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信号与系统


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岳振军
7-111-23952-9
28.00
247
2008年06月23日

通信 > 通信技术理论与基础

4877
简体中文
16开

教材
21世纪高等院校电子信息与电气学科系列规划教材







本书特点
  ◎面向应用型人才培养需要。
  ◎知识的应用性和系统性并重。
  ◎注重教材内容的多元性与开放性。

  本书主要阐述确定性信号的时域和频域分析基本方法,线性时不变系统的描述与特性,以及确定性信号通过线性时不变系统的时域与变换域分析方法。本书可作为高等院校电子工程、通信工程、信息工程、自动控制工程、生物医学工程、计算机科学与技术、信息与计算机学等专业的本科生教材,也可供有关科技工作者自学参考。
随着我国高等教育事业的迅速发展,信号与系统课程的教材需求逐步呈现出多元化趋势,原先的教材体系已不能完全满足需要,尤其对于工程性质较强的院校和专业,更需要一本能更好地承担数学与工程之间桥梁作用的《信号与系统》教材,作者在教学实践中深切感受到了这种需求,因而萌生了写作这本教材的想法。
  我们认为,应用型科技人才应该具有科学的思维品质、宏观把握科学技术前沿的能力和较强的分析和解决实际问题的能力。与之相适应,我们的教材应该具备能培养学员宏观把握整体思路、具备初步分析解决实际问题能力及承载先进文化的功能。在这种思想引导下,我们对信号与系统课程的内容进行了重新审视,在以下方面做了探索:
  第一,在指导思想上,按照实事求是的原则,立足对应用型人才培养实际,面向应用型人才培养需要,强调“低起点、重思想、强应用”的指导思想,变课程以介绍方法为导向为以解决实际问题为导向,打破传统教材以学科知识为中心的封闭体系,以解决工程中和“信号与系统”有关的问题为主线,以课指委(即基础课程指导委员会)教学基本要求为准绳,正确处理数学、物理、工程三者之间的关系,着眼于学生的任职需要,注重培养学生分析问题和解决问题的能力。
  第二,在内容结构上,本教材存在着知识的应用性和知识的系统性这两种特性。从系统性角度上说,本教材介绍了信号与系统的分析方法,可粗略地分为三个部分:必要的数学基础;信号、系统、信号通过系统的分析方法;初步的工程应用实例。本教材对传统课程内容组织方式进行了较大力度的变革,将数学方法、物理意义和工程应用相对分离,以信号分析、系统分析、信号通过系统为主线介绍相关分析方法;从应用角度上说,本教材通过大量的例题,引导读者完成从数学理论到工程应用的转换,更好地体现了信号与系统课程在数学和工程之间的桥梁作用。
第三,本书在频谱与频谱密度等概念的解释上、在傅里叶变换性质以及频谱性质的叙述上都有一些新尝试、新方法,使概念更清晰,理论更易懂,与工程联系更紧密。
  第四,在MATLAB应用上,本书坚持将MATLAB作为一种工具来应用。在有需要的地方都给出了可供学生模仿的MATLAB程序,以使学生在实践中不断提高MATLAB应用能力,强化其对该软件的工具意识。
  第五,本书强调对读者技术思维的培养。通过扩展阅读、引言等部分对与课程相关的科学思维方法进行了介绍,引导学生不仅知其然,而且知其所以然,满足了素质教育的需求。
  总之,本教材打破了《信号与系统》传统教材的知识模式,以问题解决式取代方法呈现式,使课程指向更加明确,目的性更强,体现了“需求牵引”的工程类专业人才培养模式;重视渗透和揭示基本的思想方法,加强知识内部的联系以及它与相关学科的联系;注意教材内容的多元性与开放性,使学生经历理性思维和实验探索的过程,体验用数学方法分析和解决信号与系统问题,培养学习和应用数学工具的能力,为学生搭建可持续发展的平台。
  本书第1~3章由岳振军执笔,第4章由贾永兴执笔,第5章由余远德执笔,第6章由李宁执笔,全书由岳振军统稿,编写组集体讨论定稿。东南大学孟桥教授审阅了本书的编写提纲,对本书的结构进行了具体指导,并提出了其他许多重要的建议和意见,清华大学郑君里教授翻阅了本书样书,仔细听取了作者的介绍,提出了许多很好的意见和建议,并亲笔为本书作序,机械工业出版社华章分社的编辑为本书付出了大量的劳动和心血,在此一并致谢。
  由于编者水平有限,书中难免有疏漏之处,恳请读者批评指正。
  编者
  2007年8月于南京


前言

第1章概论

11引言

12关于MATLAB

121MATLAB入门

122MATLAB的数值计算功能

123MATLAB的二维图形功能

13信号的概念与基本运算

131工程中的信号

132信号的分类

133典型信号

134连续信号的基本运算与时域
变换

135连续信号的分解

14系统的概念

141系统描述

142系统的特性和分类

143LTI系统及其对输入的响应

习题

第2章信号的卷积与变换

21引言

22卷积与相关

221卷积和

222卷积积分

223相关

23傅里叶变换

231周期函数的傅里叶展开

232周期函数的对称性与其谐波
分量的关系

233傅里叶变换

234傅里叶变换的性质

24拉普拉斯变换

241拉普拉斯变换的概念

242典型信号的拉普拉斯变换

243拉普拉斯变换的性质

244拉普拉斯变换与傅里叶变换的
关系

245拉普拉斯逆变换

25Z变换

251Z变换的定义与收敛域

252Z逆变换

253Z变换的性质

254Z变换与拉普拉斯变换之间的
关系

习题

第3章信号的频谱分析

31引言

32信号的频谱

321正弦信号的频域表示

322周期信号的频谱

323非周期信号的频谱

324信号频谱的常用性质

325功率谱与能量谱

33抽样定理

331时域抽样及其频谱

332抽样定理

34离散时间傅里叶变换与离散傅里叶
变换

341离散时间傅里叶变换

342离散傅里叶变换

习题

第4章线性时不变系统对输入的
响应

41引言

42连续时间系统的时域表示

421连续时间LTI系统的时域
模型

422算子表示法

43LTI系统的响应分解

431齐次解和特解

432零输入响应和零状态响应

44连续时间系统的时域分析法

441常系数线性微分方程求解
——经典法

442零输入响应的求解

443单位冲激响应和单位阶跃
响应

444零状态响应的求解

445各种响应之间的关系

45连续时间系统的频域分析法

451连续时间系统的频域模型

452频域系统函数

453零状态响应的求解


46连续时间系统的复频域分析法

461连续时间系统的复频域模型

462零输入响应的求解

463复频域系统函数

464零状态响应的求解

465利用S域分析求解系统的
全响应

466极点与响应的关系

47离散时间系统的时域表示

471离散时间系统的时域模型

472移序算子

48离散时间系统的时域分析法

481迭代法

482经典法

483零输入响应

484单位样值响应

485零状态响应

486用双零法求完全响应

49离散时间系统的Z域分析法

491离散时间系统的Z域模型

492零输入响应

493零状态响应和系统函数

494全响应

习题

第5章系统分析及应用

51引言

52连续时间系统的系统分析

521系统零极点

522系统零极点与时域特性的
关系

523系统零极点与系统频率特性的
关系

524系统稳定性

53离散时间系统分析

531系统零极点与时域特性的
关系

532系统零极点与系统频率特性的
关系

533系统稳定性

54系统的因果性

541因果系统的概念

542连续时间系统的因果性与
判别

543离散时间系统的因果性与
判别

55信号通过线性时不变系统不失真的
条件

56调制与解调

561调制与解调的概念

562双边带调制

563单边带调制

564振幅调制

57频分复用与时分复用

571频分复用

572时分复用

习题

第6章滤波器

61引言

62理想模拟滤波器及其冲激响应

621理想模拟滤波器

622理想低通滤波器的冲激响应

63模拟滤波器的实现

631模拟滤波器的一些典型逼近
函数

632模拟滤波器的频率变换

64数字滤波器

641数字滤波器的基本原理

642FIR与IIR滤波器的频响特性

65数字滤波器的基本结构

651IIR数字滤波器的结构

652FIR数字滤波器的结构

习题

部分习题答案

参考文献



《信号与系统》课程历经数十年建设,无论体系或内容都已相当成熟,要想写出高质量、有创建性的新教材,难度很大。解放军理工大学岳振军等老师,在定位于应用型人才培养的基础上,编写了这本教材。他们在教学内容、体系结构、理论表述方式以及与数学课程的联系等方面进行了大胆探索,对个别概念的解释也有一些新尝试。这种探索和尝试对《信号与系统》课程的教学改革具有重要的参考价值。
  该书以“数学—物理—工程”为主线,较好地显现了《信号与系统》课程的桥梁作用。将所用到的数学知识集中介绍,是否有利于教学还需要在实践中检验,将信号分析与系统分析独立进行讨论,可以体现该课程“三大变换、两大对象”之特征,也便于教师根据学生专业特点灵活选择授课内容,将MATLAB直接作为工具使用,体现了信息时代的教学观念,适合应用型院校使用。
  该书思路清晰,举例丰富,文字通顺,特色突出,相信会受到广大读者的欢迎。

  2008年5月
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