里叶级数分析、连续信号的傅里叶变换分析、采样信号的傅里叶分析和系统的状态变量分析。
《信号与系统分析》的特点是淡化数学推导，注重概念的物理内涵；介绍涉及多个学科的工程应用实例；并强调MATLAB的应用。
《信号与系统分析》简明易懂、风格独特、资料丰富、面向应用，可作为电气信息类专业本科生的教材，也可供相关人员学习参考。

目录

第1章 信号与系统的概念
1.1 信号的概念
1.1.1 信号
1.1.2 信号的分类
1.1.3 按持续时间对信号的分类
1.2 基本连续信号
1.2.1 分段直线的信号
1.2.2 实指数信号
1.2.3 复指数信号
1.2.4 正弦信号与谐波信号
1.2.5 内插函数
1.3 冲激函数
1.3.1 冲激函数的极限形式
1.3.2 冲激函数与阶跃函数的关系
1.3.3 冲激函数的性质
1.3.4 冲激偶
1.3.5 冲激偶的性质
1.4 信号的运算
1.4.1 信号的相加与相乘
1.4.2 信号的导数与积分
1.4.3 信号的平移和反褶
1.4.4 信号的尺度变换
1.5 信号的时域分解
1.5.1 任意信号的冲激函数表示
1.5.2 信号分解为直流分量fD(t)与交流分量fA(t)之和
1.5.3 信号分解为偶分量fe(t)与奇分量fo(t)之和
1.6 系统的概念
1.6.1 系统
1.6.2 系统描述
1.6.3 系统的分类
1.7 系统的性质
1.7.1 线性性质
1.7.2 分解性质
1.7.3 非时变性质
1.7.4 线性非时变系统的性质
1.7.5 线性非时变系统
1.7.6 因果性
1.8 系统举例
1.8.1 通信系统
1.8.2 控制系统
1.8.3 雷达测距系统
本章小结
思考题
习题
第2章 连续系统的时域分析
……
第3章 连续系统的拉普拉斯变换分析
第4章 离散系统的时域分析
第5章 离散系统的z变换分析
第6章 连续信号的傅里叶级数分析
第7章 连续信号的傅里叶变换分析
第8章 采样信号的傅里叶分析
第9章 系统的状态变量分析
附录A MATLAB的基本知识及常用函数
附录B 三大变换的性质和常用变换对
附录C 常用周期信号的傅里叶级数
附录D 常用数学公式
部分习题答案
参考文献

高等院校教材：信号与系统分析 教材简介 《信号与系统分析》作为一本面向高等院校的专业教材，旨在为通信工程、电子信息工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业的学生系统地介绍信号与系统的基本理论、分析方法和应用。本书以清晰的逻辑结构、丰富的例题和习题，辅以适度的数学推导，力求帮助读者深刻理解信号与系统的核心概念，并能够运用所学知识解决实际工程问题。 内容梗概 本书的内容设计紧扣信号与系统课程的教学大纲，分为以下几个主要部分： 第一部分：信号与系统的基本概念与描述 本部分首先引入信号与系统的基本概念，明确信号的定义、分类（如连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号，偶信号与奇信号等）以及系统的定义、分类（如线性系统与非线性系统，时不变系统与时变系统，因果系统与非因果系统，稳定系统与不稳定系统等）。 信号的表示方法： 详细介绍信号的数学表示，包括时间域表示、幅度表示、相频表示等。重点讲解基本信号的性质，如冲激信号（单位冲激函数）、阶跃信号、指数信号、正弦信号、矩形脉冲信号等，并阐述它们在工程中的意义和应用。 系统的描述： 引入系统作为对信号进行变换或处理的“黑盒子”概念。通过输入-输出关系来描述系统行为，重点介绍线性时不变（LTI）系统作为信号与系统分析的核心，并探讨其重要性。 第二部分：连续时间信号与系统的时域分析 本部分聚焦于连续时间信号与系统的时域分析方法，这是理解信号与系统行为的基础。 卷积积分： 深入讲解卷积的概念及其在LTI系统分析中的核心地位。详细阐述卷积积分的数学推导、计算方法以及几何意义。通过大量例题演示如何利用卷积来求解LTI系统的零状态响应，即系统在初始状态为零时，由输入信号产生的输出。 冲激响应： 强调冲激响应是描述LTI系统的关键，是系统自身特性的直接体现。解释如何通过系统的冲激响应来完全表征一个LTI系统，以及如何利用冲激响应和输入信号的卷积来获得系统的输出。 信号的分解与系统响应： 介绍将任意信号分解为基本信号（如冲激信号）之和的方法，从而将复杂系统的输出计算转化为一系列基本响应的叠加，这正是卷积的本质。 傅里叶级数与傅里叶变换： 傅里叶级数： 讲解周期信号的傅里叶级数展开，将周期信号分解为一系列不同频率的正弦（或余弦）分量的叠加。详细介绍傅里叶级数的系数计算方法，以及周期信号的幅频谱和相频谱。 傅里叶变换： 将傅里叶级数推广到非周期信号，引出傅里叶变换的概念。详细推导傅里叶变换的定义，讲解傅里叶变换的性质（如线性性、时移性、频移性、对称性、卷积性质、微分性质等），以及傅里叶反变换。通过傅里叶变换，可以分析信号的频域特性，了解信号在不同频率上的能量分布。 帕斯瓦尔定理： 讲解帕斯瓦尔定理，该定理在能量信号的分析中具有重要意义，能够计算信号的总能量。 应用： 演示傅里叶级数和傅里叶变换在信号滤波、频谱分析、调制解调等工程问题中的应用。 第三部分：拉普拉斯变换及其在LTI系统分析中的应用 本部分引入拉普拉斯变换，它是一种比傅里叶变换更通用的分析工具，能够处理更广泛的信号，尤其是瞬态信号和不稳定信号。 拉普拉斯变换的定义与性质： 详细介绍单边拉普拉斯变换的定义，以及其收敛域的概念。深入讲解拉普拉斯变换的各种重要性质，如线性性、时移性、积分性质、微分性质、卷积性质、初始值定理、终值定理等。 反拉普拉斯变换： 讲解如何通过部分分式展开、留数定理等方法进行反拉普拉斯变换，从而从拉普拉斯域的函数回到时域的信号。 LTI系统的系统函数（传递函数）： 引入系统函数的概念，即LTI系统输出的拉普拉斯变换与输入拉普拉斯变换之比。系统函数是描述LTI系统内在特性的重要工具。 零输入响应与零状态响应： 利用拉普拉斯变换，可以方便地计算LTI系统的零输入响应（由初始状态引起）和零状态响应（由输入信号引起），以及全响应。 稳定性分析： 利用系统函数的极点位置来判断LTI系统的稳定性。 应用： 演示拉普拉斯变换在电路分析、控制系统设计、滤波器设计等领域的应用。 第四部分：离散时间信号与系统的分析 本部分将信号与系统分析的思想扩展到离散时间领域，这对于数字信号处理和数字控制系统至关重要。 离散时间信号与系统： 介绍离散时间信号的定义、分类（如单位采样序列、单位阶跃序列、指数序列等）以及离散时间系统的基本性质（线性、时不变、因果、稳定性等）。 卷积和： 讲解离散时间LTI系统的分析核心——卷积和。详细介绍卷积和的计算方法、性质以及在求解系统零状态响应中的应用。 Z变换： 引入Z变换作为离散时间信号与系统分析的主要工具，类比于连续时间的拉普拉斯变换。详细介绍Z变换的定义、收敛域以及重要的性质。 逆Z变换： 讲解如何进行逆Z变换，恢复时域的离散时间信号。 离散时间LTI系统的系统函数： 讨论离散时间LTI系统的系统函数，以及如何利用它来分析系统的特性，如稳定性、频率响应等。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 介绍DFT的概念，它是对有限长离散时间信号进行频谱分析的工具。简要介绍FFT算法，它是一种高效计算DFT的方法。 应用： 阐述离散时间信号与系统在数字滤波、语音处理、图像处理等领域的应用。 第五部分：状态空间分析法（可选，根据课程深度而定） 对于更深入的课程，本部分可能会介绍状态空间分析法，这是一种更为通用的系统分析方法，尤其适用于多输入多输出（MIMO）系统和时变系统。 状态变量和状态方程： 介绍状态变量的概念，以及用一组一阶微分（或差分）方程来描述系统动态行为的状态方程。 输出方程： 引入输出方程，描述系统输出与状态变量和输入之间的关系。 状态向量的演化： 分析状态方程的解，理解系统状态如何随时间演变。 系统特性的分析： 利用状态空间表示来分析系统的可控性、可观测性、稳定性等。 应用： 讨论状态空间方法在现代控制理论、系统辨识等领域的应用。 本书特色 体系完整，逻辑清晰： 本书按照从基本概念到具体分析工具，再到时域、频域分析方法的顺序展开，结构严谨，便于读者循序渐进地学习。 数学推导严谨，物理意义明确： 在进行数学推导的同时，注重阐述概念的物理含义和工程意义，帮助读者建立直观理解。 例题丰富，覆盖面广： 提供了大量来自通信、电子、控制等领域的典型例题，涵盖了信号与系统分析的各种应用场景。 习题设计合理： 课后习题包括概念理解题、计算题和综合应用题，有助于巩固所学知识，提升解决实际问题的能力。 语言精炼，易于阅读： 采用清晰、准确的学术语言，避免晦涩难懂的表达，力求使教材通俗易懂。 适用对象 本书适用于高等院校通信工程、电子信息工程、自动化、计算机科学与技术、电气工程及其自动化等专业的本科生和研究生，也可作为相关领域工程师和研究人员的参考书。 通过学习本书，读者将能够： 掌握信号与系统的基本理论和分析方法。 熟练运用傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等工具进行信号与系统的分析。 理解LTI系统的特性，并能够分析其稳定性、频率响应等。 初步了解系统在时域和频域的响应规律。 为后续的数字信号处理、通信原理、控制系统等课程打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是那位教导我们的老师，永远带着一种沉稳、严肃的学术腔调。它不会花哨地去罗列那些时髦的技术名词，也不会试图用一些生动形象的比喻来“讨好”读者。相反，它直接、有力地将信号与系统的核心概念摆在眼前，然后用一套严谨的数学语言进行构建。我承认，有时候阅读起来确实需要极大的耐心和专注力，感觉就像是在攀登一座陡峭的山峰，每一步都必须踏实。但是，当你翻越过那些复杂的公式和证明，最终领会到其背后的深刻含义时，那种成就感是无与伦比的。这本书的魅力在于它的“硬核”——它迫使你去思考，去理解，而不是简单地记忆。它教会我的不仅仅是信号与系统的知识，更是如何去进行严谨的科学研究。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习信号与系统，就像是学习一门新的语言，而这本书，无疑为我提供了一套非常完整的词汇和语法。它循序渐进地介绍了我从前完全陌生的概念，比如卷积、冲激响应、系统函数等等，让我能够慢慢地构建起对这个世界的理解。尤其是在理解了如何用系统函数来描述一个线性时不变系统的动态特性后，我感觉自己像是获得了一把解锁各种复杂系统行为的钥匙。书中的图示虽然不算特别精美，但却非常关键，它们帮助我直观地看到了信号在不同运算下的变化，以及系统对信号的处理过程。而且，它在推导各种变换域的性质时，逻辑性非常强，即使公式很复杂，也能跟着作者的思路一步一步地理解。这本书让我明白，信号与系统并非是杂乱无章的，而是存在着深刻的内在规律。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书在理论深度上是无可挑剔的，它提供了一个非常扎实且全面的信号与系统分析的理论框架。作者的叙述逻辑清晰，循序渐进，从最基础的概念出发，逐步深入到复杂的系统建模和分析方法。我特别欣赏它在数学推导上的严谨性，每一个定理的证明都详尽而清晰，这对于想要深入理解信号与系统本质的学生来说，是极其宝贵的财富。虽然有些地方的数学公式确实需要花一些时间去消化，但一旦理解了，就会豁然开朗。书中涵盖的各种变换（如傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）以及它们在时域和频域的应用，都讲解得非常到位。而且，它还引入了一些现代信号处理的概念，为读者打开了更广阔的视野。尽管它的理论性很强，但我认为，对于那些致力于在信号与系统领域深耕的学生来说，这本书绝对是不可多得的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的实用性方面，我觉得还有很大的提升空间。虽然它在理论上讲得很透彻，但很多时候，我感觉它更像是一本“纯理论”的书籍，与实际工程应用之间隔着一道看不见的墙。书中的例子大多是数学上的抽象模型，对于如何在真实的电子设备、通信系统或者数据处理场景中应用这些理论，并没有给出足够多的指导。我希望作者能在其中加入更多的实际案例分析，比如如何利用傅里叶变换来分析音频信号的频谱，或者如何用Z变换来设计数字滤波器。如果能结合一些具体的编程实现或者仿真演示，那就更好了。这样，我们这些学生在学习理论的同时，也能更直观地感受到这些知识的价值，也能为未来的工程实践打下更坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我在大学四年里遇到的最头疼的教材之一。从拿到手那天起，我就知道我的苦日子要开始了。第一章就开始让人抓狂，各种抽象的定义和符号，感觉像是看天书一样。更要命的是，例题的讲解总是那么简略，很多关键的推导步骤都被省略了，留给学生的就只有一脸懵逼。我记得有一次为了搞懂一个傅里叶变换的性质，我查阅了三本其他参考书，再加上教授的讲解，才勉强理解了其中的一二。更别提那些练习题了，有些题目难度简直逆天，感觉出题人就是想让我们这些菜鸟知难而退。而且，这本书的排版也相当不友好，公式和文字挤在一起，阅读起来费劲得很。每次翻开它，都感觉自己的脑细胞正在经历一场残酷的洗礼，精疲力尽。总而言之，这本书对我来说，与其说是学习工具，不如说是一场艰难的战役。

评分☆☆☆☆☆

13年前，我们推“数位典藏国家型科技计划”时，这是全世界唯一的一个。它的极大作用，是学术资源的极大公共化。这个计划光数位典藏部分，就有将近400万件，包括资料、图片以及各式各样的东西。我们有一位研究上古史的学者，透过这个平台发现，原来有一件青铜器物的盖子在瑞典，器身在“中研院”。如果没有数位的方式，你要到仓库里面一个一个填单调出来，那是很困难的。

评分☆☆☆☆☆

所以，它的作用是非常明显的。比如以前教你织传统的布，出一本书可能要180张图片，告诉你那个针要怎么弄，你还看不太懂，而现在，连录影带都典藏，你打出来就可以看到了。这些不但不用钱，而且学术知识公共化。

评分☆☆☆☆☆

当然，它有很大的缺点，对史料以及很多文化层级，不可能做到很深入。我觉得研究汉学，很重要一个部分，是要取之于各种学问的长处，要有比较和宽大的视野。内心中有这样一个前提写出来的，跟只是就这个而写出来的东西，实际上有不同。

评分☆☆☆☆☆

对于西方研究汉学，我们不要存在任何的偏见。他们的长处是在建构、理论、框架、比较的视野，以及说出某一个东西比较广的意义。西方在训练一个领域的时候，通常都有别的领域的辅助，比如说，你写中国题目可能要学英国史、法国史、日本史等等，在历史之外，可能你还要有文学、人类学、社会学的背景。所以，它是以众学来治一学，就不会坐井观天，这和整个学术界的培养很有关系。另外，它常常不在这个文化的限制里面，有时候跳出来，确实可以看出我们在这里面看不到的东西。

评分☆☆☆☆☆

另一方面讲，他们参与现实的政治非常多，不管是评论、建言等等，非常明显。在那个时代，他们对于自由民主有很高的信念，他们也是通过和政治相当大的互动，才可以去维护自由民主。所以他们对当时的国民政府基本上是既有关系，又要保持距离。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

有很多学电脑的人认为，我有这个东西，一个礼拜可以帮你写一篇论文。而历史学家对这个看法不同，毕竟工具就是工具，不能取代人。所以为什么我尽量不去特别接触？因为还要有人没有喝醉酒，记得带大家回家。

评分☆☆☆☆☆

对于西方研究汉学，我们不要存在任何的偏见。他们的长处是在建构、理论、框架、比较的视野，以及说出某一个东西比较广的意义。西方在训练一个领域的时候，通常都有别的领域的辅助，比如说，你写中国题目可能要学英国史、法国史、日本史等等，在历史之外，可能你还要有文学、人类学、社会学的背景。所以，它是以众学来治一学，就不会坐井观天，这和整个学术界的培养很有关系。另外，它常常不在这个文化的限制里面，有时候跳出来，确实可以看出我们在这里面看不到的东西。

评分☆☆☆☆☆

至于我的老师余英时、许倬云先生，已经完全是现代知识分子的时代了。他们频繁参与论政，尤其是许先生写了很多文章，余先生也写了不少，可是对于政治只有遥远的兴趣。我在猜，胡适、傅斯年先生那个时代如果情况不同，他们说不定也不会进入政府，从他们的信里面也可以看到。