《信号与系统》同步指导:理论、方法与题解 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:第1版 (2002年1月1日)

作者:李锋

出品人:

页数:170 页

译者:

出版时间:2002年1月1日

价格:20.0

装帧:平装

isbn号码:9787309031089

丛书系列:

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 数学工具
• 通信原理
• 电子工程
• 高等教育
• 教材
• 习题解答
• 理论学习
• 工程数学

《信号与系统》同步指导：理论、方法与题解 一、本书内容概述 本书是为配合《信号与系统》课程的学习而编写的同步指导，旨在帮助学习者深入理解信号与系统的核心概念，掌握分析和解决相关问题的基本方法，并提高实际解题能力。本书内容紧密围绕信号与系统课程的教学大纲，力求在理论深度、方法广度以及习题覆盖面上达到有机统一。 二、核心理论体系构建 本书将信号与系统课程的核心理论体系化，系统地梳理和讲解了以下关键知识点： 1. 信号的描述与分类： 连续时间信号与离散时间信号： 深入剖析两种基本信号类型的定义、特性以及相互转换。例如，周期信号、非周期信号、偶信号、奇信号、能量信号、功率信号等。 基本信号： 详细讲解了单位阶跃信号、单位冲激信号、指数信号、正弦信号、矩形信号、三角信号等基本信号的数学描述、物理意义以及它们在系统分析中的作用。 信号的运算： 系统介绍信号的加法、乘法、尺度变换（时间伸缩与反转）、时间平移等基本运算，并提供大量实例说明这些运算如何改变信号的波形和特性。 2. 系统的描述与分类： 连续时间系统与离散时间系统： 区分和阐述两种系统的数学模型，包括微分方程、差分方程、系统方程等。 系统的基本性质： 详细讲解了线性、时不变、因果性、稳定性、记忆性、可逆性等系统基本性质的定义、判断方法以及它们对系统行为的影响。 系统互联： 分析串联、并联、反馈等系统组合方式对整体系统特性的影响。 3. 系统分析的经典方法： 卷积： 连续时间系统的卷积： 深入讲解连续时间系统的卷积积分的定义、性质、计算方法（解析法、图解法）。强调卷积是描述线性时不变系统输入输出关系的本质。 离散时间系统的卷积： 同样详细讲解离散时间系统的卷积和的定义、性质、计算方法。 冲激响应： 阐述了系统冲激响应的定义、重要性，以及如何利用冲激响应来表示和分析线性时不变系统的零状态响应。 系统方程（差分方程与微分方程）： 讲解如何通过求解系统方程来获得系统的零输入响应和零状态响应，并结合具体例子演示求解过程。 4. 频域分析方法： 傅里叶级数： 连续时间周期信号的傅里叶级数： 详细讲解傅里叶级数的概念、指数形式与三角形式，以及如何计算傅里叶级数的系数。阐述傅里叶级数将周期信号分解为一系列正弦（余弦）分量的意义。 离散时间周期信号的傅里叶级数： 介绍离散时间周期信号的傅里叶级数表示及其特点。 傅里叶变换： 连续时间非周期信号的傅里叶变换： 深入讲解傅里叶变换的定义、性质（线性、时移、频移、微分、积分、卷积定理等），以及如何通过傅里叶变换将信号从时域转换到频域。重点分析信号的频谱特性，理解信号的频率成分。 离散时间信号的傅里叶变换： 介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）的定义、性质及其与连续时间傅里叶变换的联系与区别。 帕萨瓦尔定理（Plancherel定理）： 解释能量（功率）谱密度，并阐述帕萨瓦尔定理在能量（功率）计算中的应用。 傅里叶变换的实际应用： 讨论傅里叶变换在滤波、调制解调、谱分析等领域的应用。 5. 拉普拉斯变换与Z变换： 拉普拉斯变换： 定义与收敛域： 详细讲解单边拉普拉斯变换的定义、性质（线性、时移、频移、微分、积分、卷积定理、初值定理、终值定理等）。引入收敛域（ROC）的概念，并分析收敛域对系统稳定性和因果性的决定作用。 逆拉普拉斯变换： 介绍利用部分分式展开、留数定理等方法求解逆拉普拉斯变换。 利用拉普拉斯变换分析系统： 演示如何利用拉普拉斯变换将微分方程转换为代数方程，从而分析线性时不变系统的零输入响应、零状态响应和全响应。引入传递函数 H(s) 的概念。 Z变换： 定义与收敛域： 讲解离散时间Z变换的定义、性质（线性、时移、积分、微分、卷积定理、初值定理、终值定理等）。同样强调收敛域（ROC）的重要性。 逆Z变换： 介绍利用部分分式展开、留数定理、幂级数展开等方法求解逆Z变换。 利用Z变换分析系统： 演示如何利用Z变换将差分方程转换为代数方程，分析离散时间线性时不变系统的零输入响应、零状态响应和全响应。引入传递函数 H(z) 的概念。 6. 系统函数与频率响应： 系统函数： 总结和提炼了拉普拉斯域中的系统函数 $H(s)$ 和Z域中的系统函数 $H(z)$，强调它们是描述线性时不变系统动态特性的核心工具，其零极点位置决定了系统的稳定性、响应的性质等。 频率响应： 详细阐述系统函数在虚轴（$s=jomega$）或单位圆（$z=e^{jomega}$）上的取值即为系统的频率响应。分析频率响应的幅频特性和相频特性，理解系统对不同频率信号的放大或衰减作用，以及引起的相位延迟。 7. 状态空间分析方法： 连续时间状态空间模型： 引入状态变量的概念，讲解如何将线性时不变系统表示为一组一阶线性微分方程（状态方程）和一个输出方程。 离散时间状态空间模型： 介绍离散时间状态空间方程组。 状态空间方法的优势： 阐述状态空间方法可以处理多输入多输出（MIMO）系统，并且能够分析系统的内部状态，为更复杂的系统分析和控制设计奠定基础。 三、方法的精讲与技巧传授 本书在理论讲解的同时，特别注重对各种分析方法的深入剖析和技巧传授： 解题思路指导： 针对不同类型的题目，提供清晰的解题思路和步骤，帮助学习者建立分析框架。 计算技巧： 传授高效的信号运算、卷积计算、傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换的求解技巧，例如如何快速判断收敛域、如何进行部分分式展开等。 图形辅助： 强调利用时域波形、频域频谱图、零极点图等图形工具辅助理解和分析问题。 性质的应用： 突出各种变换和系统性质在解题中的灵活运用。 四、精选例题与题解分析 本书精选了大量典型例题，覆盖了信号与系统课程的各个知识点和难点。每道例题都提供了详细的解题步骤和思路分析，并对解题过程中可能遇到的问题和易错点进行提示。 基础概念巩固题： 检验对基本概念的掌握程度。 信号运算与变换题： 训练信号处理和变换的计算能力。 系统分析题： 考察对系统性质、卷积、差分方程/微分方程求解的理解。 频域分析题： 重点训练傅里叶级数、傅里叶变换、系统频率响应的分析能力。 拉普拉斯与Z变换应用题： 强调利用拉普拉斯和Z变换解决复杂系统问题的能力。 状态空间方法题： 引导学习者接触和理解更高级的系统分析方法。 通过对这些例题的深入学习和反复练习，学习者可以有效地巩固所学知识，提高解题速度和准确率。 五、学习建议 本书建议学习者在学习过程中，做到以下几点： 循序渐进： 按照章节顺序，由浅入深地学习，确保每个知识点都理解透彻。 理论与实践结合： 在理解理论知识的同时，积极动手练习例题，将理论应用于实际问题。 反思总结： 对于解题过程中遇到的错误，要及时反思总结，找出原因，避免再次犯错。 多角度理解： 尝试从不同角度理解同一概念，例如时域、频域、复频域等，加深认识。 本书力求成为学习者在信号与系统学习过程中的得力助手，陪伴您一起探索信号的奥秘，理解系统的运行规律。

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这本书在提供理论深度之余，对于解决实际问题的能力培养也给予了极大的重视，这从它对各类习题的编排上可见一斑。这些例题和习题的选择非常具有代表性，它们并非简单的公式套用，很多都需要读者进行多步骤的逻辑推理和概念的综合运用。让我特别欣赏的是，它对解题过程的展示是分解式的，不仅仅给出最终答案，而是详尽地展示了从题目分析、选择工具（如选择合适的变换域）、逐步推导到最终结果验证的完整路径。有些复杂的综合题甚至提供了不止一种解题思路的对比分析，这对于培养批判性思维和灵活应用知识的能力至关重要。这种“教你如何思考”而非“只告诉你答案”的解题示范，是任何单纯依靠视频或网络资源所难以比拟的。通过反复钻研这些例题，我发现自己对信号与系统中的一些微妙的条件限制（比如收敛性、因果性）的理解也变得更加深刻和精确，这使得我在面对新的、未曾见过的题目时，信心也随之大增。

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从整体结构上看，这本书的组织架构呈现出一种高度的系统性和模块化特征，这对于自学或需要快速查找特定知识点的读者来说，简直是一个福音。每一章的开始都会有一个明确的“本章目标”列表，读者可以清晰地预知自己将要掌握的核心技能。更重要的是，章节内部的知识点划分极其细致，小标题的设置既准确又富有描述性，比如“周期信号的频域分解及其物理意义”这样的标题，本身就包含了对内容的精辟总结。在章节的末尾，通常会有一个非常详尽的“知识点回顾与总结”，这部分内容如同一个高浓度的知识胶囊，将本章所有精华提炼出来，非常便于临考前的快速复习。此外，章节之间的引用和跳转设计得非常巧妙，当某个高级概念需要依赖于前期知识时，它会清晰地标注出前置章节的编号，保证了知识体系的完整性，又不会打断当前的阅读流程。这种严谨的结构设计，使得这本书可以被用作一本入门教材，也可以作为一本进阶参考手册，其使用价值的弹性非常大。

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这本书的语言风格极其务实且富有洞察力，它成功地避开了学术论文的晦涩和科普读物的肤浅，找到了一个完美的平衡点。作者在阐述复杂概念时，常用一种非常清晰、直截了当的口吻，没有过多的冗余修饰，直击问题的核心。但有趣的是，在某些关键的数学推导步骤，为了确保逻辑的严密性，作者又会切换到一种近乎于严谨的逻辑论证模式，这种文风的切换显得非常自然，仿佛作者在不同的教学场景中灵活切换角色。我尤其欣赏其中一些“陷阱提示”和“易混淆点辨析”的侧边栏注释，这些往往是传统教材中容易被忽略却在考试中频频出现的“坑点”。这些注释的措辞非常精炼，往往一句话就能点醒一个困扰我多时的思维盲区。阅读这些部分时，我经常会心一笑，感觉自己仿佛与一位深谙此道的同行进行了深入的交流。这种“知我者谓我心忧”的文字交流方式，极大地提升了阅读过程中的代入感和互动性。

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初次拿到手，我最大的感受就是它的内容的广度令人印象深刻。它似乎不仅仅停留在传统“信号与系统”课程所涵盖的基本理论层面，而是巧妙地将理论深度与实际工程应用进行了无缝的连接。例如，在讲解Z变换和离散时间系统的稳定性时，它并未简单地罗列公式，而是引入了具体的数字滤波器设计案例作为支撑，让那些原本枯燥的数学推导立刻拥有了鲜活的意义。这种“由理入工”的叙述方式，极大地满足了我作为一名工程技术爱好者的求知欲。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的循序渐进的策略，他们似乎深谙学习者的认知曲线，总是在最恰当的时机插入一些历史背景或者前置知识点的回顾，确保读者在攀登理论高峰时，脚下总有坚实的立足点。这种对教学逻辑的精妙把控，使得原本被公认为难度较高的部分，在阅读过程中也变得更容易消化吸收。它不是教科书式的堆砌知识点，更像是一位经验丰富、富有耐心的导师，在全程陪伴和引导，让人感觉每一步的进步都是踏实且可验证的。

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这本教材的排版和装帧设计着实让人眼前一亮，初翻阅时，那种厚实而又不失细腻的纸张质感，配合着清晰锐利的印刷字体，立刻营造出一种专业且严谨的学习氛围。封面设计摒弃了传统理工科教材的刻板严肃，融入了一些更具现代感的几何图形元素，色彩搭配也显得沉稳而不沉闷，让人在拿起它时，不自觉地会产生一种想要深入研读的冲动。特别值得一提的是，内页的图表绘制水平达到了一个极高的水准。无论是傅里叶变换的频谱图，还是拉普拉斯变换的收敛域示意，线条都精准无比，阴影和标注的层次分明，即便是初次接触这些抽象概念的学生，也能通过这些高质量的插图，迅速建立起直观的物理图像。作者显然在版式设计上投入了大量的精力，章节之间的过渡衔接自然流畅，关键定义和定理的突出方式也恰到好处，不会让人在信息洪流中迷失方向。这种对细节的极致追求，使得长时间的阅读也不会产生视觉疲劳，反而让人更加专注于内容的理解上。这本书的实体感和视觉体验，在当今这个电子阅读日益盛行的时代，显得尤为珍贵，它不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的工艺品，收藏价值和使用价值并存。

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