信号与系统(21世纪高等院校电气信息类系列教材)

本书系统地介绍了信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法。全书共8章，内容包括：信号与系统的基本概念；连续时间系统的时域分析；连续时间信号的频域分析；连续时间系统的频域分析；连续时间信号与系统的复频域分析；离散时间信号与系统的时域分析；离散时间信号与系统的z域分析；系统的状态变量分析等。 本书采用数学概念与物理概念并重的处理方式，阐述了连续时间信号和离散时间信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析，引入MATLAB软件作为信号与系统分析的工具，来实现原理、方法与应用三方面的结合。书中配有大量的例题和习题，并在每章末附有部分参考答案，以利于读者对基本内容的理解和自学。 本书可作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电子信息科学与技术、生物医学工程、计算机科学与技术等专业“信号与系统”课程的教材，也可供从事相关专业的科技工作人员参考。 本书配有电子教案,需要的读者可登录wwwcmpeducom免费注册,审核通过后下载

目录 出版说明 前言 第1章信号与系统的基本概念 1.1信号的描述与分类 1.1.1信号的描述 1.1.2信号的分类 1.2基本的连续时间信号 1.2.1正弦信号与指数信号 1.2.2抽样信号 1.2.3阶跃信号与冲激信号 1.3信号的运算与变换 1.3.1信号的基本运算 1.3.2自变量变换引起的信号变换 1.3.3信号的分解 1.4系统的描述与分类 1.4.1系统的数学模型 1.4.2系统的模拟 1.4.3系统的分类 1.5线性时不变系统的基本性质 1.5.1齐次性与叠加性 1.5.2时不变性 1.5.3微分与积分特性 1.5.4因果性 1.5.5稳定性 1.5.6可逆性 1.5.7记忆性与无记忆性 1.6连续时不变系统分析方法 1.7信号运算与变换及系统判断的MATLAB实现 习题1 习题1部分参考答案 第2章连续时间系统的时域分析 2.1连续时间系统的数学模型 2.2连续时间系统的响应 2.2.1微分方程的经典解 2.2.2零输入响应与零状态响应 2.3冲激响应与阶跃响应 2.3.1冲激响应 2.3.2阶跃响应 2.4卷积 2.4.1卷积的定义 2.4.2卷积的求解 2.5卷积的性质 2.5.1卷积的代数运算 2.5.2卷积的微分与积分 2.5.3与冲激函数的卷积 2.5.4卷积的时移性质 2.6连续时间系统时域分析的MATLAB实现 习题2 习题2部分参考答案 第3章连续时间信号的频域分析 3.1信号的正交分解 3.1.1矢量的正交分解 3.1.2正交函数与正交函数集 3.1.3信号的正交分解方法 3.2周期信号的傅里叶级数分解 3.2.1三角形式的傅里叶级数 3.2.2指数形式的傅里叶级数 3.2.3函数的对称性与傅里叶系数的关系 3.3周期信号的频谱 3.3.1周期信号的频谱定义 3.3.2周期矩形脉冲信号的频谱 3.4非周期信号的频谱 3.4.1傅里叶变换 3.4.2典型非周期信号的频谱 3.5傅里叶变换的性质 3.5.1线性性质 3.5.2时移性质 3.5.3频移性质 3.5.4尺度变换性质 3.5.5对称性质 3.5.6奇偶虚实性质 3.5.7时域微分性质 3.5.8时域积分性质 3.5.9频域微分性质 3.5.10频域积分性质 3.5.11时域卷积定理 3.5.12频域卷积定理 3.6周期信号的傅里叶变换 3.6.1正、余弦信号的傅里叶变换 3.6.2一般周期信号的傅里叶变换 3.7帕塞瓦尔定理与功率谱、能量谱 3.7.1帕塞瓦尔定理 3.7.2功率谱与能量谱 3.8连续时间信号频域分析的MATLAB实现 习题3 习题3部分参考答案 第4章连续时间系统的频域分析 4.1系统响应的频域分析 4.1.1频域系统函数 4.1.2周期信号激励下系统响应的频域分析 4.1.3非周期信号激励下系统响应的频域分析 4.2无失真传输 4.3理想低通滤波器与系统的物理可实现性 4.3.1理想低通滤波器及其冲激响应 4.3.2理想低通滤波器的阶跃响应 ---------- XT2.FBD4.3.3系统的物理可实现性 4.4希尔伯特变换 4.4.1系统函数的约束特性与希尔伯特变换 4.4.2希尔伯特滤波器 4.5调制与解调 4.5.1调制与解调的基本概念 4.5.2抑制载波的双边带幅度调制与解调 4.5.3幅度调制与解调 4.5.4单边带调制与残留边带调制 4.6抽样定理 4.6.1信号的时域抽样 4.6.2时域抽样定理 4.6.3理想内插恢复 4.6.4实际内插恢复 4.6.5频域抽样定理 4.7频分复用与时分复用 4.7.1频分复用 4.7.2时分复用 4.8连续时间系统频域分析的MATLAB实现 习题4 习题4部分参考答案 第5章连续时间信号与系统的复频域分析 5.1拉普拉斯变换 5.1.1从傅里叶变换到拉普拉斯变换 5.1.2拉普拉斯变换的收敛域 5.1.3常见信号的拉普拉斯变换 5.2拉普拉斯变换的性质 5.2.1线性性质 5.2.2 时移性质 5.2.3复频移性质 5.2.4尺度变换性质 5.2.5时域微分性质 5.2.6时域积分性质 5.2.7复频域微分性质 5.2.8复频域积分性质 5.2.9初值定理 5.2.10终值定理 5.2.11时域卷积定理 5.2.12复频域卷积定理 5.3拉普拉斯反变换 5.4连续时间系统的复频域分析 5.4.1微分方程的复频域求解 5.4.2电路的复频域模型与求解 5.5系统函数与系统特性 5.5.1系统函数 5.5.2系统函数的零点与极点 5.5.3系统函数的零、极点分布与时域响应特性的关系 5.5.4系统函数的零、极点分布与频域响应特性的关系 5.5.5系统函数的极点分布与系统稳定性的关系 5.6线性系统的模拟 5.6.1基本运算器 5.6.2系统模拟的直接形式 5.6.3系统模拟的组合形式 5.7连续时间信号与系统复频域分析的MATLAB实现 习题5 习题5部分参考答案 第6章离散时间信号与系统的时域分析 6.1离散时间信号基础 6.1.1离散时间信号的数学描述 6.1.2常见离散时间信号 6.1.3离散时间信号的基本运算 6.2离散时间系统 6.2.1线性时不变离散时间系统 6.2.2离散时间系统的数学模型 6.2.3离散时间系统的时域模拟 6.3离散时间系统的时域响应 6.3.1迭代法求解差分方程 6.3.2经典法求解差分方程 6.3.3零输入响应与零状态响应 6.4单位序列响应与单位阶跃响应 6.4.1单位序列响应 ---------- XT3.FBD6.4.2单位阶跃响应 6.5卷积和 6.5.1卷积和的定义 6.5.2卷积和的求解 6.5.3卷积和的性质 6.6离散时间信号与系统时域分析的MATLAB实现 习题6 习题6部分参考答案 第7章离散时间信号与系统的z域分析 7.1Z变换 7.1.1Z变换的定义 7.1.2Z变换的收敛域 7.1.3常见序列的Z变换 7.2Z变换的性质 7.2.1线性性质 7.2.2移位性质 7.2.3z域尺度变换性质 7.2.4z域微分性质 7.2.5z域积分性质 7.2.6时域折叠性质 7.2.7初值定理 7.2.8终值定理 7.2.9时域卷积定理 7.2.10z域卷积定理 7.3Z反变换 7.3.1幂级数展开法 7.3.2部分分式展开法 7.3.3围线积分法 7.4Z变换与拉普拉斯变换的关系 7.5差分方程的Z变换求解 7.6系统函数与系统特性 7.6.1系统函数 7.6.2系统函数的零点与极点 7.6.3系统函数的零、极点分布与时域响应特性的关系 7.6.4系统函数与系统的因果、稳定性的关系 7.7离散时间系统的频率响应 7.7.1频率响应 7.7.2系统函数零、极点分布与频率响应特性的关系 7.8离散时间系统的z域模拟 7.8.1基本运算器 7.8.2系统模拟的直接形式 7.8.3系统模拟的组合形式 7.9离散时间信号与系统z域分析的MATLAB实现 习题7 习题7部分参考答案 第8章系统的状态变量分析 8.1状态方程 8.1.1状态变量和状态方程 8.1.2状态方程的一般形式 8.2状态方程的建立 8.2.1连续系统状态方程的建立 8.2.2离散系统状态方程的建立 8.3状态方程的求解 8.3.1连续系统状态方程的求解 8.3.2离散系统状态方程的求解 8.4系统的可控制性与可观测性 8.4.1状态矢量的线性变换 8.4.2系统的可控制性 8.4.3系统的可观测性 8.4.4系统的可控性和可观性与系统函数的关系 8.5系统的状态变量分析的MATLAB实现 习题8 习题8部分参考答案 参考文献

前言“信号与系统”课程是高等工科院校电子信息工程、通信工程、自动化、电子信息科学与技术、生物医学工程、计算机科学与技术等专业的一门重要的技术基础课程。该课程的应用领域非常广泛，几乎遍及电类及非电类的各个工程技术学科。随着信息科学与技术的迅速发展，新的信号处理和分析技术不断涌现。由于信号是信息的载体，系统是信息处理的手段，因此，作为研究信号与系统基本理论和方法的“信号与系统”课程，必须与信息科学技术的发展趋势相一致。为此，编者在结合了多年的教学改革与实践成果，并参阅国内外最新优秀教材的基础上，编写了本书。 本书是根据高等工科院校“信号与系统课程教学基本要求”，并贯彻工科专业基础课教材立足于“加强基础，精选内容；结合实际，逐步更新；突出重点，利于教学”的指导思想而精心编排的。在内容结构上，采用先“信号分析”，后“系统分析”；先“连续信号与系统分析”，后“离散信号与系统分析”；先“时域分析”，后“变换域分析”。这样的安排，既体现了两者之间在理论分析上相对独立、内容上相互并行的特点，又遵循了先易后难、循序渐进的教学原则。 本书主要讨论确定性信号的特性和线性时不变系统的基本理论和基本分析方法，建立信号分析与系统分析之间的逻辑关系，明确时域分析与变换域分析的相互关系和各自的适用范畴。在时域分析中，着重于基本信号的数学定义和性质、信号的变换与运算以及系统的描述与时域特性等的讲述；在变换域分析中，突出了傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换的数学概念、基本性质和工程应用背景等，淡化了其数学运算和技巧以及建立信号频谱与系统函数的概念。 在辅助教学工具上，本书引入了具有强大计算功能的MATLAB软件。在各章中通过例题的方式，借助MATLAB这种现代计算工具加深读者对基本概念、基本原理和基本方法的理解和应用，实现了经典理论与现代计算技术相结合，从而为更有效地学习和理解新知识提供了有效的方法。 本书内容丰富，论述清楚，系统性和实践性较强。结构上注重重点突出、难点分散，强调数学概念与物理概念并重，力求实现原理、方法与应用三方面的结合。本书还精心选编了大量的例题和习题，并配备了部分参考答案，使之与正文有机结合，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力。 考虑到大学本科阶段的教学特点，我们在编写本书时注意了教材的教学适用性，在总体结构上力求简明，章节内容安排上既考虑了课程体系的连贯性，又保持了一定的独立性，以适应不同的教学要求和教学计划，便于对本书内容进行裁剪。 参加本书编写工作的有：许波（第3、4、6章）、和卫星（第5、7、8章）、毛彦欣（第1、2章和每章中有关MATLAB的内容）。本书由许波任主编，负责全书内容的选定和统稿。 在本书编写的过程中，得到了江苏大学电气信息工程学院的支持与指导，陈晓平教授、赵德安教授、周新云副教授给予了热情帮助和支持。同时，本书的出版得到了江苏省高校优势学科建设工程项目（PAPD）的资助。在此一并表示衷心的感谢！ 由于编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。 编者