信号与系统----导论1杂谈为什么要学信号与系统
背景
此处讨论以EE相关专业为背景,一般学信号与系统时,你应该已经学了电路原理、模拟电路、数字电路、高等数学、线性代数、概率论与数理统计等。同时还可能在学复分析、偏微分方程或数理方程、电磁场与电磁波、微波与天线、通信原理等等。各个高校安排可能有所差别,但是一般顺序上差不多,但是深度上会差很多,而且侧重也不太一样。
强烈建议感兴趣且有精力的同学,不要局限于教材,图书馆就是宝库,图书馆不行,就自己查,自己买书,中国的书还是很便宜的,如果你买过国外原版书的话,就知道一本教材一千多rmb很正常,但很多好书影印后,才四五十人民币,简直就是白给,一本好书,可能值得你三五年反复看,想想是不是很值?!
信号与系统,延伸出来的内容极其丰富,是一个宝藏!
我自己:算是学渣吧,不够聪明也不够努力,考不上清华这种高端学府,更没背景加持去挑战海外名校。算是好奇心比较重的一个人,学习中有很多疑问冒出来。2013年硕士毕业,现在工作之余,想把疑问整理整理,没准儿能帮上谁呢?
为什么要学信号与系统
因为非常重要…这简直跟没说一样…
我们认识世界的方式,都是从具体到抽象的。信号与系统就是从具体到抽象这个进程中的一个重要环节,它要帮你建立你看世界的新方式。
什么叫新方式?举个小例子:一张白纸,阳光照在上面,你看到的就是白色;这时候,你拿个三棱镜放在光路上,白纸上就出现了各种颜色。用了三棱镜这个新工具,你就有了观察阳光的新方式。
这例子有点跑题,先说从具体到抽象
继续举例子。模拟电路,EE应该学过运算放大器,学过振荡电路,学过怎么分析这些振荡电路,什么条件下会起振。你应该知道初始的扰动是怎么来的,然后振动是怎么维持的,输入的扰动,然后输出的是正弦波。扰动和正弦波,在电路上看都是以电压这个形式的物理量体现的,这就是信号,电信号,而振荡电路就是个系统。输入信号、系统、输出信号,这三者就是信号与系统重点研究的三要素,三者之间的关系如何知二求一,就是重点要解决的问题。比如我知道扰动和想要的频率的正弦波,问题就是如何设计这个系统。
这个例子看起来还只是个建模,但是更关键的是抽象。你需要思考,信号必须是电信号么?系统必须是电路系统么?
再举个例子:大家都坐过车,路上都有减速带、有坑坑洼洼的时候,当车从这些障碍上驶过时,车就会振动?你会觉得颠簸,但是你有没有跟振荡电路联系起来,思考一下,为什么车受到了扰动,你不会像正弦波一样,一直颠儿下去?反而是颠簸几下,就继续平稳行驶了呢?
所以此时,通过类比,减速带对车轮的冲击就是输入信号,汽车是个系统,你感觉的颠簸就是输出信号。这样,这个问题又被我们建模成信号与系统。设计汽车,就是设计这样一个系统:输入是对车轮的冲击、输出是乘客尽量少的感觉到振动。说的具体点就是设计车的悬挂系统,悬挂系统中有阻尼有弹簧。再联想联想,电路中有什么?有电阻有电容。所以可以大概联系,阻尼电阻都是耗能器件,弹簧电容都是储能器件,是不是很相似。
既然很相似,我们就需要一个统一的方法去理解这些相似的东西,也就是说我可以用具备泛化能力很强的工具去解决具体问题,所以你学了信号与系统这门课后,掌握了众多分析工具和分析方法,目的是去理解更多的现实。
结合上面两个例子,可以总结,信号与系统这门课程,就是要在更高的抽象层次上去俯视问题。但是需要注意抽象层次上研究问题,逻辑完备,但是并不形象,作为初学者,一定要时刻联系各种知识点,构建自己大脑中的知识网络,单纯的知识点并去解决一个问题,可能百度百科就能实现这个,但人脑不可比拟之处就将这些知识点联络成为一个网络,去类比这也是我认为,在学习阶段最需要做的,也是最值得做的事情,应付考试并获得不错的成绩固然重要,更重要的是,如果你不把这些知识联络起来,可能最后剩下的就是个成绩单,你这多年的学习就成了零落在各个书中的知识点。
信号与系统讲了哪些东西
教材
信号与系统的教材有很多,课程内容已经很稳定了。对于本科生阶段的学习,并不会提到很多近现代的信号处理手段。
所以,无论是你们学校自己编的教材,还是经典的,应该都能满足你!
我看过的几本书推荐给大家 首屈一指当然是 Alan V.Oppenhaim 《Signals and Systems》Second Edition 我是2006年入学,2007年12月买的影音版,当时已经是第九次印刷。内容很丰富的一本书。也是很多教材的参考。上海交大的教材应该就是这本。课后题非常多,有丰富的延伸。
清华大学郑君里老师的《信号与系统》和《教与写的记忆:信号与系统评注》
东南大学管致中老师的《信号与线性系统》2007年5月19日管老仙逝
西安电子科技大学吴大正老师的《信号与线性系统分析》2016年3月8日吴老仙逝
哈尔滨工业大学张晔老师的《信号与系统》再往前还有王宝祥、胡航老师写的教材
这些教材都是各个名校老师的心血,虽然整个脉络差不多,但是表达还是有差别的,有机会可以借来参考,有时候一个概念有很多种说法,可能其中有一种说法就在你那里ring a bell,就达到目的了!
脉络
-信号与系统简介
-连续时间系统
-离散时间系统
**零散时间写……未完待续
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