信號(hào)與系統(tǒng)

前言

　　“信號(hào)與系統(tǒng)”是一門(mén)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(duì)理工科大學(xué)生的知識(shí)、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(jì)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(hào)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(shí)代的“電工基礎(chǔ)”，并被喻為是21世紀(jì)信息時(shí)代打開(kāi)信息科學(xué)殿堂的一把鑰匙。為了通過(guò)本課程的教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)適應(yīng)我國(guó)社會(huì)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(shū)力求以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，在長(zhǎng)期改革實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)“信號(hào)與系統(tǒng)”的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)水平進(jìn)行改造、更新與理順。也就是說(shuō)，對(duì)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(diǎn)?！　?．抓住基礎(chǔ)理論，奠定必要基礎(chǔ)　　信號(hào)分析是信號(hào)理論的重要組成部分，它把信號(hào)作為函數(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)物理方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行描述，提取特征。本書(shū)以信號(hào)分析為基礎(chǔ)，以傅里葉分析方法為重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)分析有賴于信號(hào)分析。因而，著重從理論上討論利用正交函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，闡明長(zhǎng)期以來(lái)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(duì)從連續(xù)到離散、從離散到連續(xù)這個(gè)涉及信號(hào)分解與重建的取樣定理，也做了比較嚴(yán)格的證明；對(duì)在不同實(shí)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(shí)的基礎(chǔ)上向前推進(jìn)一步，引向深人?！　〈送猓緯?shū)充分重視在發(fā)展過(guò)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(hào)空間、內(nèi)積空間和時(shí)一頻域分析等基本概念，初步闡述為什么要在信號(hào)空間研究信號(hào)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(hào)與系統(tǒng)（第3版）》以信號(hào)分析為基礎(chǔ)、連續(xù)與離散并重，著力闡明信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本原理、方法及其運(yùn)用。全書(shū)共12章，分四篇：第一篇，導(dǎo)論；第二篇，確定信號(hào)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(hào)與系統(tǒng)的分析和應(yīng)用?！　　缎盘?hào)與系統(tǒng)（第3版）》通過(guò)優(yōu)化知識(shí)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(shū)以問(wèn)題為綱，由表層到深層逐步展開(kāi)，與以往相比，在深度與廣度上均有明顯提高，力求通過(guò)教學(xué)活動(dòng)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?hào)與系統(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(bào)考研究生者作為自學(xué)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第一篇 導(dǎo)論第1章 信號(hào)與信息系統(tǒng)的基本知識(shí)1.1 消息與信息信號(hào)與噪聲1.1.1 消息與信息的內(nèi)涵是什么l_1.2 信號(hào)與噪聲及信號(hào)、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(gè)功能塊1.3.2 信息系統(tǒng)的構(gòu)成模型1.4 一個(gè)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(diǎn)在哪里1.5 如何對(duì)數(shù)字信息系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)1.5.1 幾個(gè)數(shù)字化最常用的術(shù)語(yǔ)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(shí)1.6.1 一個(gè)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(hào)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(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)2.4.2 教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行吐故納新，優(yōu)化組合幾點(diǎn)做法的說(shuō)明2.4.3 對(duì)使用本書(shū)的幾點(diǎn)建議第二篇 確定信號(hào)分析與應(yīng)用第3章 信號(hào)的分類描述與基本運(yùn)算3.1 信號(hào)的分類3.1.1 連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)（模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)）3.1.2 確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)3.1.3 能量信號(hào)與功率信號(hào)3.2 連續(xù)確定信號(hào)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(shí)移3.2.4 相加與相乘3.3 基本連續(xù)信號(hào)3.3.1 正弦型信號(hào)3.3.2 指數(shù)型信號(hào)3.3.3 單位階躍信號(hào)3.3.4 單位沖激信號(hào)（函數(shù)）3.4 離散信號(hào)的基本運(yùn)算3.4.1 離散信號(hào)的表示3.4.2 離散信號(hào)的基本運(yùn)算3.5 基本離散信號(hào)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(shí)現(xiàn)信號(hào)的基本運(yùn)算小結(jié)思考題習(xí)題第4章 連續(xù)時(shí)間確定信號(hào)的時(shí)域分析4.1 什么是時(shí)域分析，為什么要進(jìn)行時(shí)域分析4.2 信號(hào)時(shí)域分析的常用方法4.2.1 周期信號(hào)的時(shí)域分析4.2.2 非周期信號(hào)的時(shí)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(hào)4.3.1 向量正交展開(kāi)的內(nèi)涵是什么4.3.2 信號(hào)能在信號(hào)空間做正交展開(kāi)嗎4.3.3 如何應(yīng)用正交函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析4.3.4 為什么強(qiáng)調(diào)在空間（空域）研究信號(hào)4.3.5 傅里葉級(jí)數(shù)收斂問(wèn)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(shí)間確定信號(hào)的頻域分析5.1 什么是信號(hào)的頻域分析（傅里葉分析）5.2 周期信號(hào)的頻域分析5.2.1 周期信號(hào)幅度頻譜、相位頻譜及其計(jì)算5.2.2 周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)5.2.3 簡(jiǎn)化頻域分析的途經(jīng)與方法——傅里葉級(jí)數(shù)的幾個(gè)基本性質(zhì)及應(yīng)用5.3 周期信號(hào)的功率與功率譜密度5.3.1 周期信號(hào)的功率5.3.2 周期信號(hào)的功率譜密度5.4 非廚期信號(hào)的頻域分析5.4.1 從傅里葉級(jí)數(shù)到傅里葉變換5.4.2 常見(jiàn)信號(hào)的頻域分析5.4.3 連續(xù)時(shí)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(gè)重要問(wèn)題5.5.1 非周期信號(hào)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(hào)能用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)嗎小結(jié)思考題習(xí)題第6章 離散信號(hào)的傅里葉分析6.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)能用它的樣點(diǎn)來(lái)替代嗎6.1.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)離散化過(guò)程和存在的問(wèn)題6.1.2 連續(xù)周期信號(hào)如何從樣點(diǎn)唯一地恢復(fù)原來(lái)信號(hào)6.1.3 非周期信號(hào)如何從樣點(diǎn)唯一無(wú)失真地恢復(fù)原來(lái)信號(hào)6.1.4 能否從連續(xù)頻譜的樣點(diǎn)無(wú)失真地恢復(fù)原頻譜——頻域取樣定理6.2 離散時(shí)間周期信號(hào)（周期序列）的傅里葉分析6.2.1 周期序列的時(shí)域分析6.2.2 周期序列的頻域分析6.2.3 離散時(shí)間周期信號(hào)與連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)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(duì)周期信號(hào)頻譜分析的影響6.3 離散時(shí)間非周期信號(hào)的傅里葉分析6.4 四類典型信號(hào)傅里葉分析的內(nèi)在聯(lián)系6.5 怎樣才能實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)直接進(jìn)行分析計(jì)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(jì)算信號(hào)的頻譜6.5.3 功率泄漏對(duì)非周期信號(hào)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(hào)分析中幾個(gè)實(shí)際問(wèn)題的討論與解決7.1 如何提高頻譜分析過(guò)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(shí)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(diǎn)重建原模擬信號(hào)嗎7.3 如何實(shí)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(guò)取樣，抽取與內(nèi)插7.3.2 取樣率變換如何通過(guò)序列抽取與內(nèi)插來(lái)實(shí)現(xiàn)7.4 信號(hào)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(hào)與系統(tǒng)的分析和應(yīng)用第11章 隨機(jī)信號(hào)的描述與分析第12章 隨機(jī)信號(hào)通過(guò)線性系統(tǒng)的分析與應(yīng)用附錄A 實(shí)踐教學(xué)有關(guān)實(shí)驗(yàn)后記參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教與學(xué)　　2.1　為什么學(xué)　　這個(gè)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是要回答“信號(hào)與系統(tǒng)”在培養(yǎng)計(jì)劃中的地位與作用，學(xué)習(xí)的目的是什么?！　　靶盘?hào)與系統(tǒng)”是一門(mén)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(duì)理工科大學(xué)生知識(shí)能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)有著深遠(yuǎn)的影響，在教育計(jì)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(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)逐步深化，在內(nèi)容上更趨于系統(tǒng)化和理論化。與此同時(shí)，在一定程度上更反映了理論與實(shí)際的結(jié)合?？梢赃@樣說(shuō)，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?hào)與系統(tǒng)》這本教材就是在以通信、控制與計(jì)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(shí)代的今天，對(duì)傳統(tǒng)的《信號(hào)與系統(tǒng)》教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)水平進(jìn)行理順、改造與更新的結(jié)果。該門(mén)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(hào)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(shí)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(guò)知識(shí)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(shí)際的過(guò)程中，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)思維和實(shí)踐技能是另一個(gè)更加重要的方面。由于“信號(hào)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(shí)代的“電工基礎(chǔ)”課程，被喻為21世紀(jì)信息時(shí)代打開(kāi)信息科學(xué)殿堂的一把鑰匙。因此從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，主干基礎(chǔ)課學(xué)得怎樣往往是用來(lái)衡量一所學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志。

編輯推薦

　　《信號(hào)與系統(tǒng)（第3版）》是在1999年出版的《信號(hào)，系統(tǒng)與信號(hào)處理》一書(shū)的基礎(chǔ)上修訂而成的，原書(shū)分為上、下兩冊(cè)，本次修訂將其合二為一。書(shū)中對(duì)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(shí)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(shí)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)吐故納新、優(yōu)化組合　　以問(wèn)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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