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信号与系统(第2版·微课视频版)

25万字的知识解析,114个微课视频,300道单元测验题,期末考试题库(900道题随机组卷),教学大纲+ PPT课件+教学日历

作者:许淑芳
丛书名:面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材
定价:79
印次:2-1
ISBN:9787302602040
出版日期:2022.07.01
印刷日期:2022.07.06

本书深入系统地阐述信号与系统的基本理论和分析方法。全书共10章,内容包括:信号与系统的一般概念,连续时间信号与系统的时域分析、频域分析、复频域分析,连续时间信号的采样,离散时间信号与系统的时域分析、z域分析、频域分析,以及系统的状态空间分析。全书突出信号与系统的基本概念、分析方法以及知识脉络。每章开篇的导引设问和结尾的结语、知识MAP形成本课程的整体知识框架;穿插于内容中的问题思考、深入分析、提示、诀窍等帮助读者更好地理解并掌握相关知识,增加本书的可读性;大量精编的例题着重于强化概念和分析思路;电子版的知识解析对每章的核心内容或者难以理解的知识点进行深入剖析;单元测验题库着重理解概念;额外补充习题意在学习提高。 本书可作为电子信息类、电气工程类、自动化类、计算机类等专业“信号与系统”课程的本科生教材,也可作为相关专业“信号与系统”课程的研究生入学考试参考书,或从事相关领域工作的科技人员的基础理论参考书。

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第2版前言 相较于第1版,本书第2版做了如下调整: 对第1版内容做了少量的增删调整,每章增加了“知识MAP”。 新增了114个微课视频,共计约1350分钟,几乎涵盖了信号与系统的全部知识点。 新增了约25万字的“知识解析”内容,对每章核心内容或者难以理解的知识点进行深入解析。 新增了9个单元共计300道单元测验题(均为客观题),帮助读者深入理解信号与系统的概念和分析方法。 优化了书后习题; 新增了465道补充习题(均为主观题),所有习题都提供了答案。 关于教材的特色和使用,更多细节详见“本书特色及使用建议”。 疏漏或不妥之处恳请广大读者批评指正。 作者2022年5月于北京 第1版前言 “信号与系统”是电子信息类、自动化类、电气类以及计算机类等专业的一门非常重要的专业基础课程。多年前美国麻省理工学院(MIT)做过一次关于大学课程的调查,时间跨度几十年,结果发现有些课程从有到无,有些课程从无到有,只有少数课程的内容变化很小,“信号与系统”是其中的一门。为什么呢?因为“信号与系统”是用数学的方法分析解决物理问题,分析方法既严谨又有效。而且“信号与系统”所涉及的理论又是很多专业领域的基础,尤其在信息高度发展的今天,通信、网络、信息处理等进入前所未有的发展阶段,其中涉及的基本原理很多是“信号与系统”课程中的。作为后续专业课的基础,“信号与系统”在通信、电子信息、生物医学、电气工程、运输物流、工程机械、声学、地震学、化学过程控制、社会经济等诸多领域都有着广泛的应用。 作为一门理论课程,“信号与系统”涉及大量的公式。因此,一些学生在学习过程中习惯将“信号与系统”作为数学来学,除了演算似乎并不能深刻理解“信号与系统”到底是一门怎样的课程。本书尽量从物理概念的角度来剖析这门课程,对一些基本原理、基本分析方法给出适当的物理解释,力图引导读者深入理解“信号与系统”这门课程的知识内涵。 虽然“信号与系统”是一门比较难学的课程,但它也是一门系统性很强的课程,有其特有的分析方法和清晰的知识脉络。这是本书编写的出发点及核心宗旨。 本书每章开篇有引言,结尾有结语,将信号与系统的知识内容串接起来,引导读者建立分析思路,厘清知识脉络;穿插于中间的问题思考深层分析、提示等能帮助读者深入思考、理解并掌握问题的核心内容。本书从大的知识框架入手,着重知识体系和分析理论的建立,强化知识架构、基本概念以及分析方法。书中大量的图表使抽象的理论形象化,精心编写的例题有助于概念的理解和分析方法的掌握,而一些分析问题的“诀窍”可以大大简化烦琐的演算,形成“傻瓜解法”。 本书的知识内容相对较广,有一定的深度,但在知识阐述上,尽量深入浅出、化繁为简,将抽象的难以理解的理论简单化。 书中理论结合实际的一些案例,以及一些生活化的语言使阅读不再枯燥。 全书共10章,遵循先时域连续后时域离散的顺序。连续时间信号与系统有着明确的物理概念,因此,易于理解和接受,这部分重点在于理解概念并建立分析方法;而离散时间信号与系统的分析方法与连续时间信号与系统的分析方法有着并行的相似性,在建立了基本的分析理论后重在后续的数字化处理。 第1~5章是连续时间信号与系统的分析,着重理解概念、建立分析方法和分析思路。第1章信号与系统的一般概念,主要是对信号与系统的整体有一个大致的了解;第2章是连续时间信号与系统的时域分析,由于时域是真实的物理世界,因此,强化概念的建立和理解,而弱化具体实际系统的求解,因为最简捷的求解方法在变换域。第3、4章是连续时间信号与系统的频域分析,由于频率是物理量,因此,频域分析有物理意义,即信号的频谱和系统的频率响应,故而,傅里叶分析具有非同寻常的工程意义,被广泛应用。第5章是连续时间信号与系统的拉普拉斯分析,本章主要建立s域的分析方法,拉普拉斯变换作为工具求解电路和微分方程异常简单,同时通过系统函数或零极点分析系统。实际上,到第5章系统的端口分析方法基本建立完毕。 第6章是连续时间信号的抽样,解决为什么可以用数字处理的手段来处理连续时间信号与系统的问题。经过采样,连续时间信号变成离散时间信号。 第7~9章分别是离散时间信号与系统的时域分析、z域分析和频域分析,离散时间信号与系统的分析方法在很多方面与连续时间信号与系统的分析方法有着并行的相似性,这为理解离散时间信号与系统提供了简便的分析途径。 信号与系统的课程内容是信号与系统的分析。信号分析主要是信号的分解和变换,描述方法有数学表达式和图形描述,不论在时域、频域、还是复频域,都可以写出数学表达式,也可以画出相应的图形,例如,信号的时域函数表达式以及相应的波形,或者频域的频谱函数及其频谱图,等等。 系统分析方法包括端口分析和状态空间分析。 前9章是系统的端口分析,用数学模型(微分方程或差分方程)、物理模型(框图)以及表征函数(系统函数和单位冲激响应)来描述系统,在时域和变换域进行分析,适于线性定常系统、单输入单输出(SISO)系统。 第10章是系统的状态空间分析,其物理模型是流图,数学模型是状态方程和输出方程,相当于把黑匣子打开,分析系统内部的状态,适于分析多输入多输出(MIMO)系统、非线性、时变系统,可以对状态变量进行观测和控制,是系统的完全描述。作为端口分析方法中的系统函数依然可以作为状态空间分析的一个系统表征,分析系统的一些特性,但是由它来描述系统有时是不完全的。 本书建议学时为48~72学时,学时少的可以只讲前8章的基本概念和基本分析方法,对于加注“*”的章节内容可根据实际需要酌情省略。 与本书配套的有《信号与系统学习及解题指导》(已由清华大学出版社出版),以及后续的《信号处理实验及应用(MATLAB.C/C++版)》。另外,结合本教材,制作了多媒体电子教案,从而形成信号与系统的立体化教材,便于读者学习和参考。 随着信息技术的发展,移动互联以及创新模式不断涌现,教学环境也在悄悄发生着变化,自主、自由地学习也许在不远的将来会成为主流,网络课堂、慕课(MOOC)等也许更加顺应时代的要求。本书的阐述方式以及内容架构为的是增加可读性和易于理解性并引导思考问题,便于读者开放式的学习。 由于时间仓促和作者水平有限,疏漏或不妥之处在所难免,恳请广大读者批评指正。 作者2016年12月于北京

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  • 许淑芳,北京信息科技大学教师。长期从事信号与系统的教学研究工作,对信号与系统有着较深的理解。曾独立开发信号与系统的网络教学平台,制作信号与系统的多媒体课件,出版《信号与系统》《信号与系统学习及解题指导》等教材(**作者,一种全新的叙述模式),合作翻译过网络安全方面的书籍。曾获北京信息科技大学首届教学、实验基本功比赛一等奖、二等奖及**教案奖,曾参加国家重大专项和自然科学基金项目。
  • (1) 体现工程教育专业认证的理念,着重物理概念及工程应用,注重对学生解决复杂工程问题能力的培养。
    (2) 知识脉络清晰,物理概念明确,分析方法完整严谨,剖析问题深入浅出。
    (3) 强化“模型”的建立与分析,避免一些单纯的数学推导;引导建立“换域”分析的概念,掌握“特征空间变换”分析的方法。
    (4) 新形态教材,配套资源丰富,包括教学大纲、PPT课件、微课视频、知识解析、单元测验题、期末考试题库等,可扫描书中二维码下载或观看。
    (5) 配套25万字的电子版知识解析,作为纸质版教材的升级补充,对每章的重点、难点进行深入剖析。
    (6) 配套114个微课视频(时长超过1300分钟),对信号与系统的知识体系、脉络、核心内容等进行全面系统讲解,可进行线上线下混合式教学、讨论式教学、翻转课堂、案例教学以及基于OBE等的一系列课程设计等,便于读者的自主学习。
    (7) 配套9个单元300道单元测验题,着重加深理解概念。
    (8) 配套465道补充习题,帮助进一步深入理解并掌握分析方法。
    (9) 配套期末考试题库,随机组卷。
    (10) 论述方式新颖,开篇的导引设问,结尾的结语,以及穿插于中间内容的问题思考、深入分析、提示、诀窍等,帮助读者更好地理解并掌握相关知识。生活化的语言亦增加本书的可读性。
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  • 目录

    第1章信号与系统的一般概念

    1.1信号的描述及分类

    1.1.1信号的描述

    1.1.2信号的分类

    1.2系统的概念及描述

    1.3信号与系统的分析方法

    本章结语

    本章知识解析

    习题

    第2章连续时间信号与系统的时域分析

    2.1典型信号

    2.2连续时间信号的运算规则

    2.3奇异信号分析

    2.3.1单位阶跃信号

    2.3.2符号函数

    2.3.3单位冲激信号

    *2.3.4冲激偶函数

    2.4确定性信号的时域分解

    2.4.1直流分量与交流分量

    2.4.2奇分量和偶分量

    2.4.3按脉冲分量进行分解

    2.5系统的一般特性

    2.6系统的单位冲激响应

    2.6.1系统的状态——0-到0+

    2.6.2单位冲激响应

    2.7卷积

    2.7.1LTI系统的输入输出关系

    2.7.2卷积的性质

    2.7.3卷积的求解

    2.7.4周期信号的表示

    2.8用h(t)表征LTI系统的特性

    2.9连续时间系统的数学模型

    2.9.1微分方程的时域建立

    2.9.2微分方程的时域经典解法

    2.10因果LTI系统的零输入响应和零状态响应

    2.10.1零输入响应和零状态响应的概念

    2.10.2零输入响应和零状态响应的求解

    2.10.3系统的线性

    2.10.4各对响应之间的关系

    2.10.5h(t)的时域求解

    本章结语

    本章知识解析

    习题

    第3章连续时间信号的频域分析

    ...

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