“信号与系统”是几乎所有电类与机械类相关专业本科生必修的专业基础课程。它主要研究信号与系统分析的基本理论与方法,其基本概念和分析方法广泛应用于各种不同的领域和学科中,是一门理论性、工程应用性极强,但又较为抽象的课程,在教学计划中起着承前启后的作用,是学生合理知识结构中的重要组成部分。
随着网络技术、多媒体技术、嵌入式系统、人机交互、信息安全等新技术的出现与应用,信息的传输与处理高速实时、数字化、智能化成为可能。因此,培养具有国际竞争能力的高水平信息技术人才,促进我国信息产业发展和国家信息化水平的提高,对电子信息类专业创新人才的培养、课程体系的改革、课程内容的更新提出了富有时代特色的要求。作者以高等工程教育、创新人才社会需求、信息科学发展的趋势为依据,结合多年的教学改革和实践成果,查阅和借鉴了国内外大量的最新教材,重新组织和编写了“信号与系统分析”。
在本教材编写过程中,注重以应用型人才培养为目标的课程体系建设和教学改革成果在本教材内容中的落实; 既保持本教材内容的基础性,又体现其先进性,同时体现专业特色,特别注重理论与工程实际之间的联系; 以培养学生发现、分析、解决问题的能力为主要目的。本教材特点如下:
1. 合理调整教材体系,适应学生对知识的认知规律
经过反复的调查研究、分析比较,并向国内很多同行老师请教和交流,同时征求了各届学生的意见,在保持这门课程的完整和严密的知识体系的基础上,对全书的整体结构做了大胆的调整变革:
(1) 先时域分析再变换域分析。信号与系统时域的概念比较直观,易于理解和掌握。在深刻理解和掌握时域的基本概念和分析方法,并了解有些问题在时域很难得以解决时,自然进入变换域分析的范围。所以本教材保持了传统的 “由时域分析到变换域分析”、“由基本信号到一般信号”等循序渐进的知识演进体系。
(2) 先信号分析再系统分析。以往的绝大部分教材都是将信号分析与系统分析同步进行。但是在长期的教学过程中发现,学生在学习本课程的过程中,普遍存在将信号分析和系统分析概念混淆的现象。所以在本教材编写的过程中,作者在这方面进行了大胆的改革。因为信号分析是系统分析的基础,只有通过对信号及其特征进行准确的分析和表达,才能正确地选择和设计与之匹配的系统,从而对信号进行有效的处理。
(3) 加重离散部分内容,适应后续课程调整和当前新技术需要。信号课程属于专业基础课,其重要功能就是为后续课程打基础。随着计算机的普遍使用及其相关课程不断地增补到各电类专业授课计划中,为了满足后续课程及新技术发展的需要,在信号与系统课程或教材中加强离散信号与系统(以下简称离散)分析势在必行。基于此,本教材将离散部分分析与连续部分分析并行。除了上述原因之外,这样做的另一个优点在于,介绍连续信号与系统后马上介绍离散的相关内容,有利于学生对问题的理解,省课时,相应地减少了工作量,从而做到事半功倍。
2. 应用软件MATLAB的辅助应用,增强学生对本课程的理解能力和分析问题、解决
问题的能力
本教材单设一章,专门讨论MATLAB在信号与系统分析中的应用问题。利用MATLAB超强的数值计算和波形绘制能力,使复杂的数学计算和变换变得简单明了,有利于帮助学生将视线从数学计算的过程转向计算结果所对应的物理意义; 引入MATLAB更是为了加强理论知识与实际相结合,同时复习和强化了信号与系统课程中的一些重要概念,是对信号与系统分析的巩固和验证,有助于提高学生利用计算机辅助分析方法解决问题的能力。
3. 每章配备应用举例和习题,增强内容的吸引力
根据每章的具体内容,并结合当前通信、自动控制、信号处理等方面的最新技术,或结合编者多年的科研实践增加了新的应用举例。为解决“解题难”问题,我们用大量例题介绍分析方法和解题技巧,用于开拓思维,促进对基本概念和基本理论的理解。在各主要章节之后还附有类型各异、深度不同的习题。在习题中力求理论与实际相结合,避免学生出现单纯做题的现象,有助于激发学生学习的兴趣和热情,推动学生灵活、深入地理解和掌握基本知识。
本书由哈尔滨理工大学刘长征教授负责全书的结构统筹、统稿及第2章、第5章的编写,由黑龙江科技学院叶瑰昀负责第3章、第4章、第6章、第7章的编写工作。其他参编人员有哈尔滨理工大学王莉莉负责第1章、第8章的编写,哈尔滨理工大学李扬负责全书习题的编写。
哈尔滨理工大学陈德运教授(博导)在百忙当中对全书进行了认真的审阅,并提出了许多宝贵意见,在此表示衷心的感谢。
另外,硕士研究生吕连军、黄茂成、齐秋实、李津京、崔明博、周磊等参与本书的文字录入工作,胡志恒、刘志广、杨锐、孙万路参与本书部分软件编辑和图形录入工作,在此表示感谢。
限于作者水平,书中难免有错误和不足之处,恳请读者批评指正。
编者
2011年5月于哈尔滨