01 / 导读
导读
引用
Sadiku, M. N. O., Ali, W. H., & Musa, S. M. (2024). Signals and Systems: A Primer with MATLAB (2nd ed.). CRC Press.
章节概要
第2版约470页，共7章，另有4个附录。每一章都遵循同样的结构：引言、分节编号的理论、应用一节、题为"Computing with MATLAB"的一节，然后是小结、复习题和习题。CRC Press称本书是面向电气与计算机工程专业三年级学生的教材，并说第2版的主要目的是让第一版更加清晰，同时保持第一版的目标，即以比其他教材更清晰、更有趣、更易懂的方式讲授连续时间和离散时间的信号与系统。
第1章：基本概念
约70页，是篇幅最长的一章。它定义信号和系统，对信号进行分类，介绍基本的连续时间和离散时间信号以及对它们的运算，并对系统进行分类。与每一章一样，理论之后是应用和MATLAB计算。
第2章：卷积
介绍冲激响应和卷积积分，讲解图解卷积和方框图表示，然后转向离散时间卷积和方框图实现。
第3章：拉普拉斯变换
讨论拉普拉斯变换的定义和性质、反变换以及传递函数，随后是应用。本书把拉普拉斯变换放在傅里叶分析之前。
第4章：傅里叶级数
展开三角形式和指数形式的傅里叶级数、其性质以及截断的复傅里叶级数。
第5章：傅里叶变换
定义傅里叶变换及其性质和反变换，并以帕塞瓦尔定理和傅里叶变换与拉普拉斯变换的比较结束理论部分。
第6章：离散傅里叶变换
转入离散时间：离散时间傅里叶变换及其性质、离散傅里叶变换和快速傅里叶变换。
第7章：z变换
拉普拉斯变换在离散时间中的对应物：定义、收敛域、性质和z反变换，并附有应用。
附录A–D
数学公式、复数、MATLAB入门，以及奇数题答案。
核心概念
第1–2章：基本概念；卷积
- 信号与系统的分类：在分析之前，按性质对信号（例如连续时间或离散时间）和系统进行分类。
- 冲激响应：系统对冲激输入的输出，可完全刻画该系统。
- 卷积：由输入和冲激响应求线性时不变系统输出的运算，涵盖连续时间和离散时间。
第3章：拉普拉斯变换
- 传递函数：输出变换与输入变换之比，是分析连续时间系统的主要工具。
- 拉普拉斯反变换：由变换恢复时域行为。
第4–5章：傅里叶级数；傅里叶变换
- 傅里叶级数：把周期信号表示为正弦信号或复指数信号之和。
- 傅里叶变换：非周期信号的频域描述。
- 帕塞瓦尔定理：信号能量在时域和频域中相等。
第6–7章：离散傅里叶变换；z变换
- DTFT、DFT与FFT：离散时间傅里叶变换、其有限的采样形式，以及计算它的快速算法。
- 收敛域：使z变换存在的z值集合，是唯一解释z变换所必需的。
评析
优点
- 结构一致。 每章都按照理论、应用、MATLAB、小结、复习题、习题的同一顺序展开，便于查找内容，也便于安排教学。
- 内置计算。 每章都有"Computing with MATLAB"一节，另有MATLAB入门附录，学生可以在手算的同时练习变换的计算和绘图。
- 简短而集中。 七章内容简洁地贯穿标准的变换工具，适合一学期的课程或复习。奇数题答案有助于自学。
- 作者经验丰富。 Sadiku与Charles Alexander合著了 Fundamentals of Electric Circuits，还写过许多其他工程教材；出版社的简介提到，他因对计算电磁学和工程教育的贡献而成为IEEE终身会士。
局限
- 范围较窄。 目录中没有关于采样、调制或通信系统、滤波器设计、状态空间方法或反馈的章节；更广泛的信号与系统课程所含的这些主题需要从别处补充。
- 深度不均。 第1章约70页。除第1、2章中的离散时间小节外，离散时间内容集中在最后两章（合计约90页），而讲连续时间的拉普拉斯和傅里叶各章约占170页。
- 以目标读者为前提。 出版社所说的读者是电气与计算机工程专业三年级学生，因此可以预期读者具备微积分、复数和基础电路知识；关于复数的附录B和公式附录A有所帮助，但本书并不是数学的入门书。
- 依赖MATLAB。 计算小节始终使用MATLAB；无法使用MATLAB的读者需要把示例改写到其他工具中。
在课程中的定位
在信号、系统与控制课程中，Sadiku、Ali和Musa的书是一本简明的变换方法入门。Oppenheim和Willsky的 Signals and Systems 是核心课程的标准完整教材，把连续时间和离散时间并列讲授，并延伸到采样、调制和反馈入门；Sadiku则是贯穿同一核心内容的更短、更直接的路径，适合在该课程之前或期间复习。Allen Downey的 Think DSP 通过Python代码和声音以计算的方式切入这一学科，对于想做实验而非MATLAB练习的读者，它与Sadiku的手算方法相得益彰。
控制方面的书建立在Sadiku所教内容的基础上：Nise的 Control Systems Engineering 借助MATLAB和Simulink等工具对反馈系统进行建模和设计，而Sadiku讲拉普拉斯变换和传递函数的第3章是最直接的准备。涵盖状态空间方法的Åström与Murray的 Feedback Systems 以及Craig的 Introduction to Robotics 要更晚才读，远远超出本书的范围。
如何使用本书
本书适合三年级的电气与计算机工程专业学生，或任何需要一门简短而系统的变换方法课程的人。读者应具备微积分、复数和电路入门课程的基础；附录A和B汇集了书中用到的公式和复数结论。
实用的学习计划：
- 核心： 按顺序学习第1–3章。卷积和拉普拉斯变换此后处处用到，尤其是在控制中。
- 频域： 第4–5章。认真研读第5章中傅里叶变换与拉普拉斯变换的比较，它把前后两部分联系在一起。
- 离散时间： 第6–7章，对将来学习数字信号处理的学生必不可少。
- 略读或作参考： 应用小节，视课程而定。
每章先做手算例题，再做MATLAB一节，并用它来核对习题答案。如果初次接触MATLAB，先读附录C。把复习题当作快速自测，然后做习题，在附录D中核对奇数题答案。关于采样、滤波器设计或状态空间方法，请参阅更完整的信号与系统或控制教材。