信號分析與處理

本書具有如下特色：

（1）考慮自動化專業的特點，既精選內容，避免重複，又注意內容的銜接。加強“信號分析與處理”和先修課程（“高等數學”、“複變函數”和“電路原理”）以及後續課程（“自動控制理論”等課程）之間內容的銜接性。弱化課程之間重複的知識點，根據知識點在各課程中的重要程度及課程講授的先後順序等，明晰信號分析與處理課程知識點的分擔情況，與“自動控制理論”有明確的分工和很好的銜接。

（2）從教材內容編排和教材結構上，本書內容精煉，深入淺出，兼顧信號和系統之間的關係。課程體系上突出“信號、系統與處理”的結合；教材內容上突出“原理、方法與應用”的結合。本書以信號分析為基礎，系統分析為橋樑，處理技術為手段，系統設計為目的，改變已有教材以系統分析為主或只涉及信號分析兩種傳統的狀況，便於學生能夠更容易學習和理解整個課程內容。

（3）重點突出，拓寬知識面，增加授課信息量。考慮到自動化專業的特色以及先修數學課程，本書增加講授數字信號的處理方法，包括離散信號的時域和頻域分析、離散傅立葉變換、快速傅立葉變換等。

（4）本書力求在不影響內容系統性和理論嚴謹性的前提下，儘量簡化或避免過多的數學推導。這門課程中的數學概念大都有很強的物理背景和工程意義。本書注重物理概念，強調工程應用背景，結合物理意義幫助理論的理解和掌握。

（5）*後章節引入相應的MATLAB工具，便於讀者實現計算機仿真學習。加深對前面章節知識點的理解和應用，用於一些例題的分析和解答，掌握信號分析、處理的重要工具，提高使用計算機進行信號分析處理的能力。 ^[1] 

馬立玲，副教授，碩士生導師，現任北京理工大學自動化學院院長助理。主要研究方向為複雜系統性能分析與故障診斷，承擔或參與包括國家自然基金、863項目、北京市自然基金項目在內的國家級或省部級項目5項，橫向合作項目20多項。在教學方面，承擔本科信號分析與處理課程，國際班Signals Analysis and Processing課程，研究生故障診斷與容錯技術課程的教學工作。發表SCI、EI收錄論文30餘篇；申請發明專利26項，獲授權19項；獲國家級科技進步二等獎1項，省部級科技獎勵1項。

第1章　信號分析與處理的基本概念

1.1　信號的定義和描述

1.2　信號的分類

1.2.1　確定性信號與隨機信號

1.2.2　連續信號與離散信號

1.2.3　週期信號與非週期信號

1.2.4　能量信號與功率信號

1.3　系統的定義與分類

1.3.1　系統的定義與描述

1.3.2　系統的特性與分類

1.4　信號分析與處理概述

習題 009

第2章　連續時間信號及系統的時域分析

2.1　引言

2.2　基本連續時間信號

2.2.1　單位階躍函數

2.2.2　單位衝激函數

2.2.3　復指數信號

2.3　連續信號的時域運算

2.3.1　信號的基本運算

2.3.2　信號的卷積積分

2.4　連續LTI系統的微分方程及其求解

2.4.1　LTI系統的微分方程模型

2.4.2　微分方程的求解

2.4.3　關於0-與0值

2.5　零輸入響應與零狀態響應

2.5.1　零輸入響應的求取

2.5.2　零狀態響應的求取

2.6　單位衝激響應

2.7　由衝激響應求零狀態響應

2.7.1　卷積法求解h(t)

2.7.2　h(t)描述的系統性質

習題

第3章　離散時間信號及系統的時域分析

3.1 基本離散時間信號

3.1.1　單位階躍序列和單位抽樣序列

3.1.2　復指數序列

3.1.3　由連續時間信號抽樣得到的離散時間序列

3.2　離散信號的時域運算

3.3　離散LTI系統的差分方程及其求解

3.3.1　離散時間系統的數學模型

3.3.2　差分方程的解法

3.4　零輸入響應和零狀態響應

3.4.1　零輸入響應

3.4.2　零狀態響應

3.4.3　全響應

3.5　單位抽樣響應

3.5.1　單位抽樣響應的定義及求取

3.5.2　複合系統的單位抽樣響應

3.5.3　用單位抽樣響應表示系統的性質

3.6　利用卷積和求取零狀態響應

習題

第4章　連續時間信號及系統的頻域分析

4.1　引言

4.2　信號的正交分解

4.2.1　信號的分解

4.2.2　正交函數與正交函數集

4.2.3　復指數函數是正交函數

4.3　週期信號的頻譜分析——傅里葉級數

4.3.1　週期信號的傅里葉級數

4.3.2　週期信號的頻譜圖

4.4　非週期信號的頻譜分析——傅里葉變換

4.4.1　非週期信號的傅里葉變換

4.4.2　週期信號的傅里葉變換

4.5　傅里葉變換的性質

4.6　系統的頻域分析及響應

4.6.1　頻域分析原理

4.6.2　頻域響應的求取

4.6.3　利用頻域分析求系統零狀態響應

4.7　信號的傳輸與濾波

4.7.1　無失真傳輸

4.7.2　信號的濾波與理想濾波器

4.8　抽樣定理

4.8.1　有關定義

4.8.2　抽樣信號的頻譜

4.8.3　時域抽樣定理

習題

第5章　離散時間信號及系統的頻域分析

5.1　引言

5.2　週期信號的頻譜分析——離散傅里葉級數

5.2.1　用復指數序列表示週期的離散時間信號

5.2.2　離散傅里葉係數的確定

5.3　非週期信號的頻譜分析——離散時間傅里葉變換

5.3.1　非週期序列的表示

5.3.2　離散時間傅里葉變換的收斂

5.3.3　離散時間和連續時間傅里葉變換的差別

5.3.4　離散時間傅里葉變換計算舉例

5.4　離散時間傅里葉變換的性質

5.5　利用頻域分析求系統零狀態響應

5.6　離散傅里葉變換

5.6.1　從離散傅里葉級數到離散傅里葉變換

5.6.2　DFT與DTFT的關係

5.7　快速傅里葉變換

5.7.1　快速傅里葉變換的基本思路

5.7.2　基2FFT算法

習題

第6章　連續時間信號及系統的複頻域分析

6.1　引言

6.2　拉普拉斯變換

6.2.1　從傅里葉變換到拉普拉斯變換

6.2.2　收斂域

6.2.3　單邊拉普拉斯變換

6.2.4　拉普拉斯變換和傅里葉變換的關係

6.3　拉普拉斯變換的性質

6.4　拉普拉斯反變換

6.4.1　利用拉普拉斯變換性質求解

6.4.2　部分分式展開法

6.5　連續時間系統的複頻域分析

6.5.1　微分方程的複頻域求解

6.5.2　電路系統的複頻域求解

6.6　系統函數分析

6.6.1　系統函數

6.6.2　系統因果性和穩定性分析

習題

第7章　離散時間信號及系統的z域分析

7.1　引言

7.2　離散信號的z變換

7.2.1　離散信號的z變換

7.2.2　z變換與離散時間傅里葉變換的關係

7.3　z變換的性質

7.4　z反變換

7.4.1　冪級數展開法（長除法）

7.4.2　部分分式展開法

7.5　利用z域分析求取系統完全響應

7.5.1　零輸入響應

7.5.2　零狀態響應

7.5.3　系統全響應

7.6　系統函數分析

7.6.1　系統函數的求取

7.6.2　系統的穩定性和因果性

習題

第8章　MATLAB中信號分析與處理的應用

8.1　引言

8.2　MATLAB入門

8.2.1　MATLAB基本操作

8.2.2　可視化

8.3　連續時間系統時域分析的MATLAB實現

8.3.1　時域信號的運算

8.3.2　系統響應的求解

8.4　連續時間系統頻域分析的MATLAB實現

8.4.1　傅里葉級數

8.4.2　傅里葉變換與反變換

8.4.3　系統響應

8.5　連續時間系統複頻域分析的MATLAB實現

8.5.1　拉普拉斯變換與反變換

8.5.2　系統響應

8.6　離散時間系統時頻域分析的MATLAB實現

8.6.1　離散時間信號的產生

8.6.2　離散時間信號的運算

8.6.3　離散時間系統的響應求解

8.6.4　離散信號的頻域分析

8.7　離散時間系統z域分析的MATLAB實現

8.7.1　z變換和反變換

8.7.2　系統響應求解

參考文獻 ^[1]