信號與系統

本書介紹了信號與系統的理論、方法及其實際應用，是一部反映信號與系統新理論和新技術的實用教程。全書共分10章，介紹了信號與系統的基本概念、連續時間信號的基本概念和分析方法、連續時間系統的時域分析方法、連續信號的頻域分析方法、連續時間系統的頻域分析方法、連續時間信號與系統的複頻域分析方法、離散信號與系統的時域分析方法、離散信號與系統的z域分析、系統分析的狀態變量法以及MATLAB在信號與系統分析中的實現方法。書中採用二維碼技術，實現知識點的擴展，方便採用更多方式進行學習。

付華，遼寧工程大學教授。中國煤炭工業信息與自動化專業委員會委員，遼寧省儀器學科教學指導委員會委員。主持完成國家863項目、國家自然科學基金項目、教育部博士點基金、博士後基金、遼寧省科技攻關項目、遼寧省重大科技項目、省創新團隊項目、優秀人才項目等40餘項，主持完遼寧省教改項目、省十一五、十二五教學科研項目多項。

第1章 信號與系統的基本概念 （1）

1.1 信號的定義與分類 （1）

1.1.1 信號的定義 （2）

1.1.2 信號的分類 （2）

1.1.3 信號的基本特性 （6）

1.2 系統的描述及分類 （6）

1.2.1 系統的描述 （7）

1.2.2 系統的分類 （8）

1.3 信號與系統分析概述 （10）

1.3.1 信號分析的主要內容 （10）

1.3.2 系統分析的主要內容 （11）

1.3.3 信號與系統的應用 （11）

習題 （12）

第2章 連續時間信號的時域分析 （13）

2.1 典型信號 （13）

2.1.1 常見的基本信號 （14）

2.1.2 奇異信號 （16）

2.2 信號的基本運算 （22）

2.2.1 信號的加、減和乘法運算 （23）

2.2.2 信號的微分和積分 （23）

2.3 信號的變換 （25）

2.3.1 信號的移位 （25）

2.3.2 信號的反轉 （25）

2.3.3 信號的展縮 （25）

2.4 信號的分解 （27）

2.4.1 直流分量和交流分量的分解 （27）

2.4.2 偶分量和奇分量的分解 （27）

2.4.3 實部分量和虛部分量的分解 （28）

2.4.4 連續信號分解為衝激信號的線性組合 （28）

習題 （29）

第3章 連續時間系統的時域分析法 （33）

3.1 線性連續系統的描述及其響應 （34）

3.1.1 連續時間系統的微分方程及其經典解 （34）

3.1.2 零輸入響應與零狀態響應 （35）

3.2 衝激響應和階躍響應 （37）

3.2.l 單位衝激響應 （37）

3.2.2 單位階躍響應 （38）

3.3 卷積積分及其應用 （39）

3.3.1 卷積積分的定義 （39）

3.3.2 卷積積分的計算 （39）

3.3.3 卷積積分的性質 （41）

習題 （43）

第4章 連續時間信號的頻域分析 （45）

4.1 連續週期信號的傅里葉級數 （46）

4.1.1 三角函數形式的傅里葉級數 （46）

4.1.2 指數形式的傅里葉級數 （46）

4.1.3 函數的對稱性與傅里葉係數的關係 （47）

4.2 週期信號的頻譜與功率譜 （51）

4.2.1 週期信號頻譜的特點 （51）

4.2.2 週期信號的功率譜 （53）

4.3 非週期信號的頻譜分析 （54）

4.3.1 非週期信號的頻譜函數 （54）

4.3.2 典型非週期信號的頻譜 （55）

4.4 傅里葉變換的主要性質 （58）

4.5 週期信號的傅里葉變換 （65）

4.5.1 復指數信號的傅里葉變換 （65）

4.5.2 餘弦、正弦信號的傅里葉變換 （65）

4.5.3 單位衝激序列?T (t )的傅里葉變換 （66）

4.5.4 一般週期信號的傅里葉變換 （67）

4.6 信號的抽樣與重構 （68）

4.6.1 時域抽樣 （68）

4.6.2 信號重構 （72）

4.6.3 頻域抽樣 （73）

習題 （73）

第5章 連續時間系統的頻域分析 （77）

5.1 連續時間系統的頻域分析簡介 （77）

5.1.1 連續時間系統的頻率響應 （77）

5.1.2 非週期信號激勵下的系統響應 （80）

5.1.3 週期信號激勵下的系統響應 （81）

5.2 無失真傳輸和理想濾波器 （82）

5.2.1 無失真傳輸系統 （82）

5.2.2 理想低通濾波器 （84）

習題 （88）

第6章 連續時間信號與系統的複頻域分析 （90）

6.1 拉普拉斯變換 （91）

6.1.1 從傅里葉變換到雙邊拉普拉斯變換 （91）

6.1.2 雙邊拉普拉斯變換的收斂域 （92）

6.1.3 單邊拉普拉斯變換 （93）

6.1.4 典型信號的拉普拉斯變換 （94）

6.2 拉普拉斯變換的基本性質 （95）

6.3 拉普拉斯反變換 （101）

6.3.1 部分分式展開法 （101）

6.3.2 留數法 （103）

6.4 連續時間系統的複頻域分析 （104）

6.4.1 系統微分方程的複頻域求解 （104）

6.4.2 電路的複頻域求解 （105）

6.5 系統函數與系統特性 （106）

6.5.1 系統函數 （106）

6.5.2 系統函數H(s)的零、極點 （107）

6.5.3 系統函數的零、極點分佈與系統的時域特性 （107）

6.5.4 系統函數的零、極點分佈與系統的頻域響應特性 （110）

6.5.5 系統穩定性分析 （114）

6.5.6 H(s)與H(j?)的關係 （115）

6.6 連續時間系統的模擬 （116）

習題 （119）

第7章 離散時間系統的時域分析 （123）

7.1 離散時間信號 （124）

7.1.1 離散時間信號的時域描述 （124）

7.1.2 常用的離散信號 （124）

7.1.3 離散信號的基本運算 （126）

7.2 離散時間系統的數學模型 （129）

7.2.1 離散系統的數學模型—差分方程 （129）

7.2.2 離散時間系統的模擬 （130）

7.3 線性時不變離散系統的響應 （131）

7.3.1 時域經典法 （131）

7.3.2 零輸入響應與零狀態響應 （132）

7.3.3 用卷積和求零狀態響應 （133）

習題 （137）

第8章 離散信號與系統的z域分析 （139）

8.1 離散時間信號的z變換 （140）

8.1.1 z變換的定義 （140）

8.1.2 z變換的收斂域 （140）

8.1.3 常用序列的z變換 （143）

8.1.4 z反變換 （145）

8.1.5 z變換的基本性質 （149）

8.2 離散系統的z域分析 （154）

8.2.1 利用z變換求解差分方程 （154）

8.2.2 離散系統的系統函數 （156）

8.2.3 H(z)的零、極點分佈與時域特性 （157）

8.2.4 系統的因果穩定性 （158）

8.3 離散系統的模擬 （159）

8.3.1 離散時間系統的聯結 （159）

8.3.2 離散時間系統的模擬 （164）

習題 （169）

第9章 系統的狀態變量分析法 （171）

9.1 狀態和狀態空間 （172）

9.2 連續時間系統狀態方程的建立 （173）

9.2.1 連續系統狀態方程的一般形式 （173）

9.2.2 由電路圖直接列寫狀態方程 （175）

9.2.3 從輸入/輸出方程導出狀態方程 （176）

9.2.4 從模擬圖建立狀態方程 （177）

9.3 連續系統狀態方程的解 （179）

9.3.1 狀態方程的複頻域求解 （179）

9.3.2 狀態方程的時域求解 （181）

9.4 離散時間系統狀態方程的建立 （182）

9.4.1 狀態方程的一般形式 （182）

9.4.2 由系統的差分方程或模擬圖列寫狀態方程 （183）

9.5 離散時間系統狀態方程的求解 （184）

9.5.1 離散時間系統狀態方程的時域求解 （184）

9.5.2 離散時間系統狀態方程的z域求解 （185）

習題 （187）

第10章 MATLAB在信號與系統中的實現 （189）

10.1 基於MATLAB表示信號 （189）

10.1.1 連續信號的MATLAB表示 （189）

10.1.2 離散信號的MATLAB表示 （193）

10.1.3 利用MATLAB實現信號的基本運算 （194）

10.2 基於MATLAB的信號與系統的時域分析 （198）

10.2.1 信號的時域分析 （198）

10.2.2 LTI系統的時域分析 （200）

10.3 基於MATLAB的信號與系統的頻域分析 （204）

10.3.1 信號的頻域分析 （204）

10.3.2 系統的頻域分析 （209）

10.4 基於MATLAB的信號與系統的複頻域分析 （210）

10.4.1 信號的複頻域分析 （210）

10.4.2 系統的複頻域分析 （212）

10.5 系統狀態變量分析法的MATLAB實現 （214）

10.5.1 系統狀態方程的MATLAB實現 （214）

10.5.2 連續時間系統狀態方程和輸出方程求解 （216）

10.5.3 離散時間系統狀態方程和輸出方程求解 （217）

習題 （218）

參考文獻 （220）