信號與系統

本書系統介紹信號與系統的基本理論和分析方法。全書共7章，圍繞連續和離散兩類系統，介紹時域和變換域的分析方法。其中第1~4章討論連續時間信號與系統的時域、頻域分析和複頻域分析，第5章和第6章討論離散時間信號與系統的時域和z域分析。為了加強讀者對知識的理解和掌握，在面向應用的基礎上，第7章利用MATLAB/Simulink對信號與系統的一些應用進行實例仿真。本書簡明易懂、重點突出，書中配有豐富的例題與課後習題。 本書可作為高等院校通信、電子信息、自動控制等專業的本科教材，同時也可為相關專業的科技工作者提供參考。

第1章信號與系統概論

1.1信號與系統

1.1.1信號的概念

1.1.2系統的概念

1.2信號的分類與描述

1.2.1信號的分類

1.2.2常用的連續時間信號

1.2.3奇異信號

1.3信號的基本運算

1.3.1信號相加與相乘

1.3.2信號時移、反褶和尺度變換

1.3.3信號微分和積分

1.4信號的分解

1.4.1信號的直流和交流分解

1.4.2信號的衝激函數分解

1.5系統的描述與分類

1.5.1系統模型

1.5.2系統的分類

1.6線性時不變系統的分析

1.6.1LTI系統的特性

1.6.2LTI系統的分析方法

習題1

第2章連續時間系統的時域分析

2.1LTI系統的描述

2.1.1系統的數學模型

2.1.2系統的算子描述

2.1.3微分方程的求解

2.2零輸入響應

2.3單位衝激響應和階躍響應

2.3.1單位衝激響應

2.3.2單位階躍響應

2.4零狀態響應

2.4.1卷積

2.4.2卷積的性質

2.4.3零狀態響應的卷積法

2.5各種響應之間的關係

習題2

第3章連續時間信號與系統的頻域分析

3.1週期信號的傅里葉級數

3.1.1三角形式的傅里葉級數

3.1.2復指數形式的傅里葉級數

3.1.3週期信號的頻譜

3.1.4常用週期信號頻譜分析

3.2傅里葉變換

3.2.1定義

3.2.2常用信號的傅里葉變換

3.2.3傅里葉譜系數Fn與頻譜函數F(ω)的關係

3.3傅里葉變換的性質和定理

3.4週期信號的傅里葉變換

3.5能量譜和功率譜

3.6系統的頻域分析

3.6.1頻響函數

3.6.2系統響應的頻域求解

3.6.3無失真傳輸

3.6.4理想低通濾波器

3.7時域採樣定理

3.7.1時域採樣

3.7.2時域採樣定理

3.8信號調製解調

3.8.1幅度調製

3.8.2頻率調製

習題3

第4章連續時間信號與系統的複頻域分析

4.1拉普拉斯變換

4.1.1拉普拉斯變換的定義

4.1.2拉普拉斯變換的收斂區

4.1.3常用信號的拉普拉斯變換

4.2拉普拉斯變換的性質與定理

4.3拉普拉斯反變換

4.3.1部分分式展開法

4.3.2利用性質求反變換

4.3.3信號初值的計算

4.3.4信號終值的計算

4.4系統響應的s域求解

4.4.1微分方程的s域分析法

4.4.2電路的s域分析法

4.5系統函數與零、極點分析

4.5.1系統函數

4.5.2系統函數的零點與極點

4.5.3零極點分佈與時域特性的關係

4.5.4零極點分佈與頻域特性的關係

4.6系統的穩定性

4.7系統的方框圖與系統模擬

4.7.1系統的方框圖表示

4.7.2系統模擬的基本單元

4.7.3系統模擬的直接形式

4.7.4系統模擬的其他形式

習題4

第5章離散時間信號與系統的時域分析

5.1離散時間信號

5.1.1離散時間信號及表示方法

5.1.2常用序列

5.1.3序列的運算與變換

5.2離散時間系統

5.2.1離散時間系統模型

5.2.2線性時不變離散時間系統的特性分析

5.3系統響應的時域求解

5.3.1迭代法

5.3.2時域經典法

5.3.3零輸入響應和零狀態響應

5.4單位樣值響應

5.5零狀態響應的卷積法

5.5.1卷積和的定義及計算

5.5.2卷積和的性質

5.5.3零狀態響應的求解

習題5

第6章離散時間信號與系統的z域分析

6.1序列的z變換

6.1.1 z變換的定義

6.1.2z變換的收斂域

6.1.3常用信號的z變換

6.1.4z變換與拉普拉斯變換的關係

6.2逆z變換

6.3z變換的性質與定理

6.3.1z變換的常用性質

6.3.2z變換的常用定理

6.4系統響應的z域分析

6.5系統特性的z域分析

6.5.1系統函數

6.5.2系統函數的零、極點分佈對系統特性的影響

6.5.3離散時間系統的z域模擬

習題6

第7章基於MATLAB/Simulink的實例仿真

7.1MATLAB/Simulink軟件介紹

7.1.1MATLAB簡介

7.1.2Simulink簡介

7.2連續時間信號與系統時域分析仿真

7.2.1連續信號相加與相乘

7.2.2RC電路的零狀態響應

7.2.3雙音多頻信號

7.2.4RLC電路的線性和時不變性

7.2.5卷積的應用

7.3連續時間信號與系統的頻域分析仿真

7.3.1傅里葉級數

7.3.2幅度調製與解調的頻譜

7.3.3語音信號採樣

7.3.4濾波器應用

7.4連續時間信號與系統的複頻域分析仿真

7.4.1連續系統的穩定性

7.4.2PID控制

7.5離散時間信號與系統的時域分析仿真

7.5.1離散信號相加與時移

7.5.2卷積和

7.6離散時間信號與系統的z域分析仿真

7.6.1零狀態響應求解

7.6.2離散系統的穩定性

習題答案

參考文獻

賈永興，陸軍工程大學通信工程學院教授，碩士生導師，大學教學名師。主要從事電路與信號分析、智能信息處理和機器人技術相關教學和科研工作。獲軍隊教學成果三等獎3項，科技進步三等獎3項，校級教學成果一等獎4項。陸軍工程大學“信號與系統”“電路與信號分析”課程建設負責人。發表論文80餘篇，出版教材7部，譯著2部。 ^[1]