信号分析与处理

本书具有如下特色：（1）考虑自动化专业的特点，既精选内容，避免重复，又注意内容的衔接。加强“信号分析与处理”和先修课程（“高等数学”、“复变函数”和“电路原理”）以及后续课程（“自动控制理论”等课程）之间内容的衔接性。弱化课程之间重复的知识点，根据知识点在各课程中的重要程度及课程讲授的先后顺序等，明晰信号分析与处理课程知识点的分担情况，与“自动控制理论”有明确的分工和很好的衔接。（2）从教材内容编排和教材结构上，本书内容精炼，深入浅出，兼顾信号和系统之间的关系。课程体系上突出“信号、系统与处理”的结合；教材内容上突出“原理、方法与应用”的结合。本书以信号分析为基础，系统分析为桥梁，处理技术为手段，系统设计为目的，改变已有教材以系统分析为主或只涉及信号分析两种传统的状况，便于学生能够更容易学习和理解整个课程内容。（3）重点突出，拓宽知识面，增加授课信息量。考虑到自动化专业的特色以及先修数学课程，本书增加讲授数字信号的处理方法，包括离散信号的时域和频域分析、离散傅立叶变换、快速傅立叶变换等。（4）本书力求在不影响内容系统性和理论严谨性的前提下，尽量简化或避免过多的数学推导。这门课程中的数学概念大都有很强的物理背景和工程意义。本书注重物理概念，强调工程应用背景，结合物理意义帮助理论的理解和掌握。（5）最后章节引入相应的MATLAB工具，便于读者实现计算机仿真学习。加深对前面章节知识点的理解和应用，用于一些例题的分析和解答，掌握信号分析、处理的重要工具，提高使用计算机进行信号分析处理的能力。

第1章信号分析与处理的基本概念
1.1信号的定义和描述
1.2信号的分类
1.2.1确定性信号与随机信号
1.2.2连续信号与离散信号
1.2.3周期信号与非周期信号
1.2.4能量信号与功率信号
1.3系统的定义与分类
1.3.1系统的定义与描述
1.3.2系统的特性与分类
1.4信号分析与处理概述
习题
第2章连续时间信号及系统的时域分析
2.1引言
2.2基本连续时间信号
2.2.1单位阶跃函数
2.2.2单位冲激函数
2.2.3复指数信号
2.3连续信号的时域运算
2.3.1信号的基本运算
2.3.2信号的卷积积分
2.4连续LTI系统的微分方程及其求解
2.4.1LTI系统的微分方程模型
2.4.2微分方程的求解
2.4.3关于0-与0+值
2.5零输入响应与零状态响应
2.5.1零输入响应的求取
2.5.2零状态响应的求取
2.6单位冲激响应
2.7由冲激响应求零状态响应
2.7.1卷积法求解h(t)
2.7.2h(t)描述的系统性质
习题
第3章离散时间信号及系统的时域分析
3.1基本离散时间信号
3.1.1单位阶跃序列和单位抽样序列
3.1.2复指数序列
3.1.3由连续时间信号抽样得到的离散时间序列
3.2离散信号的时域运算
3.3离散LTI系统的差分方程及其求解
3.3.1离散时间系统的数学模型
3.3.2差分方程的解法
3.4零输入响应和零状态响应
3.4.1零输入响应
3.4.2零状态响应
3.4.3全响应
3.5单位抽样响应
3.5.1单位抽样响应的定义及求取
3.5.2复合系统的单位抽样响应
3.5.3用单位抽样响应表示系统的性质
3.6利用卷积和求取零状态响应
习题
第4章连续时间信号及系统的频域分析
4.1引言
4.2信号的正交分解
4.2.1信号的分解
4.2.2正交函数与正交函数集
4.2.3复指数函数是正交函数
4.3周期信号的频谱分析——傅里叶级数
4.3.1周期信号的傅里叶级数
4.3.2周期信号的频谱图
4.4非周期信号的频谱分析——傅里叶变换
4.4.1非周期信号的傅里叶变换
4.4.2周期信号的傅里叶变换
4.5傅里叶变换的性质
4.6系统的频域分析及响应
4.6.1频域分析原理
4.6.2频域响应的求取
4.6.3利用频域分析求系统零状态响应
4.7信号的传输与滤波
4.7.1无失真传输
4.7.2信号的滤波与理想滤波器
4.8抽样定理
4.8.1有关定义
4.8.2抽样信号的频谱
4.8.3时域抽样定理
习题
第5章离散时间信号及系统的频域分析
5.1引言
5.2周期信号的频谱分析——离散傅里叶级数
5.2.1用复指数序列表示周期的离散时间信号
5.2.2离散傅里叶系数的确定
5.3非周期信号的频谱分析——离散时间傅里叶变换
5.3.1非周期序列的表示
5.3.2离散时间傅里叶变换的收敛
5.3.3离散时间和连续时间傅里叶变换的差别
5.3.4离散时间傅里叶变换计算举例
5.4离散时间傅里叶变换的性质
5.5利用频域分析求系统零状态响应
5.6离散傅里叶变换
5.6.1从离散傅里叶级数到离散傅里叶变换
5.6.2DFT与DTFT的关系
5.7快速傅里叶变换
5.7.1快速傅里叶变换的基本思路
5.7.2基2FFT算法
习题
第6章连续时间信号及系统的复频域分析
6.1引言
6.2拉普拉斯变换
6.2.1从傅里叶变换到拉普拉斯变换
6.2.2收敛域
6.2.3单边拉普拉斯变换
6.2.4拉普拉斯变换和傅里叶变换的关系
6.3拉普拉斯变换的性质
6.4拉普拉斯反变换
6.4.1利用拉普拉斯变换性质求解
6.4.2部分分式展开法
6.5连续时间系统的复频域分析
6.5.1微分方程的复频域求解
6.5.2电路系统的复频域求解
6.6系统函数分析
6.6.1系统函数
6.6.2系统因果性和稳定性分析
习题
第7章离散时间信号及系统的z域分析
7.1引言
7.2离散信号的z变换
7.2.1离散信号的z变换
7.2.2ｚ变换与离散时间傅里叶变换的关系
7.3z变换的性质
7.4z反变换
7.4.1幂级数展开法（长除法）
7.4.2部分分式展开法
7.5利用z域分析求取系统wan全响应
7.5.1零输入响应
7.5.2零状态响应
7.5.3系统全响应
7.6系统函数分析
7.6.1系统函数的求取
7.6.2系统的稳定性和因果性
习题
第8章MATLAB中信号分析与处理的应用
8.1引言
8.2MATLAB入门
8.2.1MATLAB基本操作
8.2.2可视化
8.3连续时间系统时域分析的MATLAB实现
8.3.1时域信号的运算
8.3.2系统响应的求解
8.4连续时间系统频域分析的MATLAB实现
8.4.1傅里叶级数
8.4.2傅里叶变换与反变换
8.4.3系统响应
8.5连续时间系统复频域分析的MATLAB实现
8.5.1拉普拉斯变换与反变换
8.5.2系统响应
8.6离散时间系统时频域分析的MATLAB实现
8.6.1离散时间信号的产生
8.6.2离散时间信号的运算
8.6.3离散时间系统的响应求解
8.6.4离散信号的频域分析
8.7离散时间系统z域分析的MATLAB实现
8.7.1z变换和反变换
8.7.2系统响应求解
参考文献