信號處理引論 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:科學齣版社

作者:麥剋萊倫

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2003-9

價格:45.0

裝幀:平裝

isbn號碼:9787030116185

叢書系列:國外高校電子信息類優秀教材

圖書標籤:

• 信號處理
• 數字信號處理
• 傅裏葉變換
• 濾波器設計
• 通信係統
• 圖像處理
• MATLAB
• 算法
• 理論基礎
• 工程應用

《電路與係統分析基礎》 前言 在電子工程、通信、控製等眾多現代工程領域中，對電路和係統的深刻理解是構建一切復雜係統的基石。《電路與係統分析基礎》旨在為讀者提供一個全麵、嚴謹且易於理解的分析框架，用以剖析各種電氣和信息係統的基本行為。本書的編寫遵循瞭由淺入深、理論與實踐緊密結閤的原則，力求使初學者能夠穩固掌握基本概念，並為進一步深入學習更高級的理論（如電磁場理論、高級信號處理或自動控製理論）打下堅實的基礎。 第一部分：基本元件與電路定律 本部分聚焦於構成所有電氣係統的最基本單元：電路元件和支配它們行為的基本定律。 第一章：電路基礎概念與元件 本章首先定義瞭電學中的核心物理量，如電荷、電流、電壓，以及功率和能量的概念。我們將詳細闡述這些量在電路中的物理意義及其單位的準確使用。隨後，引入對電路分析至關重要的基本元件模型：電阻（$R$）、電容（$C$）和電感（$L$）。 電阻： 歐姆定律的詳細探討，包括理想電阻的綫性特性、溫度對電阻的影響，以及焦耳熱的産生。我們將分析電阻在實際應用中如何消耗或限製能量。 電容： 電容的物理本質（存儲電荷的能力），電容上的電壓、電流關係（積分/微分關係），以及在不同電壓和電流波形下的動態響應。 電感： 電感的物理本質（産生磁場並抵抗電流變化的能力），電感上的電壓與電流關係，以及互感現象的初步介紹。 第二章：電路的基本定律 本章是電路分析的邏輯起點。我們將引入基爾霍夫定律（Kirchhoff's Laws），它們是分析任何復雜電路網絡拓撲結構的基礎。 基爾霍夫電流定律（KCL）： 基於電荷守恒原理，分析節點電流的代數和。 基爾霍夫電壓定律（KVL）： 基於能量守恒原理，分析迴路電壓的代數和。 分析工具： 采用KCL和KVL導齣初步的電路方程。討論串聯和並聯電阻的等效簡化方法，為後續的簡化技術做鋪墊。 第二部分：電路分析方法 掌握瞭基本定律後，本部分將介紹係統化解決復雜綫性電路問題的強大工具集。 第三章：電路分析的拓撲工具 本章將電路從元件層麵提升到網絡結構層麵，引入圖論的概念來係統地組織電路方程。 樹、支路、割集與迴路： 定義電路拓撲的關鍵術語。 獨立方程的確定： 如何利用迴路法（Mesh Analysis）和節點法（Nodal Analysis）來係統地建立一組綫性代數方程。我們將詳細推導這兩種方法的通用步驟，並強調它們在求解未知變量時的適用性。 第四章：電路定理與簡化技術 為瞭應對大型電路，本章引入一係列強大的等效替換定理，極大地簡化瞭分析過程。 疊加定理（Superposition Theorem）： 針對綫性電路，解釋如何通過分彆考慮每個獨立源的影響再綫性疊加來求解特定元件上的電壓或電流。 等效源模型（Thévenin and Norton Equivalents）： 這是電路分析中最核心的簡化工具。詳細介紹如何計算任意綫性雙端口網絡相對於其端口的戴維寜等效阻抗、開路電壓和短路電流，並展示如何用這些等效模型替換復雜網絡以加速分析。 最大功率傳輸定理： 探討電源與負載匹配的條件。 第三部分：動態電路分析 本部分將引入儲能元件（電容和電感）對電路瞬態行為的影響，從靜態直流分析轉嚮動態時域分析。 第五章：一階 $RC$ 和 $RL$ 電路 本章專注於分析隻含有一個儲能元件的電路在受到激勵後的暫態響應。 自然響應： 求解電路在無獨立源激勵下的零輸入響應，理解時間常數 $ au$ 的物理意義。 階躍響應： 分析電路對階躍電壓或電流源的響應，包括電容充電/放電和電感電流建立/衰減的過程。 完全響應： 結閤自然響應和穩態響應，完整描述電路從初始狀態到最終穩態的過渡過程。 第六章：二階 $RLC$ 電路 本章擴展到包含兩個儲能元件的電路，其特性由二階微分方程描述。 標準形式與特徵方程： 推導二階電路的微分方程，並分析其特徵根。 暫態響應分類： 詳細討論三種關鍵的暫態情況：過阻尼（Overdamped）、臨界阻尼（Critically Damped）和欠阻尼（Underdamped）響應，解釋其在實際係統中的物理錶現。 正弦穩態分析的引入： 為下一部分中對周期性激勵的分析做鋪墊。 第四部分：正弦穩態分析與復頻域方法 在工程實踐中，交流電源和周期性激勵是普遍存在的。本部分引入復數分析工具，使處理正弦激勵下的電路問題變得代數化。 第七章：相量（Phasor）分析 本章的核心是相量概念，它允許我們將時域的微分運算轉化為頻域的代數運算。 歐拉公式與相量錶示法： 正弦函數的復數錶示，以及電壓、電流之間的相量轉換。 阻抗（Impedance）與導納（Admittance）： 將電阻、電容、電感用復數阻抗錶示，從而將 $s=jomega$ 代入電路元件方程。 交流穩態分析： 使用相量和阻抗，可以將戴維寜定理、疊加定理等直流分析工具直接應用於交流電路，求解穩態電壓和電流的幅值和相位。 第八章：交流電路功率與三相係統 本章關注能量在交流電路中的流動和測量。 瞬時、平均、無功和視在功率： 詳細定義和區分這些關鍵的功率概念，重點討論功率因數。 有效值（RMS）的意義。 三相電路基礎： 介紹三相電源的産生、星形（Y）和三角形（$Delta$）連接方式，以及三相功率的計算，這是電力係統分析的基礎。 第五部分：拉普拉斯變換與係統響應 本部分將電路分析從特定的頻率點擴展到一個更廣闊的復頻率域，為係統穩定性分析做準備。 第九章：拉普拉斯變換及其電路應用 拉普拉斯變換提供瞭一種統一的方式來求解包括初始條件在內的所有綫性微分方程。 單邊拉普拉斯變換的定義與基本性質： 重點關注微分、積分和時移性質。 常見函數的變換對。 用拉普拉斯求解電路： 將含儲能元件的 $RLC$ 電路轉化為一個具有初始條件的代數方程組，求解後通過反變換得到時域解。 第十章：係統的傳輸函數與穩定性 本章將電路視為一個“係統”，重點分析其內在屬性，而不依賴於特定的輸入信號。 傳遞函數（Transfer Function）： 定義係統的輸入-輸齣比值的拉普拉斯變換形式 $H(s) = Y(s)/X(s)$。 係統的自然響應與自然頻率： 係統的極點（Poles）的物理意義，它們決定瞭係統的自然響應的形態（穩定、振蕩或發散）。 穩定性判據： 初步介紹如何通過觀察傳遞函數的極點位置來判斷綫性電路或係統的穩定性（例如，所有極點位於S平麵的左半平麵）。 總結與展望 《電路與係統分析基礎》通過以上十章內容的係統學習，讀者將建立起一套嚴謹的數學工具和分析方法，足以應對絕大多數綫性的、時不變（LTI）電路和係統的分析需求。本書強調的是分析思維的培養，而非僅僅是公式的記憶。掌握這些基礎，即是進入現代工程世界的通行證。

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這本書的講解風格，簡直像一位耐心且知識淵博的嚮導，帶領我穿梭於理論的迷宮。我最欣賞的是它在處理**連續時間信號與離散時間信號**轉換時的那種細膩處理。很多教材往往簡單地一筆帶過，讓人感覺時間離散化隻是一個套公式的操作。然而，這裏的作者花費瞭大量篇幅，用**極其直觀的圖示**，配閤生動的比喻，解釋瞭采樣定理背後的物理意義和實際限製。特彆是關於**頻譜泄漏**那一章，它沒有直接拋齣離散傅裏葉變換（DFT）的矩陣形式，而是先從實際測量中遇到的“柵欄效應”講起，這種從“問題”倒推“工具”的敘事結構，極大地激發瞭我深入研究的興趣。讀到後麵，涉及到**濾波器設計**的部分，作者居然引入瞭**MATLAB/Python代碼片段**作為輔助理解工具，這些代碼不僅僅是展示，更是對理論的**即時驗證**，讓我這個實踐派讀者感到如釋重負，不再是純粹的紙上談兵。

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我不得不提一下這本書在**數學嚴謹性與可讀性**之間的平衡把握，這簡直達到瞭一個近乎完美的臨界點。一般來說，為瞭保證深度，理論書籍往往會犧牲掉大部分讀者的接受度，變得晦澀難懂；而為瞭普及，又會削弱理論的根基。但《信號處理引論》在這方麵做得非常齣色。例如，在推導**維納-霍夫方程**時，作者並沒有省略任何關鍵的步驟，每一個積分項、每一個微分操作都有清晰的邏輯鏈條。然而，每當數學推導進入白熱化階段，作者總會及時穿插一小段**“概念迴顧”或“物理直覺”的插敘**，用通俗的語言重新錨定我們所處的理論位置。這就像攀登一座陡峭的山峰，每走一段艱難的路，總有一個觀景颱讓你停下來欣賞風景，確認自己沒有迷失方嚮。這種節奏的控製，讓我在麵對復雜的拉普拉斯變換或Z變換的收斂域問題時，雖然感到挑戰，但從未産生過放棄的念頭。

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從一個**側重應用的工程師**的角度來看，這本書的價值在於它構建瞭一個**強大的理論框架，但又不拘泥於純理論的束縛**。它不僅僅是在講解“如何計算”，更是在深挖“為什麼這樣做最有效”。比如，在講解**隨機信號處理**的基礎概念時，作者並沒有直接堆砌大量的隨機變量理論，而是巧妙地從**噪聲在通信係統中的實際影響**入手，引入瞭**功率譜密度**的概念。這種“需求驅動”的理論引入方式，讓我能立刻理解這些數學工具在解決實際工程問題時的不可替代性。我特彆喜歡其中穿插的**“工程案例分析”**小欄目，雖然篇幅不長，但每一個都切中瞭要害，例如如何利用IIR濾波器來消除特定頻率的工頻乾擾，這讓我學到的不僅僅是公式，更是一種**工程思維**——如何將抽象的數學模型映射到現實世界的具體挑戰中去。這本書絕對是信號處理領域的基石，值得反復研讀。

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這本書的排版和印刷質量，是讓我願意在書架上給它留齣黃金位置的重要原因。紙張選用瞭高質量的啞光銅版紙，**墨色濃鬱且均勻**，即便是最小的數學符號，如撇號、上下標，也清晰可辨，這對於需要反復對照公式的讀者來說，是極大的福音，能有效減輕長時間閱讀帶來的眼部疲勞。版心布局閤理，文字行間距和段落間距都恰到好處，保證瞭視覺上的舒適感。更值得稱贊的是，書中大量的**示意圖和流程圖**，全部采用瞭**高分辨率的矢量圖**，綫條清晰、色彩區分明確。比如，在解釋**快速傅裏葉變換（FFT）**的蝶形運算結構時，那張圖譜清晰到可以讓我立刻在腦海中構建齣完整的計算樹狀結構，完全沒有傳統教材那種模糊不清、仿佛用復印機翻印瞭十次的“劣質感”。

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這本書的封麵設計得非常有質感，那種略帶磨砂的觸感讓人愛不釋手，配色上選擇瞭沉穩的深藍色與亮眼的橙色作為點綴，既不失專業性，又在視覺上給人一種現代感。我特彆喜歡封麵上那個抽象的波形圖案，它仿佛在無聲地訴說著信息如何在復雜的環境中被提取與重構。拿到手裏的時候，分量感十足，這讓我立刻對裏麵的內容充滿瞭期待。我本來以為這種“引論”級彆的書籍會是那種枯燥、充斥著大量數學公式堆砌的教科書，但翻開目錄後，我發現它在章節劃分上非常人性化，從最基礎的傅裏葉級數講起，然後層層遞進到Z變換，每一步的過渡都顯得自然而然，沒有那種生硬的跳躍感。作者在序言中錶達的“讓初學者也能領略到信號處理的魅力”的初衷，似乎真的貫穿瞭全書的編排思路。我注意到一些經典習題的旁邊，都附帶瞭作者的**簡短批注**，像是老教授在耳邊低語，指點迷津，這種細節上的用心，實在難得。對於一個剛接觸這個領域的人來說，這種友好的引導，比冷冰冰的理論陳述要有效得多。

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