A Practical Approach to Signals and Systems

A Practical Approach to Signals and Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:D. Sundararajan
出品人:
页数:400
译者:
出版时间:2008-8
价格:687.00元
装帧:
isbn号码:9780470823538
丛书系列:
图书标签:
  • 信号与系统
  • 电路分析
  • 通信原理
  • 控制系统
  • MATLAB
  • 工程数学
  • 电子工程
  • 高等教育
  • 本科教材
  • 实践应用
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Concisely covers all the important concepts in an easy–to–understand way Gaining a strong sense of signals and systems fundamentals is key for general proficiency in any electronic engineering discipline, and critical for specialists in signal processing, communication, and control. At the same time, there is a pressing need to gain mastery of these concepts quickly, and in a manner that will be immediately applicable in the real word. Simultaneous study of both continuous and discrete signals and systems presents a much easy path to understanding signals and systems analysis. In A Practical Approach to Signals and Systems, Sundararajan details the discrete version first followed by the corresponding continuous version for each topic, as discrete signals and systems are more often used in practice and their concepts are relatively easier to understand. In addition to examples of typical applications of analysis methods, the author gives comprehensive coverage of transform methods, emphasizing practical methods of analysis and physical interpretations of concepts. Gives equal emphasis to theory and practice Presents methods that can be immediately applied Complete treatment of transform methods Expanded coverage of Fourier analysis Self–contained: starts from the basics and discusses applications Visual aids and examples makes the subject easier to understand End–of–chapter exercises, with a extensive solutions manual for instructors MATLAB software for readers to download and practice on their own Presentation slides with book figures and slides with lecture notes A Practical Approach to Signals and Systems is an excellent resource for the electrical engineering student or professional to quickly gain an understanding of signal analysis concepts –concepts which all electrical engineers will eventually encounter no matter what their specialization. For aspiring engineers in signal processing, communication, and control, the topics presented will form a sound foundation to their future study, while allowing them to quickly move on to more advanced topics in the area. Scientists in chemical, mechanical, and biomedical areas will also benefit from this book, as increasing overlap with electrical engineering solutions and applications will require a working understanding of signals. Compact and self contained, A Practical Approach to Signals and Systems be used for courses or self–study, or as a reference book.

《信号理论基础与工程应用》 本书旨在为读者提供对现代信号理论及其广泛工程应用的全面而深入的理解。内容涵盖了从基础概念到高级技术的演进,重点关注信号处理的理论框架和实际实施。 核心概念与数学基石 本书首先从信号的定义出发,探讨了连续时间和离散时间信号的特性,包括幅度、相位、频率、周期性等关键属性。读者将学习如何使用数学工具来表示和分析这些信号,例如傅里叶级数和傅里叶变换,它们是理解信号频谱特性和频率域行为的核心。离散傅里叶变换(DFT)及其高效实现算法——快速傅里叶变换(FFT)也将被详细阐述,为数字信号处理奠定坚实基础。 拉普拉斯变换和Z变换作为研究系统响应和稳定性不可或缺的工具,也将得到细致讲解。这些变换能够方便地将时域问题转化为频域或复频域问题,简化分析过程,并揭示系统的内在特性。 线性时不变(LTI)系统理论 线性时不变(LTI)系统是信号处理领域最 fundamental 的模型之一。本书将深入探讨LTI系统的性质,包括因果性、稳定性、记忆性等。卷积积分和卷积和是描述LTI系统输入-输出关系的数学核心,我们将详细解析其计算方法和物理意义。通过系统函数和传递函数,读者将学会如何从数学模型预测系统的行为,以及如何设计满足特定性能要求的系统。 采样定理与离散化 在工程实践中,连续信号往往需要被离散化以便于计算机处理。本书将详细阐述奈奎斯特-香农采样定理,解释采样率与信号带宽的关系,以及过采样和欠采样的后果。读者将学习到理想采样、脉冲采样和自然采样等不同采样方式的数学模型,以及抗混叠滤波器的作用,确保在离散化过程中信息的完整性。 数字滤波器设计与应用 数字滤波器是信号处理中实现特定频率选择性的关键工具。本书将介绍两种主要的数字滤波器类型:无限冲激响应(IIR)滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器。对于IIR滤波器,我们将讨论从模拟滤波器原型(如巴特沃斯、切比雪夫)到数字域的转换方法,以及其潜在的稳定性问题。对于FIR滤波器,我们将介绍窗函数法和频率采样法等设计技术,强调其线性相位特性在某些应用中的优势。滤波器性能指标,如通带、阻带、过渡带、幅度响应和相位响应,都将进行详细的讲解和分析。 傅里叶变换的扩展与高级主题 除了标准的傅里叶变换,本书还将探讨其重要的扩展,如短时傅里叶变换(STFT)和威尔什变换。STFT能够同时提供信号的时间和频率信息,为分析非平稳信号(即信号的频率成分随时间变化的信号)提供了有力工具。 现代信号处理技术 随着技术的发展,许多新的信号处理技术应运而生。本书将初步介绍一些重要的高级主题,例如: 小波分析: 相比于傅里叶变换,小波分析能够提供更好的时间和频率局部化能力,在图像压缩、信号去噪和模式识别等领域具有广泛应用。 自适应信号处理: 这类算法能够根据输入信号的统计特性自动调整滤波器参数,例如最小均方(LMS)算法和递归最小均方(RLS)算法,广泛应用于回声消除、噪声抑制和信道均衡等场景。 工程应用实例 理论知识的学习最终需要与实际应用相结合。本书将通过丰富的工程实例来展示信号理论的强大威力,包括: 通信系统: 调制解调、信道编码、均衡技术等。 音频和语音处理: 语音识别、音频压缩、回声消除。 图像和视频处理: 图像去噪、边缘检测、图像压缩。 生物医学信号处理: 心电图(ECG)、脑电图(EEG)信号分析。 控制系统: 系统辨识、控制器设计。 学习目标与读者定位 本书适合于电子工程、通信工程、计算机科学、自动化以及相关领域的本科生和研究生。同时,对于希望系统学习信号理论并将其应用于实际问题的工程师和研究人员,本书也将是一份宝贵的参考资料。通过对本书的学习,读者将能够: 理解信号和系统的基本概念及其数学表示。 掌握傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等核心分析工具。 深入理解LTI系统的性质和分析方法。 掌握数字滤波器设计的基本原理和常用方法。 了解采样定理及其在数字信号处理中的重要性。 初步接触小波分析和自适应信号处理等现代技术。 能够将所学理论知识应用于解决实际工程问题。 本书力求理论严谨与工程实践并重,通过清晰的讲解、丰富的示例和精心设计的习题,帮助读者建立扎实的信号理论基础,并培养解决复杂工程问题的能力。

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读完这本书,我最大的感受是它彻底颠覆了我对“实用”二字的理解。很多人以为“实践性强”就意味着充斥着大量的代码示例或者晦涩的硬件接口描述,但这本作品完全不是走这条路的。它的“实践”体现在对物理世界现象的深刻洞察和建模能力上。作者仿佛是一位经验极其丰富的工程师,他总能将那些看似抽象的微分方程和积分运算,巧妙地与现实中的声学滤波、通信调制,甚至是简单的机械振动系统联系起来。特别是关于卷积积分的章节,书中没有停留在数学推导上,而是用了一个非常形象的比喻——“系统是一块海绵,输入信号是洒在上面的水”,非常生动地描绘了系统如何“记忆”和“重塑”输入。这种由抽象到具象的转化能力,极大地降低了理解门槛。我感觉自己不再是单纯地在解题,而是在学习一种观察和分析世界的新工具箱。它教我的不是如何操作软件,而是如何用信号与系统的思维去拆解任何一个涉及时间或频率域变化的复杂问题。

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这本书的深度和广度令人印象深刻,它成功地覆盖了经典信号处理的几乎所有核心模块,但最难能可贵的是它对现代技术融合的预见性。虽然它主要聚焦于传统理论的基石,但在章节的收尾处,作者总是会巧妙地引出当前领域的前沿话题,比如将Z变换的离散特性与现代数字滤波器设计(FIR/IIR)的理念进行巧妙的钩稽。这种“承上启下”的处理,让读者在学完扎实的基础后,不会感到知识点突然中断,而是能够自然地对接上更复杂的研究方向。它提供了一个坚固的平台,而不是一个终点站。我个人认为,这本书的价值在于它能够培养一种全面的视野:既能欣赏傅里叶分析的数学之美,又能理解它在实际频谱分析中的强大威力。它不仅仅是一本工具书,更像是一位导师,指引你如何在理论的海洋中航行,并最终抵达工程实践的彼岸。

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从学术严谨性的角度来看,这本书达到了非常高的水准,但这种严谨性是建立在清晰的逻辑结构之上的,而非故意设置的阅读障碍。书中对线性代数在系统分析中的应用,比如特征值与特征向量在求解差分方程中的作用,进行了非常透彻的梳理。许多教材仅仅是把这些工具搬过来用,但本书却花了大篇幅去解释“为什么”这些工具是解决这个特定问题的最优解。它的证明过程详尽而又不冗余,每一步的推导都有明确的数学依据和物理意义的支撑。对于希望深入研究通信原理或控制理论的读者而言,这本书提供的扎实数学基础是无价的。我曾尝试用其他资料来印证某些结论,但不得不说,本书对细节的关注度,特别是对定义域和收敛域的强调,展现了作者对基础理论的极致尊重。它教会你的不仅仅是得到答案,更是如何确保这个答案在数学上是无懈可击的。

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这部书的排版和设计感简直是教科书中的一股清流,封面那种深邃的蓝色调,初次上手时就给人一种沉稳可靠的期待。内页的纸张质量上乘,文字排印清晰锐利,即便是长时间阅读,眼睛也不会感到过分的疲劳。更值得称赞的是,它在图示方面的处理,那些信号和系统的波形图、频谱分析图,绘制得极其精确且富有层次感,不像有些教材那样,图文总是显得生硬地拼凑在一起。作者在关键概念的引入和过渡上做得非常自然流畅,比如当他引入傅里叶级数时,不是直接抛出复杂的公式,而是先通过一个非常直观的几何图形来阐述周期性函数的分解思想,这种循序渐进的引导,让初学者也能迅速抓住问题的核心脉络。书中的习题设置也体现了极高的匠心,基础练习题巩固了理论,而那些“思考题”则真正激发了读者去探索更深层次的联系和应用场景,完全不是那种为了凑数而设置的、千篇一律的公式代换练习。总而言之,从物理感受上来说,这本书拿在手里就是一种享受,它让你觉得学习这些抽象的数学工具是有美感的。

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这本书的叙事风格非常独特,它不像传统教材那样冷冰冰地陈述事实,反而带着一种温和而坚定的引导性。作者在解释一些容易混淆的概念,比如连续时间和离散时间系统的区别,或是LTI系统稳定性的判断标准时,会采用一种类似“对话”的语气,仿佛在你耳边细心地解释每一个细节的来龙去脉。这种风格的魅力在于,它成功地在学术的严谨性和阅读的亲切感之间找到了一个绝佳的平衡点。我尤其欣赏它对“双边”和“单边”拉普拉斯变换处理方式的对比,作者没有简单地归纳,而是通过一个明确的物理场景——比如系统启动瞬间的响应——来阐释为什么我们需要引入单位阶跃函数作为分析的起点。这种基于“为什么”而不是单纯“是什么”的讲解方式,让知识的吸收变得更有逻辑性和记忆深度。对于那些在其他教材中被这些基础概念绊倒的读者来说,这本书无疑是一剂良药,它修复了知识体系中的那些细微裂缝。

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