信号与系统:理论方法和应用 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国科学技术大学出版社

作者:徐守时编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:42.0

装帧:平装

isbn号码:9787312009150

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• 信号与系统
• 电路分析
• 系统理论
• 通信原理
• 电子工程
• 数学工具
• 工程数学
• 控制系统
• 电磁场与波
• 高等教育

《信号与系统：理论方法与应用》 是一部深入探索信号分析、系统建模以及信息处理核心原理的著作。它旨在为读者构建一个坚实的理论框架，并在此基础上展示这些理论在广泛的工程和科学领域中的实际应用。本书不仅面向通信工程、电子工程、控制工程、计算机科学等专业的学生，也适合对信号处理、系统理论感兴趣的研究人员和工程师。 理论基石：信号的本质与系统模型 本书的起点在于对“信号”这一基本概念的深刻剖析。信号，作为信息传递和载体的基本形式，在本书中被赋予了丰富而全面的定义。从最简单的周期信号、非周期信号，到更复杂的随机信号，本书都进行了详尽的介绍。读者将学习如何从时域、频域等不同维度去理解和描述信号的特性，包括幅度、频率、相位、能量、功率等关键参数。 特别值得一提的是，本书对傅里叶分析这一核心工具进行了深入浅出的讲解。从傅里叶级数到傅里叶变换，再到拉普拉斯变换和Z变换，这些强大的数学工具被系统地引入，并展示了它们如何将信号从时域转换到频域，从而揭示信号隐藏的频率成分，为后续的分析和处理奠定基础。读者将理解傅里叶变换在理解信号频谱、识别噪声、设计滤波器等方面的关键作用。 同时，本书将“系统”的概念置于与信号同等重要的地位。系统被定义为能够对输入信号进行变换以产生输出信号的实体。从最简单的线性系统、时不变系统，到更复杂的非线性系统、时变系统，本书都提供了清晰的模型和分析方法。线性时不变（LTI）系统作为系统理论中最基础也最重要的一类，在本书中占据了核心地位。读者将学习卷积积分（或卷积和）这一描述LTI系统输入输出关系的数学工具，并理解其在系统响应分析中的威力。 此外，本书还探讨了系统的其他重要性质，如因果性、稳定性、可观性、可控性等。这些性质不仅是理解系统行为的关键，也是设计和设计鲁棒系统不可或缺的考量。例如，通过分析系统的稳定性，我们可以预测系统在外部扰动下的行为，避免出现失控或崩溃的情况。 理论与实践的桥梁：核心方法与分析工具 在构建了扎实的理论基础之后，本书着重介绍了分析和处理信号与系统所依赖的核心方法和工具。 频率域分析： 傅里叶分析不仅仅是信号的工具，更是理解系统特性的关键。本书将傅里叶变换的应用延伸到系统分析，讲解了系统函数的概念，以及如何通过系统函数来预测系统对不同频率信号的响应。这对于理解滤波器的设计、均衡器的实现以及通信系统的频率选择性衰落等问题至关重要。 卷积： 作为LTI系统的核心运算，卷积的深入理解对于掌握系统响应至关重要。本书提供了多种计算卷积的方法，包括解析法、数值法以及在频域中的乘积运算，帮助读者灵活运用。 采样与重建： 在数字信号处理领域，信号的采样和重建是不可或缺的环节。本书详细阐述了奈奎斯特-香农采样定理，解释了采样率、混叠以及如何通过适当的采样和重建技术来实现连续信号到离散信号的无损转换。 离散时间信号与系统： 随着数字技术的发展，离散时间信号和系统的分析显得尤为重要。本书将连续时间信号与系统的理论框架扩展到离散时间领域，介绍了离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT），为数字信号处理奠定了基础。 概率与随机信号： 许多实际信号，如噪声、语音、图像等，都具有随机性。本书引入了概率论的基本概念，如随机变量、概率密度函数、期望值、方差等，并在此基础上讲解了随机信号的统计特性分析，包括自相关函数、互相关函数等。这些概念对于理解和处理噪声、设计最优估计器等问题至关重要。 滤波器设计： 滤波器是信号处理领域最常见的应用之一。本书介绍了各种类型的滤波器，包括低通、高通、带通、带阻滤波器，以及它们在时域和频域的特性。同时，也涵盖了各种滤波器设计方法，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、贝塞尔滤波器等，并讨论了数字滤波器的设计，如FIR滤波器和IIR滤波器。 触及现实：多样的应用领域 本书最引人注目的特点之一在于其广泛而深入的应用案例。理论的价值最终体现在其解决实际问题的能力上。本书精选了多个代表性的应用领域，充分展示了信号与系统理论的强大生命力。 通信系统： 从基本的调制解调技术，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM），到更复杂的数字调制方式，如ASK、FSK、PSK、QAM，本书都进行了深入的分析。读者将学习如何利用信号与系统的知识来理解信号的传输、干扰的抑制、信道的均衡以及数据的编码与解码。例如，通过频率域分析，可以理解在通信系统中不同频段的分配和信号的带宽限制。 语音和音频信号处理： 语音信号的采集、分析、合成以及音频信号的压缩、增强、去噪等，都是信号与系统理论的重要应用。本书将探讨声波的特性、语音的产生机理，以及如何利用傅里叶变换、滤波器等工具来分析语音的频谱，实现语音识别、语音合成等功能。 图像处理： 图像作为二维信号，其分析和处理同样依赖于信号与系统理论。本书将介绍图像的表示方式、图像增强、图像复原、边缘检测、特征提取等技术。例如，傅里叶变换在图像去噪和频率域滤波中扮演着重要角色。 控制系统： 在自动控制领域，系统模型的建立、稳定性分析、控制器设计等都离不开信号与系统理论。本书将介绍反馈控制系统的基本原理，以及如何利用系统函数、传递函数等工具来设计稳定性好、性能优越的控制器。 生物医学工程： 生物医学信号，如心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）等，都属于信号与系统研究的范畴。本书将展示如何利用信号处理技术来分析这些生物信号，辅助疾病诊断，以及开发新型的医疗设备。 其他领域： 除了上述领域，本书还可能触及地震信号分析、雷达信号处理、金融信号分析等其他具有代表性的应用，以拓宽读者的视野，激发他们的研究兴趣。 学习的收获：能力提升与知识深化 通过学习《信号与系统：理论方法与应用》，读者将获得多方面的能力提升： 扎实的理论基础： 能够深刻理解信号和系统的基本概念、数学模型和分析方法。 强大的数学建模能力： 能够将实际问题抽象为数学模型，并运用相应的理论工具进行分析。 熟练的分析与设计技能： 能够熟练运用傅里叶分析、拉普拉斯变换、Z变换等工具分析信号和系统的特性，并设计相应的滤波器、控制器等。 开阔的应用视野： 能够将所学的理论知识与通信、音频、图像、控制等多个工程应用领域联系起来，解决实际问题。 持续学习的动力： 能够为进一步深入学习更高级的信号处理、系统控制、机器学习等领域打下坚实的基础。 总而言之，《信号与系统：理论方法与应用》是一部内容丰富、理论扎实、应用广泛的经典著作，它将带领读者穿越信号与系统的奥秘世界，掌握分析和驾驭信息的强大工具。

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说实话，我是一个对数学推导有着近乎偏执的追求的人，我希望看到每一个定理的诞生都源于最基本的公理和严密的逻辑链条。《信号与系统：理论方法和应用》在这方面完全没有让我失望，它的理论深度是教科书级别的，丝毫不含糊。当你翻到Z变换和连续时间傅里叶变换的部分时，你会发现作者并没有回避那些繁复的积分和求和过程，相反，他把它们清晰地分块处理，每一步的变换都标注了其背后的数学原理，比如收敛域的确定，这对于理解系统稳定性至关重要。我印象最深的是它对线性时不变（LTI）系统的讨论，书中不仅给出了微分类微分方程的解法，还深入探讨了状态空间表示法，这种多角度的切入，极大地拓宽了我对系统建模的认知边界。很多同类书籍在讲到应用时，往往只是简单地列举几个例子，但这本教材却深入剖析了混响效应在声学中的体现，以及如何利用滤波器设计来消除特定频率的噪声，这些细节的呈现，让理论不再是空中楼阁，而是有了坚实的落地之处。对于那些希望未来从事信号处理算法研究或系统建模工作的人来说，这种深度的理论支撑是无可替代的。

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这本书的阅读体验，坦率地说，是需要下一些功夫的，但投入的时间绝对是值得的。我个人倾向于通过大量的例题来巩固新学的知识点，尤其是在涉及离散时间系统分析时。这本书的习题部分设计得极为精妙，它不是那种简单地代入公式就能得出答案的类型。很多题目都设置了陷阱或者需要结合多个章节的知识点才能解开，比如一个考察周期延时系统的稳定性问题，可能需要你先用卷积求出系统的冲激响应，再结合Z域的零极点位置进行判断。这种阶梯式的难度攀升，迫使你必须真正理解概念的内涵，而不是死记硬背公式。我记得有道关于频率响应特性的题目，我花了将近一个小时才最终得出正确答案，那种攻克难题后的成就感，是其他轻松就能完成的练习无法比拟的。此外，作者在每章末尾设置的“回顾与展望”部分也很有价值，它会提示你本章知识在后续章节中将如何被应用和扩展，这种前瞻性的引导，让整个学习路径变得更加清晰和有目标感。

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作为一名工程实践者，我更看重教材的实用性和与现代技术的相关性。这本《信号与系统：理论方法和应用》在“应用”二字上的着墨，是超乎我预期的。书中不仅涵盖了传统的模拟与数字滤波器设计，还非常前瞻性地引入了如快速傅里叶变换（FFT）算法的背景介绍和应用场景，虽然没有深入到代码实现层面，但对理解FFT的原理及其在频谱分析中的核心地位起到了关键的铺垫作用。更让我惊喜的是，它对调制解调技术也有所涉及，比如ASK和FSK的原理分析，这些都是通信系统设计的基础。我曾尝试用书中的理论知识去反推一个实际的音频处理软件中混叠现象的产生原因，结果发现，书中的采样定理和重建过程的论述，完美地解释了我在软件中观察到的失真问题。这种理论与实际工程问题的完美对接，让这本书不仅仅是一本课本，更像是一本可以随时翻阅的“工程问题解决手册”。它成功地架起了从抽象数学模型到具体电子设备设计之间的桥梁。

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如果让我用一句话来概括我对这本教材的整体感受，那就是“全面、严谨、且富有启发性”。在众多教材中，这本书最突出的特点在于其对“方法论”的强调。它不仅仅是教你如何计算，更重要的是教你如何思考一个信号处理问题。例如，在处理非周期信号的频谱分析时，作者对比了傅里叶级数和傅里叶变换的适用边界，并解释了为什么傅里叶变换的频谱是连续的，这种对数学工具适用性的深入剖析，远比单纯的公式演示要深刻得多。在排版和装帧上，虽然是平装版，但纸张质量和印刷清晰度都达到了非常高的标准，长时间阅读下来眼睛不易疲劳，这对于需要长时间浸泡在公式和波形图中的学习者来说，是一个非常重要的细节。总而言之，这本书为我构建起了一个稳定、可靠且具有高度可扩展性的信号与系统知识框架，是任何严肃学习该领域的人士的理想伙伴。

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这本《信号与系统：理论方法和应用》（平装）的封面设计简直让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调搭配着简洁的几何图形，立刻就散发出一种严谨而又充满现代感的学术气息。我之前在寻找一本既能打好扎实数学基础，又能紧密结合实际工程应用的教材时，碰到了很多要么过于理论化以至于脱离实际，要么又过于偏重应用而基础不牢固的书籍。然而，这本教材的结构安排非常巧妙，它并没有一上来就抛出那些令人望而生畏的拉普拉斯或傅里叶变换的复杂推导，而是循序渐进地通过直观的图示和清晰的物理意义来引入信号和系统的基本概念。尤其是对于初学者来说，作者在第一章对时域分析的讲解，那种娓娓道来的叙事方式，就像一位经验丰富的教授在你的耳边细细点拨，让你能够很快抓住“为什么”我们要做这样的分析，而不是仅仅记住“怎么做”。我特别欣赏书中关于卷积积分的几何解释，很多教材往往只是给出一个公式，但这本书却配有详细的动态图解（虽然是静态图片，但意境到位），让我真正领悟到两个信号是如何“交叠”并产生新的结果。这种教学上的细致入微，无疑为后续学习搭建了一个非常坚固的底层基石。整体而言，它在视觉呈现上成功地将一门略显抽象的学科变得亲切可感，这种对读者体验的关注，在技术类教材中是相当难得的。

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