信号与线性系统(管致中第四版)

所需积分/C币:50 2013-04-08 22:56:53 16.49MB PDF
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信号与线性系统(管致中第四版)灰常实用,学习信号处理必备书籍
策划编辑刘激扬 责任编辑刘激扬 封面设计李卫青 责任绘图朱静 版式设计张岚 责任校对康晓燕 责任印制 第四版前言 本书是1992年G号与线性系统》第版的修订版本。新版本在内容上仍 然覆盖了信号与系统课程教芓基本要求的所冇内容,在体系结构上保留了原书 的特色。按照允连续系统后离散系统、先时域分忻法后变换域分析法、先输入输 出描述后状态空问描述、先确定信号后随机信号的顺序,对信号与系统的分析方 法进行了全面的介绍,由浅入深,由简单到复,将一些基本概念和基本分析方 法逐步引出。同时,根据当前信息和通信技术的发展动态,结合高校教学改革的 形势和要求,综合近十年来教学实践中的经验和教学需要,对教材内容进行∫修 订,以期能够更好地为各个高校信号与系统课程的教学服务 与上一版相比,本书最大区别在于在第八章z变换之后增加了离散傅里叶 变换和数字滤波器两章的内容,在以往的教学体系中这些内容都是出现在专业 谋《数宁字信号处理》中的。增加这两章的原因是多方面的。首先,这些内容已经 与前面两章的内容构成了一个完整的体系,引入这些内容使离散时间信号与系 统分忻的內容更加完善。其次,这也是工程应用的需要。离散傅里叶变换作为 个重要的数学工具,在通信、白动控制和信息处理等各个领域都有广泛的应 用,原书仪在第八章中用个小节介绍这些方面的内容显然不能满足读者的需 要,所以在本版中对离散傅里叶变换作了较详细的介绍,包括其性质、应用、快速 算法以及由此引出的循环卷积运算等内容,以满足读者对这些方的要求。同 时,随着计算机技术和超大规模集成电路技术的发展,在很多场合连续信号处埋 的工作是由离散时间系统进行的,数字滤波器在工程中的应用越来越多,这就要 求从事这方面作的技术人员能够深入了解数字滤波器的工作原理,能够根据 实际工作的要求设计出数字滤波器。所以在第十章中,我们重点介纲了数字滤 波器处理连续信号的作原埋以及FIR、IR滤波器的设计方法。在对IR滤波 器设讣方法的介绍中,避廾复杂的模拟滤波器的设计方法,重点讨论了如何以已 知的模拟滤浟器的系统函数为原型改计岀数字滤泼器,而对于如何求出原型模 拟滤波器未作详细介绍,只是以例题的方式给出了一个比较容易计算和理解的 巴特沃思滤波器设计的例子。在很多工程应用中,利用巴特沃思滮波器设计出 的数字滤波器基本上能够满足需要。而对」FIR滤波器,由」它容易实现线性 相位、设讣方法简邝、系统稳定性容易得到保证等利种优点,是第十章介纤的重 通过第十章的学↓,读者基本上叮以设计出满足工稈应用需要的数字滤波 器 第四版前言 增加离散傅里卟变换和数字滤波器这两章的另外一个重要的原因就是教学 的諾要。近作来随丫教学革的深化以及人才培养的斋要,在很多高校中信号 与系统从原来仅对通信和信息类专业本科生川设的课程,变成了通信、信息、自 动控制、电气工程、计算机技术、生物医学工程等诸多学科本科生的必修课程,有 些高校中还为非电类专业开设了本课积,这些专业的读者对原本在数字信号处 理屮这两方面的内容也有迫切的需要,但常常由于总课时的限制又无法廾设数 字信号处理课程。在这种情况下,这两章的内容可以作为对这方面知识的一个 补充。同时,考虑到有很多专业(特別是通信和信息专业)在后续的专业课中开 设有数字信号处理课程,所以虽然根据內容的迕续性将这两章排在了第八章之 后,但是与后面第十·章以后的内容并没有联系,完全可以跳过以避兔不同课程 之间教学内容的重复。所以教帅可以根据总的教学计划以芡课肘的具休情况决 定是否在教学屮采用这两章的内容。 本书巾其他各齐的内窄中基本保持了大多数原有内睿,包括例题、图表和习 题,但乜根据需要进行了一定的修改。为了使教师更快熱悉木书的内容,这里将 些改动之处以及收动时考虑归纳如下 在第·章的信号概念中,加入了信号的运算内容,包括算术运算、时延、尺度 变换、反褶等,为后而章节里有关内容(如卷积计算、傅里叶变换性质等)的讨论 打下基础。在时域分析中,则删除了一些较陈的内猝,如杜尔积分等。同时 考虑到原来的数值积分与后面的离散卷积重复,故乜·并删去。对连续信号频 域分析的内进行了调整,调整后的第三章主要讨论一般信号的谱分析,而系统 的频域分析法以及谱分析的应用(例如调制解调)等集中在第四章中讨论,这样 来使休系吏为简明,也吏便于教学;同肘加强∫周期性信号的谱密度函数分 析,从而使频域求解方法统一在嶒密庋函数的基础上,加深了对FS与FT之间 关系的理解。在第六章巾,将系统的奈羍斯特判据和根轨迹合并为反馈系统稳 定性判据,强调了两种方法的同应用背景,体系更为合理,同时也使得读者对 控制玶论有了初步的了解,便亍诬解和掌握。 在第七章和第八章刈离散时间系统时域和频域分析法的介绍中,加强了与 连续时间系统分析方法的比较,同时在其屮也增加了一些经典的‖电离散时问 系统的例子,加深读者对离散肘问系统的理解,使知识融会贯通。在第八章中还 对利用留数法计算反变换的算法进行了深入介绍,不仅讨论了它在单边反变 换中的应用,而且也讨论了它在欢边反变换中的应用。原来在第八章中的数字 滤波器和离散傅里叶变换两个小节现各自分別扩展为第九章和第十章,内谷更 加完整 在第十一章状态变量分析法中,对状态方程建立过程的侧重点放到了“由输 入输出方积求状态方积”上,相应的内容也提到“电系统状态方程的建立”之前。 第四版前言 Ⅲ 这首先是因为由输入输岀方程建立状态方程的过程比较规则和简单,读者容易 掌握,通过它可以加快刈状态方稈和输出方稈的解,也便亍引岀状态方稈的矩 阵形式以及介绍状态方程的多样性。另外·个原囚是考虑到有些非中专业的读 者对电系统分析不是很熟悉,这时可以通过这一节学习状态变量的建立过程,不 会被复杂的电网络分析难倒,对于这些读者米说完全可以跳过“电系统状态方稈 的建立”这一节。此外,鉴于计算机数值分析方法在科饼和工程屮的广泛应用, 在这一章屮还加强了对系统的数值分析方法的介绍,在原来欧拉方沄的基础 进步介绍了龙格-库埁方法,并将这种数值分析方法从线性系统分析推广到 了线性系统分析,并通过两个著名的‖线性系统的例子冋读者揭示了混沌等 非线性系统的些重要的特性。介绍这些内容的目的并不是向读者系统介绍非 线性系统的分析法,而是想通过它向读者打开探索非线性系统的大门。 对于教材屮最后三章有关随札信号的内容,基本保持了原来的结构和体系。 对其巾一些统计量(例如均值、凵相关函数等)的物理意义也进行了深入讨论。 同时在最后一章对最佳滤波器的设计方法进行了更为详细的介绍,并通过实例 分析了匹配滤波器的工作原理和效果,以利丁读者进一步学习和掌握在通信、需 达声纳等应川场合的信号处理的原理。在这三章内容中,第十三章为随机信号 的分析,第十四章则为系统对随机信号响应的分析方法。而第十二章“随机变 量”中的內容似乎与本书的主题信号与线性系统分析”有些不符。在这次修订 过稈中,考虑到冇些读者可能缺乏这些面的基础知识,且原书这章有着鲜明的 不同于其他数学类教材的特色,就是结合⊥程实例对概率论进行介绍,对于从事 电子技术和通信方面工作的读者仍具有一定的参考价值,所以在新版中依然保 留∫第十二章。如果读者在先修课程中已经学过这些方而的知识,也可以跳 这章。 为配合双语教学的进行,本版改变了以前各版本中只在索引巾给出有关名 词和术语的买文形式的方式,在止文第一次出现有关名词和术语时就给出其英 文词汇以及缩写,使读者在阅读时能够直接接触和熟悉相应的英文词汇,为今后 阅读相关的英文文献打下基础。在索引中,有关名词的排列也由原米按笔划 序排列改为按汉字的拼音字丹顺序排列,以方使读者查找。 本书的原作者管致中参加了修订版人纲的审定。上册内容的具体的修订工 作山夏恭恪完成,卜册内容的具体修订工作由孟桥完成。清华大学郑君里教授 审阅了仝文并提出了许多非常宝贵的修攻意见,致以衷心的感谢。 在本书的编写过程巾,熊明珍老师以及梅霆、杨长清、魏强等硏究生在文字 录入上提供」帮助。此外,在长期的教学过程中与各位从事信号与系统教学的 同仁的研讨以及与广大同学的交流,也对本书的编写有着很大的助益。高等教 育岀版社的各位编辑与作者的愉快合作为本书的出版创造了良好的条件。这甲 第四版前言 并对这些关心和捂助过本书修订工作的人们致以深深的谢意 山亍作者水平有限,修订版中可能依然存在疏滿不足之处,敞请读者批评指 正 作者 003年9月6日于东南大学 目录 第一章绪论 ◆自···ψ·+ψ····4·4···。·+自···申自自4·甲4·自中··中。自4·自4 81.2信号的概念 ●申。咖命自咖命自咖●● +···自···4···自+··+··4·自4·····自+··+·····+···· 3 81.3倍号的简单处理 7 §1.4系统的概念 §1.5线性时不变系统的分析… 非电系统的分析 ψψψψψ中自中ψ■●ψ噜·申ψψψ噜即中自中自■●會卾ψ申噜ψψψ噜ψ申自咖會ψ申噜ψ·ψ电申ψψ申自自命申●要 16 习题 ……19 第二章连续时间系统的时域分析………………………………23 82.1引言…………… 23 §2.2系统方程的算子表示法 26 §2.3系统的零输入响应 29 §2.4奇异函数 +自·4、····· 34 §2.5信号的脉冲分解 ………39 §2.6阶跃响应和冲激响应…… …………………44 §2.7叠加积分……………………………………………………52 §2.8卷积及其性质 ……55 §2.9线性系统响应的时域求解 ◆申●申咖4自命自咖· 67 附录从分配数观点看冲激函数 中◆电◆申咖哥咖即 74 77 第三章连续信号的正交分解 咖命自自命咖。●甲咖看甲命申自命自命自要@。要看。ψ命ψ●申咖看咖自命●看咖甲◆电申●申命咖咖命自自●咖。● 85 引言 85 §3.2业交函数集与信号分解… ■鲁口■■■■■p■■■ 86 83.3信号表示为傅甲叶级数 94 83.4周期信号的频谱…………………………………………………………105 §3.5傅里叶变換与非周期信号的频谱…………………………11 §3.6常用信号的傅毕叶变换 血自山由山口血曲血血血山山由口血血山自山血口自血血p山山山山山血血血血山血山 18 §3.7周期信号的傅毕叶变换 咖命看如申看申咖ψ命咖看咖申命咖 22 日录 §3.8傅里叶变换的基本性质…… ■■口■■■■■■口■■■●■■ ■■p■■■ ………130 §3.9帕塞瓦尔定理与能量频谱 145 §3.10沃尔什函数…………… 4·+·自◆··4·······甲自·4·自4 49 习题 p■■■ 57 第四章连续时间系统的频域分析…… ………………164 164 §4.2信号通过系统的频域分析方法 165 §4.3理想低通滤波器的冲激响应与阶跃响应 ψψ·ψ。●即命自电命ψ看ψψ婚申申●ψ↓自自命自 71 §4.4佩利一维纳准则 …………174 §4.5调制与解调………………………………………………………………178 §4.6频分复用与时分复用…………………………………………189 84.7希尔伯特变换 191 84.8信号通过线性系统不广牛失真的条件 咖●咖ψ。自自命自电命看申咖4申●ψ罪自 195 习题… 200 第五章连续时间系统的复频域分杌 …………………205 85.1引言… 自命咖自ψ ………………………205 §5.2拉晋拉斯变换… 咖罪b命即 4·4··◆· ………206 §5.3拉普拉斯变换的收敛区……………………………………………21 85.4常川两数的拉普拉斯变换 山山血自山山山■血血白曲山山山■血血自山山 ………………212 §5.5拉普拉斯反变换… ……216 85.6拉普拉斯变换的基本性质 血血血山血口山山血由由山山■血血血血山山自由口p血血山由山山血血血t山由口b山p血血由白幽 227 §5.7线性系统的拉普拉斯变换分析法 ……………239 §5.8阶跃信号作用于RLC串联电路的响应…………………………251 85.9双边拉普拉斯变换… …………255 §5.10线性系统的模拟 262 85.11信号流图… 268 习题 ◆·ψ◆迦咖昏咖◆ψψ●ψ■●ψ咖命自·◆·咖ψ咖命ψ罪●ψ罪命自自命·自哥咖要命自命申命命由自·电要。甲◆自命申命奇自4要申●甲●电自命ψ命自 咖咖命。咖 277 第六章连续时间系统的系统涵数 286 §6.1弓 286 86.2系统函数的表示法………… ·····中··中·····自中 288 §6.3系统函数极点和岺点的分布与系统时域特性的关系… 292 86.4系统函数极点和零点的分布与系统频礻特性的关系………………296 §6.5波特图 300 日录 Ⅲ §6.6系统的稳定性 ……………"………"……"…"……""………308 86.7反馈系统的稳定性 314 §6.8根轨迹…………………………………………………………320 ……………329 部分习题参考答案 ■■■p■■b口■●■■●■■■■■■■●■■p■■■■p■■■■■p■■p■■b■■b■■p■p■■●■■t■■p■口■■■■■■■p■■p口■■■ 336 索引 347

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    qq_40179122 挺好的,清晰
    2019-06-25
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    九龙湖畔 这个版本很清晰,教材也很经典。
    2015-10-19
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    anhuiday 找了好多网站都没有电子版的,这里提供的电子版真方便,值得推荐给大家。
    2015-05-26
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    qq_17339477 工程性很强,数学推导缜密
    2015-05-19
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    gfhdsafdgfg 工程性很强,数学推导缜密
    2014-03-28
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    eagle19871

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