应用Web和MATLAB的信号与系统基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:(美)卡曼著、高强等译

出品人:

页数:0

译者:高强

出版时间:2002-5

价格:54.00

装帧:平装

isbn号码:9787505375895

丛书系列:

图书标签:

• 信号与系统基础
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信号与系统：洞悉现代通信与控制的底层逻辑 在信息爆炸的时代，我们每天都在接收和处理海量的数据流：从手机里流淌而出的音乐、视频，到全球定位系统（GPS）的精确导航，再到工业生产线上精密的自动化控制，以及医疗诊断设备对人体信号的捕捉……这一切的背后，都离不开一个核心的学科——信号与系统。这门课程是电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等众多理工科专业的基础，它为理解和设计复杂的现代技术系统提供了不可或缺的理论框架和实践工具。 什么是信号？什么是系统？ 简单来说，信号是承载信息的载体，它可以是随时间变化的电压、电流，可以是图像的像素值，可以是语音的声波，甚至可以是股票市场的价格波动。信号是客观世界中各种现象的量化表示，它们包含了我们想要理解或操纵的信息。 而系统则是对信号进行处理、转换或响应的实体。例如，一个收音机是接收和处理无线电信号的系统，一个图像滤波器是处理图像信号的系统，一个自动驾驶汽车的大脑则是处理来自传感器数据的复杂系统。系统的工作方式决定了信号如何被改变，以及我们能从中提取哪些有用的信息。 《信号与系统》这门课程，正是旨在帮助读者深入理解信号的本质，掌握分析和设计系统的基本原理和方法。它不只是一门理论课程，更是连接数学工具与工程实践的桥梁。 核心概念与理论基石 这门课程的核心内容构建了一个强大的理论体系，让我们可以用严谨的数学语言来描述和分析信号与系统。 信号的分类与描述： 课程会首先引导我们认识不同类型的信号。我们学习区分连续时间信号与离散时间信号，确定信号的周期性、能量性或功率性。理解信号的表示方法至关重要，例如使用数学函数（如正弦波、指数函数、冲激函数）来精确描述信号的形态。 卷积——系统的核心算子： 卷积是信号与系统理论中最核心、最强大的数学工具之一。通过卷积运算，我们可以描述一个线性时不变（LTI）系统如何响应任意输入信号。理解卷积的意义，就像掌握了打开系统大门的钥匙，它能够揭示系统的瞬态响应和稳态响应，预测系统对不同信号的处理结果。 傅里叶分析——信号的频率域语言： 信号不仅仅可以用时间来描述，还可以从频率的角度进行分析。傅里叶级数和傅里叶变换是理解信号频谱的利器。它们能将复杂的时域信号分解成一系列不同频率的正弦波的叠加，帮助我们理解信号中包含的频率成分，从而更深入地洞察信号的特性。例如，通过傅里叶分析，我们可以知道一段音频中包含哪些频率的声音，或者一段图像中哪些是细节信息（高频）哪些是整体轮廓（低频）。 拉普拉斯变换与Z变换——跨越连续与离散的桥梁： 对于更复杂的系统分析，拉普拉斯变换（用于连续时间系统）和Z变换（用于离散时间系统）提供了强大的分析工具。它们能够将微分方程或差分方程转化为代数方程，极大地简化了系统的稳定性分析、频率响应计算以及系统的稳定性分析。这对于设计滤波电路、控制系统等至关重要。 采样与重建——模拟与数字世界的转换： 在数字通信和数字信号处理日益普及的今天，模拟信号如何被转换为数字信号，以及数字信号如何被还原成模拟信号，是绕不开的关键环节。奈奎斯特采样定理为我们提供了数字化的理论基础，确保在不丢失信息的前提下完成采样。 系统稳定性与频率响应： 一个系统是否稳定，意味着它不会在输入消失后持续振荡或发散。课程会深入探讨判断系统稳定性的方法，并介绍频率响应的概念，即系统对不同频率信号的放大或衰减程度。这对于设计滤波器、控制系统等至关重要，确保系统能够按照预期工作。 实践应用：从理论到现实 《信号与系统》的魅力不仅在于其深厚的理论基础，更在于其广泛而深刻的实际应用。这门课程的学习，将帮助读者理解和解决现实世界中的诸多工程问题： 通信系统： 无论是手机通信、Wi-Fi，还是卫星通信，都离不开信号的处理和传输。信道编码、调制解调、噪声抑制等核心技术都建立在信号与系统的理论之上。理解信号的频谱特性，可以帮助我们设计更高效的传输方案，克服信道干扰。 数字信号处理（DSP）： 现代电子设备中几乎无处不在的DSP技术，其基础就是信号与系统。从音频降噪、图像增强、视频压缩，到语音识别、人脸识别，都依赖于对信号进行有效的数字处理。滤波器设计、采样理论、变换域分析等课程内容是实现这些功能的基础。 控制系统： 工业自动化、机器人、飞行器、甚至汽车的巡航控制系统，都属于控制系统。它们通过检测系统输出的信号，并根据输入信号进行调整，以达到期望的目标。系统的稳定性分析、闭环控制器的设计，都离不开信号与系统的原理。 医学工程： 从心电图（ECG）、脑电图（EEG）的信号采集与分析，到医学影像（如CT、MRI）的处理，都广泛应用了信号与系统的理论。理解生物体内的信号传播和处理方式，有助于疾病的诊断和治疗。 音频与图像处理： 音乐制作中的音频效果器、图像编辑软件中的滤镜，其背后都是复杂的信号处理算法。通过对信号和系统的深刻理解，可以创造出更丰富、更逼真的视听体验。 学习方法与展望 《信号与系统》的学习并非易事，它需要严谨的逻辑思维和扎实的数学功底。然而，一旦掌握了其精髓，将受益匪浅。课程的学习通常会结合理论推导、例题解析以及一定的编程实践。通过求解复杂的数学问题，理解抽象的数学概念如何映射到具体的工程实践，将极大地提升读者的工程素养。 这门课程不仅仅是关于信号和系统本身，更是关于一种思维方式。它教会我们如何将复杂的问题分解，如何用数学工具来描述和分析，以及如何从全局和局部两个层面来理解一个系统的工作原理。在快速发展的科技浪潮中，信号与系统的基础知识将帮助我们迅速适应新的技术，理解新的概念，并为未来的创新打下坚实的基础。它是一扇通往更广阔工程世界的门，一个理解现代科技运作规律的起点。

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这本书的封面设计得非常吸引人，色彩搭配和排版都显得专业而有活力。拿到手里，首先感受到的是纸张的质感，挺好，油墨味儿不重，让人阅读起来心情舒畅。我尤其喜欢它在章节划分上的逻辑性，从基础理论到实际应用的过渡非常自然，不像有些教材那样生硬地堆砌公式。比如，它在讲解傅里叶变换时，不仅给出了严格的数学定义，还紧接着通过一个实际的音频处理例子来演示其应用价值，这种方式对我这种偏爱实践操作的读者来说简直是福音。作者在解释复杂概念时，选择的语言既严谨又不失生动，很多地方都能感受到作者在教学上的用心，仿佛有一位经验丰富的老师在耳边细细讲解。特别是关于系统响应和稳定性分析的部分，图例丰富且清晰，让人一下子就能抓住核心要点。总的来说，这是一本在理论深度和可读性之间找到了绝佳平衡点的教材，无论是自学还是课堂参考，都是一个非常好的选择。

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说实话，我最初对这本书抱有一丝疑虑，因为书名里包含了“Web”和“MATLAB”这样的关键词，担心它会过度侧重于工具的使用而牺牲了信号与系统核心理论的深度。然而，这本书完全打消了我的顾虑。它在纯理论部分的处理上相当扎实，对线性时不变系统、卷积、拉普拉斯变换等核心内容的讲解深入且透彻，完全可以作为一本纯理论教材来使用。更令人称道的是，作者并没有止步于此，而是巧妙地将这些理论与现代工程实践相结合。例如，它介绍的数字信号处理（DSP）章节，不仅仅是罗列算法，而是展示了如何利用MATLAB进行高效的仿真和验证。这本书的结构设计仿佛在引导读者，先建立坚实的数学基石，然后告诉我们如何用最现代化的工具去“建造”和“测试”你的系统模型。这种知行合一的编排方式，极大地提高了学习的效率和兴趣，让我体会到理论并非高高在上，而是可以被用来解决实际问题的利器。

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我是一名在职工程师，需要快速回顾并更新我在信号处理方面的知识储备，这本书的表现超出了我的预期。我欣赏它对“Web应用”这一方向的探讨，虽然这部分内容在整本书中占比不算最大，但它的引入非常具有前瞻性。它展示了如何将信号处理的理论模型，通过一些现代化的接口（虽然未深入展开具体Web框架，但提供了清晰的思路框架）进行可视化和交互式展示，这对于提升用户体验和系统调试效率有着实际的意义。对于我们这些需要快速将实验室成果转化为面向用户的产品的技术人员来说，这本书提供了一种全新的视角，即信号处理不再是孤立的后端计算，而是可以成为一个高度可访问、可交互的在线服务的一部分。这种思维方式的转变，是任何纯理论书籍都无法给予的。

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这本书的排版和图文并茂的风格，是它区别于其他同类书籍的一个显著特点。我发现自己很少需要频繁地去查阅附录或者参考其他资料来理解书中的概念。清晰的插图和流程图占据了相当大的篇幅，这些视觉辅助工具对于理解抽象的信号流和变换过程至关重要。例如，在解释Z变换时，作者没有采用长篇大论的文字描述，而是用一系列逐步展开的图示清晰地展示了时域到频域的映射关系。另外，书中的习题设计也十分巧妙，它们并非简单地重复公式应用，而是往往设计成需要综合运用多个章节知识的小型案例分析。这迫使我们不能孤立地看待知识点，必须形成一个整体的认知框架。对于工程领域的学生来说，这种“全景式”的学习体验是极其宝贵的，因为它模拟了真实项目开发中需要多方面知识融会贯通的场景。

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这本书的语言风格，在我阅读过的所有信号系统教材中，可以说是最“人性化”的一个。它没有那种高高在上的学术腔调，读起来非常流畅自然，仿佛是同行间的深入交流而非单向灌输。特别是在讨论一些工程上的“陷阱”和“权衡取舍”时，作者的措辞非常接地气，直指实际操作中的难点。比如，在讲解采样定理时，它不仅讲了奈奎斯特频率，还生动地描述了混叠现象在实际采集设备上可能导致的灾难性后果，这种“讲故事”的方式让枯燥的理论变得鲜活起来。此外，书中对不同方法的优缺点对比分析得非常客观和深入，没有盲目推崇某一特定工具或算法，而是鼓励读者根据具体场景做出最优选择。这种培养独立分析和批判性思维的引导，对于培养真正具有工程判断力的专业人才来说，是无可替代的财富。

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