Solution manual for Linear systems and signals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Berkeley-Cambridge Press

作者:B. P Lathi

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1992

价格:0

装帧:Unknown Binding

isbn号码:9780941413022

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• 线性系统
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信号与系统基础解析：理论、应用与实践指南 图书名称：《信号与系统：理论、应用与实践指南》 内容提要 本书旨在为读者提供一个全面、深入且易于理解的信号与系统领域基础知识体系。我们着重于构建坚实的数学基础，阐明核心概念，并通过丰富的实例和应用案例，展示理论在工程实践中的强大威力。本书内容涵盖了从连续时间信号与系统到离散时间信号与系统的核心要素，强调了傅里叶分析、拉普拉斯变换和Z变换在系统分析与设计中的关键作用。 第一部分：信号与系统的基础概念 第一章：信号的本质与分类 本章首先界定了“信号”的数学模型，将其视为描述物理现象随时间或空间变化的函数。我们将详细探讨不同类型的信号，包括能量信号与功率信号、周期信号与非周期信号。重点分析了指数信号、正弦信号及其复指数形式，这些是构建更复杂信号的基本单元。我们深入讨论了信号的时域特性，如偶对称与奇对称信号，以及信号的运算，包括加法、乘法、时间反转和时间平移。理解这些基本操作是后续系统分析的前提。 第二章：系统的描述与性质 本章将“系统”定义为对输入信号进行变换以产生输出信号的实体。我们介绍了系统的数学模型表示，并详细阐述了描述系统特性的关键性质： 因果性（Causality）： 系统输出仅依赖于当前和过去的输入。 稳定性（Stability）： 有限的输入是否能导致有限的输出（BIBO稳定性）。 线性与非线性（Linearity）： 满足叠加原理（齐次性和可加性）。 时不变性与时变性（Time-Invariance）： 系统特性不随时间漂移。 我们重点分析了线性时不变（LTI）系统，这是信号与系统分析中最核心、最实用的模型。 第二章的延伸：LTI系统的冲激响应与卷积 LTI系统最本质的特性在于其对单位冲激信号 ($delta(t)$ 或 $delta[n]$) 的响应，即冲激响应 $h(t)$ 或 $h[n]$。本节详尽推导了利用冲激响应和卷积运算来完全描述LTI系统的输入-输出关系： $$y(t) = x(t) h(t) = int_{-infty}^{infty} x( au) h(t- au) d au$$ 我们提供了大量的二维图形演示，帮助读者直观理解卷积积分（或和）的几何意义和计算步骤。 第二部分：连续时间信号与系统的分析工具 第三章：傅里叶级数与傅里叶变换 傅里叶分析是连接时域和频域的桥梁。本章首先引入傅里叶级数（FS）来表示周期信号的频谱结构，分析了三角形式和复指数形式的系数计算与收敛性。 随后，我们将概念扩展到非周期信号，导出了连续时间傅里叶变换（CTFT）。我们详细推导了CTFT的定义、反变换，并系统总结了傅里叶变换的基本性质，如线性、时移、频移、微分/积分、调制和卷积性质。重点探讨了理想低通、高通、带通滤波器的频谱特性。 第四章：拉普拉斯变换及其在LTI系统中的应用 拉普拉斯变换（LT）是傅里叶变换的推广，能够处理不稳定或收敛性受限的信号和系统。本章定义了单边和双边拉普拉斯变换，并计算了常见信号的LT对。 核心内容聚焦于收敛域（ROC）的概念，解释了ROC如何决定反变换以及信号的时域特性（因果性、稳定性）。我们详细分析了LTI系统的传递函数 $H(s)$，它是系统冲激响应的拉普拉斯变换。通过$s$平面上的极点和零点分析，我们直观地判断系统的稳定性、暂态响应和稳态响应。 第五章：系统的频率响应与滤波 本章将傅里叶变换应用于LTI系统，探讨系统的频率响应 $H(jomega)$，即传递函数在$s=jomega$ 处的值。频率响应的幅值描述了系统对不同频率分量的增益，相位描述了延迟特性。我们通过实例展示了如何使用频率响应来设计和分析各种滤波器（如一阶RC电路的低通特性）。 第三部分：离散时间信号与系统的分析工具 第六章：离散时间信号与系统 本章将连续时间的概念无缝过渡到离散时间领域。我们定义了离散时间信号（序列），并探讨了周期序列、偶/奇序列。LTI系统的离散时间分析同样基于冲激响应和离散卷积和： $$y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k] h[n-k]$$ 第七章：离散时间傅里叶变换与Z变换 与CTFT对应，本章引入离散时间傅里叶变换（DTFT）来分析离散信号的频谱。由于DTFT的周期性，我们引入了周期卷积的概念。 随后，我们引入了更为强大的Z变换，它是拉普拉斯变换在离散时间领域的对应物。Z变换的定义、常见序列的Z变换对是基础。与LT类似，收敛域（ROC）在Z域中是Z平面上的一个环状区域，其位置决定了序列的性质（因果性、稳定性）。 第八章：Z变换在离散时间LTI系统中的应用 本章讲解了离散时间LTI系统的系统函数 $H(z)$，它是 $h[n]$ 的Z变换。通过分析 $H(z)$ 的极点和零点在Z平面上的分布，可以精确判断离散系统的稳定性（极点位于单位圆内）。我们推导了离散时间系统的差分方程，并利用Z变换展示了如何求解非零初始条件的差分方程，这对于数字滤波器（IIR/FIR）的设计至关重要。 第四部分：系统分析的高级主题 第九章：系统的反馈与对系统的控制 本章探讨了反馈结构在系统设计中的重要性。我们分析了开环系统和闭环系统之间的关系，并推导出闭环系统的传递函数。反馈机制被广泛应用于提高系统的性能指标，如减小稳态误差和提高稳定性裕度。 第十章：连续时间与离散时间的采样 本章关注从连续信号到离散信号的转换过程——采样。我们详细阐述了奈奎斯特-香农采样定理，解释了采样率如何影响信号的保真度，以及混叠（Aliasing）现象的成因和避免方法。本章还介绍了理想采样、零阶保持（ZOH）以及保持电路对系统传递函数的影响。 总结与展望 本书结构严谨，理论推导清晰，旨在培养读者独立分析复杂信号处理问题的能力。每一章节后均配有大量精心设计的习题，以巩固对卷积、变换、ROC分析等核心技能的掌握。通过对连续和离散系统的系统性对比分析，读者将能更好地理解信号处理的普适性原理，为后续进入更专业的数字信号处理、通信系统或控制工程领域奠定不可动摇的理论基础。

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这本书的装帧设计倒是挺中规中矩的，封面色彩偏向于冷静的蓝色调，给人一种专业且严肃的感觉，这倒也符合一本教材的定位。我拿到手时，首先注意到的是纸张的质感，摸起来还算厚实，油墨印制清晰，排版布局也比较合理，图表和公式的呈现都比较规范，阅读体验上算是过得去的。不过，我个人感觉，如果能在一些关键概念的插图上再多花点心思，用更直观的视觉方式来辅助理解那些抽象的信号处理过程，可能会更吸引人一些。毕竟，对于初学者来说，光靠密密麻麻的公式推导，很容易在初期就产生畏难情绪。整体来说，从物理层面的感受来说，这本书作为工具书，还是合格的，但要说有什么让人眼前一亮的设计，倒也谈不上，更像是一本标准的工科参考资料。我希望在翻阅时，能多感受到一些编者在如何引导读者心智上的努力，而不仅仅是内容的堆砌。

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在章节的逻辑组织上，我注意到编者在尝试将看似不相关的概念进行有机串联，这种宏观的视野布局是值得称赞的。例如，它试图在傅里叶分析和Z变换的介绍之间建立更清晰的系统响应视角上的联系，而非仅仅将其视为两个独立的数学工具来介绍。这种努力体现了作者对信号系统整体架构的深刻理解。但遗憾的是，这种高屋建瓴的组织方式，在某些章节的过渡处显得有些突兀。上下文的衔接有时不够平滑，使得读者在从一个主题跳跃到下一个主题时，需要自己花时间去构建中间的思维桥梁。如果能在章节的起始或结尾处，用更具概括性的语言，明确指出新旧知识点之间的内在关联和应用前景，那么这本书的整体阅读体验，从“知识的堆砌”升华为“智慧的引导”，将会是一个显著的提升。

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从教学辅助材料的角度来看，这本书的编写风格显得异常严谨，几乎到了“一丝不苟”的地步。每一个定理的陈述都力求精确无遗，每一个例题的解法都经过了详尽的步骤拆解，生怕读者在任何一个逻辑环节出现理解上的偏差。这种细致入微的态度，对于那些习惯于“死磕”细节、追求完全掌握每一个数学细节的学习者来说，无疑是巨大的福音。我特别欣赏它在一些经典证明中所采用的多种思路比较，这能让人体会到数学美感和不同证明路径的巧妙之处。不过，这种极度严谨有时也带来了一点阅读上的“阻力感”。对于时间有限，需要快速把握核心框架的读者来说，大量的冗余的解释和穷尽式的细节推导，可能会使得获取核心知识点的效率略有下降，阅读过程需要投入极大的耐心去筛选和消化那些被过度细化的信息点。

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这本书的习题设置，可以说是它最能体现其价值的部分之一，但同时也暴露出了它面向读者的特定群体。大量的计算型和推导型题目占据了主要篇幅，它们精准地对应了前文所讲授的每一个知识点，确保读者能够通过亲手计算来巩固抽象的概念。如果你是一位正在为期末考试冲刺、或者需要通过大量练习来强化自身数学技能的学生，这本书的习题集无疑是极佳的训练场，它能有效地帮助你形成“肌肉记忆”。然而，对于那些更侧重于应用、倾向于使用软件工具来解决实际工程问题的工程师而言，这本书中缺乏足够多的、与实际系统仿真或数据分析紧密结合的案例分析型题目。它更像是一个理论的“健身房”，而不是一个实战的“演兵场”，在连接理论与工程实践的桥梁搭建上，还留有一定的提升空间。

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这本书在内容深度上的处理，我感觉是走了一条比较稳健的路线，它似乎更倾向于为那些需要扎实理论基础的学生和工程师服务。开篇的几章对线性代数和复变函数的预备知识回顾得相当到位，没有因为是后续课程的参考书就采取跳跃式的讲解，这一点值得肯定。然而，在涉及现代信号处理的某些尖端领域时，比如自适应滤波或者某些高级的变换应用，内容似乎就显得略为保守了，更侧重于经典方法的详尽推导，而对于近些年研究热点中的那些更具创新性的算法，探讨的篇幅就相对有限了。这使得它在作为前沿参考时略显不足，更像是一部能让你打下坚实基础的“教科书的进阶版”，而非“领域内最新进展的囊括者”。对于那些希望快速跟进行业最新脉络的读者而言，可能还需要搭配其他更具时效性的资料来互补阅读，以确保知识体系的完整性和前瞻性。

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