信號與系統(tǒng)

前言

　　“信號與系統(tǒng)”是一門電子信息學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域有關(guān)專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，對理工科大學(xué)生的知識、能力及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)有著重要和深遠(yuǎn)的影響，在教育計劃中處在比較重要的地位。它的教學(xué)內(nèi)容隨著學(xué)科的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步，不斷變化和更新，在相當(dāng)程度上反映了理論與技術(shù)的結(jié)合、基礎(chǔ)與專業(yè)的統(tǒng)一，因此是一類理論性與技術(shù)性都比較強(qiáng)的課程。所以，以“信號與系統(tǒng)”為主體的有關(guān)課程的設(shè)置，其重要性如同20世紀(jì)電氣化時代的“電工基礎(chǔ)”，并被喻為是21世紀(jì)信息時代打開信息科學(xué)殿堂的一把鑰匙。為了通過本課程的教學(xué)活動，培養(yǎng)適應(yīng)我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)所需要的、具有創(chuàng)新能力的人才奠定良好基礎(chǔ)，本書力求以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，在長期改革實踐的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)“信號與系統(tǒng)”的知識結(jié)構(gòu)與知識水平進(jìn)行改造、更新與理順。也就是說，對教學(xué)內(nèi)容做了吐故納新和優(yōu)化組合，從而構(gòu)成新的課程體系，具有以下幾方面的特點?！　?．抓住基礎(chǔ)理論，奠定必要基礎(chǔ)　　信號分析是信號理論的重要組成部分，它把信號作為函數(shù)，通過數(shù)學(xué)物理方法對信號進(jìn)行描述，提取特征。本書以信號分析為基礎(chǔ)，以傅里葉分析方法為重點，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)分析有賴于信號分析。因而，著重從理論上討論利用正交函數(shù)對信號進(jìn)行分析，闡明長期以來傅里葉分析方法以及正交變換之所以得到廣泛應(yīng)用的理論依據(jù)和原因。同樣，對從連續(xù)到離散、從離散到連續(xù)這個涉及信號分解與重建的取樣定理，也做了比較嚴(yán)格的證明；對在不同實際情況下有關(guān)參數(shù)的選取，做了比較系統(tǒng)和深入的討論。力求把重要的基本理論學(xué)習(xí)，在以往知識的基礎(chǔ)上向前推進(jìn)一步，引向深人?！　〈送?，本書充分重視在發(fā)展過程中行之有效且具有生命力內(nèi)容的介紹。為了適應(yīng)信息學(xué)科的飛速發(fā)展，引入了集合、信號空間、內(nèi)積空間和時一頻域分析等基本概念，初步闡述為什么要在信號空間研究信號與系統(tǒng)，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)奠定必要基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

　　《信號與系統(tǒng)（第3版）》以信號分析為基礎(chǔ)、連續(xù)與離散并重，著力闡明信號與系統(tǒng)分析的基本原理、方法及其運(yùn)用。全書共12章，分四篇：第一篇，導(dǎo)論；第二篇，確定信號分析與應(yīng)用；第三篇，線性系統(tǒng)分析與應(yīng)用；第四篇，隨機(jī)信號與系統(tǒng)的分析和應(yīng)用?！　　缎盘柵c系統(tǒng)（第3版）》通過優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)物理概念、數(shù)學(xué)概念與工程概念三并重，原理、方法與應(yīng)用三結(jié)合．全書以問題為綱，由表層到深層逐步展開，與以往相比，在深度與廣度上均有明顯提高，力求通過教學(xué)活動達(dá)到思路清晰、概念清楚、方法明了，從而為今后發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，發(fā)揮主干技術(shù)基礎(chǔ)課應(yīng)有的作用，以適應(yīng)培養(yǎng)素質(zhì)人才的需求?！　　缎盘柵c系統(tǒng)（第3版）》可作為電子信息與電氣學(xué)科，特別是以通信、控制、電子和信息處理類為主體的有關(guān)專業(yè)的理工科本科生教材，部分內(nèi)容可供研究生教學(xué)參考，也適于IT領(lǐng)域的廣大科技工作者及報考研究生者作為自學(xué)參考書。

書籍目錄

第一篇 導(dǎo)論第1章 信號與信息系統(tǒng)的基本知識1.1 消息與信息信號與噪聲1.1.1 消息與信息的內(nèi)涵是什么l_1.2 信號與噪聲及信號、信息、消息三者的關(guān)系1.2 信息系統(tǒng)與信息技術(shù)1.2.1 何謂系統(tǒng)及什么是信息系統(tǒng)1.2.2 信息技術(shù)及其技術(shù)特征是什么1.3 信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成1.3.1 組成信息系統(tǒng)的四個功能塊1.3.2 信息系統(tǒng)的構(gòu)成模型1.4 一個具有代表性的信息系統(tǒng)1.4.1 何謂數(shù)字通信及數(shù)字能攜帶信息嗎1.4.2 數(shù)字形式的序列是如何進(jìn)行傳輸?shù)膌.4.3 數(shù)字化的優(yōu)點在哪里1.5 如何對數(shù)字信息系統(tǒng)進(jìn)行評價1.5.1 幾個數(shù)字化最常用的術(shù)語1.5.2 衡量現(xiàn)代信息系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)1.6 有關(guān)信息度量與信息傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)知識1.6.1 一個信源究竟能產(chǎn)生多少信息量1.6.2 信息的最大傳輸速率受什么限制：奈奎斯特準(zhǔn)則1.6.3 信道傳輸信息的能力與什么有關(guān)：信息容量定理第2章 “信號與系統(tǒng)”課程的教與學(xué)2.1 為什么學(xué)2.2 學(xué)什么2.3 怎么學(xué)2.4 如何教2.4.1 對“信號與系統(tǒng)”教學(xué)的幾點認(rèn)識2.4.2 教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行吐故納新，優(yōu)化組合幾點做法的說明2.4.3 對使用本書的幾點建議第二篇 確定信號分析與應(yīng)用第3章 信號的分類描述與基本運(yùn)算3.1 信號的分類3.1.1 連續(xù)信號與離散信號（模擬信號與數(shù)字信號）3.1.2 確定信號與隨機(jī)信號3.1.3 能量信號與功率信號3.2 連續(xù)確定信號的基本運(yùn)算3.2.1 尺度變換3.2.2 翻轉(zhuǎn)（尺度倒置）3.2.3 時移3.2.4 相加與相乘3.3 基本連續(xù)信號3.3.1 正弦型信號3.3.2 指數(shù)型信號3.3.3 單位階躍信號3.3.4 單位沖激信號（函數(shù)）3.4 離散信號的基本運(yùn)算3.4.1 離散信號的表示3.4.2 離散信號的基本運(yùn)算3.5 基本離散信號3.5.1 正弦型序列3.5.2 復(fù)指數(shù)序列3.5.3 單位脈沖序列3.5.4 單位階躍序列3.6 基于MATLAB實現(xiàn)信號的基本運(yùn)算小結(jié)思考題習(xí)題第4章 連續(xù)時間確定信號的時域分析4.1 什么是時域分析，為什么要進(jìn)行時域分析4.2 信號時域分析的常用方法4.2.1 周期信號的時域分析4.2.2 非周期信號的時域分析及其在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用4.3 利用正交函數(shù)分析信號4.3.1 向量正交展開的內(nèi)涵是什么4.3.2 信號能在信號空間做正交展開嗎4.3.3 如何應(yīng)用正交函數(shù)對信號進(jìn)行分析4.3.4 為什么強(qiáng)調(diào)在空間（空域）研究信號4.3.5 傅里葉級數(shù)收斂問題的討論與帕斯瓦爾公式小結(jié)思考題習(xí)題第5章 連續(xù)時間確定信號的頻域分析5.1 什么是信號的頻域分析（傅里葉分析）5.2 周期信號的頻域分析5.2.1 周期信號幅度頻譜、相位頻譜及其計算5.2.2 周期信號頻譜的特點5.2.3 簡化頻域分析的途經(jīng)與方法——傅里葉級數(shù)的幾個基本性質(zhì)及應(yīng)用5.3 周期信號的功率與功率譜密度5.3.1 周期信號的功率5.3.2 周期信號的功率譜密度5.4 非廚期信號的頻域分析5.4.1 從傅里葉級數(shù)到傅里葉變換5.4.2 常見信號的頻域分析5.4.3 連續(xù)時間傅里葉變換的基本性質(zhì)與應(yīng)用5.4.4 傅里葉變換的卷積性質(zhì)和應(yīng)用5.5 頻域分析中的幾個重要問題5.5.1 非周期信號的能量、能量譜密度與帕斯瓦爾定理5.5.2 何謂有效帶寬及如何確定有效帶寬5.5.3 研究脈寬與帶寬乘積的大小有何意義及如何確定5.5.4 非周期信號能用傅里葉級數(shù)展開嗎小結(jié)思考題習(xí)題第6章 離散信號的傅里葉分析6.1 連續(xù)時間信號能用它的樣點來替代嗎6.1.1 連續(xù)時間信號離散化過程和存在的問題6.1.2 連續(xù)周期信號如何從樣點唯一地恢復(fù)原來信號6.1.3 非周期信號如何從樣點唯一無失真地恢復(fù)原來信號6.1.4 能否從連續(xù)頻譜的樣點無失真地恢復(fù)原頻譜——頻域取樣定理6.2 離散時間周期信號（周期序列）的傅里葉分析6.2.1 周期序列的時域分析6.2.2 周期序列的頻域分析6.2.3 離散時間周期信號與連續(xù)時間周期信號頻譜之間的內(nèi)在聯(lián)系）——DFS與CTFS之間的關(guān)系6.2.4 頻譜混疊與功率泄漏對周期信號頻譜分析的影響6.3 離散時間非周期信號的傅里葉分析6.4 四類典型信號傅里葉分析的內(nèi)在聯(lián)系6.5 怎樣才能實現(xiàn)用計算機(jī)對信號直接進(jìn)行分析計算6.5.1 離散傅里葉變換（DFT）的提出6.5.2 如何運(yùn)用DFT計算信號的頻譜6.5.3 功率泄漏對非周期信號頻譜分析的影響6.5.4 關(guān)于頻率分辨率的討論6.6 離散傅里葉變換的性質(zhì)6.6.1 DFT與其他傅里葉變換有所不同的基本性質(zhì)6.6.2 DFT的基本性質(zhì)小結(jié)思考題習(xí)題第7章 信號分析中幾個實際問題的討論與解決7.1 如何提高頻譜分析過程的運(yùn)算速度（FFT快速算法）7.1.1 FFT算法的基本思想7.1.2 FFT算法的基本形式7.1.3 基于MATLAB的FFT軟件實現(xiàn)7.2 有關(guān)DFT參數(shù)f，L，N選取的進(jìn)一步討論7.2.1 在不同情況下如何確定f，L和N7.2.2 頻率分辨率與窗函數(shù)的選擇7.2.3 在欠取樣情況下，能從樣點重建原模擬信號嗎7.3 如何實現(xiàn)取樣率變換：抽取與內(nèi)插及其譜分析7.3.1 何謂欠取樣、過取樣，抽取與內(nèi)插7.3.2 取樣率變換如何通過序列抽取與內(nèi)插來實現(xiàn)7.4 信號的重建小結(jié)思考題習(xí)題第三篇 線性系統(tǒng)分析與應(yīng)用第8章 連續(xù)系統(tǒng)分析第9章 離散系統(tǒng)分析第10章 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析第四篇 隨機(jī)信號與系統(tǒng)的分析和應(yīng)用第11章 隨機(jī)信號的描述與分析第12章 隨機(jī)信號通過線性系統(tǒng)的分析與應(yīng)用附錄A 實踐教學(xué)有關(guān)實驗后記參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　“信號與系統(tǒng)”課程的教與學(xué)　　2.1　為什么學(xué)　　這個問題的實質(zhì)是要回答“信號與系統(tǒng)”在培養(yǎng)計劃中的地位與作用，學(xué)習(xí)的目的是什么?！　　靶盘柵c系統(tǒng)”是一門信息與電子學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域有關(guān)專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，對理工科大學(xué)生知識能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)有著深遠(yuǎn)的影響，在教育計劃中處在很重要的地位。其教學(xué)內(nèi)容隨著科學(xué)技術(shù)和學(xué)科的發(fā)展不斷地變化和更新，既不像理論基礎(chǔ)課的體系那么完整和穩(wěn)定、理論性強(qiáng)，又不像專業(yè)課那樣內(nèi)容變化快、技術(shù)性強(qiáng)。它是一類理論性與技術(shù)性都比較強(qiáng)的課程。隨著科技的高度發(fā)展，對客觀世界認(rèn)識逐步深化，在內(nèi)容上更趨于系統(tǒng)化和理論化。與此同時，在一定程度上更反映了理論與實際的結(jié)合?？梢赃@樣說，技術(shù)基礎(chǔ)課是反映事物本質(zhì)的數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念三者結(jié)合的產(chǎn)物，是理論與技術(shù)的結(jié)合、基礎(chǔ)與專業(yè)的統(tǒng)一，往往伴隨著新學(xué)科的建成，相應(yīng)地設(shè)置有關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)課?！缎盘柵c系統(tǒng)》這本教材就是在以通信、控制與計算機(jī)為主體的信息學(xué)科基本建成，人類已進(jìn)入信息化時代的今天，對傳統(tǒng)的《信號與系統(tǒng)》教材的知識結(jié)構(gòu)與知識水平進(jìn)行理順、改造與更新的結(jié)果。該門課從信息學(xué)科的基本任務(wù)出發(fā)，著重闡明和討論信號分析與系統(tǒng)分析相關(guān)的，具有指導(dǎo)意義和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論和技術(shù)實現(xiàn)的原理和方法。該課程安排在基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間。其教學(xué)目的，一則，通過知識傳授起著承上啟下的重要作用；再則，在闡明基本概念、基本性質(zhì)、基本條件、事物內(nèi)在聯(lián)系以及理論聯(lián)系實際的過程中，培養(yǎng)分析問題、解決問題的科學(xué)思維和實踐技能是另一個更加重要的方面。由于“信號與系統(tǒng)”課程的教學(xué)內(nèi)容比較集中地反映這兩方面的功能，所以定為主干技術(shù)基礎(chǔ)課，或稱之為核心課、把關(guān)課，其重要性如同20世紀(jì)電氣化時代的“電工基礎(chǔ)”課程，被喻為21世紀(jì)信息時代打開信息科學(xué)殿堂的一把鑰匙。因此從這個意義上來說，主干基礎(chǔ)課學(xué)得怎樣往往是用來衡量一所學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的一個重要標(biāo)志。

編輯推薦

　　《信號與系統(tǒng)（第3版）》是在1999年出版的《信號，系統(tǒng)與信號處理》一書的基礎(chǔ)上修訂而成的，原書分為上、下兩冊，本次修訂將其合二為一。書中對原有的內(nèi)容進(jìn)行了增加、調(diào)整、刪減。主要特性如下：　　重視理論基礎(chǔ)　　突出數(shù)字化與時俱進(jìn)　　原理、方法與應(yīng)用三結(jié)合　　按科學(xué)系統(tǒng)性和認(rèn)識規(guī)劃，實現(xiàn)吐故納新、優(yōu)化組合　　以問題為綱，重在啟發(fā)引導(dǎo)　　教學(xué)內(nèi)容選擇有較大的靈活性

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無

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