Wavelets, Splines and Applications for Engineers and Computer Scientists pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Luan, Lee Seng/ Bao, Liu/ Lawton, W.

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:

价格:38

装帧:HRD

isbn号码:9789810240653

丛书系列:

图书标签:

• Wavelets
• Splines
• Signal Processing
• Image Processing
• Numerical Analysis
• Engineering Mathematics
• Computer Science
• Applied Mathematics
• Data Compression
• Approximation Theory

好的，以下是一本关于“信号处理与系统分析”的图书简介，该书旨在为工程师和计算机科学家提供坚实的基础知识，而不涉及小波（Wavelets）、样条（Splines）及其特定应用。 --- 信号处理与系统分析导论：从基础理论到工程实践 图书简介 书名：信号处理与系统分析导论：从基础理论到工程实践 目标读者： 电子工程、计算机科学、通信工程、自动化、机械工程等领域的本科高年级学生、研究生以及需要系统复习或扩展信号处理知识的专业工程师和研究人员。 本书概述 《信号处理与系统分析导论：从基础理论到工程实践》是一部全面而深入的教材，旨在构建读者对现代信号处理和线性系统分析的坚实理论基础。本书严格遵循从连续时间系统到离散时间系统的过渡逻辑，通过详尽的数学推导和丰富的工程实例，确保读者不仅理解“如何做”，更能深刻理解“为什么这样做”。我们聚焦于信号和系统的基本特性、分析工具以及在实际工程问题中的应用，为后续更高级的专业课程（如数字滤波设计、随机信号处理或高级调制技术）打下不可或缺的基石。 本书的结构精心设计，力求在理论的严谨性与工程的实用性之间取得完美平衡。我们摒弃了过于抽象或仅限于特定高级方法的讨论（如小波变换或样条插值），而是将重心放在了信号分析的经典、核心工具集上，确保读者掌握在绝大多数工程领域中都至关重要的基础知识。 --- 第一部分：连续时间信号与系统 本部分着重于信号和系统的连续时间（Continuous-Time, CT）表示、分析和基本特性。这是理解所有信号处理概念的起点。 第1章：信号与系统的基本概念 本章首先界定信号和系统的基本定义、分类（如能量信号与功率信号、周期信号与非周期信号）。随后，引入描述系统的关键特性：线性、时不变性（LTI）、因果性与稳定性。通过构造和检验简单的电路模型（如RC电路），直观展示这些特性的物理意义。 第2章：系统的时域分析：卷积与冲激响应 卷积积分是线性时不变系统分析的基石。本章详尽推导并阐述了系统的冲激响应 $h(t)$ 如何完全表征一个LTI系统。重点剖析了卷积积分的数学性质、计算方法以及其在系统输出求解中的核心地位。我们提供了多种信号（如单位阶跃、指数信号）与不同系统（如理想积分器、理想微分器）的卷积实例。 第3章：连续时间系统的频域分析：傅里叶级数与傅里叶变换 本章将分析视角从时域转向频域。首先，介绍傅里叶级数（Fourier Series）用于周期信号的频谱表示，并讨论其周期延拓与收敛性。随后，将傅里叶级数推广至傅里叶变换（Fourier Transform, FT），用于处理非周期信号。详细分析了傅里叶变换的基本性质，如线性、时移、频移、时域微分/积分、帕塞瓦尔定理（Parseval's Theorem）等。重点讨论了矩形脉冲、理想低通滤波器等典型信号和系统的傅里叶变换对。 第4章：系统的频域分析与频率响应 本章将傅里叶变换应用于LTI系统的分析。通过分析系统的频率响应 $H(jomega)$，即冲激响应的傅里叶变换，来理解系统如何修改输入信号的频谱。讨论了理想滤波器（如理想低通、高通、带通）的频率响应及其在实际应用中的局限性（如吉布斯现象）。系统分析重点放在了幅度谱和相位谱的解读上。 第5章：连续时间系统的微分方程表示与拉普拉斯变换 为了处理更复杂的系统，特别是涉及初始条件的瞬态响应分析，本章引入了拉普拉斯变换（Laplace Transform）。详述了单边拉普拉斯变换的定义、性质及其在求解线性常系数微分方程中的应用。重点分析了系统的传递函数 $H(s)$，并讨论了s平面上的极点（Poles）和零点（Zeros）如何决定系统的稳定性、暂态响应和频率特性。 --- 第二部分：离散时间信号与系统 本部分将连续时间的概念推广到离散时间（Discrete-Time, DT）领域，这是现代数字信号处理的基础。 第6章：离散时间信号与系统 本章介绍离散时间信号的表示（序列）、基本操作（如移位、反转）和分类。将LTI系统的概念引入离散时间，特别是离散时间系统的冲激响应 $h[n]$ 和离散卷积求和公式。通过分析实例，如移动平均滤波器，展示离散系统的基本行为。 第7章：离散时间系统的频域分析：离散傅里叶变换 (DFT) 在离散系统中，周期性的分析工具是离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）。本章首先定义DTFT，讨论其周期性频谱。随后，重点介绍DFT，它是实现数字信号处理的核心工具，因为它将无限长的序列映射到有限的频率样本上。详细讨论了DFT的性质和计算复杂度。 第8章：DFT的实用计算：快速傅里叶变换 (FFT) 由于直接计算DFT的计算量巨大，本章专门介绍快速傅里叶变换（FFT）算法。重点介绍最基础和最常用的基2 FFT算法的原理和结构，强调FFT在实际工程计算中的效率优势。同时，讨论了频谱混叠（Aliasing）和栅栏效应（Spectral Leakage）等与有限数据采集相关的实际问题。 第9章：离散时间系统的分析：Z变换 Z变换是离散时间系统分析的对偶工具，对应于连续时间系统的拉普拉斯变换。本章详细介绍Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其重要性。深入分析Z变换的性质，特别是时移性质。重点讨论系统的传递函数 $H(z)$，并用极点-零点图来分析离散时间系统的稳定性（单位圆判据）和频率响应。 --- 第三部分：线性时不变系统的设计与应用基础 本部分将理论知识应用于实际工程系统的构建，特别是数字滤波器的基础。 第10章：数字滤波器的基础设计原理 本章聚焦于IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器的基本结构和特性。讨论了线性相位滤波器的重要性，并解释了FIR滤波器为何天然具有线性相位特性。通过映射（如双线性变换法）介绍如何将连续时间滤波器原型转化为离散时间滤波器。 第11章：随机过程基础与系统中的噪声 在许多实际工程场景中，输入信号是随机的。本章引入随机过程的基础概念，包括宽平稳过程（WSS）、自相关函数和功率谱密度（PSD）。探讨了LTI系统对随机信号的处理，特别是输入为白噪声时系统的输出功率谱的计算，为后续的随机信号处理打下必要的基础。 --- 本书特色 1. 数学严谨性与工程直观性并重： 确保所有核心定理都有清晰的推导，同时通过大量的工程案例（如通信信道建模、音频信号处理的简化模型、图像基本变换的频谱分析）来加深理解。 2. 聚焦核心工具集： 严格围绕傅里叶分析、拉普拉斯/Z变换、卷积以及基本系统特性展开，避免引入在本书特定范围内非必需的复杂数学工具。 3. 清晰的CT到DT过渡： 结构化地从连续时间系统（微分方程）平滑过渡到离散时间系统（差分方程），使得读者能够清晰把握两者之间的对偶关系。 4. 丰富的习题与应用探讨： 每章末尾均包含不同难度级别的习题，部分章节附带了使用MATLAB/Python（伪代码形式）进行仿真验证的思路，以巩固理论学习。 通过学习本书，读者将能够独立分析、设计和评估大多数传统的基于线性系统理论的信号处理系统，为他们未来在通信、控制、计量和数字媒体等领域的深入研究做好充分准备。

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