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出版者:西安交通大学出版社

作者:赵录怀

出品人:

页数:154

译者:

出版时间:2007-4

价格:9.00元

装帧:

isbn号码:9787560523361

丛书系列:

图书标签:

• 西安交大
• 参考书
• Signals&Systems
• 2007
• 信号与系统
• 电路分析
• 线性系统
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• MATLAB
• 模拟信号
• 数字信号
• 系统分析
• 学习辅导

《信号与系统分析》学习指南 本书旨在为信号与系统领域的初学者提供一份全面而深入的学习指导，帮助读者在理解抽象概念、掌握基本分析方法、熟悉常用工具和技术的同时，打下坚实的理论基础，为后续更高级的学习和工程实践做好准备。 本书内容概述： 本书内容紧密围绕信号与系统分析的核心概念展开，力求做到理论严谨、条理清晰、重点突出。我们将从最基础的信号类型和系统特性入手，逐步深入到信号与系统的表示、分析和处理方法。 第一部分：信号的描述与分类 信号的基本概念： 介绍信号作为物理量随时间、空间或其他独立变量变化的表示。我们将探讨信号的数学描述方式，包括连续时间信号和离散时间信号。 基本信号单元： 详细讲解单位冲激信号（Dirac Delta Function）和单位阶跃信号（Heaviside Step Function）的定义、性质及其在信号分析中的重要作用。 周期信号与非周期信号： 区分周期信号和非周期信号的定义，并介绍如何识别和处理周期信号的特性。 能量信号与功率信号： 定义信号的能量和功率，并据此将信号分为能量信号和功率信号，理解它们在不同分析场景下的意义。 信号的运算： 介绍信号的时移、尺度变换、翻转等基本运算，以及这些运算如何影响信号的波形。 常用信号模型： 讲解指数信号、三角信号（正弦、余弦）、矩形脉冲信号、三角脉冲信号等在工程和科学中常见的信号模型。 第二部分：系统的基本概念与分类 系统定义： 将系统视为对输入信号进行某种变换，产生输出信号的实体。 线性时不变（LTI）系统： 重点介绍 LTI 系统作为信号与系统分析中最重要的一类系统。我们将详细阐述系统的线性（叠加性与齐次性）和时不变性，并说明其在理论分析中的便利性。 因果系统与非因果系统： 区分因果系统（输出仅依赖于当前及过去输入）和非因果系统，理解因果性在实际系统设计中的重要性。 稳定系统与不稳定系统： 定义系统的稳定性，并介绍判断系统稳定性的几种常用方法。 记忆系统与无记忆系统： 区分系统的记忆特性，即输出是否依赖于过去的输入。 动态系统与静态系统： 介绍系统的动态行为，即是否包含储能元件。 第三部分：LTI 系统的时域分析 卷积积分与卷积和： LTI 系统分析的核心工具。详细讲解连续时间 LTI 系统的卷积积分和离散时间 LTI 系统的卷积和的定义、计算方法以及其物理意义。 单位脉冲响应： 介绍单位脉冲响应 $h(t)$（或 $h[n]$）作为 LTI 系统的“系统指纹”，能够完全表征一个 LTI 系统的行为。 利用单位脉冲响应分析系统输出： 演示如何通过输入信号与单位脉冲响应的卷积来求解 LTI 系统的输出。 差分方程和微分方程描述： 介绍如何用差分方程（离散系统）和微分方程（连续系统）来表示 LTI 系统，以及如何求解这些方程以获得系统的时域响应。 第四部分：傅里叶分析 周期信号的傅里叶级数： 介绍周期信号可以分解为一系列正弦和余弦分量的叠加，以及傅里叶级数的定义、系数计算和收敛性。 非周期信号的傅里叶变换： 推广傅里叶级数到非周期信号，引入傅里叶变换的概念，包括其定义、性质和与傅里叶级数的关系。 傅里叶变换的性质： 详细讲解傅里叶变换的线性性、时移性、尺度变换性、卷积性质、微分性质等，及其在信号分析中的应用。 能量谱密度和功率谱密度： 引入信号的频域能量和功率分布概念，理解信号的频谱特性。 傅里叶变换在 LTI 系统分析中的应用： 展示如何利用傅里叶变换分析 LTI 系统的频率响应，理解系统对不同频率分量的影响。 第五部分：拉普拉斯变换 拉普拉斯变换的引入： 介绍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，特别是指数增长信号，并引入收敛域（ROC）的概念。 单边拉普拉斯变换和双边拉普拉斯变换： 区分两种拉普拉斯变换，并侧重讲解在系统分析中更常用的单边拉普拉斯变换。 拉普拉斯变换的性质： 讲解拉普拉斯变换的线性性、时移性、尺度变换性、卷积性质、微分性质、积分性质以及初值定理和终值定理。 有理函数与极点、零点： 介绍传递函数在复频率域 s 上的表示，以及极点和零点对系统行为的重要性。 拉普拉斯变换在 LTI 系统分析中的应用： 利用拉普拉斯变换求解 LTI 系统的零输入响应和零状态响应，以及分析系统的稳定性。 第六部分：Z 变换 Z 变换的引入： 针对离散时间信号和系统，引入 Z 变换作为拉普拉斯变换在离散域的对应，并同样强调收敛域（ROC）的重要性。 单边 Z 变换和双边 Z 变换： 介绍两种 Z 变换的定义。 Z 变换的性质： 讲解 Z 变换的线性性、时移性、尺度变换性、卷积性质、微分性质以及初值定理和终值定理。 传递函数与零点、极点： 介绍离散 LTI 系统的传递函数在 Z 域的表示，以及零点和极点对系统特性的影响。 Z 变换在离散 LTI 系统分析中的应用： 利用 Z 变换求解离散 LTI 系统的零输入响应和零状态响应，以及分析系统的稳定性。 第七部分：状态空间分析（可选，作为进阶内容） 状态向量和状态方程： 介绍如何用一组状态变量来描述系统的内部状态，以及状态方程的矩阵表示。 输出方程： 介绍如何根据状态变量和输入信号得到系统的输出。 状态空间分析在系统分析中的优势： 探讨状态空间方法在处理高阶系统、 MIMO（多输入多输出）系统以及稳定性分析等方面的优势。 学习方法与建议： 本书不仅仅是理论知识的罗列，更注重引导读者掌握学习方法。在学习过程中，我们建议读者： 1. 理解概念，而非死记硬背： 信号与系统分析涉及许多抽象概念，理解其背后的物理意义和数学原理至关重要。 2. 动手实践，勤加练习： 通过大量的例题和习题，加深对理论的理解，熟练掌握各种分析方法。 3. 联系实际，学以致用： 思考所学知识在实际工程中的应用，例如通信系统、控制系统、数字信号处理等。 4. 掌握工具，善用软件： 学习和使用MATLAB等数学软件，进行信号仿真和系统分析，提高学习效率。 5. 深入思考，拓展视野： 对于书本内容，可以结合其他参考资料进行更深入的学习，了解该领域的最新发展。 本书的目标是帮助您建立起对信号与系统分析的清晰认识和扎实技能。通过系统的学习和不断的实践，相信您一定能够掌握这门重要的工程学科。

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这本书在习题设计上展现了极高的专业水准和教学智慧。它不是那种为了凑数而堆砌的习题集，而是真正服务于学习过程的阶梯式训练。前半部分的习题大多是概念性的巩固和基础计算，帮你把公式和基本定理彻底“嚼碎了”吸收。等到进入中后期，你会发现习题的难度陡然增加，开始涉及多输入多输出系统的分析，甚至是涉及一些小型系统的仿真思路。更关键的是，这本书的答案解析部分写得极其详尽。它不仅给出了最终的数值或表达式，更重要的是，它会剖析解题的思路，指出可能出现的陷阱，甚至会提供替代性的解题方案。我记得有一次我在一个系统的频率响应计算上卡住了很久，翻看这本书的习题解析后，立刻明白了自己错误地混淆了连续时间和离散时间的采样特性。这种“授人以渔”的教学方式，远比单纯看一遍例题要有效得多。

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作为一个有着一定理论基础的进阶学习者，我发现这本书的价值更多体现在其对高级主题的深入探讨和对潜在误区的清晰辨析上。市面上很多教材在讲解系统稳定性时，往往会用李雅普诺夫稳定性等高深理论来搪塞，但这本书则更注重在经典框架内，如何通过系统的零极点分布来直观判断其稳定性，并将其与传递函数的物理意义联系起来。它在处理非线性系统和随机信号的处理时，虽然篇幅不如基础部分多，但给出的切入点非常精准，不会让人望而却步。例如，它在讨论系统辨识时，提供了一些启发性的思路，而不是一上来就抛出复杂的优化模型。这本书的写作风格非常严谨，用词精确，极少出现歧义。对于那些希望不仅停留在“会做题”，更希望“理解为什么这么做”的学习者来说，这本书提供了一种深邃而可靠的指导视角，帮助我们将信号处理的知识体系构建得更加完整和坚固。

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这本书的结构安排非常符合认知规律，它非常注重理论与实践的结合，尤其是对现代信号处理工具的介绍显得尤为及时和实用。例如，书中关于傅里叶级数和傅里叶变换的讲解之后，紧接着就引入了采样定理，并且用非常直观的方式解释了混叠现象的危害。这种紧凑的知识点衔接，使得读者能够立刻意识到理论工具在实际工程中面临的限制和挑战。我特别喜欢它在介绍拉普拉斯变换时，对收敛域的几何解释，这比单纯的代数推导更能帮助我形成空间想象力。此外，书中对傅里叶变换的快速算法（FFT）虽然没有深入到算法实现的底层代码层面，但对它的原理和应用场景的阐述，非常到位，让我们这些未来的工程师能够正确地评估使用FFT进行频谱分析的局限性与优势。这本书确实搭建了一个坚实的桥梁，连接了抽象的数学理论与可操作的工程应用。

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这本《信号与系统分析学习指导》简直是为我们这种初入信号处理领域的学生量身定做的！我拿到这本书的时候，就被它清晰的逻辑和详尽的步骤吸引住了。它不是那种干巴巴的理论堆砌，而是真正做到了“指导”二字。比如在傅里叶变换这一块，我之前一直觉得很抽象，公式看着就头疼。但这本书里，作者不仅把定义讲得透彻，还通过一系列精心设计的例题，手把手地带你一步步推导出结果。特别是那些关于时域和频域相互转化的图示，简直是化腐朽为神奇，让我立刻就明白了它们之间的内在联系。而且，它对不同类型的信号（如阶跃信号、冲激信号）的处理方法都做了详细的对比分析，让你清楚地知道在什么情况下应该用哪种工具。读完前几章，我感觉自己对信号的基本概念有了非常扎实的理解，不再是死记硬背公式，而是真正理解了信号的本质。这本书的排版也很舒服，不会让人感到眼花缭乱，大量的插图和高亮部分有效地引导了我的注意力。对于自学或者期末复习来说，这本书的价值真的无法估量。

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我不得不说，这本书在深入讲解系统响应方面做得非常出色，这是很多教材容易忽略的难点。它没有简单地停留在卷积积分的计算上，而是花了大量篇幅去解释系统的不变性、因果性和稳定性这些核心概念是如何通过数学表达体现出来的。尤其是对于LTI（线性时不变）系统的分析，作者采用了多种不同的视角来阐述，从微分方程的解法到状态空间表示，层层递进，让你能够根据自己的理解深度来选择吸收的层次。我特别欣赏它在处理离散时间系统时，对Z变换的引入和运用，它不像有些书那样草草带过，而是花了足够的篇幅去解释Z变换的收敛域（ROC）为何如此重要，以及它如何帮助我们判断系统的稳定性。每一次遇到一个新概念，书里都会立刻给出相关的工程背景，比如滤波器设计中的应用，这极大地激发了我继续深入学习的兴趣，让我觉得这些理论知识不是空中楼阁，而是解决实际问题的有力武器。这本书让我体会到了工程学科的严谨与美感并存。

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