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编辑点评:

美国麻省理工学院(MIT)的经典教材之一,讨论了信号与系统分析的基本理论、基本分析方法及其应用。信号与系统第二版奥本海姆中文版pdf可作为通信与电子系统类、自动化类以及全部电类专业的信号与系统课程的教材,也可供从事信息获取、转换、传输及处理工作的其他专业研究生、教师和广大科技工作者参考。

信号与系统第二版奥本海姆中文版pdf免费版

信号与系统第二版中文版预览

内容简介

本书是美国麻省理工学院(MIT)的经典教材之一,讨论了信号与系统分析的基本理论、基本分析方法及其应用。全书共分11章,主要讲述了线性系统的基本理论、信号与系统的基本概念、线性时不变系统、连续与离散信号的傅里叶表示、傅里叶变换以及时域和频域系统的分析方法等内容。本书作者使用了大量在滤波、采样、通信和反馈系统中的实例,并行讨论了连续系统、离散系统、时域系统和频域系统的分析方法,使读者能透彻地理解各种信号系统的分析方法并比较其异同。

作者介绍

Alan V. Oppenheim,美国麻省理工学院(MIT)电气与计算机科学系Ford教授,MIT电子学研究实验室(RLE)首席研究员,美国国家工程院院士,IEEE会士,研究兴趣为通用领域的信号处理及应用,曾因出色的科研和教学工作多次获奖。另著有Discrete-Time Signal Processing。<BR>美国麻省理工学院(MIT)电气与计算机科学系Ford教授,MIT电子学研究实验室(RLE)首席研究员,美国国家工程院院士,IEEE会士,研究兴趣为通用领域的信号处理及应用,曾因出色的科研和教学工作多次获奖。另著有Discrete-Time Signal Processing。

目录大全

第1章信号与系统

1.0引言

1.1连续时间信号和离散时间信号

1.1.1举例与数学表示

1.1.2信号能量与功率

1.2自变量的变换

1.2.1自变量变换举例

1.2.2周期信号

1.2.3偶信号与奇信号

1.3指数信号与正弦信号

1.3.1连续时间复指数信号与正弦信号

1.3.2离散时间复指数信号与正弦信号

1.3.3离散时间复指数序列的周期性质

1.4单位冲激函数与单位阶跃函数

1.4.1离散时间单位脉冲序列和单位阶跃序列

1.4.2连续时间单位阶跃函数和单位冲激函数

1.5连续时间系统和离散时间系统

1.5.1简单系统举例

1.5.2系统的互联

1.6基本系统性质

1.6.1有记忆系统与无记忆系统

1.6.2可逆性与可逆系统

1.6.3因果性

1.6.4稳定性

1.6.5时不变性

1.6.6线性

1.7小结

习题

第2章线性时不变系统

2.0引言

2.1离散时间线性时不变系统:卷积和

2.1.1用脉冲表示离散时间信号

2.1.2离散时间线性时不变系统的单位脉冲响应及卷积和表示

2.2连续时间线性时不变系统:卷积积分

2.2.1用冲激表示连续时间信号

2.2.2连续时间线性时不变系统的单位冲激响应及卷积积分表示

2.3线性时不变系统的性质

2.3.1交换律性质

2.3.2分配律性质

2.3.3结合律性质

2.3.4有记忆和无记忆线性时不变系统

2.3.5线性时不变系统的可逆性

2.3.6线性时不变系统的因果性

2.3.7线性时不变系统的稳定性

2.3.8线性时不变系统的单位阶跃响应

2.4用微分方程和差分方程描述的因果线性时不变系统

2.4.1线性常系数微分方程

2.4.2线性常系数差分方程

2.4.3用微分方程和差分方程描述的一阶系统的方框图表示

2.5奇异函数

2.5.1作为理想化短脉冲的单位冲激

2.5.2通过卷积定义单位冲激

2.5.3单位冲激偶和其他奇异函数

2.6小结

习题

第3章周期信号的傅里叶级数表示

3.0引言

3.1历史回顾

3.2线性时不变系统对复指数信号的响应

3.3连续时间周期信号的傅里叶级数表示

3.3.1成谐波关系的复指数信号的线性组合

3.3.2连续时间周期信号傅里叶级数表示的确定

3.4傅里叶级数的收敛

3.5连续时间傅里叶级数性质

3.5.1线性性质

3.5.2时移性质

3.5.3时间反转性质

3.5.4时域尺度变换性质

3.5.5相乘性质

3.5.6共轭与共轭对称性质

3.5.7连续时间周期信号的帕塞瓦尔定理

3.5.8连续时间傅里叶级数性质列表

3.5.9举例

3.6离散时间周期信号的傅里叶级数表示

3.6.1成谐波关系的复指数信号的线性组合

3.6.2周期信号傅里叶级数表示的确定

3.7离散时间傅里叶级数性质

3.7.1相乘性质

3.7.2一次差分性质

3.7.3离散时间周期信号的帕塞瓦尔定理

3.7.4举例

3.8傅里叶级数与线性时不变系统

3.9滤波

3.9.1频率成形滤波器

3.9.2频率选择性滤波器

3.10用微分方程描述的连续时间滤波器举例

3.10.1简单RC低通滤波器

3.10.2简单RC高通滤波器

3.11用差分方程描述的离散时间滤波器举例

3.11.1一阶递归离散时间滤波器

3.11.2非递归离散时间滤波器

3.12小结

习题

第4章连续时间傅里叶变换

4.0引言

4.1非周期信号的表示:连续时间傅里叶变换

4.1.1非周期信号傅里叶变换表示的导出

4.1.2傅里叶变换的收敛

4.1.3连续时间傅里叶变换举例

4.2周期信号的傅里叶变换

4.3连续时间傅里叶变换性质

4.3.1线性性质

4.3.2时移性质

4.3.3共轭与共轭对称性质

4.3.4微分与积分性质

4.3.5时间与频率的尺度变换性质

4.3.6对偶性质

4.3.7帕塞瓦尔定理

4.4卷积性质

4.4.1举例

4.5相乘性质

4.5.1具有可变中心频率的频率选择性滤波

4.6傅里叶变换性质和基本傅里叶变换对列表

4.7由线性常系数微分方程表征的系统

4.8小结

习题

第5章离散时间傅里叶变换

5.0引言

5.1非周期信号的表示:离散时间傅里叶变换

5.1.1离散时间傅里叶变换的导出

5.1.2离散时间傅里叶变换举例

5.1.3关于离散时间傅里叶变换的收敛问题

5.2周期信号的傅里叶变换

5.3离散时间傅里叶变换性质

5.3.1离散时间傅里叶变换的周期性

5.3.2线性性质

5.3.3时移与频移性质

5.3.4共轭与共轭对称性质

5.3.5差分与累加性质

5.3.6时间反转性质

5.3.7时域扩展性质

5.3.8频域微分性质

5.3.9帕塞瓦尔定理

5.4卷积性质

5.4.1举例

5.5相乘性质

5.6傅里叶变换性质和基本傅里叶变换对列表

5.7对偶性质

5.7.1离散时间傅里叶级数的对偶性质

5.7.2离散时间傅里叶变换和连续时间傅里叶级数之间的对偶性质

5.8由线性常系数差分方程表征的系统

5.9小结

习题

第6章信号与系统的时域和频域特性

6.0引言

6.1傅里叶变换的模和相位表示

6.2线性时不变系统频率响应的模和相位表示

6.2.1线性与非线性相位

6.2.2群延迟

6.2.3对数模和伯德图

6.3理想频率选择性滤波器的时域特性

6.4非理想滤波器的时域和频域特性讨论

6.5一阶与二阶连续时间系统

6.5.1一阶连续时间系统

6.5.2二阶连续时间系统

6.5.3有理型频率响应的伯德图

6.6一阶与二阶离散时间系统

6.6.1一阶离散时间系统

6.6.2二阶离散时间系统

6.7系统的时域分析与频域分析举例

6.7.1汽车减震系统的分析

6.7.2离散时间非递归滤波器举例

6.8小结

习题

第7章采样

7.0引言

7.1用信号样本表示连续时间信号:采样定理

7.1.1冲激串采样

7.1.2零阶保持采样

7.2利用内插由样本重建信号

7.3欠采样的效果:混叠现象

7.4连续时间信号的离散时间处理

7.4.1数字微分器

7.4.2半采样间隔延迟

7.5离散时间信号采样

7.5.1脉冲串采样

7.5.2离散时间抽取与内插

7.6小结

习题

第8章通信系统

8.0引言

8.1复指数与正弦幅度调制

8.1.1复指数载波的幅度调制

8.1.2正弦载波的幅度调制

8.2正弦幅度调制的解调

8.2.1同步解调

8.2.2非同步解调

8.3频分多路复用

8.4单边带正弦幅度调制

8.5用脉冲串进行载波的幅度调制

8.5.1脉冲串载波调制

8.5.2时分多路复用

8.6脉冲幅度调制

8.6.1脉冲幅度已调信号

8.6.2脉冲幅度调制系统中的码间干扰

8.6.3数字脉冲幅度调制和脉冲编码调制

8.7正弦频率调制

8.7.1窄带频率调制

8.7.2宽带频率调制

8.7.3周期方波调制信号

8.8离散时间调制

8.8.1离散时间正弦幅度调制

8.8.2离散时间调制转换

8.9小结

习题

第9章拉普拉斯变换

9.0引言

9.1拉普拉斯变换

9.2拉普拉斯变换收敛域

9.3拉普拉斯逆变换

9.4由零极点图对傅里叶变换进行几何求值

9.4.1一阶系统

9.4.2二阶系统

9.4.3全通系统

9.5拉普拉斯变换的性质

9.5.1线性性质

9.5.2时移性质

9.5.3s域平移性质

9.5.4时域尺度变换性质

9.5.5共轭性质

9.5.6卷积性质

9.5.7时域微分性质

9.5.8s域微分性质

9.5.9时域积分性质

9.5.10初值定理与终值定理

9.5.11性质列表

9.6常用拉普拉斯变换对

9.7用拉普拉斯变换分析与表征线性时不变系统

9.7.1因果性

9.7.2稳定性

9.7.3由线性常系数微分方程表征的线性时不变系统

9.7.4系统特性与系统函数的关系举例

9.7.5巴特沃思滤波器

9.8系统函数的代数属性与方框图表示

9.8.1线性时不变系统互联的系统函数

9.8.2由微分方程和有理系统函数描述的因果线性时不变系统的方框图表示

9.9单边拉普拉斯变换

9.9.1单边拉普拉斯变换举例

9.9.2单边拉普拉斯变换性质

9.9.3利用单边拉普拉斯变换求解微分方程

9.10小结

习题

第10章z变换

10.0引言

10.1z变换

10.2z变换的收敛域

10.3z逆变换

10.4利用零极点图对傅里叶变换进行几何求值

10.4.1一阶系统

10.4.2二阶系统

10.5z变换的性质

10.5.1线性性质

10.5.2时移性质

10.5.3z域尺度变换性质

10.5.4时间反转性质

10.5.5时间扩展性质

10.5.6共轭性质

10.5.7卷积性质

10.5.8z域微分性质

10.5.9初值定理

10.5.10性质小结

10.6常用z变换对

10.7利用z变换分析与表征线性时不变系统

10.7.1因果性

10.7.2稳定性

10.7.3由线性常系数差分方程表征的线性时不变系统

10.7.4系统特性与系统函数的关系举例

10.8系统函数的代数属性与方框图表示

10.8.1线性时不变系统互联的系统函数

10.8.2由差分方程和有理系统函数描述的因果线性时不变系统的方框图表示

10.9单边z变换

10.9.1单边z变换和单边z逆变换举例

10.9.2单边z变换性质

10.9.3利用单边z变换求解差分方程

10.10小结

习题

第11章线性反馈系统

11.0引言

11.1线性反馈系统

11.2反馈的某些应用及结果

11.2.1逆系统设计

11.2.2非理想元件的补偿

11.2.3不稳定系统的稳定

11.2.4采样数据反馈系统

11.2.5跟踪系统

11.2.6反馈引起的不稳定

11.3线性反馈系统的根轨迹分析法

11.3.1一个例子

11.3.2闭环极点方程

11.3.3根轨迹的端点:K=0和|K|=肄时的闭环极点

11.3.4角判据

11.3.5根轨迹的性质

11.4奈奎斯特稳定判据

11.4.1围线性质

11.4.2连续时间线性时不变反馈系统的奈奎斯特判据

11.4.3离散时间线性时不变反馈系统的奈奎斯特判据

11.5增益裕度和相位裕度

11.6小结

习题

附录A部分分式展开

附录B文献清单

免费在线试读

Signals and Systems(A. V. Oppenheim, A. S. Willsky)一书1983年在美国公开出版发行,当年8月即由笔者从美国带回中国。1984年2月笔者采用该书的中译本(油印讲义)在西安交通大学1982级“无线电技术”专业的“信号与系统”课中作为基本教材使用。1985年由西安交通大学出版社正式出版该书中译本(老式铅字排版,排版师傅非常辛苦)。1997年原著第二版在美国问世,1998年该书第二版中译本与读者见面,这就是业界熟知的十几年来各高等院校所采用的由西安交通大学出版社出版的第二版中译本。该书第一版中译本累计发行近6万册; 第二版中译本累计印刷15次,发行近13万册。这样的销量是在当时国内“信号与系统”课程方面已有多本主流教材存在,并在随后几年多达十几本甚或几十本自编教材的情况下取得的,实属不易。其中西安交通大学出版社为此付出过诸多努力,应该谢谢他们。这些数字表明该书已经在中国读者心中占有的份量和地位,并已使广大读者受益。

现在,本书原著出版商Pearson教育出版集团将该书的简体中文翻译出版权授予电子工业出版社,至此这本书的简体中文版和英文影印版归于同一出版社出版。电子工业出版社的“国外电子与通信教材系列”,经过出版社编辑和许多译者的共同努力,20年来已逐渐成为引进颇具规模、精品相对集中的系列。Oppenheim的这本巨著归入这个系列,将使该系列在结构上更加完整。电子工业出版社的编辑根据笔者的译文对全书重新进行了排版和编辑加工,并配合笔者根据网上查询到的多个勘误表,对内容细节进行了改进。本书的英文影印版也做了相应调整,相信两本书的配合勘误会使读者收获更多。笔者多年来翻译出版了十多本国外优秀教材,确实是出自对这些教材的喜欢和偏爱,将它们及时奉献给广大读者,让大家受益、欣赏,并从中悟出什么才称得上一本好教材。好教材是精心写出来的,而不是“编”出来的。所译教材中绝大多数为国内教师教学采用,多次重印并随着原著版本的更新而不断推出新版。许多美国顶尖大学的著名教授所写的名著,都在国内取得较好反响,笔者对此“乐此不疲”。正值新的中译本面世之际,这是译者首先要说明的。

接下来,笔者想就这本书本身及使用这本书的有关方面粗线条地谈几点意见,与使用该教材的老师们和读者切磋,不妥之处祈望给予批评指正。

第一,该书从1983年面世至今将近40年,在中国大陆中译本就发行了超过30万册,原著在中国台湾省、香港特别行政区、澳门特别行政区,以及亚洲各国高校都有使用,可以说几乎遍及世界各国,实属一本得到普遍认可的经典教材。近30年使用过程中,并未让人感受到内容的陈旧,或组织结构方面的缺陷,它所涵盖的基础内容和建立的教材体系仍然是十分合理和可取的,对于任何行业从事信息分析和处理的人们来说,这些都是必须具备的基础知识。有了这个铺垫,就能够通过各种方式在各自的领域做些更深入和更前沿方面的研究。我校早已在全部电子和电气信息类专业开设了“信号与系统”课程。电信学院信息与通信工程系任品毅教授于2005年首次在我校理学院的理科试点班,接着于2012年在我校航空航天学院采用中译本为基本教材开设了“信号与系统”课程,取得了很好的反响。笔者也曾在20世纪90年代与我校能源与动力工程的研究生讨论过他们所遇到的很有趣的数字滤波器问题。凡此种种都表明,本书所涉及的基础内容是没有专业界限的,直至经济、金融和社会学等领域。2011年12月底Oppenheim教授访问我校,笔者与他有过近距离的交谈,曾谈及该书第三版的事。Oppenheim教授并未正面给出回应,而是说正在写一本深度介乎Signals and Systems和DiscreteTime Signal Processing之间的新书。看来,Oppenheim教授还在关注构建他的课程体系,估计短时间内不会有该书第三版的计划。

第二,本书在内容取舍、例题选取、章节结构、排比技法与巧妙等方面都是经过精心策划与构思的,讲过多遍的老师都会有自己的体会。用好这本教材,一定要对该教材的整体情况有很好的掌握,这样才能根据各个专业的具体要求和专业内已设置课程之间的关系重新做出合适取舍和组织。笔者不主张把一本教材按章、 按节从头讲到尾来用,应该将一本或两本教材作为主要参考书,而不要作为教科书来用。不要把大学生当成中学生来教。

第三,学生由于对离散时间信号比较陌生,刚开始可能会对第5章的内容感到有点难度,实际上这是一种误读。第5章是作者首次将离散时间傅里叶变换理论系统、严谨地反映到教材中的,包括理论的系统化、符号的建立、名词的统一等,都做出了贡献,写得很成功。这一章在讲授时不要急于与采样概念挂钩,只当成一个自然序列来研究,让学生牢牢建立序列频谱的概念。有些难点可能要在后续章节中解决,例如数字频率的量纲是弧度等重要概念。笔者认为本书写得最精炼、难度最大的是第7章,篇幅很小,但蕴含的概念很丰富,要把这一章与第3章至第5章前后呼应结合起来讲,力求概念的深化与贯通。第9章至第11章写得都很精炼,也容易讲授,第9章和第10章各用3个课时足矣。有关第11章的处理,大多不在“信号与系统”课中讲授而不被采用。这一章其实是写得非常好的一章,它用短短的一章篇幅把经典控制理论涉及的命题、基本概念和方法都进行了交待。在本书中它是作为全书基本理论在线性反馈系统中的应用来选取的。笔者曾建议过,将该章包含进来,而在“自动控制原理”课中不再讲授经典部分,只讲近代控制理论。这样既保证了“信号与系统”课中基本理论与应用方面的完整性,又可避免课程之间过多的内容重复,还能提升“自动控制原理”课的档次。当然,这涉及专业的课程内容和体系,不一定能由任课老师一人定夺。笔者曾用50个课时讲完全部内容。

第四,全书涉及数学公式比较多,如果对此处理不好会对学生产生误导。数学是一种描述和解释物理现象的工程语言,精确、严谨而又简单,切勿在课堂上进行过多推导。关键是要将过程和结果中所包含的物理内容说清楚。必要时可以借用PPT工具,但我不主张从头到尾都用已做好的PPT课件的“拉洋片”式的授课方式。

第五,本书的习题部分太多、太丰富,不少都是课程内容的延伸。笔者不主张做很多题,在正常教学中选若干基本题做一点就可以了。很长一段时间以来,不少学生为了考研,将所有的题都做了一遍!这既无必要,也没有多少好处,反而耽误了基本概念的理解与消化。

第六,现在已经很少甚或没有传统意义上的硬件实验了,大都在计算机上进行仿真。现在用于仿真实验的软件工具极为丰富,功能强大,而且带有很强的图形化功能。如果老师能精心拟定若干题目,相当于一种不大不小的课程作业,让学生课后自己设法完成,在完成的过程中学生会任意改变一些参数,可能会得出许多稀奇古怪、意想不到的结果,将出现的这些结果都一一搞懂了,都能自圆其说了,就一定会得到许多从书本里、课堂上得不到的知识,从而加深对一些概念的理解和掌握。极力推荐并鼓励老师们都能这样做。

借新的中译本与广大读者见面之际写了上面几点粗浅意见与大家商榷,共同将这本经典教材用好,让广大学生受益。

最后,感谢电子工业出版社对这个中译本的认真编辑加工,祝新的中译本发行成功,并期望电子工业出版社能为读者提供更多、更优质的服务。

刘树棠

于西安交通大学

前言

本书适合作为大学本科“信号与系统”课程教科书。虽然这类课程通常属于电气工程类的课程,但作为该课程核心的一些基本概念和方法,对于所有工程类的专业来说都很重要。事实上,随着工程师们面临着需要对一些复杂过程进行分析或综合的新挑战,信号与系统分析方法潜在的和实际的应用范围都一直在扩大着。为此我们认为,信号与系统方面的课程不仅是工程教学中一门最基本的课程,而且也能够成为工程类学生在大学教育阶段所修课程中最得益而又引人入胜并且最有用处的一门课。

关于“信号与系统”课程的处理和论述的基本宗旨和看法,第二版与第一版相同,但是在内容的组织和选取上有较大的变化,基本上属于重写和重新组织,并有较多的补充。这些变化的目的在于更有助于教师讲授这门课和学生掌握这门课的内容。在第一版的前言中曾提到过,由于在信号与系统设计和实现手段上的持续发展,对于学生来说,需要对连续时间和离散时间系统的分析与综合技术都很熟悉,这一点越来越重要。当我们写第二版前言时,更坚定了这样的看法和指导原则。这样,学习信号与系统的学生就不仅要在基于物理学定律的那些课程上应该具有坚实的基础,而且在使用计算机进行现象分析和系统及算法的实现上也必须具备扎实的基础。结果,在现在的工程类课表中就反映出一些混杂的课程,有些是涉及连续时间模型的,而另一些又主要是针对计算机应用和离散表示的。因此,在工程类学生的教育及其所选定的领域中,为了给现在和将来的发展做准备,以一种统一的方式,在信号与系统课中将离散时间和连续时间的概念揉合在一起,显得日益重要。

正是本着这些目的,本书以并行的方式建立了连续时间和离散时间信号与系统的分析方法。这一途径在教学上也是十分可取的,它可以利用连续和离散时间方法之间的共同点来分享各自所获得的理性和感性认识; 而两者之间的差异又可用来加深理解各自不同的独特性质。

在材料组织方面(无论是第一版还是第二版),我们还认为本书所论述的基本方法在某些重要方面的应用也应该作为基本内容介绍给学生。这样做不仅能让学生了解目前所学内容的某些应用方面和进一步研究的方向,而且还有助于加深对问题本身的理解。为此,就滤波、通信、采样、连续时间信号的离散时间处理,以及反馈等方面的内容都进行了入门性介绍。事实上,第二版的主要变化之一

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